CNC-Automatisierung:Wesentliche Erkenntnisse zur Optimierung der Fertigungseffizienz

In der heutigen schnelllebigen Fertigungsumgebung ist die Automatisierung zu einem entscheidenden Aspekt der CNC-Bearbeitung geworden. Gut gemacht kann die CNC-Automatisierung Ihren Fabrikbetrieb revolutionieren und seine Effizienz optimieren.

Allerdings kann die Integration der Automatisierung in die CNC-Bearbeitung ein komplexer und herausfordernder Prozess sein. Um den Erfolg sicherzustellen, ist oft eine sorgfältige Planung und Umsetzung erforderlich.

Wenn es um die Automatisierung Ihrer CNC-Werkzeugmaschinen geht, ist es wichtig, verschiedene Faktoren zu berücksichtigen und eine durchdachte Strategie zu haben. Die große Frage ist nicht, ob automatisiert werden soll, sondern vielmehr, was und wie effektiv automatisiert werden soll.

Was ist CNC-Automatisierung?

Die CNC-Automatisierung verändert die Art und Weise, wie CNC-Werkzeugmaschinen im Produktionsprozess eingesetzt werden. Durch die Reduzierung menschlicher Eingriffe steigern Sie die Produktivität Ihrer Werkstatt, senken die Kosten, verbessern Ihr Arbeitsumfeld und stärken die Gesamtqualität Ihrer Produkte.

Der erste Aspekt der CNC-Automatisierung ist der Transport von Werkstücken oder Paletten durch den Fertigungsprozess. Dabei werden sie von einer Werkzeugmaschine zur anderen oder zu unterstützenden Geräten wie Waschstationen oder Messzellen transportiert. Auf diese Weise können Sie Ihren Fertigungsprozess rationalisieren, um ihn reibungsloser und effizienter zu gestalten, und gleichzeitig die heutigen Ausfallzeiten nutzen, um die Produktion zu steigern.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der CNC-Automatisierung ist die Verwaltung von Informationen und Daten. Dazu gehören die Aktualisierung von Produktionsausführungsplänen, die Optimierung der Ressourcennutzung und die Priorisierung von Produktionsaufträgen. Dadurch werden Fehler reduziert und die Gesamtqualität verbessert.

Was bei der CNC-Bearbeitung automatisiert werden sollte

Überlegen Sie, was Sie in Ihrem CNC-Bearbeitungsprozess automatisieren sollten? Normalerweise gliedert sich die CNC-Automatisierung in zwei Hauptkomponenten:die physische Bewegung von Artikeln und die Rationalisierung der Produktionsplanung und -verwaltung.

#1 Automatisierung körperlicher Bewegungen

Überlegen Sie zunächst, wie Sie automatisierte Hardware einsetzen können, um physische Bewegungen und Abläufe in Ihrer Werkstatt zu unterstützen. Einige dieser Aktivitäten umfassen:

• Transfer von Teilen, die auf Paletten oder Werkstückhaltevorrichtungen montiert sind, zum und vom Maschinenarbeitstisch.
• Automatisiertes Laden und Entladen von Teilen mit Hilfe von Robotern oder mechanischen Armen auf Vorrichtungen.
• Direkte Übergabe der Werkstücke an den Maschinentisch oder Spannfutter
• Automatisierte Werkzeuganpassungen oder -änderungen
• Greifer- und Werkzeugwechsel bei Robotern
• Werkzeugtransfers in Werkzeugmagazine
• Werkstückbewegungen zu und von Prozessen wie Entgraten, Waschen, Wärmebehandlung, Markieren, Polieren und Messen.
• Rohstoffmanagement und -transfers
• Halbzeugmanagement und -transfers
• Einfache Übertragung auf Messsysteme

Der wichtigste Vorteil der Automatisierung dieser mühsamen und mühsamen Aufgaben liegt in der Schaffung einer besseren Arbeitsumgebung für Ihre Maschinenbediener. Über das Wohlergehen der Mitarbeiter hinaus trägt die Automatisierung dazu bei, Fehler zu reduzieren, Geschwindigkeit und Effizienz zu verbessern, die Teilequalität zu verbessern und die Produktionskapazität zu erhöhen.

