Variable Werkzeugverwaltung integriert externe Systeme

Ein entscheidendes Merkmal einer Werkzeugverwaltung ist Flexibilität. Das Werkzeug- und Betriebsmittelverwaltungssystem Tool-Data-Management (TDM) bildet die Plattform zur Integration aller Systeme...

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Ein entscheidendes Merkmal einer Werkzeugverwaltung ist Flexibilität. Das Werkzeug- und Betriebsmittelverwaltungssystem Tool-Data-Management (TDM) bildet die Plattform zur Integration aller Systeme im Unternehmen, die Werkzeugdaten benötigen und verarbeiten - auch über Unternehmensgrenzen hinaus. Standardisierte Schnittstellen zu externen Systemen müssen sich ohne einen ausufernden Aufwand durch den Hersteller betreiben lassen.Um die Produktionsmittel effizient und wirtschaftlich einsetzen zu können, ist ein zeitgemäßes, EDV-gestütztes Werkzeugverwaltungssystem eine elementare Voraussetzung. Das ist eine anerkannte Tatsache [1 bis 3]. Auch die Werkzeugindustrie hat ihre Hausaufgaben gemacht. Es gibt kaum einen Werkzeughersteller mehr, der seine Werkzeugdaten nicht in Form eines elektronischen Werkzeugkataloges den Kunden anbietet. Diese Kataloge bilden die Brücke zwischen Werkzeughersteller und -anwender [4]. Es sind nicht nur herstellerspezifische Kataloge auf dem Markt, sondern auch eine ganze Reihe neutraler Anbieter, die die Daten mehrerer Werkzeugproduzenten auf elektronischem Wege verbreiten. Mit den Definitionen, die an der Schweizer Hochschule für Technik, Wirtschaft und soziale Arbeit in St. Gallen gemacht worden sind [5], ist hinsichtlich der Struktur von zweidimensionalen Werkzeugzeichnungen ein Quasi-Standard entstanden, der auf dem besten Wege ist, sich flächendeckend durchzusetzen. Der Werkzeugkreislauf wird vom System gesteuertDer Aufwand, den ein Anwender hat, um Zeichnungen für seinen Werkzeugbestand anzulegen, ist überschaubar. Wenn darüber hinaus jeder eingesehen hat, dass eine Werkzeugverwaltung notwendig und auch wirtschaftlich ist, muss die Frage erlaubt sein, warum die Verbreitung von solchen Softwaresystemen nicht größer ist. Eigentlich müsste sich jeder Fertigungsbetrieb angesichts der aufgeführten Tatsachen und ohne lange nachzudenken eine Werkzeugverwaltung kaufen, genauso, wie er es mit einem Textverarbeitungssystem macht, genauso, wie er auch die Beschaffung eines CAD- oder NC-Programmiersystems für die größte Selbstverständlichkeit hält. In der Großindustrie hat nahezu jedes Unternehmen eine Werkzeugverwaltung, während die Verbreitung in der mittelständischen Industrie und beim Mittelstand weniger stark ausgeprägt ist, in der Tendenz jedoch zunimmt. In Kleinbetrieben und im Handwerk sind Toolmanagementsysteme zur Zeit noch die absolute Ausnahme.Woran liegt das? Der Grund, um es vorwegzunehmen, ist offensichtlich. Toolmanagement, so meinen viele, ist komplex. Und sie haben Recht: Eine Werkzeugverwaltung bringt einem Betrieb nur dann einen wirklichen Nutzen, wenn alle Bereiche im Unternehmen, die Werkzeugdaten benötigen und verarbeiten, auch von dem System profitieren. Toolmanagement ist mit Sicherheit mehr als eine reine Stammdatenverwaltung. Zu einer Werkzeugverwaltung gehört die gesamte Steuerung des Werkzeugkreislaufs im Unternehmen, von der Planung des Werkzeugbedarfs, der Führung des Bestands in einem Werkzeuglager bis hin zur Steuerung des Werkzeugwechsels an den Maschinen. Maschinenstillstände durch eine mangelhafte Werkzeugplanung müssen vermieden werden, um eine optimale Nutzung der teuren Produktionsmittel zu garantieren. Bild 1 zeigt beispielhaft ein Menü des TDM-Moduls ,,Shop Control", mit dem sich der Werkzeugbedarf disponieren lässt. Das Programm stellt Funktionen zur Verfügung, um Werkzeuge so auf die Maschinen einzulasten, dass der Werkzeugbedarf und der Aufwand in der Werkzeugvorbereitung minimiert werden, unter Berücksichtigung der übrigen Randbedingungen wie beispielsweise der Terminsituation des Auftrags.Werkzeuginformationen zentral zur Verfügung stellenDie Organisation der Werkzeugmontage, das heißt, das Zusammenbauen des Komplettwerkzeugs aus Einzelteilen, aus Komponenten, gehört genauso zu den Aufgaben der Werkzeugverwaltung wie der Datenaustausch mit der Werkzeugvoreinstellung. Werkzeuge müssen vermessen oder auf ein bestimmtes Maß eingestellt werden. Moderne Werkzeugvoreinstellgeräte sind heutzutage in der Lage, solche Aufgaben automatisiert durchzuführen. Dies