Physikalische und virtuelle Werkzeugverwaltung

Physikalische und virtuelle Werkzeugverwaltung

Wie es im CAD/CAM und vielen anderen Bereichen bereits üblich ist, kommt auch im Tool Management der digitale Zwilling zum Einsatz. Man unterscheidet hier oft zwischen einer physischen und einer virtuellen Werkzeugverwaltung. Das folgende Beispiel zeigt eine mögliche Arbeitsweise in beiden Systemen auf und verdeutlicht die Berührungspunkte.

Die physikalische Werkzeugverwaltung folgt teilweise noch einem traditionellen Konzept, bei dem Werkzeuge in real existierenden Lagern bspw. Paternoster oder Werkzeugmagazinen organisiert und verwaltet werden. Gelagert werden nicht nur die Werkzeugbaugruppen, welche auf den Werkzeugmaschinen im Einsatz sind, sondern auch alle Einzelkomponenten, die für die Zusammenstellung der Baugruppen benötigt werden. Beim Rüsten der Werkzeuge werden die Komponenten aus dem Lager entnommen und bei Bedarf nachbestellt. Die Suche und das Nachbestellen der Werkzeuge erfolgen hierbei manuell durch den Mitarbeiter. Nach dem Zusammenbau werden die Komplettwerkzeuge auf ihre exakten Abmaße vermessen, hierbei setzten viele Firmen auf ein Werkzeugvoreinstellgerät. Die ermittelten Werkzeuggeometriedaten werden dann in der Regel auf Etiketten oder Listen gedruckt und dem Werkzeug angehängt. Beim Beladen der Maschine werden diese dann manuell durch den Mitarbeiter in die Steuerung eingegeben.

Die virtuelle Werkzeugverwaltung nutzt digitale Lösungen und Technologien, um den Werkzeugmanagementprozess zu optimieren, Fehler zu minimieren und möglichst realitätsnah den Fertigungsprozess abzubilden. Möchte man wie zu Beginn erwähnt die Werkzeuge in einer CAM-Software verwenden und strebt dabei eine sehr genaue Simulation an, benötigt man von jedem Werkzeug einen möglichst exakten digitalen Zwilling. Jedes dieser Werkzeuge wird beim Erstellen mit Stammdaten angereichert und in einer Datenbank, z. B. Siemens Teamcenter mit Manufacturing Resource Library (MRL) oder Janus Technology Manager (TMGR) hinterlegt. Da die Daten zentral abgelegt und verwaltet werden, ergibt sich eine umfassende Datenverfügbarkeit. Durch die Klassifizierung aller Werkzeuge und Ressourcen wird dem CAM-Programmierer die Suche nach dem richtigen Werkzeug über geeignete Attribute erleichtert. Dies spart Zeit und Geld und das Verwalten von Komponenten und Werkzeugen wird vereinfacht.

Tool Management Software

Ab einer kritischen Größe des Werkzeugbestandes stößt die konventionelle Werkzeugverwaltung an ihre Grenzen. Mit dem Einsatz einer eigenen Tool Management Software können Stammdaten aus der virtuellen Werkzeugverwaltung vererbt und genutzt werden. Gleichzeitig schließt man so die Lücke der manuellen Bestandsübersicht und Nachbestellungen lassen sich automatisieren. Auch längere Suchen nach dem gewünschten Werkzeug erübrigen sich. Auf Knopfdruck erhält man von jedem zu rüstenden Werkzeug eine Stücklistenübersicht mit Lagerort. Durch die Verwaltung der Werkzeugbaugruppen, erkennt das System welche Werkzeuge für den nächsten Auftrag noch fehlen und generiert automatisch eine Be- und Entladeliste und mit der passenden Schnittstelle zum ERP- oder MES-System, erhält man die nötigen Informationen aller zu rüstenden Werkzeuge der nächsten Aufträge. Aufträge mit gleichen Werkzeugen lassen sich so zusammenfassen oder man minimiert die Anzahl der Rüstvorgänge.

Durch geeignete Schnittstellen können die Vermessungsdaten direkt an die Steuerung oder an ein DNC System (Distributed Numerical Control) übergeben oder durch eindeutige Kennzeichnung über einen scanbaren Code oder Speicherchip, direkt im physischen Werkzeug abgelegt werden.

In der zerspanenden Fertigung kann eine Tool Management Software sehr wertvoll sein, um die Informationen über die vorhandenen Werkzeuge systematisch zu organisieren und nahtlos in den Produktionsprozess zu integrieren. Nicht selten nehmen die Werkzeugkosten in der Fertigung einen erheblichen Faktor der Herstellungskosten ein. Um so wichtiger ist es, sich mit geeigneten Systemen auseinanderzusetzen und deren Vorteile für sich nutzbar zu machen.

Vor- und Nachteile des Tool Managements

Vorteile des Tool Managements:

• Digitalisierung: Die Tool Management Software wirkt als Bindeglied zwischen der physikalischen und der virtuellen Werkzeugverwaltung, sie schafft eine nahtlose Verbindung zwischen Maschinen, Voreinstellgeräten, Lager-Systemen sowie ERP-, PLM- und MES-Systemen
• Kosteneffizienz: Durch eine optimierte Bedarfsplanung und Werkzeugausnutzung können die Werkzeugkosten gesenkt werden
• Standardisierung: Durch die Standardisierung von Werkzeugdaten wird Wildwuchs eingebremst und die Werkzeugvielfalt verringert
• Höhere Produktivität: Die Digitalisierung ermöglicht einen effizienten Fertigungsworkflow und minimale Wartezeiten an den Maschinen
• Reduzierung von Rüstzeiten: Voreingestellte Werkzeuge mit hinterlegten Tool Offset Daten minimieren die Rüstzeiten an den Maschinen
• Echtzeitdaten: Informationen zu Werkzeugstandzeiten und -nutzung sind sofort verfügbar, was fundierte Entscheidungen ermöglicht
• Automatisierung: Der Prozess der Werkzeugidentifizierung, -überwachung und -nachbestellung kann automatisiert werden
• Prozesssicherheit: Die Verwendung von korrekten und präzisen Werkzeugen gewährleistet eine höhere Prozesssicherheit und Qualitätskontrolle

Nachteile des Tool Managements:

• Initialer Aufwand: Die Einführung einer neuen Tool Management Software erfordert Zeit und bindet Ressourcen.
• Technologische Abhängigkeit: Fehlerhafte virtuelle Lösungen können den Workflow beeinträchtigen. Eine störungsfreie Technologie ist entscheidend für einen reibungslosen Ablauf des Systems.