Die Erfassung und Verwaltung von Fertigungsdaten transformiert den Schweizer Shop

Das digitale Datenmanagement treibt zunehmend die Fertigungsstrategie, den Betrieb und die Asset-Allokation in modernen Fertigungsunternehmen voran. Das einheitliche Sammeln und Vergleichen von Bearbeitungsdaten kann jedoch für Werkstätten mit einer Mischung aus neuer Technologie und Altgeräten eine Herausforderung darstellen. Dan Villemaire ist Eigentümer und Präsident von C&M Machine Products. Vor 40 Jahren von seinem Großvater und Vater als Brown &Sharpe-Schraubenmaschinenwerkstatt in Hudson, New Hampshire, gegründet, ist das Unternehmen auf etwa 100 Maschinen angewachsen, darunter mehr als 73 CNC-Langdrehmaschinen und 19 größere CNC-Drehzentren. C&M beliefert Industrien von der Luft- und Raumfahrt über die Verteidigung bis hin zu Kupferverbrauchsmaterialien, Flüssigkeitshandhabung, Medizin, Robotik und Optik mit Produktionsläufen von präzisionsgefertigten Produkten von bis zu 1.000.000 Stück oder mehr.

Herr Villemaire erkannte, dass eine detaillierte Verwaltung und Analyse von Fertigungsdaten dazu beitragen würde, das Wachstum in neue Märkte durch eine effizientere Planung und Nutzung von Fertigungsressourcen zu erleichtern. „Eines der Dinge, die wir konsequent anstreben, ist die Entscheidungsfindung anhand von Daten“, sagt er. Da die Maschinen des Betriebs jedoch sehr unterschiedlich in Alter und Betrieb sind, war es schwierig, genaue, konsistente und vergleichbare Daten zu sammeln. „Wir wollten besser verstehen, was unsere Maschinen tun. Wir wussten, dass einige unserer Maschinen in der Lage waren, mit uns zu sprechen und uns Informationen in einem Dashboard-ähnlichen Format zu geben, aber nicht auf einheitliche Weise.“

C&M sendet CNC-Programme über ein DNC-System (Distributed Numerical Control) an seine Maschinen, aber die Werkstatt dokumentierte traditionell die Maschinenleistung anhand von Hand ausgefüllter Zeitkarten. Die Bediener erfassten manuell ihre Arbeitsstunden und die von ihnen produzierten Teile und reichten die Karten dann zur Eingabe in das ERP-System der Werkstatt ein. Dieser Prozess funktionierte nicht gut mit mehreren Fehlermöglichkeiten.

C&M erwarb sein DNC-System von WireFreeCNC, einer Einheit von Macdac Engineering. Macdac bietet Software- und Hardwareprodukte für die Fertigung an, darunter Mastercam, Catia und eine Vielzahl von Netzwerkgeräten. Der Softwareanbieter schlug vor, das Excellerant MDC (Manufacturing Data Collection) bei C&M zu installieren. Excellerant ist ein universeller Decoder, der Maschinen verbindet und CNC-Daten erfasst, während sie generiert werden. Das Produkt ermöglicht es einem Hersteller, alle seine CNC-Werkzeugmaschinen und Steuerungen (unabhängig von der Marke) zu verbinden und die Daten jeder Maschine in Echtzeit zu überwachen und zu verwalten und diese Daten an das ERP-System des Unternehmens zu übertragen.

DNC-Vorteile

Excellerant MDC baut auf MTConnect, FANUC Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes und anderen Verbindungsprotokollen zur Maschinensteuerung auf und kommuniziert auch mit älteren CNC-Maschinen. Das Paket besteht aus einer Softwarelizenz und Hardware, die ein Grafiktablett umfasst, das sich an jeder Maschinensteuerung befindet. Das System zählt Teile, während sie erstellt werden. Am Ende jeder Schicht qualifiziert der Bediener die Anzahl der fertiggestellten Gutteile, und die Summe wird automatisch in das ERP-System eingegeben.