wiederum bedingt eine Vielzahl spezifischer Daten, die erforderlich sind, um den Messablauf zu steuern, und die demzufolge auch verwaltet werden müssen.Im Bereich der Arbeitsvorbereitung ist die Werkzeugverwaltung eine elementare Voraussetzung für eine funktionierende Organisation. Ein NC-Programmiersystem benötigt Werkzeugdaten und eine Kollisionsbetrachtung mit einem Simulationssystem kann man nur durchführen, wenn dieses System die Abmessungen der Werkzeuge kennt und Zugriff auf die Werkzeugdaten und -zeichnungen hat. Auch die Werkzeuginstandsetzung sollte in die Steuerung des Werkzeugkreislaufs einbezogen werden; schließlich will ein Fertigungsleiter wissen, welche Werkzeuge sich beispielsweise beim Schleifen befinden und wann er sie von dort zurückerwarten kann. Last but not least müssen neue Werkzeuge beschafft und eingekauft werden. Auch dies geht nicht, ohne dass der Einkauf beziehungsweise dessen Computersysteme Werkzeuginformationen verfügbar haben. Eine Werkzeugverwaltung im Unternehmen einzuführen heißt also mehr als den Kauf eines Systems zur Stammdatenverwaltung. Nur eine vollständige Integration der Werkzeugorganisation in das innerbetriebliche Umfeld des Unternehmens ermöglicht deren effektive Nutzung. Eine Vernetzung des Toolmanagements mit den in einem Betrieb vorhandenen Softwaresystemen wie beispielsweise dem Produktionsplanungs- und-steuerungssystem ist die Basis für eine kostengünstige und wirtschaftliche Verwaltung der Betriebsmittel. Die direkte Ansteuerung von Paternostern stellt sicher, dass sich Werkzeuge schnell und problemlos für das Bedienpersonal kommissionieren lassen. Werkzeugvoreinstellgeräte und NC-Programmiersysteme nutzen die gleiche Datenbasis wie die Werkzeugverwaltung, damit Werkzeuginformationen nur an einer einzigen Stelle gepflegt und verwaltet werden können und damit eine Datenredundanz vermieden wird. Nur dann arbeiten alle Stellen im Unternehmen zu jedem Zeitpunkt mit den gleichen und mit gültigen Informationen.Diese Aufstellung erklärt die Zurückhaltung vieler Betriebe bei der Beschaffung eines Toolmanagementsystems. Eine solche Software kann nicht einfach von der Stange gekauft, auf dem PC installiert und eingesetzt werden, sondern die Einführung muss gezielt geplant werden. Großunternehmen stellen zu diesem Zweck einen oder mehrere Mitarbeiter ab, die die Systemauswahl übernehmen, den benötigten Funktionsumfang definieren und planen, Schnittstellen zu dem bestehenden Umfeld festlegen und die Inbetriebnahme überwachen und begleiten. Gerade dieser Einführungsaufwand darf nicht unterschätzt werden. Das reine Anwenden der Software ist im Allgemeinen in einschlägigen Schulungskursen in verhältnismäßig kurzer Zeit erlernbar. Vielfach gehen aber mit der Einführung der Werkzeugverwaltung organisatorische Veränderungen im Unternehmen einher, die von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern verarbeitet und verkraftet werden müssen. Die Werkzeugverwaltung führt in den seltensten Fällen zu einem Personalabbau. Der Nutzen für das Unternehmen liegt in erster Linie in der Einsparung von Werkzeug, Bearbeitungs- und Nacharbeitskosten und einer höheren Fertigungs- und Produktionssicherheit durch eine einheitliche und unternehmensweit gültige Datenbasis und -struktur.Die wenigsten Betriebe können es sich leisten, einen oder mehrere Mitarbeiter zur Planung der Einführung der Werkzeugverwaltung über einen längeren Zeitraum abzustellen, von der Qualifikation, die zur Lösung dieser Aufgabe erforderlich ist, einmal ganz abgesehen. Systemanbieter offerieren deshalb entsprechende Dienstleistungen, angefangen von Beratung und Planung bis hin zur Systemeinführung. Diese Dienstleistung wird nicht nur für Fertigungsbetriebe, sondern auch für Werkzeughersteller erbracht, die für ihr Werkzeugspektrum einen Katalog auf TDM-Basis erstellen.Genauso wichtig ist es, dass der Anwender darauf achtet, dass die Toolmanagementsoftware standardisierte Schnittstellen hat, um Daten mit externen Systemen auszutauschen. Externe Systeme sind alle Einrichtungen, Programme und Geräte im Unternehmen, die Werkzeugdaten benötigen und gegebenenfalls erzeugen und daher mit der Werkzeugverwaltung kommunizieren.Klassen- und Gruppenstruktur ist anwenderorientiertDie Forderung nach Flexibilität bei der Datenstrukturierung auf der einen und der Wunsch für eine Standardisierung von Schnittstellen auf der