#2 Automatisierte Produktionsplanung

Überlegen Sie als Nächstes, wie Sie Automatisierung einsetzen können, um Ihren Produktionsplanungsprozess zu optimieren. Dabei sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen.

a) Informationsflüsse

Automatisieren Sie den Informationsfluss zwischen Ihren verschiedenen Datensystemen, Maschinen und Zellen. Dadurch bleiben Ihre Systeme synchron, wodurch das Fehlerrisiko verringert und gleichzeitig die Effizienz verbessert wird.

b) Dynamische Produktionsplanung

Mithilfe der Automatisierung können Sie Ihren Produktionsplan basierend auf Produktionsaufträgen und deren Prioritäten proaktiv aktualisieren. Bestellungen können automatisch aus einem ERP-System abgerufen werden, wodurch manuelle Eingaben reduziert werden. Dadurch wird gewährleistet, dass die Produktion immer reibungslos läuft und die Aufträge pünktlich erfüllt werden.

c) Verbesserte Maschinenbedienerführung

Den Betreibern kann angemessene Anleitung geboten werden. Dies hilft ihnen, die richtigen Maßnahmen zur richtigen Zeit zu ergreifen, menschliche Fehler zu minimieren und den Produktionsprozess für die Bediener zu vereinfachen.

d) Konsistente Produktionsabwicklung

Durch die Automatisierung können Fertigungsanweisungen für Werkstücke einheitlich gehandhabt werden. Jeder Produktionslauf kann bei gleichbleibender Qualität konstant gehalten werden.

e) Proaktives Ressourcenmanagement

Ein verbessertes Ressourcenmanagement ist eine weitere wichtige Dimension der Automatisierung. Dies kann alles sein, von Vorrichtungen, Paletten, Greifern, Rohmaterialien bis hin zu NC-Programmen, Schneidwerkzeugen, Werkzeugdaten und Versätzen. Durch die Überwachung Ihrer Bearbeitungsressourcen und die Bereitstellung von Berichten über fehlende Ressourcen wird die Produktion nicht durch Ressourcenknappheit beeinträchtigt.

f) Überwachen Sie Maschinen- und Produktions-KPIs

Mithilfe der Automatisierung können Sie die Berichterstattung und Analyse von Maschinen- und Produktions-KPIs, wie z. B. deren Auslastung, Overall Equipment Effectiveness (OEE) und Verfügbarkeit, besser verwalten. Das System bietet außerdem Auftragsfortschrittsansichten, die es einfacher machen, den Fortschritt jedes Auftrags zu verfolgen und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Produktion reibungslos läuft. Sie erhalten außerdem einen besseren Überblick über Ihren Bestand und Ihre laufenden Aufträge.

g) Verfolgen Sie den Produktionsverlauf

Schließlich hilft Ihnen das richtige Automatisierungssystem bei der Aufzeichnung Ihrer Produktionshistorie und der Rückverfolgbarkeit. Dies trägt dazu bei, ein klares Bild davon zu vermitteln, was während jedes Produktionslaufs passiert ist, und erleichtert so die Identifizierung und Lösung etwaiger Probleme.

Wann Sie Ihre CNC-Bearbeitungsvorgänge automatisieren sollten

Hier sind einige wichtige Überlegungen für Fertigungsunternehmen wie Ihres, um zu bestimmen, wann es an der Zeit sein könnte, Ihre CNC-Maschinenabläufe zu automatisieren:

#1 Hohe Arbeitsbelastung

Wenn die Arbeitsbelastung Ihrer CNC-Maschinen so stark zugenommen hat, dass manuelle Vorgänge zu zeitaufwändig oder ineffizient werden, kann Automatisierung eine Lösung sein.

#2 Steigende Arbeitskosten

Wenn Ihre Personalkosten wie Löhne und Sozialleistungen zu hoch geworden sind, sollten Sie über die Automatisierung nachdenken, um die Kosten zu senken.

