PASCAM WoodBlog

Wir alle kennen PDF-Dokumente als Dokumentation und werden oftmals aus Textverarbeitung oder Tabellen generiert. Manchmal auch aus dem CAD-System in Form von 2D-Zeichnungen. Selten auch als 3D-Zeichnungen (eigentlich 3D-Modelle in einer Dokumentendarstellung)

Beim Thema CNC kennen wir neben den eigentlich CNC-Programmen auch die Ausgabe von DXF-Daten für Fremdfertiger oder neutrale Maschinenansteuerung, wenn eine lose Kopplung von Systemen benötigt wird, was man bei Fremdfertigung ja meist hat.

Doch speziell bei der DXF-Ausgabe tut man sich extrem schwer, Zusatzinformationen bezüglich des Bauteils mit anzugeben, außer durch Text, der dann wieder nicht maschinell verarbeitbar ist. Geschweige denn, wenn beim Fremdfertiger Handarbeitsplätze zum Zuge kommen dort vernünftig auswertbar ist.

In solchen Fällen und zur Dokumentation kann es durchaus sinnvoll sein, aus den CNC-Daten eines Bauteils eine Darstellung in PDF-Format zu erstellen, die das fertige Bauteil repräsentiert und alle fertigungsrelevanten Daten enthält. Insbesondere das Erscheinungsbild einer technischen Zeichnung mit echter Vermaßung hilft hierbei enorm, die gewünschten Eigenschaften einer jeden Bearbeitung dokumentenbasierend zum Fertiger zu kommunizieren und erleichtert so eine gesicherte Fertigung nach den Wunschvorgaben. 

Gerade wenn extern dieser teilmechanische Aspekt in der Fertigung vorliegt, macht ein solches PDF-Dokument Sinn.

Und da es auf Fertigungsdaten basiert und aus diese4n wie ein CNC-Programm abgeleitet wird, erreicht man eine fertigungsgerechte Zeichnung auf Bauteilebene, aber mit Angabe von Anbauteilen und deren Darstellung. Hierzu muss nichts am Konstruktionsmodell getan werden. Das steigert die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit enorm. Das ist auch eine Möglichkeit, hausinterne Handarbeitsplätze mit visuellen Daten zu versorgen.

Durch das Multiposting moderner CAM-Systeme kann man ja auch mehrere Dateien erzeugen, wenn der Fertiger das benötigt. Also wieder ein klarer Pluspunkt für eine neutrale Datenerzeugung direkt aus der Konstruktion. Denn nur dort sind alle relevanten Daten vorhanden, um solch leistungsfähige Werkzeuge zu ermöglichen.

Der Begriff Nachhaltigkeit ist heutzutage nicht nur in jeder politischen Rede zu finden, auch die Wirtschaft hat diesen Begriff entdeckt. In das ist im Zuge des Klimawandels sicher auch nicht verkehrt. Zu beachten ist aber in jedem Fall, dass der Begriff immer ganzheitlich betrachtet wird. Daher sollen hier mal 2 Aspekte gegenübergestellt werden.

Viele Bearbeitungen an einem Holzteil sind meist sehr einfach, z.B. nur Bohrungen, evtl. mit eingeleimten Dübeln oder anderen einfachen Verbinder. Oftmals sind aber auch komplexere Fräsbearbeitungen, z.B. für Beschläge, Einbausituationen oder Formteile, notwendig. Daher hat man bis dato oftmals eine Ein-Maschinen-Lösung mittels einer leistungsfähigen CNC-Maschine angestrebt. Der Vorteil ist klar: Einmal drauf, alles fertig. Dies hat Fertigungsabläufe vereinfacht und die Gefahr von Beschädigung des Bauteils minimiert. Also alles gut. War die Maschine überlastet, hat man meist eine gleiche, 2. Maschine angeschafft, um die bestehenden Daten weiter zu verwenden.

