Swiss-Fertigung transformieren: Fortschrittliche Datenerfassung & -Management

Digitales Datenmanagement treibt zunehmend Fertigungsstrategie, Betrieb und Asset-Allokation in modernen Fertigungsunternehmen. Doch einheitliches Sammeln und Vergleichen von Zerspanungsdaten bleibt herausfordernd für Shops mit Mix aus neuer Technologie und Legacy-Ausrüstung. Dan Villemaire, Inhaber und Präsident von C&M Machine Products. Gegründet vor 40 Jahren von Großvater und Vater als Brown & Sharpe Drehautomatenbetrieb in Hudson, New Hampshire – heute ca. 100 Maschinen, darunter >73 CNC-Swiss-Type-Drehautomaten und 19 größere CNC-Drehzentren. C&M bedient Branchen von Luftfahrt/Verteidigung über Kupferverbrauchsmaterial, Fluidhandling, Medizintechnik, Robotik, Optik – Produktionsläufe präzisionsgefertigter Produkte bis 1.000.000+ Stück.

Villemaire erkannte: Detailliertes Fertigungsdatenmanagement und -analyse würde Wachstum in neue Märkte durch effizientere Terminierung und Ressourcennutzung erleichtern. „Eines, woran wir konsequent arbeiten: Entscheidungen mit Daten fahren“, sagt er. Aber da Maschinen stark im Alter und Betrieb differieren, war präzises, konsistentes, vergleichbares Datensammeln schwierig. „Wir wollten besser verstehen, was unsere Maschinen tun. Wir wussten, manche Maschinen können mit uns reden und Dashboard-Infos liefern, aber nicht einheitlich.“

C&M sendet CNC-Programme via DNC (Distributed Numerical Control) an Maschinen, dokumentierte Maschinenoutput traditionell per handschriftlichen Zeiterfassungskarten. Bediener notierten manuell Arbeitsstunden und gefertigte Teile, reichten Karten für ERP-Eintrag ein. Prozess funktionierte nicht gut – viele Fehlerquellen.

C&M bezog DNC-System von WireFreeCNC, Einheit von Macdac Engineering. Macdac bietet Fertigungssoftware/hardware: Mastercam, Catia, Netzwerkausrüstung. Softwareanbieter schlug Installation von Excellerant MDC (Manufacturing Data Collection) bei C&M vor. Excellerant ist universeller Decoder, der Maschinen verbindet und CNC-Daten bei Erzeugung erfasst. Produkt ermöglicht Hersteller, alle CNC-Werkzeugmaschinen und -Steuerungen (markenunabhängig) zu verbinden und Maschinendaten in Echtzeit zu überwachen/managen und an ERP zu übertragen.

DNC-Vorteile

Excellerant MDC baut auf MTConnect, Fanuc Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes und anderen Maschinensteuerungsprotokollen auf und kommuniziert auch mit Legacy-CNC-Maschinen. Paket: Softwarelizenz + Hardware inkl. Grafik-Display-Tablet an jeder Maschinensteuerung. System zählt Teile bei Entstehung. Schichtende: Bediener qualifiziert Anzahl guter Teile, Gesamt wird automatisch ins ERP eingetragen.

Mit präzisen Daten versteht der Shop echten Yield besser. „Wir hatten nie gute Zahlen, um das zu betrachten“, sagt Villemaire. „Dieses System ermöglicht das. Sehr hilfreich. Nicht mehr auf handschriftliche Zeiterfassungskarten angewiesen, nicht auf Bediener für Yield- und Durchsatzberechnungen.“

Shawn Bergeron, C&Ms Continuous-Improvement-Leiter: „Genauigkeit der in ERP einlaufenden Infos ist exponentiell besser als vorher. Aus Terminierungssicht verbessert es vieles.“

Falsche Ausgabenzahlen der Vergangenheit, betont Bergeron, resultierten nicht aus Täuschung durch Bediener. „Sie wussten es schlicht nicht.“ Beispiel: 1.000 Teile gelaufen, Bediener hatte 700 in Hand, dachte 700 gemacht. Tatsächlich fehlten 300 Teile, nicht korrekt in Maschine erfasst, in Spänetrog gefallen.