Mit genauen Daten ist der Laden in der Lage, seinen tatsächlichen Ertrag besser zu verstehen. „Wir hatten vorher keine wirklich guten Zahlen, um uns diese Dinge ansehen zu können“, sagt Herr Villemaire. „Dieses System ermöglicht es uns, dies zu tun. Es ist sehr hilfreich. Wir verlassen uns nicht auf handgeschriebene Stechkarten, und wir verlassen uns nicht darauf, dass unsere Mitarbeiter die Ertrags- und Durchsatzberechnungen von C&M vorantreiben.“

Shawn Bergeron, Leiter der kontinuierlichen Verbesserung bei C&M, sagt:„Die Genauigkeit der Informationen, die in unser ERP-System eingehen, ist exponentiell besser als zuvor. Aus terminlicher Sicht verbessert es viele Dinge.“

Die in der Vergangenheit häufigen falschen Leistungszahlen, betont Herr Bergeron, seien nicht das Ergebnis einer Täuschung durch Maschinenbediener. „Sie wussten es einfach nicht“, sagt er. „Wir hatten Fälle, in denen Teile einfach verloren gingen. Zum Beispiel haben wir 1.000 Teile verarbeitet, aber der Bediener hatte 700 in der Hand, also dachte er, er hätte 700 hergestellt. Tatsächlich wurden die fehlenden 300 Teile nicht richtig in der Maschine aufgefangen und fielen in den Spänebehälter.“

Solche Vorkommnisse beeinträchtigten die Rentabilität. „Unser Ertrag wird beeinträchtigt, wenn Teile in der Maschine verloren gehen. Wir haben Zykluszeit aufgewendet und Material und Arbeit verbraucht, um etwas herzustellen, das wir nicht umdrehen und an einen Kunden verkaufen können. Es ist Ausschuss, unabhängig davon, ob es in der Maschine ist oder nicht, und es muss so abgerechnet werden. Jetzt kennen wir durch zuverlässige Datensammlung und Ursachenanalyse die Probleme, die wir beheben müssen“, sagt Herr Bergeron.

Der sichtbarste Vorteil der Implementierung des Excellerant-Pakets war der Wegfall von Zeitkarten. C&M testet auch die Entfernung zusätzlicher Dokumentation – Zählblätter, die die täglichen Teilezählungen über mehrere Schichten hinweg verfolgen. Das System erledigt dies automatisch und gibt den Bedienern eine Vorstellung davon, wo sie sich im Verhältnis zur Herstellungsmenge für den Auftrag befinden, wodurch Überläufe verhindert werden. Die Informationen können auch bestätigen, dass die vorhandene Materialmenge ausreicht, um das erforderliche Teilvolumen zu vervollständigen. „Durch die automatische Dokumentation sparen die Bediener 15 oder 20 Minuten, die sie wiederverwenden können, um die Maschinen zu reinigen und für die nächste Schicht vorzubereiten“, sagt Herr Villemaire.

Ziel ist es, die Datenerfassung so weit wie möglich zu automatisieren. Dann kann das Management beginnen, die Daten zu analysieren und Wege zu finden, um Ertragsprobleme zu lösen. „Die Verwendung des Systems ist auch im Hinblick auf die Kundenzufriedenheit ein Mehrwert, da wir in der Lage sind, die Genauigkeit unserer Kosten zu verbessern und unseren Wert für unsere Kunden zu steigern“, sagt Herr Bergeron.

