Die Zukunft der Software in der Präzisionsblechfertigung

Apr 09, 2024

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Präzisionsblechverarbeiter stellen ihr eigenes Produkt her, bieten Unterauftragsleistungen für andere an oder erledigen ein wenig von beidem. Einige Betriebe sind auf bestimmte Märkte wie Luft- und Raumfahrt, Medizin oder Automobil spezialisiert und bieten die Rückverfolgbarkeit und liefern die Qualitätsstandards, die diese Märkte erfordern. Andere Betriebe verfügen möglicherweise über mehrere Werke und sogar über internationale Niederlassungen, die zusammen ein nahtloses Kundenerlebnis bieten.

Wenn man sich jedoch die primären Dienstleistungen ansieht, die Blechunternehmen anbieten, beginnt die Differenzierung zu schwinden, und sie beginnt beim primären Schneidvorgang. Die Realität des Laserschneidens ist, dass es weitgehend zu einer Massendienstleistung geworden ist. Sicher, einige Maschinen verfügen möglicherweise über ein großes Bett für extrem große Teile, und einige Spezialmaschinen können extrem kleine Teile produzieren. Einige Betriebe bieten andere Verfahren wie Rohrschneiden oder die Möglichkeit, schwierige Materialien mit Wasserstrahlschneiden oder anderen Methoden zu bearbeiten.

Aber bei den meisten Schneidvorgängen gehen Kunden einfach davon aus, dass ein Hersteller sie mit einem akzeptablen Qualitätsstandard ausführt. Die wirklichen Unterschiede liegen in der Sicherheit und Rückverfolgbarkeit der Versorgung, der Servicequalität, der Lieferung und natürlich den Kosten.

Die Vergabe von Unteraufträgen ist von Natur aus schnelllebig. Die Lieferzeiten sind kurz. Ein oder zwei Tage sind für manche Betriebe keine Seltenheit, insbesondere für solche, die Prototypen herstellen oder sehr kleine Losgrößen versenden. Und hier liegt die grundlegende Herausforderung des modernen Präzisionsblechbearbeitungsbetriebs: die schiere Vielfalt der Arbeiten, die zu jedem Zeitpunkt im Unternehmen anfallen. In einem Werk gibt es möglicherweise einige Aufträge mit großen Mengen, gemischt mit einer Reihe von Aufträgen mit geringen Mengen, von denen jeder einzelne einzigartige Nachfragemerkmale aufweist. Manche Kunden bestellen möglicherweise vorhersehbar, andere sporadisch. Einige benötigen möglicherweise Designunterstützung. Andere reichen Zeichnungen ein, die möglicherweise unterschiedliche Herstellbarkeitsprobleme aufweisen. Einige Unternehmen sind offen für Designänderungen, andere nicht.

Der effiziente und kostengünstige Umgang mit dieser Vielfalt ist außerordentlich schwierig. Einige Zitate bleiben unbeantwortet. Manche Gelegenheiten werden ignoriert oder übersehen, einfach weil die Operation im Alltag versunken ist. Jeder versucht nur, sich über Wasser zu halten. Wenn dann Aufträge an die Belegschaft freigegeben werden, fehlen möglicherweise Informationen.

Ganz gleich, ob es sich um Lagerbestände in Bearbeitung (Work-in-Process, WIP) in der Werkstatt oder um eine unbeantwortete E-Mail im Posteingang einer Person handelt: Aufträge verbringen den größten Teil ihrer Reise durch einen Präzisionsblechbetrieb und warten auf die Aufmerksamkeit einer anderen Person – und genau hier entfaltet die Software ihre größte Wirkung .

Angesichts der Hunderten von Aufträgen, die ein typischer Präzisionsfertiger bearbeitet, kann die Erstellung ausreichender Angebote, um die gewünschte Arbeitsbelastung aufrechtzuerhalten, ein großes Problem darstellen. Hier können automatisierte Angebotssysteme dazu beitragen, die normalerweise erforderlichen Fähigkeiten und Stunden zu reduzieren. Diese Art von Software verkürzt nicht nur die Reaktionszeit, sondern gibt auch Fachkräften die Möglichkeit, sich anderen Produktions- und Verwaltungsaufgaben zu widmen.

Die meisten Anfragen kommen heutzutage in Form von CAD-Dateien und die Möglichkeit, die erforderlichen Prozesse zu importieren und vor allem automatisch zu analysieren, ist unerlässlich. Ebenso wichtig ist die Möglichkeit, zuverlässige Liefertermine anzubieten. Dies erfordert Kenntnisse über die menschlichen und maschinellen Ressourcen rund um die Fabrik und die Beladung an jedem Punkt. Die Planung kann bis hin zu den LKWs reichen, die die Teile zum Kunden transportieren.

