Rüstzeiten revolutionieren: Mit einer Lieferanten-gepartnereten App

Eine starke Lieferantenbeziehung ist entscheidend für den Erfolg eines Betriebs. Wenn beide gemeinsame Shopfloor-Herausforderungen angehen, kommen Lösungen schneller und sind effektiver und nachhaltiger. Ein Betrieb im Raum San Jose, Kalifornien, nutzte kürzlich einen Maschinenlieferanten, um Strategien zur Rüstzeitreduzierung und Prozessstraffung umzusetzen – mit enormem Erfolg.

Herausforderungen angehen

Micro-Mechanics entwickelt, fertigt und vertreibt hochpräzise Teile und Werkzeuge für prozesskritische Anwendungen in Halbleiter- und anderen Hightech-Industrien. CEO Chris Borch gründete das Unternehmen 1983 im Hinterhof einer Hutnäherei in Singapur. Mit nur 600 $ Startkapital kaufte er eine Dreh- und Fräsmaschine, um das winzige Teil für Chipmontage zu fertigen.

In 35 Jahren wuchs das Unternehmen auf weltweite Kundenbasis aus fünf Fertigungsstandorten in Singapur, Malaysia, China, Philippinen und USA sowie Direktvertrieb in Taiwan und Europa. Das bringt uns zum Standort Morgan Hill, Kalifornien – dediziert für US-Kunden, ca. 50 Mitarbeiter, Teile für Luftfahrt, Laser und Halbleiter. Diese Branchen haben spezifische Zerspanungsvorgaben und fordern meist kleine Losgrößen. Micro-Mechanics muss den High-Mix gut managen.

High-Mix/Low-Volume ist nicht ungewöhnlich – immer mehr US-Hersteller stehen täglich davor. Micro-Mechanics hat zusätzlich die Herausforderung eines besonders kostenintensiven Standorts und nutzt dies als Motivation, härter an neuen Wettbewerbswegen zu arbeiten.

Schlanke Effizienz

Eine übergeordnete Philosophie: extrem schlanke Produktion, Minimierung der Rüstzeit durch viele Offline-Prozesse. Der Shopfloor hat hohe Auslastung bei direkter Arbeit. Das Unternehmen arbeitet mit Lieferanten zusammen, um nicht-wertschöpfende Tätigkeiten aus der Rüstzeit zu streichen.

Auf dem Shopfloor, abgesetzt von mehreren Fräsmaschinen, stehen zwei Okuma LB4000 EXII 2-Achs-Drehzentren. Diese sind strikt für Produktionstauschbearbeitung reserviert – bewährte Teile und Prozesse. Die meisten Teile erfordern auch erhebliches Fräsen, aber zur Rüstvereinfachung wird das auf den Fräsmaschinen gegenüber erledigt.

Zusätzlich zu redundanten Produktionsmaschinen hat Micro-Mechanics eine Prototypen-Engineering-Abteilung, wo Fräs- und Drehmaschinen gleicher Konfiguration wie die Produktionsmaschinen Prozesse entwickeln und validieren, bevor Jobs auf den Shopfloor gehen. Prozessoptimierung beginnt an den Prototypenmaschinen, wo Verbesserungen ohne Beeinträchtigung laufender Produktionsjobs entwickelt werden.

Klare Richtung

Laut Borch kommt ein großer Teil des Erfolgs auf den Okuma-Maschinen vom Werkzeugvoreinstellen. Programmierer senden Werkzeuganforderungen an die Voreinstellabteilung, wo Werkzeugdaten verfolgt und gepflegt werden. Das Unternehmen achtet genau auf Werkzeugverschleiß und Standzeiterwartungen und nutzt Erfahrung zur Vorhersage künftiger Werkzeugleistung. Ein hochpräzises Messsystem erfasst Voreinstellgeometrie. Daten – Durchmesser, Schneidenspitze, Standzeit – werden auf einen RFID-Chip geschrieben, der in Capto-Werkzeughalter eingebettet ist. Wenn das Werkzeug die Maschine erreicht, muss der Bediener nur dem vorbereiteten Skript folgen, es in die korrekten Revolverpositionen zu legen – alle Werkzeugdaten werden automatisch vom Okuma-Steuerung eingelesen.