Kultur ändern

Die flächendeckende Einführung der automatisierten Datenerfassung stellt einen bedeutenden kulturellen Wandel für ein 40 Jahre altes Unternehmen dar. Mr. Villemaire bewegt C&M weg von den alten Vorgehensweisen, indem er sich mit frischen Ressourcen und Ideen umgibt. Herr Bergeron erklärt:„Wir haben vor Kurzem einen Betriebsleiter und einen Qualitätsmanager mit anderen Fähigkeiten als zuvor eingestellt. Wir haben auch einen Finanzmanager eingestellt. Dan versucht, sich mit einem Kernteam zu umgeben, um diese Organisation auf der Grundlage von Fakten und Daten dorthin zu bringen, wo sie hin muss, und nicht auf der Grundlage von Emotionen und einer „Wir haben das vor 30 Jahren so gemacht“-Einstellung. Wenn wir so weitermachen, haben wir in 30 Jahren keinen Ort mehr, an den wir gehen können.“ Das Unternehmen möchte in den nächsten drei bis vier Jahren 55 Mitarbeiter einstellen.

Besseres Buy-in

Mitarbeiter und insbesondere Betreiber haben sich offener für die Implementierung des Excellerant-Systems entschieden, als Herr Bergeron erwartet hatte. „Mir ist aufgefallen, dass wir die Informationen besser im Auge behalten“, sagt er. „Sie sehen den Wert. Es ist kein Werkzeug, um Menschen zu tadeln. Das ist das Allerletzte, was wir tun wollen. Wir würden es lieber als Werkzeug für die Ursachenanalyse und Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen für die Zukunft verwenden. Die zukünftigen Vorteile sind enorm.“

Papierlose Umgebung

Eines der Ziele der Einführung eines automatisierten Datenmanagements ist der Übergang zu einer papierlosen Umgebung, insbesondere in der Fertigung. Ein Schlüsselelement dieser Bemühungen ist ein grafisches Anzeigetablett, das an jeder Werkzeugmaschine angebracht ist. Auf dem Tablet, das eine einfache Benutzeroberfläche anzeigt, die auf klare und logische Funktionen ausgelegt ist, werden Werkzeugmaschinen durch grafische Symbole dargestellt.

Eine Maschine befindet sich normalerweise im Leerlauf, wenn sich ein Bediener anmeldet. Nachdem der Bediener eine Mitarbeiternummer eingegeben hat, wird das Symbol der Maschine rot und zeigt an, dass sie sich im Einrichtungsmodus befindet. Wenn die Einrichtung abgeschlossen ist, wechselt das Symbol von rot zu orange. Nachdem der Bediener die Einrichtung abgeschlossen hat, einschließlich der Übermittlung der Nennmaße für das erste Stück, erstellt das System eine Teilezählung. Wenn bestätigt wird, dass das erste Teil ein gutes Teil ist, qualifiziert der Bediener dieses Teil für die Produktion und beginnt mit dem Produktionslauf. Während des Laufs kann sich der Bediener anmelden und die Maschinenleistung im Vergleich mit dem Produktionsplan und der erforderlichen Teilesumme überprüfen. Am Ende des Laufs teilt der Bediener dem System mit, wie viele Gutteile hergestellt wurden. Das grafische Tablet-Display ist auch auf Desktop-Computern im Ladenbüro sowie auf Mobilgeräten verfügbar.

Die Reduzierung des Papierkrams trägt auch zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bei. Zum Beispiel sagt Herr Bergeron, dass die Verwendung des Excellerant-Systems die Einhaltung der NIST-Standards (National Institute of Standards and Technology), insbesondere des Cyber-Sicherheitsstandards SP800-171, erleichtert. Im Falle einer Datenschutzverletzung sind hohe Bußgelder möglich. „Das erfordert, dass wir sehr vorsichtig mit dem geistigen Eigentum unserer Kunden wie Spezifikationen und Zeichnungen umgehen“, sagt er. „In vielen Fällen ist es Teil unserer vertraglichen Verpflichtung gegenüber Kunden, ihre Informationen zu kontrollieren und sicherzustellen, dass sie nicht in die falschen Hände geraten.“ Das Speichern von Informationen auf dem Tablet an der Maschine begrenzt die Anzahl der Kundenausdrucke und -spezifikationen, die in der Werkstatt vorhanden sind. „In manchen Fällen ist der Cyber-Sicherheitsstandard eine Art Markteintrittsbarriere für andere Shops“, fährt Herr Bergeron fort. „Viele unserer Kunden, insbesondere im Verteidigungsbereich, fragen uns, ob und wann wir konform sein werden.“