anderen Seite sind ein scheinbarer Widerspruch. Zum einen müssen Anwender Werkzeugdaten variabel strukturieren können. Sie wollen ihre Werkzeuge so klassifizieren, wie es für ihre Belange günstig ist oder wie es das Personal möglicherweise jahrelang gewohnt war. Bild 2 zeigt als Beispiel die anwenderorientierte Klassen- und Gruppenstruktur für Werkzeuge, die vom Betreiber jederzeit erweitert oder geändert und auf seine Belange hin angepasst werden kann. Der Anwenderbezug bei der Klassifizierung hat vor allem für die Mitarbeiter in der NC-Programmierung Vorteile, weil ein Programmierer die Werkzeuge, die er für eine bestimmte Bearbeitungsaufgabe verwenden kann, schnell und problemlos findet.Darüber hinaus müssen Anwender die Sachmerkmale, mit denen die Werkzeuge beschrieben werden, individuell definieren und vorgeben können. Dies ist deshalb erforderlich, weil Softwaresysteme, die der Kunde im Einsatz hat und die auf die zentral gespeicherten Werkzeugdaten zugreifen, ganz bestimmte Informationen in einer vorgegebenen Art benötigen, um arbeiten zu können. Bild 3 zeigt die Datenmaske zur Verwaltung von Komplettwerkzeugen, die eine Unterteilung der Werkzeuginformationen in Stammdaten und variable Sachmerkmale zulässt.Nur wenn Schnittstellen immer in der gleichen Art und Weise ausgeführt werden, lässt sich die Weiterentwicklung von Programmsystemen überhaupt bewerkstelligen. Bild 4 zeigt als Beispiel ein Werkzeugvoreinstellgerät, das über eine direkte Datenbankkopplung mit der TDM-Werkzeugverwaltung kommuniziert. Diese Schnittstelle darf durch die Datenstruktur, die ein Anwender zur Verwaltung seiner Werkzeug verwendet, nicht beeinflusst werden. Die Lösung: Es wurde eine weitere Referenzebene zwischen dem externen System und der bearbeitungsbezogenen Klassifizierung der Datenbasis eingeführt (Bild 5). Auf diese Referenzebene, die von den Herstellern der beiden Systeme, die miteinander Daten austauschen, festgelegt worden ist, greift das externe System zu. Sie ist immer dieselbe, gleichgültig, welche Struktur den Werkzeugdaten zu Grund liegt oder welche Programmversion der Kunde im Einsatz hat. Werden Änderungen an der Datenstruktur vorgenommen, so wird wieder ein Bezug zu dem entsprechenden Parameter der Referenzebene hergestellt. Diesen Bezug kann der Anwender selbst über die Bedienoberfläche der Werkzeugverwaltung definieren. Zusatzprogramme sind integrierbarWas aber tun, wenn ein Kunde trotz der Argumente für eine Standardisierung Funktionen haben will, die ganz auf seine Belange zugeschnitten sind, weil er diese Funktionalität einfach braucht? Solche Forderungen sind recht häufig. Auch das ist mittlerweile gelöst. Das System ist unterteilt in einen Kernel und in Satelliten. Diese Satelliten sind Zusatzprogramme, die dem System hinzugefügt werden können. Kundenspezifische Anpassungen an der Kernel-Funktionalität werden nicht gemacht, sondern Erweiterungen, die diesen Teil betreffen, stehen im Rahmen eines Update-Service allen Anwendern in der gleichen Art und Weise zur Verfügung, während kundenspezifische Funktionen mit den Satelliten abgebildet werden. Nicht nur das Aussehen der Bedienoberfläche lässt sich auf diese Art und Weise verändern, es können auch beliebige Daten verwaltet werden, die sich zusätzlich zu den Werkzeugdaten in der Datenbank befinden. Welche Funktionalität mit den Zusatzprogrammen abgebildet wird, definiert der Kunde. Dabei wird garantiert, dass die Schnittstelle zwischen Kernel und Satellit auch dann noch unterstützt wird, wenn eine neue Version des Standardsystems auf den Markt kommt. Damit ist sichergestellt, dass auch ein Kunde, der solche Zusätze nutzt, von der Weiterentwicklung des Systems nicht abgekoppelt wird. Die Hotline-Unterstützung oder den Updateservice kann er nutzen wie jemand, der sich beim Kauf auf das reine Standardsystem beschränkt.Literatur:[1]Pittrich, W.: Big Brother im Werkzeuglager. Fertigung 2/2000, S. 86-88.[2]Fankhauser M.: Transparenz im Werkzeugbestand. Werkstatt und Betrieb 10/1999, S. 64-66.[3]Böhme, G.: Weniger Werkzeuge durch Tool-Data-Management. VDI-Z Integrierte Produktion 3/1998, S. 58-60.[4]Grossmann, B.: Elektronische Werkzeugkataloge - Brücke zwischen Werkzeughersteller und -anwender. Werkstatt und Betrieb 1/1995, S. 42-45.[5]Püschel, H. und andere: BMG-Layer- und Datenkonzept. St. Gallen/Schweiz: FHS Hochschule für Technik, Wirtschaft und soziale Arbeit 2001.