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Ein Pionier in puncto Digitalisierung

BRUDERER vernetzt Werkzeugmanagement-Lösung mit Fertigungsmaschinen

Sie gelten in der Blechstanz- und Umformindustrie als Synonym für maximale Leistung, höchste Präzision und unübertroffene Zuverlässigkeit: Die BRUDERER Stanzautomaten. Um seine Wettbewerbsfähigkeit zu sichern setzt BRUDERER seit Jahren auf die Digitalisierung seiner Fertigungsprozesse. Mit der Anbindung der Fertigungsmaschinen an die TDM-Lösung hat das Familienunternehmen erneut Neuland betreten – und das, wie erste Analysen zeigen – mit Erfolg.

Das weltweit als Schrittmacher für Spitzentechnologie geltende Familienunternehmen BRUDERER beschäftigt weltweit rund 460 Mitarbeiter, davon 370 im schweizerischen Frasnacht. Hier entwickelt und produziert der Mittelständler seit über 75 Jahren die in der Branche weltweit gefragten Stanzautomaten. Und wie alle Unternehmen in entwickelten Industrieländern steht auch BRUDERER vor der Herausforderung, seine Herstellungskosten angesichts hoher Lohnkosten wettbewerbsfähig zu halten.

 

Ein visionärer Vorreiter

Um Transparenz in die Werkzeugverwaltung zu bringen und die CAM-Programmierer von zeitintensiven Recherchen zu befreien, entschied sich BRUDERER bereits vor genau 30 Jahren für die Einführung einer digitalen Werkzeugverwaltung von TDM Systems. Michael Fankhauser, Systembetreuer und u. a. verantwortlich für die TDM-Einführung bei BRUDERER, ist seit 1983 im Unternehmen und erinnert sich noch gut daran. Zu jener Zeit orderten die Meister die benötigten Werkzeuge, was sich irgendwann zu einem unübersichtlichen Wildwuchs entwickelte. Da die Transparenz über vorhandene Werkzeuge und deren Daten fehlte, war auch die NC-Programmierung zeitaufwändig. Deshalb führte BRUDERER 1991 – als einer der ersten Kunden in der Schweiz – das digitale Werkzeugmanagement von TDM Systems ein.

Digitalisierung senkt Beschaffungskosten um 30%

Zwei Mannjahre Arbeit steckte BRUDERER damals in die Erfassung von ca. 5000 Komponenten. Ein Aufwand, der sich laut Fankhauser jedoch schnell bezahlt machte. In kurzer Zeit konnten durch die gewonnene Transparenz die Beschaffungskosten für die Betriebsmittel um ca. 30 Prozent reduziert werden. Durch verfügbare Grafiken traten in der Werkzeugmontage weniger Fehler beim Zusammenbau auf. Vor allem aber gewannen die CAM-Programmierer: sie  benötigten fortan weniger Zeit für die Erstellung der Programme.

 

TDM - nach dem ERP die wichtigste Software in der Fertigung

Gut 20 Jahre lang setzte BRUDERER die TDM Lösung für die Verwaltung ihrer Werkzeuge ein. Doch mit dem Ausbau der Werkzeugmanagement-Lösung entstand auch bei dem schweizerischen Unternehmen vor gut 10 Jahren der Wunsch, das Potential der Werkzeugdaten umfassender zu nutzen und mit dem Upgrade auf TDM V4 kam 2011 laut Fankhauser „eine neue Dynamik ins Haus“. Nach und nach führte BRUDERER neue Module und Schnittstellen ein. Eine Entscheidung, die TDM bei der schweizerischen Firma heute nach dem ERP System zur wichtigsten Software in der Fertigung macht. „Ohne TDM kommt kein Werkzeug auf die integrierten Maschinen und kein Auftrag kann bearbeitet werden“, so Fankhauser.