Solche Vorfälle beeinträchtigten Rentabilität. „Yield leidet, wenn Teile in Maschine verloren gehen. Wir investierten Zykluszeit, Material, Arbeit für etwas, das wir nicht an Kunden verkaufen können. Schrott, egal ob in Maschine oder nicht, muss so verbucht werden. Jetzt durch zuverlässige Datenerfassung und Root-Cause-Analyse wissen wir, was zu korrigieren ist.“

Sichtbarster Vorteil: Wegfall Zeiterfassungskarten. C&M pilotiert auch Entfernen weiterer Dokumentation – Zählblätter für tägliche Stückzahlen über mehrere Schichten. System macht das automatisch, gibt Bedienern Idee, wo sie relativ zur Sollmenge stehen, verhindert Überproduktion. Info bestätigt auch, ob Materialvorrat für erforderliches Teilevolumen reicht. „Automatische Dokumentation spart 15–20 Min pro Bediener, umzupolen für Maschinenreinigung und nächste Schicht vorbereiten“, sagt Villemaire.

Ziel: Datenerfassung so weit wie möglich automatisieren. Dann kann Management Daten analysieren und Wege für Yield-Probleme finden. „Systemnutzung bringt auch Wert aus Kundenzufriedenheitssicht – wir verbessern Kostenpräzision und steigern unseren Kundennutzen“, sagt Bergeron.

Kulturwandel

Ganzheitliche Einführung automatisierter Datenerfassung = signifikanter Kulturwandel für 40-Jahre-Betrieb. Villemaire bewegt C&M weg von alten Wegen, indem er sich mit frischen Ressourcen und Ideen umgibt. Bergeron: „Wir stellten kürzlich Operations Manager und Quality Manager mit anderem Skillset ein als zuvor. Auch Finance Manager. Dan umgibt sich mit Kernteam, um Organisation dorthin zu bringen, wo sie hin muss – basierend auf Fakten und Daten, nicht Emotion und ‚wir machten es vor 30 Jahren so‘. Wenn wir so weitermachen, haben wir in 30 Jahren keinen Platz mehr.“ Unternehmen plant 55 Einstellungen in nächsten 3–4 Jahren.

Bessere Akzeptanz

Mitarbeiter, besonders Bediener, haben Excellerant-Implementierung offener angenommen als Bergeron erwartete. „Bediener bemerkten, dass wir Infos besser tracken. Sie sehen den Wert. Es ist kein Werkzeug zur Rüge – das wollen wir absolut nicht. Lieber Tool für Root-Cause-Analyse und korrektive/präventive Aktionen. Zukünftige Vorteile enorm.“

Papierlose Umgebung

Ziel automatisierten Datenmanagements: papierlose Umgebung, besonders Shopfloor. Schlüsselelement: Grafik-Display-Tablet an jeder Werkzeugmaschine. Tablet zeigt einfache UI für klare, logische Funktion – Maschinen als grafische Icons.

Maschine meist idle bei Bedieneranmeldung. Nach Mitarbeiternummer: Maschinen-Icon rot = Setup-Modus. Setup abgeschlossen: Icon wechselt rot zu orange. Nach Setupabschluss inkl. Nominalmaße Erstmuster: System etabliert Stückzahlzähler. Erstmuster als gut bestätigt: Bediener qualifiziert in Produktion, startet Produktionslauf. Während Lauf: Bediener kann einloggen, Maschinenoutput vs. Produktionsplan und Sollgesamt prüfen. Laufende: Bediener meldet System gute Stückzahl. Grafik-Tablet-Anzeige auch auf Desktop-Computern im Bürobereich und Mobilgeräten verfügbar.

