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Ein Endeffektor erfasst einen Rohling und transportiert ihn zur entsprechenden Palette. Programmierer können planen, eine robuste Stapelung sicherzustellen, Reliefs zu schneiden, um eine gleichmäßige Teileentfernung aus dem Skelett zu gewährleisten, und vielleicht sogar kleine Teile durch Mikrotappen zu einem „Mininest“ zusammenzufügen.

In einigen Jahren werden sich Technikhistoriker und Branchenkenner an vergangene Zeiten erinnern. Vor nicht viel mehr als einem Jahrzehnt waren CO2-Laser auf dem neuesten Stand der Technik und das Leben in einer Metallwerkstatt war viel einfacher – lange bevor wir herausfanden, wie wir mit den Möglichkeiten eines Hochleistungsfaserlasers umgehen sollten. Einige Hersteller sind gerade dabei, sich mit Faserlasern mit mehr als 10 kW einzuleben, und sie tun dies auf eine Art und Weise, die Branchenkenner oft überrascht.

Der 10-kW-Faserlaser, der vor sieben Jahren auf den Markt kam, löste einen Paradigmenwechsel aus, der noch immer im Gange ist. Mit diesem unglaublichen Sprung in der Laserschneidleistung betrat die Branche gemeinsam die IPM-Welt (Post-Zoll pro Minute), in der die Schnittgeschwindigkeit für die Gesamtproduktivität eines Unternehmens irrelevant werden konnte. Die Branche richtete ihr Augenmerk von der Schnittgeschwindigkeit auf die Fließgeschwindigkeit der Teile und den Gesamtdurchsatz. Anders ausgedrückt: Was auf einen Lasertisch kommt, muss auch wieder herauskommen.

Der CO2-Laser war ein unglaublich leistungsfähiges Werkzeug und war in der typischen Werkstatt ein wichtiger Faktor bei der Entscheidungsfindung. Es konnte jede Geometrie mit hoher Geschwindigkeit schneiden, ohne die Einschränkungen der Stanzwerkzeuge für Bleche und zu einem Bruchteil der Kosten für Wasserstrahl-Verschleißmaterialien für dickeres Material. Diese Fähigkeit hatte jedoch ihren Preis. Da sie den Höhepunkt der Produktivität darstellten, waren Laser in vielen Betrieben auch die teuersten Maschinen.

Dann kam der Faserlaser, und die Hersteller versuchten, ihre Produktivität zu steigern, zunächst mit 6 kW und dann mit 10 kW Schneidleistung. Sie waren jetzt zu produktiv und unvereinbar mit der Kultur einer Werkstatt, die es gewohnt ist, mit CO2-Lasern zu arbeiten.

Drei KPIs einer CO2-Laserabteilung waren eine Art heilige Dreifaltigkeit: Sie dürfen nicht von der Optimierung von (1) dem Prozentsatz der Blattausbeute, (2) der Nestlaufzeit und (3) der Strahl-Einschaltzeit abweichen. Wenn die Hersteller diese drei Kennzahlen auf oder in der Nähe ihres Zielniveaus halten würden, könnten sie ein profitables und, ich wage zu sagen, lukratives Geschäft betreiben.

Die Branche hat in der Vergangenheit so viel Wert auf diese drei KPIs gelegt, dass die unaufhaltsame Weiterentwicklung der Faserlasertechnologie zu einigen Herausforderungen führte. Ein Hersteller, der die heilige Dreifaltigkeit des Lasermanagements befolgt, könnte bei der Umrüstung auf seinen ersten Hochleistungs-Faserlaser auf Probleme stoßen – beispielsweise bei der Umstellung von einer 4-kW-CO2-Maschine auf eine 12-kW-Faserlasermaschine.

Die Fokussierung auf diesen KPI beginnt ganz harmlos mit der sehr realen Vorstellung, dass Zeit Geld ist, aber Stahl auch Geld ist (eine in letzter Zeit immer variablere Geldmenge).