Wenn man sich das nun aber genauer betrachtet, stellt man fest, dass eine aufwendige, meist auch schwere Maschine die meiste Zeit mit simplen Bohrungen beschäftigt ist. Und bei den Fräsungen immer der aufwendige, schwere Bohrkopf mitgeschleift wird. Würde man nun bei einer Überlastung der ersten Maschine einfach eine 2., einfach und nur auf Bohrungen spezialisierte einsetzen, könnte man die große Fräse entlasten und sich auf ihre Kernkompetenz reduzieren. Die Fräse wäre leicht, da der Bohrkopf in der 2. Maschine ausgelagert ist. Diese kann wesentlich einfacher ausgeführt wird, da sie keine große Werkzeugkräfte aufnehmen muss. Teile, die nur Bohrungen bekommen, können an der Fräse vorbeigeschleust werden, wodurch diese zusätzlich entlastet wird. Das ist dann ein klassischer Maschinenverbund. Ich denke jedem leuchtet ein, dass hierbei der Energieverbrauch pro Bauteil geringer sein wird. Leider kann ich das nicht in Zahlen fassen, ist ja auch Produktspezifisch, aber es wird was bringen.

Um nun den Maschinenverbund produktionssicher im Griff zu haben, sind im Vorfeld meist moderne, I4-taugliche Ansätze, notwendig. Die CNC-Aufbereitung muss dies nicht nur selbstständig optimieren, sondern auch den übergeordneten Systemen wie PPS oder FLS zur Verfügung stellen. Das geht heute auch Maschinenhersteller übergreifend, was die Flexibilität zusätzlich erhöht.

Neben der Energieersparnis ist sicherlich auch die Abnutzungsverringerung aufgrund geringerer Massenbewegung noch zu nennen, womit die Maschinen länger im Einsatz sein können.

Und damit sind wir bei einem anderen Aspekt. Denn das Erzeugen der Maschinen kostet natürlich auch Energie. Kann aber die Hauptmaschine einfacher ausgeführt werden oder muss eh eine 2. Maschine angeschafft werden, sind wir eher auf der Haben Seite, d.h. es ist Nachhaltiger einen Maschinenverbund aufzubauen. 

Interessanter wird das Ganze noch in vielen Spezialfällen, wodurch dann Spezialmaschinen aufgrund der Einbettung in viele Maschinenverbünde die Auslastung pro Maschinen gesteigert werden kann. Nachhaltiger geht's kaum noch.

Zu guter Schluss noch ein Gedankengang: Wenn man Teile teilweise Fremdfertigen lässt, kann man diesen externen Fertiger auch in den Maschinenverbund einbinden und ihm entsprechende Daten zur Verfügung stellen. Damit kann man Rückrufe sparen. Denn auch ein Telefonanruf kostet Strom 😊

Die Digitalisierung der Produktion verspricht Flexibilität, Sicherheit und dass alles besser wird. Nur stellt sich die Frage, wie soll meine starre Fertigungsstraße flexibel werden? Kurze Antwort: das geht nur durch physikalische Änderungen. Und hier greift der Maschinenverbund, auch manchmal als Matrix-Fertigung bezeichnet.

Was steckt nun hinter dem Wort:

Zuerst sieht man alle Maschinen als Einzelmaschinen an. Dann überlegt man, welche Maschinen physikalisch zusammengestellt werden können. d.h. nicht unbedingt, dass man Maschinen in der Werkhalle verschiebt, sondern auch dass Teile transportiert werden. Was bei Holzigen nicht immer einfach ist. Dabei kann es eben auch verschiedene Kombinationen geben, wobei manche Maschinen in vielen Kombinationen drin sind, manche nur in einer. Jede Kombination ist nun ein solcher Maschinenverbund. 

Nun müssen die maschinenspezifische Postprozessoren analysieren, was sie fertigen können. Das alles wird dann von einem nachgeschalteten Prozess zusammengetragen und die hinsichtlich Maschinenverbünde geprüft. Die Ergebnisse werden dann meist in Datenbanken der Fertigung zur Verfügung gestellt. Die CNC-Programme für jede Maschine kann dabei pro Maschinenverband spezifisch sein oder, soweit möglich, mittels konfigurationsspezifische Schalter generalistisch ausgebildet sein. 

Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise ist noch, dass man manuelle Arbeitsplätze mit einbaut, quasi einen Hand-Postprozessor mit einbindet. Dieser kann dann zusätzliche Informationen oder Dokumente für diesen erstellen und zur Verfügung stellen. Quasi ein CNC-Programm für Menschen.

