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10.08.2021

Dauerlauf statt Spindelstillstand: Kapazitätsschätze im CNC-Maschinenpark

smartblick erschließt ungenutzte CNC-Ressourcen, ganz gleich ob Metall-, Holz- oder Kunststoffbearbeitung: Auf ein und derselben Maschine unterschiedlichste Materialien verarbeiten und nahezu beliebige Produkte herstellen: Die CNC-Technologie ist an Flexibilität, vor allem in der Fertigung von Prototypen und Kleinserien, kaum zu überbieten. Andererseits fallen Investitionen in die technische Grundausstattung vergleichsweise hoch aus, und niedrige Auslastungen führen über höhere Maschinenstundensätze schnell zu eingeschränkter Wettbewerbsfähigkeit. Mit smartblick eröffnet sich die Möglichkeit, freie Kapazitäten im CNC-Maschinenpark sofort zu erkennen und unerwünschte Spindelstillstände in produktive Leistung zu verwandeln. Ganz gleich, ob es um die Verarbeitung von Metall, Holz oder Kunststoff geht.

Wie viele Dreh-, Fräs- und Universalmaschinen oder CNC-Bearbeitungszentren in Deutschland aktuell im Einsatz sind, lässt sich kaum beziffern. Für Zerspaner stellt die Metallbearbeitung heute zwar das wichtigste Betätigungsfeld dar; der CNC-Technologie liegt jedoch das Funktionsprinzip der Drehbank zugrunde, das ursprünglich auf die Verarbeitung von Holz abzielte. So werden CNC-Fräsen beispielsweise auch bei der Herstellung von Front- und Seitenteilen für Schränke eingesetzt. Die Nuten zum Einschieben von Trennwänden und die Aussparungen zur Montage der Scharniere lassen sich auf diese Weise weitaus wirtschaftlicher herstellen als in Handarbeit. Auch viele andere Möbelteile sowie Fenster- oder Türrahmen werden mit CNC-Maschinen angefertigt, und sogar in der Produktion von Musikinstrumenten erfreut sich das Verfahren zunehmender Beliebtheit.


Breit gefächerte CNC-Anwendungen

Das dritte wichtige Aufgabengebiet der CNC-Bearbeitung ist inzwischen der Kunststoffsektor. Einzelteile für den Bau komplexer Architekturmodelle, filigrane Zahnräder für die Prototypenherstellung kleiner Getriebe oder CNC-gedrehte Teile für medizinische Geräte werden regelmäßig aus Materialien wie Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polypropylen (PP) angefertigt und bilden gerade in der Lohnfertigung die Existenzgrundlage vieler kleiner und mittelständischer Betriebe.


Freie Slots erkennen und sofort nutzen

Metall, Holz oder Kunststoff: Welche Materialien auf einer CNC-Maschine konkret bearbeitet werden, spielt für die Nutzung der smartblick-Technologie keine Rolle. Das Augenmerk von smartblick gilt keinem bestimmten Produkt, sondern richtet sich ausschließlich auf den Betriebszustand der jeweiligen Maschine.

smartblick bildet den Zustand des Maschinenparks in Echtzeit ab und ist auch mit CNC-Systemen älterer Bauart kompatibel. Statt die Auslastung nur anhand von Erfahrungswerten und Maschinenspezifikationen zu planen, erlaubt smartblick den dynamischen Einsatz aller verfügbaren Ressourcen. Freie Slots auf den Maschinen sind sofort erkennbar und können für weitere Aufträge genutzt werden, die sonst womöglich abgelehnt oder an Dritte vergeben worden wären. In der Retrospektive kann die Effizienz einzelner Schichten exakt nachvollzogen und für die Zukunft optimiert werden, etwa durch gezielte Zuordnung des jeweils am besten geeigneten Bedienpersonals an die einzelnen Maschinen.


Stillstand trotz ausgeklügelter Planung

Die Investition in eine CNC-Maschine rentiert sich nach einer Faustregel erst dann, wenn die Stillstände bezogen auf einen Zeitraum von 24 Stunden einen Anteil von 15 Prozent nicht übersteigen. Davon sind selbst technisch perfekt ausgestattete Betriebe oft immer noch weit entfernt. Selbst mit einer ausgeklügelten Produktions- und Auslastungsplanung lässt sich nicht verhindern, dass Materialflüsse unerwartet ins Stocken geraten oder ein Kunde die beauftragten Werkstücke plötzlich viel schneller benötigt als vorgesehen. Mit dem Wissen um den aktuellen Auslastungsstand aller im Maschinenpark verfügbaren Anlagen könnten personal- und kostenintensive Sonderschichten leicht vermieden werden - doch in den seltensten Fällen sind die notwendigen Informationen auch schnell genug verfügbar.


Maschinenstillstände in produktive Zeit umzuwandeln, stellt für jeden in der CNC-Bearbeitung tätigen Betrieb folglich eine zentrale Aufgabe dar. Tagsüber werden ungeplante Leerlaufzeiten üblicherweise relativ schnell erkannt, sodass die freien Kapazitäten umgehend anderweitig genutzt werden können. Während der in der CNC-Branche durchaus üblichen Spät- und Nachtschichten hingegen ist normalerweise deutlich weniger Personal im Einsatz; der Überblick und die kurzfristige Nutzung freier Slots gestalten sich dann deutlich schwieriger.