Nesting-Software gibt Programmierern ein hohes Maß an Kontrolle. Sie können Abstriche machen, allgemein anerkannte Regeln umgehen und Teile abschneiden, die sie wahrscheinlich nicht tun sollten. Plötzlich bereitet ein allein auf die Bogenausbeute optimiertes Nest Probleme in der Maschine. Es kommt zu zahlreichen Düsenkollisionen und die mit Eingriffen verbundenen Wiederherstellungszeiten explodieren. Damit geraten wir zum ersten Mal in die „Konfliktzone“, in der ein Laserbediener und ein Programmierer sich nicht einig sind, wie die Maschine eingesetzt werden soll.

Von den drei KPIs der Heiligen Dreifaltigkeit wird der Ertrag möglicherweise am wenigsten durch den Hochleistungsfaserlaser beeinflusst. Teilegeometrie ist schließlich Teilegeometrie und Material ist Material. Dennoch ist der Effekt vorhanden und kann nicht ignoriert werden.

Dies ist tatsächlich die unwichtigste Kennzahl, auf die man sich in einer Hochleistungsfaserlaserumgebung konzentrieren muss. Der größte Trugschluss besteht darin, dass ich als Shop-Inhaber in der Lage sein sollte, die fünffache Leistung zu erzielen, wenn der neue Laser eine fünfmal schnellere Vorschubgeschwindigkeit als der alte erreichen kann. Das fällt in einer Excel-Tabelle auf. Die Zeitstudien sehen recht attraktiv aus und der Vorstand wird sicherlich davon überzeugt sein, dass sie eine angemessene Kapitalrendite erzielen werden. Das klingt alles nach einer Selbstverständlichkeit.

Ein automatisiertes Teileentnahmesystem hebt einen geschnittenen Rohling aus einem Skelett. Durch die automatische Entladung kann die Teileentnahme konsistent und vorhersehbar erfolgen.

Stellen Sie sich vor, Sie sind Leiter einer Laserabteilung und besitzen seit drei Monaten bei Ihrem Arbeitgeber einen Faserlaser – und Ihre Leistung ist nicht mehr genau fünfmal so hoch wie zuvor. Bist Du in Schwierigkeiten? Wahrscheinlich nicht, denn der Rest des Shops hat Schwierigkeiten, sich an Ihre neue Produktion anzupassen. Das Management hat möglicherweise auch Schwierigkeiten zu verstehen, warum so viele lasergeschnittene Arbeiten in Arbeit (WIP) herumliegen, die Geld in der Lagerung und Nettoumlaufvermögen kosten.

Vergessen Sie all die Cheat-Codes, die Sie in der Vergangenheit zum Ändern der Bearbeitungssequenz, zum Pingponing und zum gemeinsamen Schneiden kennengelernt haben, denn der Laser war das Lebenselixier der Werkstatt und musste so lange wie möglich laufen. Hier kann man die „Konfliktzone“ ganz einfach umgehen. Der neue Laser kann Ihren Betrieb praktisch ohne Aufwand bei der Optimierung der Nest-Laufzeit zufriedenstellen. Nutzen Sie die Werksparameter oder technischen Tabellen, eine zuverlässige Schneidstrategie und Sie sind immer ein Held. Was für ein Leben in der Post-IPM-Welt!

Vor nicht allzu langer Zeit begleitete ich ein paar Vertreter eines potenziellen Kunden in die Laserabteilung eines bestehenden Kunden. Ersterer wollte sich eine Hochleistungsmaschine ansehen, die letzterer einige Monate zuvor installiert hatte. Wir hatten unsere Aufgabe als Verkäufer wirklich erfüllt und den Interessenten gesagt, dass dies ein eindrucksvoller Besuch sein würde. Als wir ankamen, war unser Gastgeber sehr freundlich und versprach, alle Fragen zur Ausrüstung zu beantworten. Wir ließen den Kunden die Gruppe zurück zum Laserbereich führen, und zur großen Überraschung meines Vertriebsingenieurs waren keine Maschinen in Betrieb! Oh Mann, los geht's.

