Best-of FI Award 2023: KAMAX TSE

Um im Wettbewerbsumfeld erfolgreich bestehen zu können, ist es für Unternehmen von großer Bedeutung, ihre Fertigungsprozesse ständig zu optimieren. Eine Möglichkeit Wettbewerbsvorteile zu erlangen, besteht insbesondere in der Standardisierung, Modularisierung und Automatisierung.

Im Anwendungsfall (Werkzeugbau für Umformwerkzeuge) wird das von der Konstruktion des Produktes (Schraube) über die Umformtechnologie (Stadienplan) bis zum Werkzeugsatz und die dafür erforderlichen Rohmaterialien für die Fertigung der Werkzeuge erfolgreich umgesetzt. Es beginnt mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings (Schraube) im CAD-System (Siemens NX) welcher mit Hilfe eines selbst entwickelten Produkt Konfigurators gesteuert wird.

Die Konstruktionszeit wird nicht nur deutlich verkürzt, es besteht sogar die Möglichkeit die Daten aus dem Entwicklungssystem des Kunden zu übernehmen. Das Ergebnis wird anschließend verwendet, um mit Hilfe von einem regelbasierten System (Siemens RuleStream und Siemens NX) die nächsten zwei digitalen Zwillinge, die Umformfolge (Stadienplan) und den Werkzeugsatz zu erstellen. Durch den digitalen Zwilling des Werkzeug-satzes ist man nun in der Lage den Engineer-to-Order-Ansatz konsequent weiter zu verfolgen und die Prozesse in der Fertigung ebenso zu digitalisieren.

Industriestandard-Lösungen und eigenständige Prozessoptimierung führen zu effizienteren Prozessen

Durch den optimierten und automatisierten Prozess können neue Produkte schneller entwickelt und Prozesse effizienter gestaltet und verbessert werden. Es wird auf Industriestandard-Lösungen wie Teamcenter, NX-CAD, NX-CAM und VNC-K-Simulationen, gesetzt. Dadurch ist es auch jederzeit möglich, in die Prozesse einzugreifen und diese zu optimieren. Zudem ermöglicht es den Fachkräften, eigenständig die Prozesse zu verbessern, was zu einer höheren Flexibilität und Effizienz in der Produktion führt. Die Prozessoptimierung wird somit zu einem integralen Bestandteil des Fertigungsprozesses.

Eigene Lagerverwaltung spart Zeit und Geld

Eine weitere Priorität wurde auf die Logistik der Roh- und Fertigteile gelegt. In der Vergangenheit wurden die Prozesse über ein ERP-Modul gesteuert. Die Nutzung wurde jedoch von den Fertigungsmitarbeitern als zu komplex eingestuft. Aus diesem Grund wurde entschieden, eine eigene Lagerverwaltung zu implementieren. Das entwickelte Warehouse bietet durch asynchronen Datenabgleich und vereinfachte Anleitung zum Anlegen von Materialien eine Unabhängigkeit vom ERP-System. Das flexible Umlagern von Materialien in den Maschinen und Anlagen führt zu höherer Flexibilität und Effizienz bei der Lagerverwaltung. Die effiziente Lagerverwaltung spart Zeit und Geld und kann für jedes Lager verwendet werden.

Erfolgreiche Integration von älteren Maschinensteuerungen in digitale Fertigungsprozesse

Die Möglichkeit ältere Maschinensteuerungen in neue digitale Fertigungsprozesse zu integrieren, ist Voraussetzung für erfolgreiche Digitalisierungsprozesse in der fertigenden Industrie. Hierfür wird Teamcenter-Gateway genutzt. Um Daten von anderen Systemen auszutauschen, wird eine standardisierte API bereitstellt. Diese API kann verwendet werden, um Daten zu lesen, zu schreiben oder zu aktualisieren, ohne dass der Anwender direkt in Teamcenter eingreifen muss.