Micro-Mechanics wird von der Idee digitaler Fertigung getrieben – stets auf der Suche nach Möglichkeiten, Benutzerfehler durch Eliminieren manueller Dateneingabe zu reduzieren. Automatisches Einstellen von Werkzeugversatz und Geometriedaten via eingebetteter RFID-Hardware und Okuma-Steuerungssoftware reduziert eine der häufigsten Fehlerquellen erheblich. Auch mit Okuma wurde ein Prozess entwickelt, um Fehler bei der Programmwahl über klassische Papierscheine zu eliminieren. Okumas Softwareteam entwickelte eine App – „Micro-Mechanics Program Management Interface“ –, die Barcodescanner und QR-Code nutzt, um automatisch die passenden Programminformationen aufzurufen. Als zusätzlicher Schutz importiert der QR-Code automatisch 3D-Modelle von Teil, Werkzeug und Spannvorrichtung in Okumas Collision Avoidance System (CAS), das Maschinenposition in manueller und automatischer Betriebsart überwacht, um Kollisionen zu vermeiden.

Erstmuster jedes Jobs werden in der Engineering-Abteilung bearbeitet, wo Rüst- und Fertigungsprozess verfeinert werden, ohne andere Jobs auf Produktionsmaschinen zu bremsen. Ein Begleitzettel (Traveler) kommuniziert Rohmaterialien, die mit dem Job durch die Anlage wandern, und alle Operationen bis zum Fertigteil. Oben auf dem Traveler: QR-Code zur Teileidentifikation.

Wenn der Job für die Produktionsumgebung bereit ist, scannt der Bediener den QR-Code, greift auf das Firmennetzwerk zu und findet alle Rüstunterlagen und Modelle zum Teil. Importierte Infos: Teilprogramm, Kollisionsvermeidungs-Modelldaten, Werkzeuge im Revolver, zu prüfende Merkmale, weitere benötigte Dokumentation. Der Bediener sieht die Infos auf einem externen Monitor seitlich am Okuma-Bedienpult – deutlich größerer Sichtbereich.

Mit den aktuellen Rüstdaten automatisch geladen, kann CAS virtuell auf Interferenzen prüfen und sicherstellen, dass keine Kollision beim Start des Bearbeitungszyklus auftritt.

Die App funktioniert wie vorgesehen: Rüstprozess vereinfacht, potenzielle Benutzerfehler eliminiert. Borch erklärt: „Aus digitaler Sicht: Vor der App mussten wir Werkzeuge manuell den Positionen zuordnen. Jetzt alles per QR-Code-Scan. Es simuliert das physische Einlegen der Werkzeuge. Wir streben an, Rüstzeit an der Linie zu eliminieren.“

Da Drehwerkzeuge schwer einzustellen sind, lassen Betriebe sie oft im Revolver, wenn Positionen frei sind. Aber das Modellieren überflüssiger Werkzeuge ist unpraktisch, und Kollisionswahrscheinlichkeit steigt schnell.

Micro-Mechanics' Richtlinie: Bei jedem neuen Job alle Spannvorrichtungen und alle Werkzeuge aus Revolver entfernen, alle Werkzeugdaten und Kollisionsvermeidungsdaten in der Steuerung löschen. So ist nur das Nötige für den nächsten Job im Setup. Beim Scannen des nächsten QR-Codes werden alle Daten des vorherigen Jobs automatisch gelöscht und alle Daten des neuen Jobs in die Steuerung geladen.

Ergebnisse sprechen Bände

Die App reduziert nicht nur Rüstfehler drastisch, sondern auch Rüstzeiten massiv. Borch: Jobs, die früher Stunden zum Rüsten brauchten, sind jetzt in nur 10 Minuten erledigt.

Wenn das Unternehmen weitere Okuma-Drehzentren hinzufügt, lässt sich die App leicht auf neue Maschinen laden. Laut Casey Croussore, Senior Software Engineer bei Okuma, könnte sie auch auf Bearbeitungszentren erweitert werden. „Wir können die App nicht in eine Box packen und als fertiges Produkt verkaufen, da sie um Micro-Mechanics' Architektur geschrieben ist“, sagt Croussore. „Aber dieselbe Technologie lässt sich für fast jede Anwendung oder jeden Kunden fallweise entwickeln.“

Micro-Mechanics pflegt starke Zusammenarbeit mit Okuma und Integrator Gosiger, um Kosten zu senken und Produktion zu straffen. Sie suchen weiter nach Automatisierungsmöglichkeiten, Effizienzsteigerung und Fehlerminimierung. Mit Expansion und neuen Fähigkeiten wird diese Strategie Schlüsselrolle spielen.