Tool Lifecycle Management Werkzeuge in die Industrie 4.0 einbinden

Redakteur: Andrea Gillhuber

Um ein Werkstück effizient produzieren zu können, ist ein prozessübergreifender Informationsaustausch erforderlich. Eine wichtige Rolle dabei spielt ein durchgängiges Werkzeugmanagement – von der Konstruktion bis hin zur Produktion. Auf der EMO Hannover 2017 zeigen Hersteller ihre Lösungen.

Firmen zum Thema

Mit dem richtigen Werkzeugmanagement lässt sich der Produktionsprozess effizienter gestalten.
Mit dem richtigen Werkzeugmanagement lässt sich der Produktionsprozess effizienter gestalten.
(Bild: Sonnenberg)

Technische Produkte werden immer komplexer und oft entscheiden vermeintliche Kleinigkeiten über deren Akzeptanz am Markt. Entscheidend für die Produktakzeptanz sind unter anderem der Preis, die Kompatibilität, das Design sowie die Produkteigenschaften. Um diese Vorgaben zu erfüllen, ist ein ganzheitlicher Ansatz nötig. Value Engineering ist hier als Schlagwort zu nennen. Value Engineering umfasst die gesamttechnologische Entwicklung von Produkten: von der Produktentwicklung über die Prototypen- und Serienfertigung und die Qualitätssicherung bis hin zur Serienfertigung.

Der Hersteller von Präzisionsbearbeitungsmaschinen Mikromat bietet seinen Kunden mit dem Betreibermodell Mikromat 4.0 genau hierbei Unterstützung. Das Unternehmen ist überzeugt, dass nur ein Zusammenspiel von personellen und technologischen Kompetenzen zum Erfolg führen kann.

Bildergalerie

Damit ein Bauteil von hoher Qualität ist, muss die mechanische Bearbeitung stimmen. Der Zerspanungsspezialist betont in diesem Zusammenhang auch die Bedeutung des Werkzeugmanagements.

Werkzeugmanagement entscheidend

Laut Unternehmen sind im Werkzeugmanagement unterschiedliche Strategien vorstellbar. Im praktischen Einsatz bei Einzel- und Kleinserienfertigung erzielte das Unternehmen gute Erfahrungen damit, dass nach jeder erfolgten Auftragsbearbeitung das gesamte Werkzeugset aus der Bearbeitungsmaschine in den Werkzeugdienst gegeben wird. Zum einen wird auf diesem Weg die Verfügbarkeit des optimalen Werkzeugs in der konkreten Bearbeitung garantiert. Daneben kann nur im Werkzeugdienst über Einlagerung oder Demontage des Werkzeugs qualifiziert entschieden werden. Die Kombination aus optimalem Werkzeug, optimaler Werkzeugeinstellung und optimaler Anwendung im Präzisionsportal ist entscheidend für die Genauigkeit. Zu beachten ist dabei die Kompensation des Verschleißes während der Bearbeitung bei gleichzeitigem Schnittmanagement (ausfallende Schneiden).

Um hier den Überblick zu bewahren, bieten zahlreiche Unternehmen auch Werkzeugmanagement-Lösungen an, die das Werkzeug während des gesamten Produktentwicklungs- und Bearbeitungszyklus im Blick haben.

Viele namhafte Werkzeughersteller stellen 3D-Modelle und die wichtigen Parameter ihrer Werkzeuge zur Verfügung, damit diese bereits in der Konstruktion für die spätere Bearbeitung des Werkstücks eingeplant werden können. Auch sollte schon zu diesem Zeitpunkt überprüft werden, ob die gewünschten Werkzeuge vorrätig sind, sei es in einem Magazin in der Werkzeugmaschine oder im Lager. In der NC-Programmierung werden die Werkzeuge für den jeweiligen Werkstoff geladen und der Bearbeitungsvorgang simuliert. Im Anschluss startet die Produktion. Während dieser gilt es den Istzustand der Werkzeuge im Auge zu behalten, wie Mikromat betont.

Verschiedene Unternehmen bieten daher unterschiedliche Software für das Werkzeugmanagement an. Hier ein Überblick.

Tool Lifecycle Management

Software für das Werkzeugmanagement gibt es von verschiedenen Herstellern. Einer davon ist TDM Systems, ein Tochterunternehmen der Sandvik-Gruppe und Anbieter von Tool Data Management (TDM) im Bereich der Zerspanung. Das System nimmt Werkzeugdaten sowie Daten aus der Produktion auf und gibt sie an Systeme weiter.