Der Kunde führte unsere Gäste durch die Maschine und die dazugehörige Automatisierung, berichtete von seinen Erfahrungen damit und beantwortete Fragen ehrlich und offen. Der Austausch war typisch, bis einer der Gastingenieure nach dem Elefanten im Raum fragte: „Warum läuft diese Maschine gerade nicht?“ Es ist 10 Uhr an einem Donnerstag. Ist es kaputt?"

Der Kunde antwortete: „Wenn ich noch mehr Laser-WIP von dieser Maschine hätte, wüsste ich nicht, was ich damit machen soll. Ich schneide ein Blatt für Sie zu, aber wir vergrößern nur den Berg.“

Dann führte er uns an mehreren hüfthohen Stapeln von Einzelblättern vorbei, die noch sortiert werden mussten, und ging weiter. Der Interessent war nicht nur erstaunt über den Metallstapel vor uns, sondern auch darüber, wie völlig ruhig und friedlich der Besitzer war, als alle seine Lasermaschinen an einem Donnerstag um 10 Uhr ausgeschaltet waren.

Es war eine beeindruckende Demonstration des Fertigungsmanagements im Hochleistungsfaseruniversum. Das Konfliktgebiet war eindeutig betreten worden und es wurden umgehend Maßnahmen ergriffen, um eine Verschärfung des Konflikts zu verhindern.

Sobald der Laser ein Nest geschnitten hat, beginnt der Kampf zwischen Erwartungen und Realität. Die Teileentnahme und -sortierung ist nach wie vor eine Zone mit hoher Reibung und hoher Belastung. Sie können dies leicht darauf zurückführen, dass die Laser zu schnell sind (das sind sie), aber Sie sollten auch zwei andere potenzielle Mitwirkende nicht außer Acht lassen. Erstens mangelt es einem Betrieb möglicherweise an Informationen und Voraussicht im Zeitplan. Zweitens optimiert der Vorgang den Laserprozess rund um das Schneiden und nicht den eigentlichen Engpass der Teilesortierung.

Der Mangel an Informationen und Terminplanung führt zu einer reaktiven Teilesortierungsumgebung, in der jede falsche Wahl zu einer verringerten Produktivität führt. Denken Sie an alle Entscheidungen, die Sie an einem Tag treffen könnten, ob groß oder klein, und an die mentale Energie, die sie erfordern.

In der Luftfahrt fliegen Piloten effizient und sicher, indem sie „dem Flugzeug immer einen Schritt voraus bleiben“. Das bedeutet, zu wissen oder zu erwarten, was kommt, einen Plan zu entwickeln und bereit zu sein, ihn auszuführen. Wenn ein Pilot von kleineren, langsameren Flugzeugen zu größeren, schnelleren Flugzeugen wechselt, wird es noch wichtiger, die Nase vorn zu haben.

Ein Teileentnahmesystem sortiert die Zuschnitte auf die entsprechende Palette. Das Stapeln kann geplant werden, um sicherzustellen, dass der nachgelagerte Vorgang, wie z. B. das Formen, die benötigten Teile in der richtigen Reihenfolge und Ausrichtung erhält.

Vielleicht sehen Sie, worauf ich mit dieser Analogie hinaus will. Die Prozessreibung bei der Laser-Teilesortierung entsteht dadurch, dass man nicht weiß, was als nächstes zu tun ist, und der glänzende neue Laser, der sechsmal schneller schneidet als der alte, erhöht nur die Geschwindigkeit, mit der solche Entscheidungen getroffen werden müssen. Währenddessen sammeln sich WIP und alle damit verbundenen Probleme und Konflikte an. Auch wenn es schwierig sein kann, dies in einer Bilanz zu quantifizieren, ist die Herausforderung sicherlich mit leichten Kosten für alle Beteiligten verbunden.