#3 Bessere Qualitätskontrolle

Automatisierung kann dazu beitragen, eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen, indem sie das Risiko menschlicher Fehler bei Ihren CNC-Bearbeitungsvorgängen ausschließt.

#4 Produktionskapazität verbessern

Möchten Sie Ihre Produktionskapazität und Ihren Durchsatz steigern? Automatisierung kann dazu beitragen, die Produktionseffizienz zu steigern, indem sie Ausfallzeiten reduziert, die Maschinenauslastung erhöht und Zykluszeiten verkürzt. Aktuelle Ausfallzeiten für Produktionszwecke zu nutzen, kann erhebliche Vorteile bringen.

#5 Bessere Gerätewartung

Automatisierung kann dazu beitragen, die mit CNC-Maschinen verbundenen Reparatur- und Wartungskosten zu senken und deren Langlebigkeit und Leistung zu verbessern. (Laden Sie hier unsere Checkliste zur Verbesserung der CNC-Maschinenwartung herunter.)

#6 Wettbewerbsvorteil stärken

Um Ihrer Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein und als Erster auf den Markt zu kommen, müssen Sie in die richtige CNC-Automatisierungstechnologie investieren. So bleiben Sie auch über den neuesten Trend zur Automatisierung in der Fertigungsbranche auf dem Laufenden.

Die Automatisierung von CNC-Maschinenabläufen kann produzierenden Unternehmen viele Vorteile bringen, darunter höhere Effizienz, geringere Kosten, verbesserte Qualitätskontrolle und bessere Wettbewerbsvorteile. 

Durch sorgfältige Berücksichtigung der oben genannten Faktoren können Sie bestimmen, wann es an der Zeit sein könnte, Ihre CNC-Maschinenabläufe zu automatisieren.

Vorteile der CNC-Automatisierung

Sollten Sie Zeit und Geld in die Automatisierung Ihrer CNC-Bearbeitungsprozesse investieren? Bedenken Sie diese Vorteile.

#1 verbesserte Teilepräzision

Die automatisierte Teilehandhabung führt zu gleichbleibender Genauigkeit. Mit den richtigen Messsystemen in jeder CNC-Maschine können Sie jeden Teilebezugspunkt genau finden und die CNC-Programme entsprechend anpassen.

#2 Kürzere Vorlaufzeit

Indem Sie Ihre Produktion mannlos am Laufen halten, profitieren Sie von kürzeren Durchlaufzeiten. Die Flexibilität, Teile nach Bedarf zu produzieren, ermöglicht Ihnen schnelle Durchlaufzeiten für dringende Aufträge.

#3 Reduzierte Einrichtungszeit

Da für die Bedienung einzelner Maschinen weniger Arbeitskräfte erforderlich sind, erfolgt die Teilehandhabung und -einrichtung an den dafür vorgesehenen Be-/Entladestationen ohne Unterbrechung der Produktionslinie.

#4 Verkürzte Zykluszeit

Vorgänge können in überlappenden Läufen synchronisiert werden, sodass zwei oder mehr verschiedene Maschinen Vorgänge gleichzeitig ausführen können.

#5 Niedrigere Kosten pro Teil

Profitieren Sie von erheblichen Kosteneinsparungen durch den Übergang zum 24/7-Betrieb sowie von reduzierten Ausfallzeiten und kürzeren Be-/Entladevorgängen.

#6 Platzersparnis

Die Konsolidierung von Bearbeitungsvorgängen mit automatisierten Lösungen führt zu einem geringeren Platzbedarf.

#7 Unbemannter Betrieb

Reduzieren Sie Ihre Personalkosten, da ein einzelnes System von einem einzigen Bediener verwaltet werden kann.

#8 Verbesserte Maschinenüberwachung

Es können Berichte über die Maschineneffizienz empfangen und das System aus der Ferne überwacht werden, auch während der Nachtstunden.

#9 Vereinfachte Vorrichtungen

Sparen Sie Ihre Produktionskosten, indem Sie komplexe Vorrichtungen eliminieren.