TDM-Projektteam bei BRUDERER: Sandro Della Polla, CAM-Programmierer, Michael Fankhauser, Systembetreuer, und Roger Müller, Fertigungsleiter

Dank jahrelanger Erfahrungen mit TDM erhofften wir uns ein deutliches Optimierungspotenzial von der Maschinenanbindung, weshalb wir uns für das Projekt in Zusammenarbeit mit TDM Systems entschieden.

Michael Fankhauser (Mitte)
Systembetreuer und TDM-Betreuer bei BRUDERER
 

Mit Sandro Della Polla (CAM-Programmierer, li.) und Roger Müller (Fertigungsleiter, re.)
 

Zukunftsprojekt Maschinenintegration

„Wir wollen möglichst sicherere Prozesse und das heißt immer auch, händische Übertragungen zu vermeiden“, erklärt Fankhauser. Das Ziel des engagierten Bruderer-Teams war eine durchgängige Datenanbindung von TDM an die Maschinen. Doch was sich so einfach anhört, ist in der Praxis mitunter nur mit kluger Planung und entsprechendem Projektaufwand zu realisieren. Denn eine generelle Lösung gibt es derzeit nicht. Und nur wenige Maschinenhersteller bzw. Entwickler von Maschinensteuerungen erlauben über eine interne Schnittstelle den bidirektionalen Datentransfer. Die Entwicklung einer Schnittstelle zur Maschinensteuerung, um umfassende Werkzeugdaten zu übermitteln, ist deshalb anspruchsvoll. Sie hängt, wie Fankhauser betont, von verschiedenen Faktoren wie beispielsweise dem Maschinentyp oder der eingesetzten Steuerungssoftware ab.

Optimierungspotenzial realisieren

Da sich das BRUDERER-Team ein deutliches Optimierungspotential von der Maschinenintegration versprach, entschieden sie sich für das Projekt. Und wie 1991 zählen sie auch hier wieder zu den Vorreitern – nicht nur in ihrer Branche. Gut ein Jahr brauchten die Entwickler, um die verschiedenen Werkzeugdaten aus TDM an die bei BRUDERER eingesetzten Maschinensteuerungen übergeben zu können. Für die Aufgabe holte sich TDM Systems einen Entwicklungspartner, die Firma ECI, ins Boot. Die sogenannte ECI-Box ist eine Art Middleware, die den Datenaustausch zwischen TDM und der Maschinensteuerung übernimmt.

Bidirektionale Datenkommunikation mit der Maschine

Wie Fankhauser erklärt, ist die umgesetzte Maschinenintegration eine Erweiterung des TDM Shopfloor Manager Moduls. Diese erlaubt es, parallel zur Planung des Werkzeugbedarfs und Bereitstellung der erforderlichen Werkzeuge, die realen Maschinenbestände und Werkzeugzustände zu berücksichtigen. Ein Beispiel: Über die ECI-Schnittstelle werden jetzt die realen Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge an die TDM Datenbank übergeben. Ein wichtiger Punkt für die Prozesssicherheit, da vorher nur mit Erfahrungswerten & Annahmen geplant und gearbeitet wurde. Jetzt werden diese stetig mit den realen Daten aus der Maschine verifiziert. Und deshalb sind die Werkzeuge mittlerweile länger im Einsatz als vorher.

 

Weniger Rüstaufwand durch Standzeitüberwachung

Ein weiterer Pluspunkt: Dem Maschinenbediener wird über eine sogenannte Ampel signalisiert, wenn die Standzeiten der Werkzeuge in einen kritischen Bereich rutschen. Dadurch können sie jetzt vorausschauender planen und sicherstellen, dass das benötigte Werkzeug bereitsteht, wenn die Standzeit abläuft. Zudem ist auch der  Rüstaufwand gesunken. Weil der Werkzeugbestand an der Maschine transparent ist, werden nur noch die Werkzeuge zusammengebaut, die darüber hinaus noch benötigt werden. Alles Punkte, die BRUDERER dabei unterstützen, noch mehr Maschinenlaufleistung zu generieren.

