Anwenderbericht ZF - CIPRO competence in processes

CIPRO competence in processes – Kleiner Markt 1 – D‐66740 Saarlouis
Anwenderbericht ZF
Einführung Edgecam/FATool
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CIPRO competence in processes – Kleiner Markt 1 – D‐66740 Saarlouis
Beispielhaft:
Die dreidimensionale Prozesskette beschleunigt die NC‐Programmerstellung unter realistischen
Bedingungen!
Mit dem Ausbau der Betriebsmittelverwaltung zum 3D‐Toolmanagement und der Einführung eines 3D‐CAM‐
Systems setzt die ZF Passau GmbH in ihrer Fertigungsplanung durchgängig auf dreidimensionale Prozesse. Sie
ermöglichen die rationelle und transparente Herstellung von NC‐Programmen anhand existierender 3D‐CAD‐
Modelle.
Getriebe und Achsen für Traktoren, Bagger und Gabelstapler sind das Metier der ZF Passau GmbH. Innerhalb
der ZF Friedrichshafen AG verantwortet sie den Bereich Arbeitsmaschinen‐Antriebstechnik und Achssysteme.
An 12 Standorten weltweit entstehen Hightech‐Aggregate wie das stufenlose Ergopower‐Getriebe, im
Gegensatz zur Produktion von Automobilkomponenten aber in deutlich geringeren Stückzahlen. Auch in den
Werken 1 und 2 in Passau herrscht die Kleinserienfertigung vor, Just‐in‐time‐Lose in der Größenordnung von 1
bis ca. 250 Einheiten, angepasst an die Kapazitäten ihrer Auftraggeber. Für die Bearbeitung stehen 600 CNC‐
Maschinen bereit, auf denen sich pro Tag etwa 800 Rüstvorgänge mit dem Wechsel von Werkstücken,
Werkzeugen, Vorrichtungen und NC‐Programmen vollziehen. Eine logistische Herausforderung für die hiesige
Fertigungsplanung, deren Ziel es ist, Produktivität ohne Einschränkungen sicherzustellen!
So beschleunigt die ZF Passau GmbH ihre Entstehungsprozesse und behauptet sich im Spannungsfeld zwischen
wachsender Modellvielfalt und schrumpfenden Produktzyklen. Die Zeitspanne von der Entwicklung bis zur
Endmontage verkürzt sich stetig. Im Blickpunkt dieses Textes stehen die Abläufe im Vorfeld des „Start of
Production“ in der mechanischen Fertigung. Hier wird ein weiterer Technologiesprung vollzogen: Ausgehend
vom konzernweit eingesetzten 3D‐Konstruktionswerkzeug Pro/Engineer werden auch alle nachfolgenden
Prozessschritte 3D‐fähig.
Noch in 2007 fiel die Entscheidung für das 3D‐CAM‐System Edgecam (Planit). Dessen Einführung befindet sich
derzeit im Rollout, unterstützt vom Prozesslieferanten CIPRO GmbH. Die 3D‐Programmerstellung für sämtliche
CNC‐Drehmaschinen und Bearbeitungszentren wird im Jahr 2010 abgeschlossen sein. Parallel dazu wird das
Betriebsmittelverwaltungssystem FATool der FASys GmbH zum 3D‐Toolmanagement ausgebaut. Der Einsatz
eines 3D‐NC‐Simulationsprogramms schließt die Prozesskette, mit der von nun an produktionssichere weil
kollisionsfreie NC‐Programme erstellt werden, hochrationell und komfortabel. Auch sie werden über die DNC‐
Software FAPcd (FASys) an die Maschinen übergeben, können aber ohne Einfahrzeiten gestartet werden!
Die „digitale Fabrik im NC‐Umfeld“ ist das krönende Ergebnis von interner Strukturentwicklung in
Kooperation mit externem System‐Know‐How!
Perfekt simuliert: Die Aufspann‐Situation in Edgecam.
