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Aus der PraxisMulti-Kostensenkungspaket für den Maschinenbau

Ein Maschinen- und Anlagenbauer nutzt zur Beschleunigung seiner Konstruktionsprozesse eine Software zur vollautomatischen CAD-Modell-Klassifikation sowie präziser, automatischer Vorkalkulation. Diese Lösung leistet einen entscheidenden Beitrag zur Zeitersparnis und Kostenreduzierung. Zudem übernimmt die Software für das Daten-Prozess-Management zusammen mit dem ERP-System des Maschinenbauers eine zentrale Rolle bei der Bereitstellung von Grunddaten für weitere durchgängig automatisierte Abläufe.
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Aus der Praxis: Multi-Kostensenkungspaket  für den Maschinenbau

Seit über 40 Jahren bewegt sich das süddeutsche Unternehmen Pester pac automation auf internationalem Marktparkett. Weltweit gestalten mehr als 6.000 Anlagen und Linien des Herstellers die Prozesse um Folien- und Kartonverpackungen bis hin zur Palettierung. Das Credo dieser Erfolgsgeschichte bilden kundennahe Entwicklungen und maßgeschneiderte Komplettlösungen. Gerade Unternehmen der Pharma- und Kosmetikindustrie fordern clevere und spezialisierte Konzepte. Denn die Verpackung gewinnt als Marketinginstrument an Bedeutung, wodurch die Vielfalt an Größen und Formen jährlich wächst. Die Anforderungen an einen flexiblen Verpackungsprozess steigen kontinuierlich. »Bei uns bestimmt das Kundenprodukt das Layout unserer Anlagen und Linien. Im Grunde ist jede Maschine ein Unikat. Gleichzeitig stehen wir unter steigendem Wettbewerbsdruck und sind daher ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, Standardisierung und Automatisierung zu forcieren«, sagt Peter Thomas, Leiter Standardisierung und Variantentechnik bei Pester.

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Eine Stellschraube war das Datenmanagement. 2006 wandte sich Pester dafür an den Spezialisten für Daten-Prozess-Management Simus Systems in Karlsruhe. Die mechanische Konstruktion bei Pester erzeugt im Monat zwischen 1.500 und 3.000 neue 3D-Modelle. Das verwendete »sprechende« Textsystem für die Benennung der Konstruktionsdaten wurde jedoch an den 44 Konstruktionsarbeitsplätzen nicht durchgängig einheitlich eingehalten. Unnötige Prozess- und Verwaltungskosten waren die Folge. Simus Systems sollte eine leichter beherrschbare Benennungskonvention bestehend aus Funktionsname, geometrischem Teilecharakter und den wichtigsten Parametern entwickeln. Dafür bieten die Karlsruher mit der Softwarefamilie simus classmate Anwendungen, die Daten vollautomatisch aufbereiten. Vorhandene Daten werden über ein integriertes, individuell anpassbares Regelwerk analysiert, um Klassifikationsinformationen angereichert und ihre Schreibweisen sowie Benennungen vereinheitlicht. Binnen 20 Manntagen erarbeitete das Projektteam um Dr. Jörg Weißkopf von Simus Systems und Peter Thomas von Pester die grundsätzliche Struktur der neuen Klassifikation und stimmten sie in mehreren Stufen immer feiner ab.