Ein abwechslungsreicher Mix an Werkzeugmaschinen

C&M betreibt mehr als 73 CNC-Drehmaschinen vom Schweizer Typ, darunter Maschinen von Star, Citizen und Tsugami. Zu den größeren CNC-Drehzentren gehören Maschinen von Miyano, Eurotech und Hardinge. Maschinensteuerungen sind von FANUC und Mitsubishi. Herr Bergeron sagt, dass die Anzahl und Vielfalt der Maschinen in der C&M-Fabrik eine Herausforderung bei der Erfassung und Standardisierung von Daten darstellte. „Jede ist etwas anders als die andere, und wir haben viele ältere Maschinen. Auf den neueren Maschinen ist die Implementierung von Excellerant ziemlich schnell und einfach; Es ist eine Art Plug-and-Play. Es gab viel mehr Interaktion mit den älteren Maschinen, um das System einzurichten. Aber jetzt ist es auf fast jeder Maschine, die wir haben, und wir haben sechs neue Citizen CNC-Swiss-Drehmaschinen, denen wir es hinzufügen.“

Die Werkstatt fertigt Teile mit Durchmessern von 0,03125 Zoll bis 1,5 Zoll auf ihren Schweizer Drehautomaten und bis zu 4 Zoll Durchmesser auf den größeren Drehzentren. „Es gibt also einen ziemlich großen Unterschied in der Größe der Arbeit, die wir zusammen mit den unterschiedlichen Maschinenkapazitäten erledigen können. Wir können uns ansehen, wozu unsere verschiedenen Maschinen in der Lage sind, und entsprechend planen“, sagt Herr Bergeron. Das Unternehmen hat viel Arbeit investiert, um die beste Maschinenplattform für jeden Job zu finden, und das Excellerant-System hilft ihnen, diese Entscheidungen besser zu verstehen.

Laut Herrn Bergeron kommt der Input zur Nutzung des Systems größtenteils aus der Werkstatt. „Es kommt nicht von mir oder irgendjemandem im Management; es kommt von den Mitarbeitern, die das System jeden Tag nutzen. Und darin wird der Erfolg liegen – darin, dass die Mitarbeiter es annehmen und den Nutzen des Systems sehen“, erklärt er. Einige von ihnen können sich eingraben und eine Ursachenanalyse für Probleme mit der Anzahl der Teile durchführen. Für andere funktioniert es einfach, sobald es eingerichtet ist und läuft, solange die Leute den Anweisungen folgen. „Es ist wichtig, dass die Mitarbeiter dem System vertrauen. Alles, was erforderlich ist, ist die Feinabstimmung und die Aufmerksamkeit für Details. Unsere Maschinisten sind extrem detailorientiert und produzieren sehr kleine Teile mit extrem feinen Toleranzen. Ich weiß, dass sie das können.“

Wichtige Funktionen

Herr Bergeron weist darauf hin, dass eine wichtige Funktion des Systems Eagle Eye View genannt wird, die vollständige Auftragsdetails wie Kundeninformationen, Teilenummer, Drucknummer, Revisionen, Auftragsstatus, Zeitpunkt der Teilebestellung, Fälligkeitstermine und aktualisierte Bestellung liefert Mengen.