Mit der TLM-Strategie (Tool Lifecycle Management) konzentriert sich TDM Systems vor allem auf die Prozessoptimierung durch optimale Werkzeugeinplanung und -bereitstellung. Die Software umfasst die Organisation von Werkzeugen in allen Phasen der Planung und Fertigung. Dabei fungiert sie unter anderem als Bindeglied zwischen ERP, PLM und MES, indem sie Werkzeugdaten sowie -grafiken erfasst und in den CAM- und Simulationsabläufen bereitstellt; gleichzeitig übernimmt sie die Organisation des Werkzeugkreislaufs. Sprich: Sie liefert Informationen über den Bestand und den Zustand sämtlicher Werkzeuge in Maschinen und Lager. Dadurch werden die Umlauf- und Lagerbestände niedrig gehalten und Bestellungen bei Bedarf und auf die Produktionssituation abgestimmt getätigt. Die Software fasst alle Werkzeuge, die in der Werkstückkonstruktion sowie in der Simulation verwendet wurden, in einer Liste zusammen. Anhand dieser Liste wird der Werkzeugbedarf für den Auftrag kalkuliert, wobei die Werkzeugstandzeit sowie der aktuelle Bestand berücksichtigt wird.

Im nächsten Schritt wird die Bearbeitungsmaschine ausgewählt, an der alle oder der Großteil der Werkzeuge bereits vorhanden sind. Fehlende Werkzeuge werden im Lager oder beim Hersteller geordert und auf die jeweilige Kostenstelle gebucht.

In das TLM mit eingebunden ist auch die Werkzeugvermessung. Daher arbeitet TDM Systems mit Herstellern von Voreinstellsystemen zusammen. Diese Systeme greifen beim Messvorgang auf die im TDM zu jedem Komplettwerkzeug hinterlegten Sollparameter zu und schreiben die real gemessenen Istwerte wieder zurück. Somit stehen Erfahrungswerte aus der realen Produktion in den Planungsprozessen zur Verfügung. Die gemessenen Daten werden auch an die Maschine weitergeleitet.

Durch diese Transparenz im Werkzeugbestand können Rüstzeiten reduziert und Stillstandszeiten an der Maschine minimiert werden.

Zusammenarbeit mit Werkzeugherstellern

Der Vorteil solcher Managementsoftware liegt auf der Hand: Sie hilft bei der Verwaltung von Werkzeugen, die in ständigem Gebrauch sind und deshalb auch regelmäßig disponiert und bestellt werden müssen. Um ihre Kunden dabei zu unterstützen, arbeiten Werkzeughersteller mit den Softwarespezialisten zusammen. Eine solche Kooperation ist TDM Systems auch mit Mapal eingegangen. Im Zuge der Zusammenarbeit ermöglicht das Softwareunternehmen die Einbindung von Ausgabe- und Einstellsystemen des Präzisionswerkzeugherstellers in das Tool Lifecycle Management.

Mapal unterstützt seine Kunden mit neuen Logistik- und Serviceleistungen und greift hier auch auf die Kompetenzen von TDM Systems zurück. Gemeinsam ermöglichen die beiden Unternehmen Kunden einen Einstieg in ein professionelles Werkzeugmanagement. Durch die Kooperation können die Einstell- und Ausgabesysteme von Mapal sowohl an neue als auch an bereits bestehende TDM-Anwendungen angebunden werden. Eine Schnittstelle ermöglicht den Austausch von Werkzeug-Solldaten und das Rückschreiben der gemessenen Werkzeug-Istdaten.

Neben der Kooperation mit Softwareherstellern entwickelte Mapal gemeinsam mit SAP und weiteren Partnern ein Lifecycle Management von C-Teilen. Basierend auf der SAP-Hana-Cloud-Plattform entwarf der Präzisionswerkzeugspezialist mit c-Com eine Lösung für die effiziente Handhabung von Werkzeugen und werkzeugbezogenen Daten. Auf der offenen Plattform können Kunden und Lieferanten, basierend auf klar definierten Regeln und Zugriffsrechten, all ihre relevanten Werkzeugdaten pflegen und teilen. Die Daten für die Zusammenarbeit sind so immer auf dem neuesten Stand. Sie werden auf der Plattform ein Mal vom Eigner der Daten gepflegt, unabhängig von der Benutzeranzahl. So sind die benötigten Informationen jederzeit und von allen Standorten für alle berechtigten Akteure verfügbar.