„Die Prozesse wurden im Anwendungsfall (Werkzeugbau) – von 8 Wochen auf 8 Stunden beschleunigt. Der vollautonome Prozess hat überzeugt, die Transformation auf den Punkt zu bringen.“

In Anlehnung an die Siemens API wurde eine eigene API entwicklelt, die auf speziellen Konstruktions- und Fertigungsbedürfnisse angepasst wurde. Dadurch wird es möglich, interaktiv mit den Fertigungsprozessen zu kommunizieren. Alle gesammelten Informationen der Fertigung lassen es zu, die voll autonome Fertigung, freizugeben und die Informationen an das eigens entwickelte Manufacturing Execution System zu übergeben. Die Verwendung von Standardprozessen führt zu einer höheren Effizienz und Qualität in der Produktion.

Herausforderung Brownfield: Erfolgreiche Orchestrierung

Die vorhandene Systemlandschaft setzt eine Reihe unveränderlicher Randbedingungen, in die sich die neuen Systeme einfügen müssen. Der Maschinenpark besteht sowohl aus modernen CNC-Maschinen als auch aus älteren konventionellen NC-Fertigungsanlangen. Die meisten dieser Maschinen verwenden Siemens-Steuerungen des Typs Sinumerik.

Diese Steuerungen werden von einem eigens entwickelten MES zentral orchestriert. Außerdem steuert das MES natürlich die Feinplanung und stellt somit die Schnittstelle zwischen Auftragsanlage und Fertigung dar. Die Informationen aus der Fertigung und Logistik müssen an die entsprechenden ERP-Module übergeben werden, die Kommunikation findet mittels SOAP statt. Rohmaterialien, Fertigteile und Bearbeitungswerkzeuge werden in Hochregallagern gelagert. Mehrere neu eingeführte Anwendungen schaffen eine Verbindung zwischen den bestehenden Drittanbietersystemen der Systemlandschaft und gewährleisten einen automatisierten Informationsaustausch.

Plattformunabhängigkeit als Grundfunktionalität moderner Softwarelösungen

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts kommen eine Vielzahl von Technologien zum Einsatz, die durch den spezifischen Anwendungsfall definiert werden. Im Rahmen der Entwicklung individueller Lösungen wurden gezielt problemorientierte Entscheidungen getroffen, um eine höhere Plattformunabhängigkeit zu erzielen.

Ein Beispiel hierfür ist die Entscheidung, Backend-Anwendungen in Form von Webservices anzubieten und insbesondere auf die Unterkategorie der Microservices zu fokussieren. Diese Form des Softwareaufbaus ermöglicht es, nicht nur eine Verknüpfung mit anderen Diensten herzustellen, sondern auch eine spezifische Aufgabe unabhängig von anderen Diensten auszuführen. Die technische Umsetzung der Schnittstelle wird hierbei mittels REST-Architektur realisiert. Diese Architektur erzeugt eine Unabhängigkeit, welche die Möglichkeit zur asynchronen Kommunikation zwischen verschiedenen Diensten bietet. Die Asynchronität ermöglicht es den Microservices in der Systemlandschaft, skalierbare Instanzen von sich selbst zu generieren.

Im Anwendungsfall wurde aus Datenschutz- und Sicherheitsaspekten, gegen eine Cloud oder Hybrid-Cloud Inbetriebnahme entschieden. Mittels einer Projektarbeit konnte jedoch eine Machbarkeitsstudie erfolgreich abgeschlossen werden.

Über KAMAX TSE

Die KAMAX Holding GmbH & Co. KG (KAMAX Gruppe) ist ein mittelständisches Unternehmen und führender Hersteller hochfester Verbindungselemente. Mit weltweit verteilten Standorten in den bedeutenden Automobilregionen Europa, Amerika und Asien ist die KAMAX Gruppe ein relevanter Zulieferer der Automobilindustrie. In nahezu allen aktuellen Fahrzeugmodellen werden KAMAX-Schrauben verbaut, welche – in Massenproduktion – schnell und wirtschaftlich hergestellt werden.

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