Operation Notes ist eine weitere wertvolle Funktion, die eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Büro und der Etage ermöglicht. Entweder der Bediener oder das Büropersonal kann eine Nachricht eingeben, die auf dem Tablet an der Maschine sowie auf Dashboards hinter den Kulissen angezeigt wird. „Es könnte so einfach sein, wie gut der Job in der Nacht zuvor gelaufen ist und ob es Probleme gab, Informationen mit der bevorstehenden Schicht auszutauschen“, sagt Herr Bergeron. Das Geschäft läuft eine erste Schicht und eine modifizierte zweite Schicht; Zwischen der Schichtübergabe von Nacht zu Morgen kann eine Lücke von drei oder vier Stunden liegen. „Mit Macdac entwickeln wir die Möglichkeit, die Betriebsnotizen mit der Teilenummer zu speichern, damit die Bediener oder andere Mitarbeiter beim nächsten Planen des Jobs die Notizen abfragen und wissen, wie der Job zuvor gelaufen ist.“

Wert zugänglicher Daten

Zuverlässige, zugängliche Daten heben Probleme hervor und rücken sie in den Vordergrund. „Wenn es nicht vor dir liegt und du nicht aufpasst und nicht versuchst, etwas dagegen zu unternehmen, wird es dir nie besser gehen“, sagt Herr Bergeron. „Jetzt, da uns gute Daten vorliegen, können wir Ertragsdaten abfragen und auf Trends oder Muster analysieren oder feststellen, ob eine bestimmte Maschine immer ein Problem darstellt. Mit genauen Daten gibt es viele verschiedene Faktoren, die wir verstehen und nutzen können, um unsere Anlage besser zu betreiben. Der große Übergang besteht jetzt darin, dass das mittlere Managementteam beginnt, das System zu nutzen, um Entscheidungen zu treffen.“

Die Daten ermöglichen es, Jobs auf den richtigen Plattformen zu planen. C&M hatte in der Vergangenheit Vorfälle, bei denen ein Job auf einer Maschine geplant wurde, die nicht verfügbar war. Das Excellerant-System zeigt, wohin jeder Auftrag geht, und gibt Einblick in das, was gerade vor sich geht. Es kann verwendet werden, um den Datenverkehr zu lenken und Entscheidungen zu treffen.

Einführung automatisierter Datenverwaltungstechnologie

Shops, die den Einsatz automatisierter Datenmanagement-Technologie in Betracht ziehen, werden es hilfreich finden, ihre Prozesse übergreifend so konsistent wie möglich zu gestalten. Beispielsweise sollten Kriterien für Stückzählungen nach Möglichkeit standardisiert werden. In Anbetracht der Art der Teile und Werkzeugmaschinen von C&M basieren Teilezählungen im Allgemeinen auf Abschneidevorgängen. Beim Drehen von Teilen

Stangenware bedeutet Cutoff, dass ein Teil fertig ist. In diesem Fall handelt es sich eher um eine Vorgangszählung als um eine tatsächliche Teilezählung. „Es ist nicht unbedingt klar, was Ihnen Teilezahlen geben wird“, sagt Herr Bergeron. „Man muss nur sicherstellen, dass bestimmte Codes oder Variablen in den Bearbeitungsprogrammen vorhanden sind, und man muss jemanden im Team haben, der den Code versteht – in diesem Fall den Programmierer. So weit wie möglich zu standardisieren, erleichtert auch die Fehlersuche.“

Bei der Vorbereitung auf den Wechsel zur automatisierten Datenerfassung ist die Ernennung eines Projektleiters oder -champions entscheidend, um sicherzustellen, dass die Bemühungen auf Kurs bleiben und dass es eine klar definierte Kontaktperson für die Kommunikation bei Verzögerungen oder anderen Vorkommnissen gibt. Eine gute Beziehung zum Lieferanten des Datenmanagementsystems ist unerlässlich.