Auch hier geht es um Wissen – darum, zu wissen, was ein Betrieb derzeit produziert und (besonders wichtig bei Angebotserstellung), was er in Zukunft produzieren könnte. Berücksichtigen Sie die gewonnenen Erkenntnisse mit einem Manufacturing Execution System (MES) und der Live-Überwachung des Geschehens in der Werkstatt. Der Betrieb hat einen vollständigen Überblick über die Rohstoffbestände, deren Kosten und Lieferzeiten sowie über die Kosten und Lieferzeiten für ausgelagerte Vorgänge wie Pulverbeschichtung. Das MES verfolgt manuelle Vorgänge wie Schweißen und automatisierte Prozesse wie Laserschneiden sowie alle Ausnahmen und Probleme wie Maschinenausfälle und übermäßigen Ausschuss.

Software kann auch die Wirksamkeit der Programmierung und Verschachtelung überwachen. Wie verwaltet und verwertet der Betrieb Restbestände? Wie wäre es mit der Kombination von Aufträgen mehrerer Kunden auf demselben Materialbogen? Wie wirkt sich die Teileplatzierung auf die Arbeitsstabilität und die einfache Teileentnahme aus?

Automatisierung ist zu einem wesentlichen Bestandteil jeder Werkstatt geworden. Die Technologie kann Maschinen am Laufen halten und automatisch umstellen. Flexible Fertigung ist Realität, und Software spielt hier eine zentrale Rolle, indem sie die Automatisierungsgeräte steuert, ihre Wirksamkeit überwacht und Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigt.

Moderne Maschinen können Daten automatisch an Software übermitteln, und für manuelle Vorgänge können Bediener Daten mit Tablets oder ähnlichen Geräten zurückgeben. In beiden Fällen liefern solche Rückmeldungen Live-Informationen an Manager, die die Produktion überwachen, sowie an Vertriebsingenieure, die Liefertermine versprechen. Auf dem Markt erhältliche Geräte können auch ältere Maschinen für die Datenerfassung aufrüsten.

Natürlich müssen die automatisch erfassten Daten relevant sein. Zu große Datenmengen können zu Problemen bei der Datenverwaltung führen. Außerdem müssen die Daten Anforderungen an nachgelagerte Kapazitäten wie Biegen und Schweißen unterstützen. Nutzungsdaten können auch für die Berechnung der Kapitalrendite für zukünftige Einkäufe von großem Wert sein.

Bei den meisten Blechbearbeitungsbetrieben handelt es sich um Betriebe mit hohem Produktmix, weshalb Kennzahlen erforderlich sind, die diesen Produktmix berücksichtigen. Wenn es beispielsweise um Kapazität und Auslastung geht, können OEE-Indikatoren (Overall Equipment Effectiveness) wertvoll sein, sie müssen jedoch so analysiert werden, dass kein versteckter Faktor falsch interpretiert wird.

Beispielsweise sollte der OEE-Qualitätsindikator nicht als einfacher Prozentsatz über den gesamten Produktmix analysiert werden. Dies hängt mit stark schwankenden Materialkosten zusammen. Ein paar verschrottete Teile aus sehr teurem Material könnten einen großen Einfluss auf die Rentabilität haben.

Wenn es um die Verfügbarkeitsmetrik in der OEE geht, ist eine gewisse Leerlaufzeit im Blechbearbeitungsbetrieb nicht immer schlecht. Es kommt auf die Bedürfnisse des Kundenmixes an. Ein Subunternehmer reserviert möglicherweise Kapazitäten, um sicherzustellen, dass er auf dringende (und hochprofitable) Aufträge reagieren kann, was gut für das Geschäft ist.

Andererseits könnte eine Maschine aufgrund einer Einschränkung im Vorfeld aufgrund einer unerwartet schwierigen Umstellung ausfallen. Diese Ausfallzeit ist nicht gut, aber die Daten müssen richtig interpretiert werden. Beim Warten auf diesen verzögerten Job im Vorfeld sollte das Arbeitszentrum nicht unbedingt andere Jobs in Angriff nehmen, die bereit sind, aber nicht ausgeführt werden müssen. Mit anderen Worten: Die Maschine sollte nicht mehr produzieren, nur weil sie es kann, insbesondere wenn dadurch unnötiger Arbeitsaufwand entsteht oder ein nachgelagerter Engpass verschlimmert wird.