Weniger Fehler und Maschinenstillstände

Alle für die Fertigung benötigten Werkzeugdaten gehen von TDM direkt in die Fertigungsmaschine, völlig ohne händische Dateneingabe. Um den Datentransfer auszulösen, müssen die Maschinenbediener nur den Data-Matrix-Code am Werkzeug scannen und das Werkzeug in den zugewiesenen Magazinplatz einsetzen. Durch diesen Prozess können laut Fankhauser „keine Übertragungsfehler mehr auftreten“. Noch befindet sich BRUDERER in einer ausgeweiteten Testphase und ist am Erfassen und Analysieren von Daten. Aber erste Auswertungen zeigen, dass die Schnittstelle für eine höhere Prozesssicherheit sorgt. „Seitdem die Daten automatisiert an die Fertigungsmaschinen übergeben werden, sind keine Bearbeitungsfehler oder Kollisionen aufgrund falscher Werkzeugdaten aufgetreten“, betont Müller.

Grundstein für die digitale Weiterentwicklung

Stark ins Gewicht fällt auch, dass bei BRUDERER die Maschinen für die Dateneingabe nicht mehr stillstehen. Denn vor der Einführung der Schnittstelle konnte bei gewissen Maschinensteuerungen während der händischen Datenübergabe nicht gefertigt werden. Bei mehreren Rüstprozessen pro Tag summierten sich diese Stillstandzeiten auf eine relevante Größe. Für Fankhauser steht deshalb fest: „Die Integration unserer Fertigungsmaschinen in die TDM Lösung lohnt sich definitiv.“ Nicht nur, weil sie eine effizientere Fertigung ermöglicht. Es ist auch der Grundstein für die digitale Weiterentwicklung der Fertigungsorganisation von BRUDERER. Außerdem entlastet sie auch die Maschinenbediener von händisch zu erledigenden Routinearbeiten und macht damit, wie Müller betont „die Arbeitsplätze bei uns auf dem Shopfloor attraktiver“.

Alles auf einen Blick

TDM-Vernetzung mit Werkzeugmaschinen für mehr Automatisierung und Zeiteinsparung

Unternehmen
460 Mitarbeiter
1943 gegründet
Hauptsitz Frasnacht, Schweiz

Blechstanz- & Umformindustrie
Hochleistungsstanzmaschinen
Baureihe BSTA: Hat eine Nennkraft von 180 bis 2500 kN und einem Hubzahlbereich von 1 bis 2300 1/min

Ziele von BRUDERER

  • Absolut sichere Prozesse auf dem Shopfloor
  • Vermeidung händischer Dateneingabe an der Maschine
  • Durchgängige Datenanbindung an die Maschine
  • Realisierung von Optimierungspotenzial rund um die Maschine

 

Prozess-Innovation durch die Maschinenanbindung

  • Automatisierter Datentransfer der Werkzeugdaten an die Maschinensteuerung ausgelöst durch Data-Matrix-Code am Werkzeug
  • Bidirektionale Datenanbindung an die Maschine
  • Umfassend transparente und effiziente Werkzeugvorbereitung unter Berücksichtigung:
    • der Werkzeugzustände und Maschinenbestände
    • des Werkzeugbedarfs pro NC-Auftrag sowie
    • der kontinuierlich überwachten Standzeiten via Ampelsystem
  • Kontinuierliche Verifizierung der NC-Plandaten durch Sicherung des Datenrückflusses aus der Maschine

Benefits

Optimierte Prozesse
Höhere Prozesssicherheit und Sicherstellung der Werkzeugversorgung an der Maschine

Kostensenkung
Optimale Ausnutzung der Standzeiten und der Werkzeuglebensdauer

Realisierung 0-Fehler-Toleranz
Keine Bearbeitungsfehler oder Kollisionen durch falsche Werkzeugdaten in der Maschine

Minimierte Maschinenstillstände
Optimale Ausnutzung der Standzeiten und der Werkzeuglebensdauer

Referenzen

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