Herr Bergeron betont die Notwendigkeit, bereits vor der Unterzeichnung eines Datenverwaltungsvertrags ein multidisziplinäres Team zusammenzustellen. „Das Team sollte aus Vertretern des Betriebs, der IT und einem Champion aus der Werkstatt bestehen, aber es sind wirklich viele Leute aus allen verschiedenen Disziplinen in der Werkstatt beteiligt“, sagt er. „Entscheidend ist, sich vorher ein Bild davon zu machen, wie das System funktionieren wird. Diese Diskussionen können beginnen, und die Saat kann gepflanzt werden. Wenn das System also implementiert ist, ist es nicht alles ganz neu. Jeder in der Organisation muss sich bis zu einem gewissen Grad beteiligen.“

Die Zukunft der automatisierten Datenerfassung

Herr Bergeron sagt:„Excellerant kann in jedem Arbeitsgang des Herstellungsprozesses eingesetzt werden, aber derzeit nutzen wir das System nicht mit seiner vollen Kapazität. Wir nutzen es beim Rüsten und Produzieren auf den Werkzeugmaschinen und noch nicht bei der Endkontrolle, dem Versand oder anderen Aspekten des Prozesses. In Zukunft werden wir die Technologie weiter nutzen und maximal nutzen. Der springende Punkt ist, Daten zu sammeln und sie wieder in das System einzuspeisen, damit unsere Mitarbeiter sie verwenden können. Sie wissen besser als alle anderen, was vor sich geht.“

Die „Vier Cs“ von C&M

Parallel zur Einführung automatischer Datenerfassungs- und Verwaltungstechnologien suchte C&M nach Wegen, die Identität und den Zweck der Organisation zu klären. Dan Villemaire sagt:„Wir haben den größten Teil der letzten zweieinhalb Jahre damit verbracht, die Werte von C&M zu definieren. Wir sind bei den „Vier Cs von C&M“ angelangt, nämlich Kundenorientierung, kontinuierliche Verbesserung, Zusammenarbeit und Gemeinschaft.“

„Natürlich ist Kundenorientierung unser oberstes Ziel; unsere Kunden glücklich zu machen und sicherzustellen, dass wir das tun, was sie von uns verlangen“, sagt Herr Villemaire. „Zusammenarbeit und kontinuierliche Verbesserung gehen Hand in Hand; Teamarbeit ist unerlässlich, um voranzukommen. Kontinuierliche Verbesserung ist ein überstrapazierter Begriff, aber wir streben immer danach, besser zu werden. Das Excellerant-System ermöglicht es uns, die Daten zu sammeln, die wir benötigen, um Verbesserungen messen zu können. Früher wussten wir nicht, ob es uns besser ging oder nicht, weil uns die Daten dafür fehlten.“

In Bezug auf die vierte „C“-Gemeinschaft „ist sie zweigeteilt“, sagt Herr Villemaire. „Wir verpflichten uns, füreinander da zu sein und der lokalen Gemeinschaft etwas zurückzugeben. In der internen Community unseres Unternehmens haben Menschen persönliche Probleme oder Ereignisse in ihrem Leben, bei denen sie Unterstützung benötigen, und wir nehmen das sehr ernst. Wir verstehen uns als Familie. Wir sind für unsere Leute da; wir sind da, um sie zu unterstützen.“

In Bezug auf die lokale Gemeinschaft außerhalb des Unternehmens fügt Herr Villemaire hinzu:„Wir veranstalten Essensspenden, wir adoptieren Familien zu Weihnachten, wir sind Sponsor des Boys and Girls Club und vieler anderer gemeinnütziger Organisationen. Im Jahr 2019 ist es unser Ziel, dass jeder unserer Mitarbeiter acht Stunden – einen bezahlten Tag – gemeinnützige Arbeit außerhalb des Unternehmens leistet. Diese Einstellung beziehen wir mehr und mehr in unsere Vorgehensweise hier ein. Wir machen viele Dinge, von denen die Leute nichts wissen. Ich versuche, das Zurückgeben zu einem Teil unserer öffentlichen Politik gegenüber unseren Mitarbeitern und unseren Kunden zu machen. Wir geben zurück. Das ist uns wichtig.“

C&M-Maschinenprodukte | 603-889-1330 | cm-machineproducts.com

Macdac Engineering Inc. | 860-749-5544 | macdac.com