Digitalisierte Produktion

Daniel Schilling,

Gut verzahnte Softwarelösung

Liebherr-Verzahntechnik fertigt am Standort Kempten seit Jahren bereits mannlos. Und das, obwohl keine ihrer Maschinen in Serie vom Band läuft. Dass die Firma trotz des hohen Individualisierungsgrades ihrer Produkte effizient, termingerecht und mit einer hohen Qualität produziert, liegt an der engen Verzahnung der eingesetzten Softwarelösungen. Und der Bereitschaft, sich konsequent von Insellösungen zu verabschieden.

Vorausschauende Werkzeugbereitstellung an der Maschine bei Liebherr-Verzahntechnik. © Liebherr-Verzahntechnik

Die Kemptener sind seit sieben Jahrzehnten einer der führenden Hersteller von Verzahnmaschinen und Automationssystemen. Doch die zunehmende Individualisierung der Maschinen, die immer kleineren Losgrößen sowie die möglichst kurzen Durchlaufzeiten stellten Liebherr vor große Herausforderungen. Unter der Prämisse der Prozesssicherheit realisierten die Kemptener deshalb eine konsequente Digitalisierung und Automatisierung. Bereits seit den 70er Jahren liefern die Allgäuer schlüsselfertige Fertigungszellen und -linien. Und auch die eigene Fertigung ist hochautomatisiert und demonstriert damit anschaulich, dass bei Liebherr „Flexibilität und Automatisierung Hand in Hand gehen“, betont Matthias Dodel, CAM-Programmierer und Systembetreuer Fertigungslinien bei Liebherr. Da in Kempten Kleinserien bis hin zur Losgröße 1 mit einer großen Teilevarianz gefertigt werden, erfolgt die Automatisierung unter anderem über ein Liebherr-Palettenhandlingsystem.

Das zu bearbeitende Bauteil wird durch einen Bediener außerhalb der Maschine auf eine einheitliche Trägerplatte aufgespannt und dann bis zur Bearbeitung im integrierten Hochregallager zwischengelagert. Erteilt der Leitrechner den Auftrag zur Bearbeitung, wird die Trägerplatte mit Bauteil durch das Regalfahrzeug an das Bearbeitungszentrum übergeben und anschließend wieder abgeholt. Sämtliche Fahr- und Ein-/Auslagerbewegungen erfolgen im menschlosen Automatikbetrieb.

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Produktionssteuerung

Für hohe Standzeiten, trotz des hohen Individualisierungsgrades der Werkstücke, sorgt dabei die Software Soflex PCS (Production Control Software). Sie steuert den gesamten Fertigungsprozess und plant auf der Datenbasis des ERP-Systems den kompletten Ablauf. Im Zusammenspiel mit der TDM-Werkzeugverwaltung wird damit „eine hochgradig flexible und dabei prozesssichere und effiziente Fertigung rund um die Uhr ermöglicht“, unterstreicht Dodel.

Mit der Entscheidung für ein automatisiertes Fräs- und Drehzentrum kamen auch die involvierten Systeme auf den Prüfstand, und die gesamte Prozesskette wurde überdacht. Vor allem die bisher genutzte Werkzeugverwaltung passte nicht mehr zu den neuen Herausforderungen: „Es war eine proprietäre Insellösung, die auf unsere bisherige CAM-Software zugeschnitten und damit nicht mit der neuen Lösung kompatibel war.“ Sie entsprechend anzupassen wäre sehr zeit- und kostenaufwändig geworden, eine durchgängige Prozesskette über die gesamte Fertigung hätte kaum realisiert werden können. „Weil die Schnittstellen fehlten, wäre der weitere Einsatz der Software für uns zu einer ständigen Herausforderung geworden“, so Dodel.

Liebherr suchte deshalb von Anfang an nach einem Lösungspartner, „für den es keine technischen Grenzen in den Schnittstellen zu allen möglichen Anwendungen in der Produktion gibt“. Und weil sie bei ihren Referenzbesuchen bei zahlreichen CAM-Herstellern und auch innerhalb der Liebherr-Gruppe laut Dodel immer wieder auf zufriedene TDM-Anwender stießen, entschied sich Liebherr 2018 für die Werkzeugmanagement-Lösung von TDM Systems.

„TDM ist eine Software, die uns aufgrund ihrer Schnittstellenvielfalt alle Freiheiten bietet und uns ermöglicht, unser Digitalisierungskonzept effizient umzusetzen“, fasst Dodel die Managemententscheidung zusammen. Zudem sichert Liebherr mit dieser Entscheidung auch langfristig seine Investitionen – denn durch die gelebte Neutralität und Offenheit des TDM-Systems binden sie sich nicht an bestimmte Softwareanbieter in der Produktion.