#10 Effiziente Werkzeugnutzung

Die Automatisierung hilft Ihnen, Werkzeugkosten zu sparen, indem Werkzeugredundanz eliminiert wird.

#11 Arbeitssicherheit erhöhen

Die Arbeitsumgebung wird sicherer, insbesondere beim Bewegen schwerer Werkstücke.

Herausforderungen und Lösungen der CNC-Automatisierung

Was sind die größten Herausforderungen bei der Automatisierung Ihrer CNC-Bearbeitungsaufgaben und wie können Sie diese lösen?

Schauen wir uns hier diese Herausforderungen und Lösungen für die CNC-Automatisierung an.

Herausforderung 1:Notwendigkeit, die Produktionskapazität zu erhöhen

Jedes Unternehmen möchte seine Produktionskapazität, sein Geschäftsvolumen und seinen Gewinn steigern. Bei Fertigungsaufträgen handelt es sich oft um kleinere Chargenaufträge, die eine Flexibilität der Maschinen und Abläufe erfordern. 

Um diesem Problem entgegenzuwirken, können Unternehmen eine intelligente Planung integrieren und unproduktive Zeiten wie Pausen und Nachtbetrieb nutzen, um Maschinen und Arbeitskräfte effizienter zu nutzen. Dies führt zu schnelleren Produktionszyklen und kosteneffizienteren Abläufen. 

Darüber hinaus kann der Einsatz von Produktionstechniken wie High-Mix-Low-Volume-Produktion hilfreich sein.

Herausforderung 2:Beschränkungen der Fabrikfläche und der Deckenhöhe

Aufgrund der Landknappheit in städtischen Gebieten befinden sich mehr Bearbeitungsanlagen in Hochhäusern. Solche Fabriken sind aufgrund der verfügbaren Bodenfläche und der Deckenhöhe mit Platzbeschränkungen konfrontiert. 

Dies wird noch dadurch erschwert, dass Maschinen und Geräte vom Erdgeschoss in die zweite oder dritte Etage oder sogar noch höher gehoben werden müssen. Leider kann dies teuer sein und oft sind zwei Kräne erforderlich. Der Durchgang kann auch dadurch behindert werden, dass Mauern den Zugang zur Fabrik versperren. Der Abriss dieser Mauern, um Zugang zur Fabrik zu erhalten, erfordert eine Genehmigung und einen anschließenden Wiederaufbau.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, kann ein integrierter CNC-Maschinenaufbau mit mehreren kleineren Werkstücken eine praktikable Lösung sein.

Herausforderung 3:Begrenzte Strom- und Luftversorgung

Wenn eine Fabrik über mehr Bearbeitungszentren verfügt, benötigt sie mehr Luft, was bedeutet, dass teure Luftkompressoren mit höherer Kapazität gekauft und in der Nähe der Maschinen aufgestellt werden müssen. Darüber hinaus sind die Energiekosten seit Covid-19 deutlich gestiegen. Wenn die Strom- und Luftversorgung eingeschränkt ist, kann es sehr kostspielig sein, die Stromversorgung der bestehenden Fabrik zu erhöhen.

Wenn eine Fabrik jedoch weniger Maschinen verwendet, kann sie ihre Investitions- und Gemeinkosten senken. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sollten Sie eine CNC-Bearbeitungseinrichtung in Betracht ziehen, die mehr Bearbeitungsstunden bei begrenztem Energieverbrauch ermöglicht.

Herausforderung 4:Personalengpässe

Es gibt ein globales Phänomen des Mangels an verfügbaren Arbeitskräften, von dem auch Unternehmen in Asien und Singapur betroffen sind. Aus verschiedenen Gründen, etwa aufgrund von Rekrutierungsbeschränkungen und mangelnder Erfahrung für bestimmte Stellen, sind die Arbeitskräfte vor Ort nicht ausreichend verfügbar. Dieser Mangel hat zu steigenden Kosten für Unternehmen geführt.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, sollten Sie die Implementierung flexibler CNC-Automatisierungssysteme in Betracht ziehen, die den Bedarf an Arbeitskräften reduzieren können.