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Zielvorgabe dieses systematischen 3D‐Ausbaus war zum einen die Prozessbeschleunigung, zum anderen die
Realisierung eines „barrierefreien“ Workflows zwischen Konstruktion, Fertigungsplanung und NC‐
Programmierung. Maßgeblichen Anteil an der Umsetzung dieser innerhalb der ZF‐Gruppe vorbildlichen
Prozesskette hat die Produktionsservice‐Abteilung von Dipl.‐Ing. Peter Robl. Ihre Aufgabe ist es, die
Fertigungsplanung weiterzuentwickeln und so ihre Zukunftsfähigkeit sicherzustellen. Im engen Kontakt zur
Fertigung entstehen einsatzfähige Konzepte zur Prozessoptimierung. Unter der Regie von Max Weishäupl
führten ihre Mitarbeiter auch das Benchmark‐Verfahren zum neuen CAM‐System durch, dessen Leistung sich
insbesondere an der Integrationsfähigkeit in die vorhandene Systemarchitektur bemisst. Die umfasst sowohl
das nähere Produktionsumfeld (Pro/Engineer, FATool) als auch die Anbindung an das standortlogistische ERP‐
System (SAP) und die ZF‐Stammdatenverwaltung Axalant. Aktuell begleiten ihre Spezialisten die Einführung der
neuen Systemkonfiguration in die betriebliche Praxis, darüber hinaus wird in enger Zusammenarbeit mit den
Systempartnern FASys und CIPRO nach weiteren Prozessoptimierungen gesucht.
Schon zum jetzigen Zeitpunkt sind die großen Fortschritte in punkto Arbeits‐erleichterung und
Prozesssicherheit sichtbar, deren volles Potenzial sich mit der Prozessumstellung im gesamten Unternehmen
erschließen wird. Ein Ergebnis, das sich insbesondere auf die große Kooperationsfähigkeit der zuarbeitenden
Partnerfirmen zurückführen lässt, die ihre Lösungen bestmöglich an die Anforderungen hier angepasst und
miteinander vernetzt haben.
Bei ZF hoch im Kurs: „Zuerst vereinfachen, dann automatisieren!“
Nicht ohne Grund ist das Team um Peter Robl auch in zahlreiche Harmonisie‐rungsbestrebungen der gesamten
ZF‐Gruppe eingebunden, deren Ziel es ist, auf der Basis von gleichen oder kompatiblen Standards mit allen
Standorten kommunizieren zu können. Richtschnur des Handelns ist die Erkenntnis, dass eine vereinheitlichte,
konsistente Datengrundlage der erfolgreichen Automatisierung von Prozessabläufen vorausgehen muss. Schon
die unternehmensweite Einführung des PDM‐Systems Axalant in den späten Neunziger Jahren wurde zum
Anlass genommen, historisch bedingte Standortdifferenzen zugunsten „einer einheitlichen Sprache“ innerhalb
der ZF‐Gruppe aufzuheben. Im Bewusstsein, dass die Pflege jedes zusätzlichen Datensatzes permanente Kosten
verursacht, sind bis heute viele Fortschritte erzielt worden: Angefangen von der standardisierten
Zeichnungsverwaltung und der universellen Verwendung von identischen Bauteilen über die Vereinheitlichung
von Betriebsmitteln und ihrer Dokumentation bis hin zur Nutzung der herstellerneutralen
Werkzeugbeschreibung DIN 4000, an deren Entwicklung und Umsetzung ZF aktiv mitwirkt.
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Zeichnung ade: Endlich können die CAD‐Modelle übernommen werden! Doch ein 3D‐CAM‐
System wie Edgecam kann mehr!
Endlich visuell: Bohrbearbeitungsprogrammierung in Edgecam.
Im Prozess: Dreh‐ und Fräsbearbeitung eines Traktorengehäuses aus GGG 40.
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Bislang waren die Produktionsplaner auf den Rückschritt in die 2D‐Zeichnungsebene angewiesen, da das
bislang genutzte 2D‐CAM‐System die CAD‐Daten nicht verarbeiten konnte. Jetzt können sie die CAD‐Modelle
„Eins zu Eins“ und per Mausklick übernehmen, denn das neue 3D‐CAM‐System Edgecam ist nicht über eine
Schnittstelle sondern durch das integrierte Programm Solid Machinist direkt mit Pro/Engineer verbunden. Doch
Edgecam bietet den Planern weitere Optionen an, mit denen sich jeder einzelne Bearbeitungsvorgang
rationalisieren lässt. Dank der vollen Assoziativität zum CAD‐Modell ist eine 100%ige, fehlerfreie
Datenübernahme in Edgecam möglich! Alle vom Konstrukteur hinterlegten, bearbeitungsfähigen
Informationen werden eingelesen, fertigungstechnisch interpretiert und zu Arbeitsschrittfolgen verknüpft, die
der Planer übernehmen oder weiter überarbeiten kann. Gängige Teilefamilien können per Makrosprache zu
standardisierten, übertragbaren Bearbeitungsmodellen zusammengefasst werden. Auch Neuteilbearbeitungen,
die auf ähnliche, bereits existierende Bauteile aufbauen, werden vereinfacht: Vorläufer dienen als Vorlagen, die
nur noch anzupassen sind. Zeichnungen und damit die erneute, fehlerbehaftete Übertragung von Daten ins
nachfolgende System haben in der Produktionsplanung ausgedient!