Insbesondere bei der Flexibilisierung der Produkte und deren individuellen Fertigung mit Arbeitsteilung stellt ein Maschinenverbund mit allen für die Fertigung des Produktes relevanten Aktionen als Maschinenverbünde eine enorme Verbesserung der Maschinenauslastung, Flexibilisierung von Fertigungsabläufen und Verbesserung der Fertigungsqualität und verbesserten Arbeitsbedingungen ein enormes Potential dar.

Voraussetzung für das Gelingen eines solchen Vorhabens ist in jedem Fall, dass die Daten aus einer Quelle stammen und dadurch keine Mehrfachinterpretation stattfindet. In jedem anderen Fall kann nicht mehr gewährleistet werden, dass eine vollständige Bearbeitung des Produktes durchgeführt wird.

In einem weiteren Blog wollen wir uns mal den Aspekt der Nachhaltigkeit einen Maschinenverbundes anschauen.

Und daran ist mal nicht unsere Politik Schuld - nein, es sind unsere Köpfe und Leute, die es immer noch nicht verstanden haben. Wie komme ich dazu?

Nun ja, die Digitalisierung ist was Neues, die Entscheider Generation ist nicht damit aufgewachsen, aber man will ja modern sein. Darum haben wir ja zuerst einen PC, dann ein Handy und jetzt ein Smartphone. Dann wischen wir uns durch (A)soziale Medien, glauben manchem, halten einiges für Fake, anderes für die Wahrheit. Und das ist dann Digital. Unsere jüngste Genration kennt ja anscheinend die analoge Welt nicht mehr (Telefon mit Wählscheibe - ist das ein Ufo?). Ziemlicher Blödsinn. Beides ist schlicht und einfach falsch. Und nur Bestandteil von Leitartikeln und Romanen.

Was ist dann digital und wie kommen wir da weiter? Als erstes müssen wir mal verstehen, dass, wie immer, die Welt nicht Schwarz oder Weiß ist, sondern jegliche Farben dazwischen. So gibt es keine analoge oder digitale Welt. Klar will uns die Datenhaie überm Teich gerne weismachen, wie schön diese digitale Welt doch ist - und ich erinnere mich immer dabei an den Zeichentrickfilm Wolly - zum Glück habe ich noch analoge Kinder. Alle digitale Systeme sind nur Werkzeuge wie ein Hammer oder ein Rad, nicht mehr. Klar, nimmt uns ein Taschenrechner viele lästige, wiederkehrende Aufgaben ab. doch er erfindet keine neuen Zahlen oder Rechenaxiome. Ein Mathematiker macht das, viele sogar jeden Tag.

Diese digitalen Werkzeuge sind manchmal sehr einfach wie ein Hammer, manchmal aber auch recht komplex - wie z.B. ein vollsynchronisiertes 4 Gang Getriebe. Natürlich erzeugt die digitale Welt immer neue Hypes. Ist ja einfach, die Leute hinterfragen ja vielen nicht. So auch z.B. damals als "War of the world" als Hörspiel in Echtzeit ausgestrahlt wurde und viele das Ende der Welt sahen - das Medium war für die noch neu und glaubten alles, was da berichtet wurde. So ist es aktuell mit der KI. Ja, es müssen mittlerweile auch im digitalen Bereich neue ethische Fragen beantwortet werden - Kind oder schwangere Frau bei einem Kollisionsvermeidungssystem. Die 3. Option, nämlich selber einfach gegen einen Baum zu fahren wird dabei nie erwähnt. Wäre aber letztendlich ethisch die einzige korrekte Antwort.

Erst wenn wir verstehen, dass es super cool ist, mit einer Wetter-App den Regen 5 Minuten korrekt vorherzusagen, hat das Digitale gesiegt. Natürlich ist eine Videokonferenz für viele, die nicht mehr mobil sind, eine riesige Hilfe und erlauben ein neues Lebensgefühl. Natürlich ist es toll, wenn wiederkehrende Arbeit von Computern sicher durchgeführt wird. Natürlich schaffen wir, dass ein autonomes Fahrzeugt sicherer und regelkonformer uns zum Ziel bringt, wie die meisten (deutschen) Autofahrer.