Die Geschäfte, die sich dieser Herausforderung gestellt haben, sind erfolgreich. Für einige bedeutet dies, ein automatisiertes Teilesortiersystem zu integrieren. Eine solche Automatisierung erzwingt eine proaktive Entscheidungsfindung in der Laserabteilung und verändert die Spielregeln des Laserspiels grundlegend.

Ein neues Ziel ist jetzt vorhanden und hat höchste Priorität: die Optimierung der Teileentnahme, ob automatisiert oder manuell. Dies stellt häufig die drei KPIs in den Schatten, die traditionell beim Laserschneiden verwendet werden. Die Verpflichtung, die Teileentnahme im Vergleich zu allen anderen KPIs zu maximieren, führt fast immer zu einer produktiveren Schicht rund um den Laser, wodurch der Arbeitsaufwand und der Gesamtstress gesenkt werden. In dieser Umgebung muss ein Programmierer oder Planer einige weitere proaktive Entscheidungen treffen, es sollten jedoch praktisch keine Entscheidungen in der Werkstatt getroffen werden.

Die Optimierung der Teileentnahme wirkt sich sogar auf Prozesse wie den Materialeinkauf aus. Der Schwerpunkt sollte darauf liegen, Bleche zu erhalten, die wenig bis gar kein Spulengedächtnis aufweisen, wobei auf Keilrahmen ausgerichtetes Material der starke Favorit ist. Das Margenpotenzial bei der Verarbeitung von „billigerem“ Material verflüchtigt sich in der Regel durch die zusätzliche Zeit, die für die Behebung von Problemen im Sortierbereich oder, noch schlimmer, innerhalb der Lasermaschine aufgrund eines fehlerhaften Skeletts aufgewendet wird.

Heutzutage sollten Programmierer neue Teile nicht nur aus der Sicht der Schnittstrategie und des Prozesses betrachten. Stattdessen sollten sie darüber nachdenken, was nötig ist, um dieses Teil aus der Laserabteilung zu entfernen. Wenn es Biegeentlastungen oder andere spitze Ecken gibt, die Bediener oder Endeffektoren bekämpfen, sollte ein Programm Entlastungsschnitte enthalten. Es sollten Strategien zur Abfallvernichtung umgesetzt werden, um sicherzustellen, dass Schnecken durch die Roste fallen. Sogar das Einrasten bestimmter Butzen kann erforderlich sein, da ein fehlerhafter Butzen oder ein hochgekippter Lochausschnitt den Greifer behindern könnte.

Dies steht eindeutig im Widerspruch zum Kernlaufzeit-KPI, aber die Automatisierung basiert auf stabilen Prozessen. Wenn ein Schneidprozess auf Glück angewiesen ist, wird ein automatisiertes Sortiersystem sicherlich einige Probleme haben. Das Äquivalent in einer manuellen Sortierumgebung wäre „keine Hämmer erforderlich“.

Hier beginnt der wahre Spaß und Software hilft am besten bei der proaktiven Entscheidungsfindung. Wenn es um automatisches Sortieren geht, höre ich oft Leute sagen: „Dieses System ist schön und gut, aber man kann nicht alles sortieren.“ Eine häufige Antwort war in letzter Zeit: „Na ja, mit dieser Einstellung sicher nicht.“

Die automatisierte Teilesortierung erfordert tatsächlich eine Änderung der Denkweise im gesamten Wertstrom. Stellen Sie sich vor, dass ein Teil zu klein ist, um mit einem automatisierten System sortiert zu werden. Möglicherweise ist es besser, sie in einem Mini-Nest zu gruppieren oder mehrere Teile zusammenzufassen, die mit einem Schlag aufgenommen und gebogen werden können. Das macht aus einem Negativen etwas Positives. Dies wird sich sicherlich auf die Blattausbeute und die Nestlaufzeit auswirken, es handelt sich jedoch um einen geringen Preis für die nachgelagerten Effizienzgewinne. Schweißer oder Monteure sagen nicht mehr: „Ich habe Teil A und Teil B dieser Baugruppe und nicht Teil C“ oder: „Ich habe fünf Teile mehr XYZ-links als XYZ-rechts am Schweißtisch.“