Papierreduktion unterstützt auch Regulatory Compliance. Beispiel: Bergeron sagt, Excellerant erleichtert NIST-Compliance, besonders Cybersecurity-Standard SP800-171. Hohe Strafen bei Datenschutzverletzung. „Erfordert große Vorsicht mit Kunden-IP wie Spezifikationen, Zeichnungen“, sagt er. „Oft vertragliche Verpflichtung, Kundeninfos zu kontrollieren und sicherzustellen, sie geraten nicht in falsche Hände.“ Infos auf Tablet an Maschine begrenzen Kundenprints/Spezifikationen auf Shopfloor. „Manchmal ist Cybersecurity-Standard Eintrittsbarriere für andere Shops in Märkte“, fährt Bergeron fort. „Viele Kunden, speziell Verteidigung, fragen, ob/ wann wir compliant sind.“

Vielfältiger Maschinenpark

C&M betreibt >73 Swiss-Type-CNC-Drehautomaten: Star, Citizen, Tsugami. Größere CNC-Drehzentren: Miyano, Eurotech, Hardinge. Steuerungen: Fanuc, Mitsubishi. Bergeron: Anzahl und Vielfalt der Maschinen bei C&M stellten Herausforderung für Datensammlung und -standardisierung. „Jede leicht anders, viele ältere Maschinen. Auf neueren: Excellerant-Implementierung schnell, easy – quasi Plug-and-Play. Bei älteren mehr Interaktion für Setup. Jetzt auf fast jeder Maschine, plus 6 neue Citizen-CNC-Swiss-Drehautomaten, die wir hinzufügen.“

Shop fertigt Teile 0,03125 Zoll (0,79 mm) bis 1,5 Zoll (38 mm) Durchmesser auf Swiss-Automaten, bis 4 Zoll (102 mm) auf größeren Drehzentren. „Großer Unterschied in Bearbeitungsgröße und Maschinenfähigkeiten. Wir können schauen, was welche Maschine kann, und entsprechend terminieren“, sagt Bergeron. Unternehmen hat viel Arbeit in beste Maschinenplattform pro Job investiert – Excellerant-System hilft, diese Entscheidungen besser zu verstehen.

Bergeron: Input zur Systemnutzung kommt largely vom Shopfloor. „Nicht von mir oder Management; von Mitarbeitern, die System täglich nutzen. Dort liegt Erfolg – in Annahme und Nutzenwahrnehmung.“ Manche graben tief für Root-Cause bei Stückzahlproblemen. Andere: einmal läuft, läuft's, solange Anweisungen befolgt werden. „Essentiell: Mitarbeiter vertrauen System. Alles braucht: Feintuning und Detailaufmerksamkeit. Unsere Zerspaner sind extrem detailorientiert, fertigen winzige Teile mit extrem feinen Toleranzen. Ich weiß, sie können das.“

Wichtige Funktionen

Bergeron nennt wichtiges Feature: „Eagle Eye View“ – komplette Jobdetails: Kundeninfo, Teilenummer, Zeichnungsnummer, Revisionen, Jobstatus, Bestelldatum, Liefertermine, aktualisierte Bestellmengen.

„Operation Notes“ – weitere wertvolle Funktion: bidirektionale Kommunikation Büro-Shopfloor. Bediener oder Büropersonal tippt Nachricht, erscheint auf Tablet an Maschine und auf Dashboards im Hintergrund. „Kann so simpel sein: wie gut Job nachts lief, ob Issues – Info an nächste Schicht“, sagt Bergeron. Shop fährt 1. Schicht und modifizierte 2. Schicht; 3–4 Stunden Lücke bei Schichtübergabe Nacht/Morgen. „Mit Macdac entwickeln wir Fähigkeit, Operation Notes mit Teilenummer zu speichern – beim nächsten Termin können Bediener/andere Notes abfragen und wissen, wie Job zuvor lief.“

Wert zugänglicher Daten

Verlässliche, zugängliche Daten heben Issues hervor und bringen sie nach vorne. „Wenn's nicht vor dir ist und du nicht aufpasst und versuchst, was zu tun – wirst nie besser“, sagt Bergeron. „Jetzt mit guten Daten können wir Yield-Daten abfragen, analysieren auf Trends/Muster, ob bestimmte Maschine immer Problem. Mit präzisen Daten viele Faktoren versteh- und nutzbar für besseren Betriebsführung. Großer Übergang jetzt: Middle Management Team nutzt System für Entscheidungen.“

Daten ermöglichen Jobs auf korrekten Plattformen zu terminieren. C&M hatte Vorfälle: Job auf Maschine terminiert, die nicht verfügbar war. Excellerant zeigt, wo jeder Job hingeht, gibt Einblick in aktuellen Status. Kann für Traffic-Steuerung und Entscheidungen genutzt werden.