Die Implementierung der Software war problemlos und auch der Datentransfer lief von Anfang an wie gewünscht. Schnell war deutlich: „Der Wegfall von Dateneingaben per Hand senkte die Fehlerquote auf null“, so Dodel. Genutzt wird TDM bei Liebherr nicht nur klassisch für die Werkzeugverwaltung, sondern auch als Dokumentenmanagement- system für die CAM-Dokumente, NC-Programme oder Rüstanweisungen. Mit der Lager- und Vorrichtungsverwaltung werden alle Werkzeug- und Vorrichtungsbedarfe der Bearbeitungszentren bedient. Die Schnittstellen zum CAM-System Esprit, Fertigungsleitsystem Soflex und Voreinstellsystem Zoller ermöglichen den automatisierten Datenfluss. Auch interessant: Die Serviceabteilung nutzt die automatisierte Lageranbindung von TDM für die Verwaltung des Equipments der Monteure.

Direkter Datenzugriff spart Zeit

Bei Kleinserien bis hin zur Losgröße 1 wird die NC-Programmierung schnell zum Flaschenhals der Fertigung. Wer keine zusätzlichen Mitarbeiter einstellen kann oder will, ist laut Dodel darauf angewiesen, seine Prozesse zu optimieren. Liebherr ist das anschaulich gelungen. Sie erstellten mit demselben Team – trotz Maschinenparkerweiterung – innerhalb von vier Jahren rund 5.000 NC-Programme. „Dafür hätten wir früher zehn Jahre gebraucht“, freut sich Dodel über die umfassenden Zeitersparnisse. Parallel wurde von diesem Team der Werkzeugbestand digitalisiert, also die gesamte Werkzeugdatenbank aufgebaut und auch die weitere Datenpflege übernommen.

Dass die NC-Programmierer dank TDM so effizient sind, liegt an den Modulen zur Daten- und Grafikgenerierung, sowie der CAM-Schnittstelle von TDM-Esprit. Denn darüber sind die fix definierten Komplettwerkzeuge durchgängig und als digitale Zwillinge damit auch für die Simulation nutzbar. Zudem fällt damit die händische Dateneingabe während der Programmierung komplett weg.

Immer verfügbare Komplettwerkzeuge

Das Werkzeugmanagement dreht sich bei Liebherr ums Komplettwerkzeug: 3.800 Komplettwerkzeuge und 7.000 Vorrichtungen werden bei Liebherr verwaltet. Plant das Fertigungsleitsystem einen Auftrag, werden die dafür benötigten Komplettwerkzeuge ermittelt und der Bedarf mit den auf den Maschinen vorhandenen Werkzeugen beziehungsweise mit den jeweiligen Standzeiten abgeglichen. Fehlen Werkzeuge, werden diese anhand einer Bedarfsliste aus Soflex montiert, voreingestellt und vermessen. Auch die Voreinstellung arbeitet dabei mit Daten aus TDM und greift automatisch auf die angelegten Solldaten zu.

Es werden also nur noch Daten transferiert, nicht mehr eingegeben. Der Werkzeugwechsel erfolgt bei Bedarf oder bei Ablauf der Standzeit vollautomatisch, ohne menschliches Eingreifen. „Ohne TDM wäre es nicht möglich, den Überblick über 3.800 Komplettwerkzeuge zu halten und diese in gleichbleibender Qualität zum richtigen Zeitpunkt an die Maschine zu liefern“, betont Dodel. „Ohne die Software wäre die Werkzeugversorgung damit schlichtweg nicht zu leisten und eine Automatisierung nicht möglich.“

„Zusammenfassend muss man festhalten, dass wir durch die automatisierte Datenübergabe von und zur TDM-Software immer mit prozesssicheren Daten arbeiten“, betont Dodel. Die TDM-Werkzeugverwaltung hat bei Liebherr einen wesentlichen Anteil daran, dass die Verzahnung der Systeme und Prozesse funktioniert, dass Daten fließen und Abläufe automatisiert ineinander greifen. Und um zukünftig noch effizienter zu werden, strebt Liebherr Verzahntechnik durch die Standardisierung der technologischen Richtlinien eine Reduzierung der Prozess- und Werkzeugvielfalt an. Ein Punkt, bei dem laut Dodel „TDM uns ebenfalls stark unterstützen wird“.

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