Also fangen wir an zu verstehen, dass Digital erst mal nur Werkzeug heißt, in einem Werkzeugkasten, der vermutlich virtuell ist. Dann haben wir einen ersten Schritt in das neue Jahrtausend geschafft. Dann schauen wir mal, was dann folgend wird. Dazu in einem weiteren Blog mehr dazu.

Nun wollen wir mal beleuchten, welche Auswirkungen ein digitales Möbelhaus auf die Fertigung hat. Wir im vorigen Beitrag erwähnt, ist ja durch die Individualisierung eine Produktion auf Halde kaum mehr möglich oder sinnvoll. Doch sieht dann die Produktion aus, die Lieferkette, die Planung etc.

Bei einer Produktion auf Halde kann man die einzelne Produktionsstationen recht gut entkoppeln. Man kann bei Lieferanten rechtzeitig Teile bestellen, der Materialbedarf kann einfach überschlägig vorbestimmt werden, die Preisfindung ist gut vordefinierbar. Die Produktion ist gut eingelaufen, jeder weiß, was er zu tun hat. Produktumstellungen sind etwas aufwendig, aber es läuft sich alles wieder ein, die Stückkosten sind niedrig.

Das alles aufgeben, das wird doch zu teuer, oder? Nein wird es nicht, wenn man die einzelnen Produktionsstation einfach anders koppelt. Dabei muss man die lose Kopplung nicht unbedingt aufgeben, aber eine ganzheitliche Betrachtung ist in jedem Fall unabdingbar. Und dann haben viele seitherige Kopplungen vollständig ausgedient. Daten sind das Zauberwort. Und die müssen fließen, direkt, sicher und schnell. Und dadurch bedarf eben gut definierte und stabile Schnittstellen, die das hergeben. Und das ist dann kein Fax mehr.

Mit dem Zulieferer redet man dann über Push- oder Pull-Systeme (erklär mal später, was man damit meint), man arbeitet mit Teilebeschreibungen auf digitaler Ebene, was durchaus komplette CNC-Programme sein können. Der Begriff verlängerte Werkbank hebt man damit einfach auf digitale Ebene.

Diese ganzen Systematiken auf Maschinen, Kommunikation und Rechnerebenen bekommt man eigentlich in so einem Ansatz recht gut in Griff, wenn man zuvor eine solides (Daten-)Modell aufgebaut hat. Die größte Hürde ist immer die Intelligenz dazwischen, der Mensch, der Mitarbeiter. 

Gerade die Fertigung neigt oftmals dazu, Dinge nicht zu ändern, weil man sich selber auf neue Abläufe, Handling, Darstellungen einstellen muss. 

Ein schönes Beispiel hierzu ist ein reales Ereignis vor ein paar Jahren. Ein Meister hat aufwendig mit Excel sich Fertigungsunterlagen für ein Produkt erstellt, welches er recht aufwendig immer wieder manuell anpasste. Aber das hat seit 10 Jahren super funktioniert. Nun kam da eine junge Dame, hat das Ganze in einem parametrischen CAD-Modell abgebildet und generiert die Excel-Tabellen fix und fertig aus dem CAD, das Ganze in einem Gesamtaufwand von 1/20 wie es der Meister draußen seither machte. Mit weiterem Potential der Automatisierung. Bei der Präsentation des Projektes warf der Meister ein, dass man so nicht arbeiten könne, da das erste Sheet in der Excel-Datei immer genau so aussehen müsste, wie bei ihm, wegen der Übersicht. Das war zugegebenermaßen bei dem Ergebnis der jungen Dame nicht so, das hatte sie übersehen. Schnell korrigiert und nochmals vorgestellt, doch dann hörte ihr schon keiner mehr zu. Warum? Ich weiß es bis heute nicht, aber ein Mitarbeiter hat sich dagegen gewehrt und er hat sein Himmelreich weiter zur Verfügung. Eine ganzheitliche Sichtweise mit einem großen Benefit für die Firma wird dadurch vereitelt. Das finde ich immer noch persönlich als sehr schade. Zumal das genannte Beispiel leider nicht das einzigste ist, das ich live erlebt habe.

Daher werde ich mich mit dem Thema sicherlich in einem weiteren Blog dazu wieder zu Wort melden.