Automatisiertes Datenmanagement einführen

Shops, die automatisiertes Datenmanagement erwägen, sollten Prozesse so konsistent wie möglich gestalten. Beispiel: Kriterien für Stückzählung standardisieren. Angesichts C&Ms Teile und Maschinen: Stückzahlen generell basierend auf Abstechoperationen. Bei Stangenzufuhr: Abstechen = Teil fertig. Eigentlich Operationszählung, nicht echte Stückzahl. „Nicht unbedingt cut-and-dried, was Stückzahlen gibt“, sagt Bergeron. „Bestimmte Codes/Variablen in Bearbeitungsprogrammen nötig, jemanden im Team, der Code versteht – hier Programmierer. Standardisierung erleichtert Troubleshooting.“

Vorbereitung auf automatisierte Datenerfassung: Projektleiter/Champion benennen – entscheidend für Kurshaltung und klaren Kommunikationsansprechpartner bei Verzögerungen/sonstigen Vorkommnissen. Gutes Verhältnis zum Datenmanagementsystem-Lieferant essenziell.

Bergeron betont: multidisziplinäres Team schon VOR Vertragsunterzeichnung zusammenstellen. „Team: Operations, IT, Champion vom Shopfloor – aber wirklich viele Disziplinen im Shop. Schlüssel: Vorabvorstellung, wie System funktioniert. Diskussionen starten, Samen pflanzen, damit bei Implementierung nicht alles brandneu. Erfordert Teilnahme aller im gewissen Grad.“

Zukunft automatisierter Datenerfassung

Bergeron: „Excellerant nutzbar in jedem Fertigungsoperationsschritt, aber aktuell nicht volle Kapazität. Wir nutzen auf Setup und Produktion an Werkzeugmaschinen, noch nicht in Endkontrolle, Versand, andere Prozessaspekte. Zukunft: Technologie weiter nutzen, maximalen Vorteil ziehen. Ganzer Punkt: Daten sammeln, zurück in System für Mitarbeiter – die wissen besser als alle, was los ist.“

Die „Vier Cs“ von C&M

Parallel zur automatisierten Datenerfassung und -management suchte C&M Wege, Identität und Zweck der Organisation zu klären. Villemaire: „Wir verbrachten bessere Hälfte der letzten 2,5 Jahre mit Definition der C&M-Werte. Ergebnis: ‚Die Vier Cs von C&M‘ – Kundenfokus, kontinuierliche Verbesserung, Kollaboration, Community.“

„Offensichtlich Kundenfokus primäres Ziel: Kunden glücklich machen, sicherstellen, wir tun was sie brauchen“, sagt Villemaire. „Kollaboration und kontinuierliche Verbesserung gehen Hand in Hand; Teamwork essenziell für Vorankommen. Kontinuierliche Verbesserung oft überstrapaziert, aber wir streben immer besser an. Excellerant-System liefert Daten, um Verbesserungen messbar zu machen. Früher wussten wir nicht, ob wir besser wurden – keine Daten, um das zu sagen.“

Zum vierten „C“, Community: „Zweifach“, sagt Villemaire. „Wir verpflichten uns, füreinander da zu sein und lokaler Community zurückzugeben. Intern: persönliche Issues/Events, wo Support gebraucht wird – wir nehmen ernst. Wir sehen uns als Familie. Wir sind für unsere Leute da, decken sie ab.“

Zur externen Community: „Food Drives, Adopt-a-Family für Weihnachten, Sponsor Boys & Girls Club und viele Non-Profits. 2019 Ziel: jeder Mitarbeiter 8 Stunden – 1 bezahlter Tag – Offsite-Community-Service. Wir integrieren diese Haltung immer mehr in unser Tun. Wir tun viel, was niemand kennt. Ich versuche, Geben als öffentliche Policy mit Mitarbeitern und Kunden zu machen. Wir geben zurück. Ist uns wichtig.“

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