Der Weg nach vorne besteht darin, Effizienz und Ausgewogenheit aller Prozesse anhand genau erfasster Daten zu erreichen. Dabei werden die WIP-Kosten, die Kosten für laufende Maschinen und Abläufe, die Auswirkungen von Änderungen auf die Produktionskosten, die erreichten Lieferzeiten sowie die Rentabilität jedes einzelnen Auftrags berücksichtigt. Das Abrufen und Analysieren von Daten ist eine komplexe Aufgabe, die eine funktionsübergreifende Analyse erfordert. Eine einzelne Maschine mit hervorragender Betriebszeit macht ein Unternehmen nicht erfolgreicher. Schnittdaten wirken sich auf Biegedaten aus, die sich auf Pulverbeschichtung, Schweißen und Montage auswirken. All diese Komplexität macht die automatisierte Datenerfassung und -analyse noch wichtiger – daher wiederum die Bedeutung von Software.

Subunternehmer haben vier Hauptziele: Aufrechterhaltung eines Flusses neuer Arbeiten, Optimierung der Geräteauslastung für die verschiedenen Aufträge vor Ort, Sicherstellung, dass jeder Auftrag das gewünschte Rentabilitätsniveau erreicht, und pünktliche Lieferung der Aufträge. Änderungen in einem Bereich wirken sich auf die anderen drei aus. Kleine Betriebe könnten solche Daten möglicherweise manuell analysieren, aber für Unternehmen mit mehreren Maschinen und Standorten ist die Analyse und effektive Nutzung all dieser Informationen praktisch unmöglich.

Hinsichtlich der Rentabilität spielt der Materialeinsatz eine Rolle. Dennoch vollziehen Präzisionsblechbetriebe jeden Tag einen außerordentlich komplexen Balanceakt und wägen die Vorteile einer hohen Materialausbeute (durch die Freigabe von Füllteilaufträgen sowie weiteren Aufträgen weiter hinten im Zeitplan) gegen die Herausforderungen eines überschüssigen WIP ab. Hier gibt es keine magische Strategie, da jedes Unternehmen und jede Situation einen anderen Ansatz erfordert. Im Großen und Ganzen können Vorgänge einen von zwei Ansätzen verwenden: (1) das Verschachteln von Teilesätzen für bestimmte Aufgaben oder (2) das Füllen eines Blatts mit einer Mischung von Teilen. Wenn Betriebe Teilesätze verschachteln, entsteht weniger WIP und es wird weniger Stellfläche benötigt, um Teile für die nächste Produktionsstufe zu lagern. Diese Strategie kann gut funktionieren, wenn Teile sehr groß sind oder aus anderen Gründen nicht leicht zu lagern sind. Es funktioniert auch, wenn die Fälligkeitstermine der Kunden vorhersehbar sind, sodass Planer Bestellungen zum optimalen Zeitpunkt freigeben können, damit die Aufträge vom Zuschnitt bis hin zur Montage und dem Versand schnell abgewickelt werden können.

Dennoch hat das Befüllen von Blechen mit einer Mischung aus Teilen aus verschiedenen Aufträgen auch seine Vorteile. Bei dieser Strategie müssen weniger Blechreste verwaltet werden, was in der Regel zu einer höheren Maschinen- und Materialauslastung führt. Betriebe können Lagerteile herstellen, um ein Blatt zu füllen, was eine schnelle Reaktion auf wiederholt bestellte Aufträge ermöglichen kann. Es ermöglicht einem Betrieb außerdem, die Produktion schnell umzustellen, um auf veränderte Kundenanforderungen einzugehen.

All diese Agilität hat jedoch ihren Preis und wird zum größten Teil in WIP bezahlt. Betriebe benötigen mehr Lagerraum für Teile und müssen Ressourcen für die Verfolgung und Identifizierung aller Teile in der Werkstatt und im Lagerbestand aufwenden.

Die richtigen Softwaretools sorgen für Flexibilität im Betrieb; Das heißt, es ist nicht gezwungen, nur den einen oder anderen Ansatz zu verwenden. Solche Tools bieten außerdem Transparenz und Nachverfolgbarkeit im gesamten Unternehmen. Die Lagerung von Rohbeständen und WIP erfordert immer noch Platz, aber mit der richtigen Software sind für die Verwaltung dieser Bestände möglicherweise nicht viele Ressourcen erforderlich.

Wenn Software den Unternehmen tatsächlich einen guten Überblick über bestimmte Materialien gibt – einschließlich der genauen Informationen darüber, was und wie viel verfügbar ist und wie schnell und kostengünstig mehr beschafft werden kann –, kann ein Werk die beste Verschachtelungseffizienz erzielen und gleichzeitig Lieferfristen einhalten. Die Software-Verfolgung von Resten erspart den Bedienern den Zeitaufwand für deren Verwaltung und gibt Programmierern die Flexibilität, diese Reste für zukünftige Verschachtelungen zu verwenden.

Eine gute Strategie für Füllteile erfordert eine gewisse Transparenz der Bedarfsprognose. Aber mit der Software, die diese Teile und ihren Lagerort verfolgt, können sie mit eingehenden Kundenaufträgen verknüpft werden. Wenn ein Kunde bei einer Bestellung auf den Auslöser drückt, wird sofort der Bestand an Füllteilen von einem bestimmten Standort abgezogen – kein unnötiges Nachschneiden von Teilen mehr nach einer fehlgeschlagenen Suche durch unorganisierte Teilebestände.