Aber das Potenzial an Effizienzsteigerungen im neuen Programmerstellungsprozess ist noch lange nicht
ausgeschöpft. Das für die Bearbeitung notwendige Produktions‐Equipement wird von FATool, der
Betriebsmittel‐ und NC‐Verwaltung, vorgehalten und muss auch in Edgecam verfügbar sein! Die direkte
Übernahme des gesamten Bestandes, er umfasst allein ca. 10.000 Komplettwerkzeuge, wird durch eine
spezielle Direktschnittstelle ermöglicht! Hier profitiert die ZF Passau GmbH von der engen Kooperation
zwischen dem FATool‐Entwickler FASys, Köln und dem Systemhaus CIPRO, Saarlouis, der nationalen Edgecam‐
Vertretung.
In der Gussfertigung Werk 2 (ZF Passau GmbH): Rohteilanlieferung für die
Bearbeitungszentren.
In der Praxis startet der Produktionsplaner das CAM‐System in FATool und erhält mittels Eingabedialog aus
dem hier klassifizierten Bestand an Maschinen, Spannmitteln, Vorrichtungen und Werkzeugen die für seine
anstehende Fertigungsaufgabe benötigten Betriebsmittel schnell und vor allem passend bereitgestellt! Diese
für den Anwender hochkomfortable Arbeitsweise findet ihre Fortsetzung im 3D‐Toolmanagement.
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3D‐NC‐Programmierung bei ZF heißt: Mit der „kongenialen“ Interaktion von FATool und
Edgecam schneller zum Ergebnis kommen!
Sauber dokumentiert und sicher aufbewahrt: Die NC‐Programmverwaltung in FATool.
Das 3D‐Toolmanagement‐Modul von FATool, zeitgleich mit Edgecam eingeführt, vereinfacht die Erstellung von
programmier‐ und simulationsgerechten Komplettwerkzeug‐Modellen. Hinterlegte Vorlagen, hier
Mastermodelle genannt, machen das Konfigurieren von Werkzeugbestandteilen anhand von
Sachmerkmalleisten nach DIN 4000 leicht. Mit dem in FATool integrierten CAD‐Programm Pro/Engineer werden
sie, unterstützt durch definierte Trennstellen (nach DIN 4000‐95‐Code), automatisiert „zusammengebaut“ und
an CAM‐ und NC‐Simulationssystem übergeben, ohne dass der Planer über CAD‐Kenntnisse verfügen muss!
Komplett: Das passende Bohrwerkzeug und seine Beschreibung in FATool.
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FATool, der systemintegratorische „Dreh‐ und Angelpunkt“ dieser Prozesskette, ist seit 2005 in Passau im
Einsatz. Das mittlerweile mächtig angewachsene Programm hält nicht nur den gesamten fertigungsrelevanten
Hard‐ und Software‐Bestand vor, sondern kommuniziert auch bidirektional sowohl mit der Standortlogistik
(ERP/ SAP) als auch mit dem PDM‐System Axalant. Jeder NC‐Datensatz, mittlerweile sind es über 90.000, wird
von FATool in allen Versionen bis hin zum aktuellsten Bearbeitungsstand festgehalten, der bei jedem Neuaufruf
zur Verfügung steht. Gleiches gilt für den DNC‐Betrieb, nimmt der Werker an der Maschine eine
Programmkorrektur vor, erfolgt eine Rückmeldung an FATool!