Die Plattform erlaubt es Unternehmen außerdem, angewandte technische Lösungen innerhalb des eigenen Umfelds zu vergleichen, zum Beispiel Werkzeuge und Bearbeitungsparameter für gleiche Werkstücke, die an unterschiedlichen Standorten gefertigt werden. So werden Standardisierungen und Benchmarking-Strategien unterstützt. Bestandsmengen sowie Beschaffungsstrategien können optimiert und die Interaktion zwischen Einkauf und Produktion sowie zwischen Einkauf und Lieferant vereinfacht werden. Außerdem haben Lieferanten durch c-Com die Möglichkeit, gezieltere und neue Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen.

Produktlaunch zur EMO Hannover

Der Werkzeugspezialist ist von seiner Lösung überzeugt und treibt sie voran, indem er Mitte des Jahres die c-Com GmbH als eigenes Unternehmen innerhalb der Mapal-Gruppe ausgegliedert hat. Mittlerweile sind neben dem Aalener Unternehmen noch weitere Werkzeughersteller auf der Plattform vertreten, dazu zählen der Schweizer Werkzeughersteller Schnyder und die italienische Firma Vergnano; weitere Projekte mit den Unternehmen Bass und Emuge-Franken sind in Vorbereitung und auch andere Werkzeughersteller werden bis zur EMO Hannover 2017 Teil der Plattform sein. Zudem laufen weitere Kooperationen und Pilotprojekte, beispielsweise mit der Firma Lübbering, welche sich um den Datenaustausch und das -handling zwischen der neu entwickelten L.ADU electronic und c-Com kümmert, sowie mit der Siemens-IoT-Cloudlösung Mindsphere zum Austausch von Maschinen- und Werkzeugdaten.

Zum Launch der Plattform auf der EMO Hannover 2017 werden vier webbasierte Module vorgestellt: Tool Dashboard, Dynamic Order Optimizer, Reconditioning Management und Machine Run-Off. Parallel dazu werden verschiedene native iOS-Applikationen wie der Tool Manager, Tool Trial oder Data Care, die ein mobiles Handling von Daten und Unterlagen in Echtzeit ermöglichen werden, präsentiert.

Werkzeuge in der Industrie 4.0

Ein weiterer Hersteller von Software für Werkzeugmanagement ist CoscomCoscom. Im Zuge der Digitalisierung der Fertigung integriert das Unternehmen in seine Werkzeugverwaltung Tooldirector VM als übergeordnete, zentrale Datenbank ebenfalls das Werkzeugeinstellgerät in den Werkzeugdatenprozess. Bei der NC-Programmierung entstehen Komplettwerkzeuggrafiken und entsprechende Werkzeugeinsatzparameter wie Solldaten und Schneidebezugspunkte. Die Schneidebezugspunkte werden häufig anwenderspezifisch in der CAD/CAM-Programmierung verändert. Damit das Werkzeug an der CNC-Maschine richtig arbeitet, ist es notwendig, die gewünschte Lage des Schneidebezugspunkts an die Voreinstellung zu übermitteln. Für den eigentlichen Messvorgang am Voreinstellgerät liefert die zentrale Werkzeugdatenbank zusätzlich die dem spezifischen Komplettwerkzeug zugeordnete Messprogramminformation und die entsprechenden Skalen- und Fokussierwerte. Alle Parameter werden als konkrete Komplettwerkzeuginformation an das Voreinstellgerät transportiert, um das Werkstück mechanisch korrekt bearbeiten zu können. Nur so kann das geprüfte Simulationsergebnis aus der virtuellen Maschine auch für die reale Bearbeitung sichergestellt werden.

Bei der Lösung von Coscom dient der Tooldirector VM als zentrale Datenquelle für das Voreinstellgerät. Mittels einer LAN-Verbindung werden alle notwendigen Einstell- und Messinformationen an das Messgerät übermittelt.

Allen Systemen eigen ist das Ziel, den Informationsfluss in der digitalisierten Fertigung vom Bestellvorgang bis hin zur Herstellung des Produkts transparent und effizient zu gestalten. Daten werden zentral bereitgestellt und gepflegt und der Datenfluss sichergestellt. So wird die Industrie 4.0 in der zerspanenden Fertigung Realität.

(ID:44447665)