So viele Herausforderungen im Präzisionsblechgeschäft ergeben sich aus all den Unbekannten, die unmittelbar nach dem Zuschlag für ein Angebot verbleiben. Wir haben den Auftrag gewonnen. Das ist großartig. Was jetzt?

Schon zu Beginn ergeben sich Herausforderungen bei der Art und Qualität der vom Kunden erhaltenen digitalen Datei. Manchmal müssen Geschäfte mit PDFs gescannter Ausdrucke arbeiten; In anderen Fällen erhalten sie DXFs von schlechter Qualität. Selbst schriftliche Anweisungen des Kunden können ungenau oder irreführend sein. Hier kann der Mangel an Fachkräften für die Erstellung von Angeboten und Kostenvoranschlägen zu erheblichen Verzögerungen führen. Einer Blechbearbeitungsfirma fehlen möglicherweise die technischen Fachkenntnisse und Fähigkeiten, die sie normalerweise nach Jahren in der Branche erworben hat, um relevante Informationen für die Produktion zu extrahieren.

Ein digitalisierter Angebotsworkflow für Bleche soll diese Probleme lösen. Eine präzise Kommunikation mit den Kunden ist nach wie vor wichtig. Dennoch konzentrieren sich die heutigen CAD-Systeme auf das Design für die Herstellbarkeit, und informationsreiches 3D-CAD hat sich nach und nach zum neuen Standard entwickelt.

Darüber hinaus sind Angebotssysteme durch die Integration von Funktionen, die traditionell auf die Welt des Ingenieurwesens beschränkt waren, fortschrittlicher geworden. Diese erweiterten Funktionen können eine reale Produktionsumgebung simulieren.

Dank KI-gestützter Konstruktionsoptimierungs-Engines kann die heutige Angebotssoftware automatische Machbarkeitsprüfungen durchführen. Dazu kann die Implementierung einer Einschränkungslogik gehören, sodass ein Kunde ein Teil, das nicht hergestellt werden kann, einfach nicht bestellen kann, sowie das Erkennen von Problemen oder potenziellen Problemen mit einem Teil – Löcher zu nahe an einer Kante, Falten über Löchern (was zu Verzerrungen führt) und widersprüchliche Abmessungen .

Zu den weiteren Funktionen können 3D-Entfaltungs-Engines gehören, die Werkzeuge integrieren, die tatsächlich in der Werkstatt verwendet werden, und aus einer Datenbank schöpfen, die unterschiedliche Formungseigenschaften verschiedener Materialien und Dicken berücksichtigt. Dies wiederum bestimmt die richtige Rohlingsgröße, die in fortschrittliche Schachtelungsmaschinen eingespeist wird.

Zukünftige Verbesserungen könnten die Rückverfolgbarkeit des Designs umfassen, um genau zu bestimmen, wo ein Fehler aufgetreten ist, und durch KI-Optimierung Möglichkeiten entwickeln, um zu verhindern, dass dieser Fehler erneut auftritt.

Wenn man weiter in die Zukunft blickt, könnte die Branche Softwareentwicklungen erleben, die – wiederum unter Verwendung von KI und durch maschinelles Lernen gewonnenen Informationen – die gesamte Fabrik simulieren können. Software könnte kennzeichnen, welche Vorgänge menschliches Eingreifen erfordern, und sogar in Systeme von Lieferanten und externen Dienstleistern integriert werden. Ist genügend Material vorhanden? Wird ein externer Anbieter von Pulverbeschichtungen Schwierigkeiten haben, ein bestimmtes Merkmal zu maskieren? Diese und weitere Fragen könnte in Zukunft eine integrierte Angebotsplattform beantworten. All dies könnte die Fehlerwahrscheinlichkeit verringern, bevor mit dem Schneiden, Biegen oder Schweißen begonnen wird.

Das Ziel besteht darin, die Qualifikationslücke zu schließen, indem Software – unterstützt durch KI und maschinelles Lernen – die alltäglichen Aufgaben erledigen lässt. All dies minimiert das Risiko von Überraschungen bei der Auftragsabwicklung und Fertigung und gibt qualifizierten Mitarbeitern die Möglichkeit, sich um den gesamten Arbeitsablauf, den Kundenservice, das Projektmanagement, die Personalentwicklung sowie das Umsatz- und Gewinnwachstum zu kümmern.

Anders ausgedrückt: Zukünftige Innovationen in der Präzisionsblechsoftware sollten es mehr Menschen ermöglichen, im Unternehmen und nicht im Unternehmen zu arbeiten.