Lösungen:Flexible Universal-CNC-Maschinen mit Automatisierungssystemen 

Der beste Weg, die Fertigungsproduktivität zu steigern und den menschlichen Arbeitsaufwand zu reduzieren, ist die Investition in flexible und universelle CNC-Maschinen mit effektiven und kosteneffizienten Automatisierungssystemen. 

Ein Beispiel für solche universellen CNC-Maschinen ist das Hwacheon 5-Achsen-Bearbeitungszentrum D2-5AX. Sie können auch die größere D3-5AX mit AWC 20 (Automatischer Werkstückwechsler) in Betracht ziehen, die mehrere und individuelle Arbeitsrüststationen ermöglicht. 

Mit einer Werkstückkapazität aus mehreren Teilen, die von der gleichen Art oder einer Mischung verschiedener Teile sein können, können Sie Ihr CNC-Automatisierungssystem „mix-and-match“ an Ihre individuellen Anforderungen in der Werkstatt anpassen. Solche Systeme sind mit einer Kapazität von 8, 20 oder sogar 40 Stationen erhältlich. Beachten Sie, dass die Größe des ausgewählten Werkstückmagazins auf Ihren geschätzten Teilezykluszeiten basieren sollte. 

Die Anzahl der in das System geladenen Teile sowie die Zykluszeit für jedes einzelne Teil bestimmen die Fähigkeit Ihrer CNC-Maschine, ohne menschliche Hilfe zu arbeiten. Normalerweise wird eine Abdeckung von 4 bis 8 Stunden empfohlen, um alle in das AWC-Magazin geladenen Teile fertigzustellen.

Durch die Integration des Hwacheon 5-Achsen-Bearbeitungszentrums D2-5AX oder D3-5AX mit AWC 8, 20 oder 40 können die Fertigungszykluszeiten verbessert werden, was zu kürzeren Lieferplänen, der Fähigkeit, mehr Aufträge anzunehmen, sowie einem höheren Geschäftsvolumen und Gewinn führt.

Weitere CNC-Maschinen mit Automatisierungskombinationen sind VESTA-660 / 1000+ mit AWC (Automatischer Werkstückwechsler), VESTA 1300, M3-5AX, SIRIUS UM+ / SIRIUS-UL+ mit MPS (Multi Pallet System), CUTEX 180-Serie und Hi-TECH 230-Serie mit Portalsystem GR5 oder GR10.

Eine weitere Lösung zur Verbesserung der Fertigungs- und Logistikgenauigkeit ist der Einsatz von Robotern. Roboter können zu jeder Art von CNC-Maschine hinzugefügt werden, egal ob es sich um eine Fräsmaschine oder eine Drehmaschine/Drehzentrum handelt. Ob Roboter geeignet sind, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Form, Größe und dem Gewicht der zu fertigenden Teile sowie der Anzahl der benötigten Teile. Beachten Sie, dass Roboter normalerweise nicht für „High Mix – Low Volume“-Produktionsläufe geeignet sind.

Die Automatisierung von CNC-Maschinen bietet Fertigungsunternehmen zahlreiche Vorteile. Durch die Automatisierung Ihrer Abläufe kann Ihre Fabrik eine verbesserte Teilegenauigkeit, schnellere Durchlaufzeiten, kürzere Rüstzeiten, kürzere Zykluszeiten, niedrigere Kosten pro Teil und eine effizientere Nutzung von Stellfläche und Produktionszeit erreichen. 

Darüber hinaus können Fabriken durch unbeaufsichtigten Betrieb und bessere Überwachungssysteme die Personalkosten minimieren und die Maschinenauslastung verbessern, was zu einer höheren Produktivität und Rentabilität führt. Die Automatisierung von CNC-Maschinen trägt zusätzlich dazu bei, die Sicherheit am Arbeitsplatz zu erhöhen, da die manuelle Handhabung schwerer Werkstücke entfällt. 

Stellen Sie sich zunächst die große Frage:Was und wie lässt sich effektiv automatisieren?  Kontaktieren Sie uns, wenn Sie Möglichkeiten besprechen oder Fragen beantworten möchten.