Wenn Ihre Werkstatt über Roboterschweißzellen verfügt, sind diese wahrscheinlich Ihre profitabelsten Arbeitszentren und stellen die höchsten Anforderungen an Qualität und konsistenten Durchsatz beim Schneiden und Biegen. Die gute Betreuung dieser „internen Kunden“-Arbeitszentren kann durchaus lukrativ sein. Fabrikation ist kein Nullsummenspiel. Der Wert, die Schweißer bei Laune zu halten, muss auf jeden Fall höher sein als die Pennys, die Sie von Ihrem Schrotthändler abholen, oder die Nickels, die Sie für die zusätzliche Laserzeit benötigen, um eine stabile Grundlage für die Automatisierung zu schaffen.

In Verbindung mit der Verschachtelung erfolgt die Sortierplanung sowie alle Entscheidungen bezüglich dieser Teile, bevor ein Materialbogen dem Auftrag zugewiesen wird. Wie die Teile ausgerichtet, gruppiert, gestapelt und organisiert werden sollen, ist keine Aufgabe mehr in der Werkstatt. Es handelt sich um eine geplante und proaktive Sammlung von Entscheidungen, die von Menschen getroffen und durch Software unterstützt werden. All dies macht die erwartete Leistung der Laserabteilung plötzlich sichtbar und transparent, was zusätzliche Vorteile bringen kann, wenn Teile weiterbewegt werden.

Ein Teilesortiersystem dient dazu, geschnittene Rohlinge so aufzunehmen und zu platzieren, dass sie für nachgelagerte Vorgänge am besten geeignet sind. Seit der Einführung des Hochleistungsfaserlasers hat sich der Schwerpunkt von der Schnittgeschwindigkeit auf den gesamten Teilefluss verlagert, einschließlich dessen, was mit den Teilen nach dem Schneiden geschieht.

Dazu gehört auch die Biegeabteilung, deren tägliche Eingabekapazität bis 9:30 Uhr geschnitten und einsatzbereit sein könnte – aber welche Formanforderungen gelten für diese geschnittenen Teile? Die meisten Laserprogrammierer können Ihnen nicht sagen, wie viele Biegungen ein Nest hat, wenn sie es an eine Maschine senden. In der Post-IPM-Welt kommt es jedoch wirklich auf die Anzahl der Kurven an.

Schneiden Sie von bestimmten Teilegeometrien genügend Teile mit einer Reihe von Biegungen ab, und Sie könnten leicht zwei oder drei Abkantpressen vergraben. Schneiden Sie genügend Teile mit einfachen Biegungen oder ohne jegliche Formgebung, und Ihre Bremsenbediener haben möglicherweise nicht genügend Teile zum Biegen. Hier kann Planungssoftware auf Fertigungs- und Ausführungssystemebene am wertvollsten sein. An diesem Punkt beginnt eine Fabrik endlich, intelligent zu werden und vermittelt eine gewisse vorausschauende Planung, die auf genauen Modellen der Fertigungsschritte und Echtzeit-Maschinenfeedback basiert.

Wenn das Chaos, das mit der Sortierung lasergeschnittener Teile einhergeht, gut bewältigt und richtig geplant wird, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die nachfolgenden Vorgänge viel reibungsloser ablaufen. Auch die Logistikprozesse haben nun die Chance, mit autonomen mobilen Robotern oder fahrerlosen Transportfahrzeugen automatisiert zu werden. Denken Sie daran, dass jeder Fertigungsschritt zwei Logistikschritte umfasst, nämlich den Transport der Teile zum und vom Arbeitsplatz.

Die Abkehr vom alten Lasermanagementmodell ist eine große Veränderung, aber in der Post-IPM-Welt wird sie von Tag zu Tag zu einer überzeugenderen Lösung. Eine proaktive Entscheidungsfindung könnte Ihnen dabei helfen, Zen in der Kunst der modernen Fertigung zu erreichen.