Wissen statt Erfahrungswerte

Wenn die Maschinen, insbesondere in der Serienfertigung, rund um die Uhr laufen müssen, orientieren sich Produktionsleiter bei den Vorgaben zur Fertigstellung bestimmter Stückzahlen pro Schicht oder Zeiteinheit meist an Erfahrungswerten. Weil in der Praxis aber kaum im Detail nachvollzogen werden kann, ob und wo einzelne Spindeln wie lange und warum stillstehen, bleibt die Produktionsplanung vielerorts faktisch hinter den Möglichkeiten zurück. Anders formuliert: Das Vorhandensein ungenutzter Ressourcen ist den meisten Produktionsleitern durchaus bewusst. Diese Ressourcen, insbesondere außerhalb der üblichen Geschäftszeiten, zu erschließen, erfordert normalerweise aber den Einsatz von zusätzlichem Personal, wodurch sich die erzielbaren Effizienzgewinne oft schnell relativieren. Mithin bleibt alles einfach so, wie es immer war.


Dabei stellt das Wissen um Leerlaufzeiten im CNC-Maschinenpark regelrecht einen Schatz dar, den jeder Betrieb ohne größeren Aufwand heben kann. Wann immer sich an einer Maschine freie Kapazitäten ergeben, kann die Gelegenheit, beispielsweise zur Vorproduktion im Rahmen längerfristiger Aufträge, genutzt werden. Die fertigen Teile werden dann erst einmal vorübergehend ins Lager verfrachtet. Damit können dann allerdings Liefertermine von langer Hand abgesichert werden, was insbesondere in der Kleinserienfertigung zu merklichen Effizienzsteigerungen führt. Selbst mit Aufträgen gut bestückte CNC-Fertiger haben daher ein großes Interesse daran, dass den Spindeln allenfalls zu Wartungszwecken eine Pause gegönnt wird. Je größer der CNC-Maschinenpark, desto mehr summieren sich ungenutzte Spindelstillstände zu einem wirtschaftlich durchaus relevanten Faktor.


Den Spindellauf in Echtzeit verfolgen

Um die Auslastung des Maschinenparks permanent zu verfolgen und sofort zu erkennen, ob stillstehende Spindeln womöglich zusätzlich nutzbare Produktionskapazitäten bieten, liefert smartblick auf einfache Weise alle erforderlichen Informationen. Als Datenquelle braucht es nur die Stromzufuhr der Hauptspindel. Dort erfassen die smartblick-Sensoren kontaktlos und ohne Eingriff in die Maschinensteuerung die jeweilige Aktivität, die von der smartblick-Software auf unterschiedlichste Weise ausgewertet und aufbereitet werden kann. Ob und wann die Hauptspindel der Maschine steht, mit welcher Drehzahl gerade gearbeitet wird und welche Leistung die Spindel gerade abruft: Das zeitnahe Wissen um den aktuellen Zustand einer CNC-Maschine ist bares Geld wert. Zustandsdaten können nicht nur über längere Zeiträume nachvollzogen, sondern auch in Echtzeit präzise verfolgt werden, was im Ergebnis die Wirtschaftlichkeit des Maschinenparks deutlich verbessern hilft.


Per Webinterface übertragen, können alle Informationen über beliebige Endgeräte (Smartphone, Tablet, PC) abgerufen werden. Insbesondere bei automatisierten Produktionsabläufen eröffnen sich neue Möglichkeiten. Wo beispielsweise am Wochenende zur Überwachung der Fertigung bislang noch permanent Maschinenbediener präsent sein müssen, erlaubt smartblick nun flexible Bereitschaftsdienste und das Monitoring aus der Ferne. Von den Vorgaben abweichende Prozessparameter werden sensorgestützt rechtzeitig erkannt und signalisiert. Permanente Präsenz im Betrieb ist nicht mehr nötig, sodass die Personalkosten, vor allem außerhalb der üblichen Geschäftszeiten, merklich sinken.


Kontinuierliche Erweiterung der Software

Die Integration von smartblick in einen beliebigen CNC-Maschinenpark dauert pro Anlage durchschnittlich nur 20 Minuten. Das für die Umrüstung nötige Hardware-Paket enthält alle notwendigen Komponenten. Wer im Alltag eine CNC-Maschine bedient, kann smartblick anhand der mitgelieferten Anleitung oder mit Online-Support durch den Hersteller problemlos selbst installieren. Der Leistungsumfang der smartblick-Software ist nicht statisch, sondern wird kontinuierlich und den Kundenwünschen entsprechend angepasst und erweitert. Ein Beispiel für die praktische Anwendung der Maschinendaten ist die Möglichkeit zur Anlage einer auftragsbezogenen Dokumentation. So können einzelne Arbeitsschritte im laufenden Betrieb mit individuellen Kommentaren versehen werden. Nach Abschluss eines Auftrages oder bei der Auswertung bestimmter Zeiträume (etwa bezogen auf die Maschinenleistung im Tages- oder Wochenverlauf) ist dann auf Anhieb nachvollziehbar, ob ein vorübergehender Stillstand wegen eines Werkzeugwechsels notwendig war oder ob die Ursache im Prozessablauf begründet ist (z.B. durch Verzögerungen in der Materialbereitstellung).


Bis zu 20 Prozent höhere Wirtschaftlichkeit

Je nach Art und Größe eines CNC-Maschinenparks kann der Einsatz von smartblick die Wirtschaftlichkeit um bis zu 20 Prozent und mehr steigern helfen. Die Kosten von smartblick basieren auf einem Preismodell, das bei monatlicher Abrechnung die Bereitstellung der nötigen Sensorik, der Schnittstelle zur Datenübertragung und der Analysesoftware für jeweils eine Maschine umfasst. Damit entfallen für den Anwender Investitionskosten in Hard- und Software. Der Aufwand kann vielmehr als konsumtive Ausgabe geltend gemacht werden und verursacht keinerlei Kapitalbindung. Mithin entfaltet smartblick in den meisten Anwendungsfällen schon innerhalb kürzester Zeit einen Nutzen, der den damit verbundenen Aufwand bei weitem übersteigt.