Das fertige NC‐Programm wird im abschließenden Postprozessor‐Lauf in die Maschinensprache der für die
Bearbeitung ausgewählten Maschine übersetzt. Dafür stehen in Edgecam integrierte Postprozessoren zur
Verfügung, die direkt und ohne Zwischenfile aus dem Programm lesen und die exakte Übertragung
sicherstellen. Die NC‐Programmausgabe in der Fertigung erfolgt in einem standardisierten, ZF‐internen
Maschinencode, der sich an der DIN 66025 orientiert. Dies ermöglicht den Werkern verschiedene
Maschinentypen bedienen zu können. Bei der Entwicklung und Anpassung der Postprozessoren wird die ZF
Passau GmbH von Spezialisten des Edgecam‐Distributors CIPRO unterstützt. Auf Initiative der
Produktionsservice‐Abteilung entstehen darüber hinaus standardisierte Postprozessoren, die jeweils auf eine
Gruppe von Werkzeugmaschinen mit ähnlicher Kinematik zugeschnitten sind. Dies ermöglicht den Planern die
Option, Bearbeitungen bzw. NC‐Programme auf eine andere Maschine, als vorgesehen, zu verlagern.
Letzter Schritt wird künftig die Kollisionsprüfung im nachgeschalteten Simulationsprogramm sein. Danach wird
das NC‐Programm in FATool abgelegt. Die Übertragung von NC‐Programmen und Werkzeug‐Ist‐Daten an die
CNC‐Maschinen übernimmt die DNC‐Software FAPcd, die gleichzeitig die Verbindung aller vorhandenen
Maschinen mit der zentralen Betriebsdatenverwaltung FATool herstellt. Innerhalb der Fertigungsinseln
übernehmen Standard‐PC’s die Leitstandfunktion, hier können die Werker „ihre“ Programme einsehen und auf
die Maschinen übertragen.
Konzentration auf die Kernkompetenz: Das Know‐how der Fertigungsplaner steht im Mittelpunkt der
Prozesskette!
Trotz der vielen Automatismen innerhalb des neuen Systemumfeldes verbleibt die Verantwortung für die
Ausgestaltung der Fertigungsprozesse beim Planer. Er kann sich, von Routinearbeiten befreit, ganz auf die
Einbringung seines Know‐hows konzentrieren. Konstruktion und Fertigungsplanung rücken näher zusammen,
denn schon im Entwurfsstadium können Volumenmodelle an CAM‐ und NC‐Simulationsprogramm
weitergereicht werden, um ihre Fertigungsfähigkeit zu prüfen. Dieser herausragende Ist‐Zustand ist das
Ergebnis einer konsequenten Weiterentwicklung von gewachsenen Fertigungsstrukturen hin zu einer
hochflexiblen Systemarchitektur, die in enger Technologiepartnerschaft mit FASys, CIPRO und Planit entsteht.
Doch die Arbeit geht weiter: Eine Fertigung dieser Größenordnung befindet sich im permanenten Bewegungs‐
und Weiterentwicklungsstadium. Auf allen Ebenen wird an Lösungen gearbeitet, die Arbeitsprozesse im Detail
weiter zu optimieren. Daran sind vor allem auch alle involvierten Mitarbeiter beteiligt, die Einbeziehung ihrer
Erfahrung ist einer der Faktoren für die erfolgreiche internationale Aufstellung der ZF‐Gruppe.
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CIPRO competence in processes – Kleiner Markt 1 – D‐66740 Saarlouis
Das 3D‐Prozessketten‐Team (von links nach rechts): Max Weishäupl (ZF), Dieter Pelz (FASys),
Martin Biewer (CIPRO), Markus Brem (ZF), Johannes Fürst (ZF), Michael Gottschild (FASys),
Peter Robl (ZF) und Manfred Kukla (CIPRO)
CAM‐Hersteller und Anwender vor Ort: Nicholas Spurrett (Planit) Russell Franks (CTO Planit),
und Peter Robl (ZF) im Werk 2 der ZF Passau GmbH.
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FASys‐Industrie‐EDV‐Systeme
GmbH
Frankfurter Str. 408 – 410
51103 Köln
www.fasys.com
Ullrich P. Weber, freier Fachjournalist
CIPRO GmbH
Kleiner Markt 1
66740 Saarlouis
www.cipro‐gmbh.com
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ZF Passau GmbH
Donaustr. 25 – 71
94034 Passau
www.zf.com