Automatisierte Datenpflege

Dieses Projekt war aber erst der Anfang. Simus classmate bietet Pester weiteren Nutzen. Die Software gibt nicht nur vorhandenen Daten eine neue Struktur, sondern erledigt auch die Einordnung und Beschreibung neuer Daten vollautomatisch. Direkt im CAD-System Solidworks – sowie weiteren gängigen Lösungen – scannt und analysiert sie unabhängig von der angewandten Modellierungsmethodik die 3D-CAD-Flächenmodelle. Sie erkennt deren Geometrie- und Metadaten und pflegt sie im Anschluss binnen Sekunden in den firmenspezifisch entwickelten Klassifizierungsbaum ein. Ebenso vollautomatisch trägt sie die Merkmalswerte, wie Abflachungen oder Bohrungen mit ihren Maßen, in die Sachmerkmalleiste ein. Konstrukteure brauchen dazu keinerlei Parameter, Variablen oder Daten manuell einzugeben. Am Ende steht ein fehlerfreier, in sich homogener Datenbestand. Nachdem diese Klassifikationsstruktur bei Pester zunächst Nebenprodukt der neuen Benennungskonvention war, wurde sie bald zum zentralen Bestandteil der IT-Architektur in der Konstruktion ausgebaut. Mit der Installation von classmate CAD und der geometrischen Suchmaschine classmate Finder an allen CAD-Arbeitsplätzen sieht Peter Thomas ein wichtiges Anliegen erfüllt: »Möglichst viel Standardisierung und dadurch mehr Zeit für andere Dinge – simus classmate verschafft uns hier einen ungeheuren Zeit- und Effizienzgewinn.« Wesentliche Prozesse verlaufen innerhalb simus classmate automatisiert. Doppelt angelegte Teile in dem Gesamtbestand von 130.000 Einzelteil-Datensätzen sind in Sekundenschnelle identifiziert und eliminiert. »Wir haben immer Wert darauf gelegt, dass Teile nicht unnötig angelegt werden. Die wenigen, die simus classmate dennoch fand, sahen wir als Beweis unserer Qualität«, erklärt Thomas. Zudem werden bei der Klassifikation in jedem Datensatz 2D- und 3D-Bilddateien der CAD-Modelle verankert, die beim Durchsuchen der Bauteilinformationen mit classmate Finder automatisch in einem Vorschaufenster angezeigt werden. Zusammen mit der Suche über Klasse und Sachmerkmal sind Bauteile schnell gefunden und eindeutig identifiziert. Auch die 70.000 verwendeten Kauf- und Normteile erfasst das Programm durch die Analyse elektronischer Produktkataloge und ordnet sie in die entsprechenden Klassen und Gruppen ein. Die Wiederverwendungsrate von Bauteilen erhöht sich auf diese Weise deutlich. Dadurch verwenden die Konstrukteure bei Pester weniger Zeit und Ressourcen auf häufig benötigte Standardkomponenten und können sich intensiver den Sonderkonstruktionen widmen. Auch dort verringert die Software den Konstruktionsaufwand. Durch die hochgenaue Suche nach ähnlichen, bereits vorhandenen Modellen lassen sich durch leichte Modifikation bestimmter Parameter Sonderanfertigungen flexibel und rasch entwickeln. Neben dem Zeitgewinn legen die Konstrukteure zudem fehlerfreie Bauteile an, weil bereits geprüfte und validierte Teile deren Grundlage bilden. »Ein fehlerhaftes Teil verursachte leicht bis zu vier Wochen Lieferverzug. Mit dieser Lösung sind jetzt auch komplizierte Teile mit Sicherheit komplett richtig und wir sind für den steigenden Termindruck in der Fertigung gut gerüstet«, so Thomas.

Hohe Akzeptanz durch Komfort

Die Integration der Software in die Konstruktionsprozesse von Pester verlief reibungslos. Die automatische Klassifikation binnen weniger Sekunden, die bequemen Recherchemöglichkeiten und die intuitive Bedienung ließen jede Hemmschwelle leicht überwinden und verhalfen der Lösung zu einem zentralen Platz. Die ständige Weiterentwicklung der Klassifikation hinsichtlich Komfort und Benutzerfreundlichkeit lässt die Akzeptanz im Betrieb noch weiter steigern. In der Zwischenzeit sind bereits 99 Prozent der Einzelteile eindeutig klassifiziert. Der Rest sind Spezialteile, die aber auch in naher Zukunft ins System integriert werden sollen. In weiteren 60 Manntagen, verteilt auf zwei Jahre, baute das Projektteam die Lösung zu einem multifunktionalen Instrument aus. Mit der Vorkalkulation automatisiert sie einen weiteren zentralen Konstruktionsprozess. Bei der Analyse der CAD-Modelle generiert die Software einen exakten Überblick von den Fertigungskosten des Bauteils. Anhand der Bauteilgeometrie werden die Fertigungsklasse, wie Blechbiege- oder Drehteil, und das zugehörige Fertigungsverfahren vollautomatisch ermittelt.

Entscheidungen leicht gemacht

Je nach Dimensionen und Merkmalen zergliedert die Software die Herstellung in die einzelnen Arbeitsschritte, wie Lasern, Biegen oder Bohren, und teilt ihnen nach klassenspezifischen Regeln die zuvor hinterlegten Kosten zu. Aus diesen Teilergebnissen werden verschiedene Abschätzungen wie etwa die Kosten pro Arbeitsschritt, die Abhängigkeit von der Losgröße oder umgekehrt die optimale Losgröße abgeleitet. In wenigen Sekunden generiert die Software eine vollständige Kalkulation. Damit sind bereits im Vorfeld alle Kostenzusammenhänge transparent und der Konstrukteur kann seine Entscheidung preisbewusst treffen. Pester operiert dabei mit einer Kostenschätzung, die nur etwa zehn Prozent von der Nachkalkulation abweicht.

Darüber hinaus bietet die Software Unterstützung bei der Rohmaterialentscheidung. Aus den Standardtabellen der 40.000 möglichen Rohmaterialien errechnet sie für die spezifischen Bauteile mehrere in Frage kommende Alternativen und schlägt diese mit Preisangabe zur Auswahl vor. Ohne großen Aufwand wählt der Konstrukteur aus dieser überschaubaren Sammlung die preisgünstigste Alternative aus und leistet bereits in dieser frühen Phase der Produktion einen entscheidenden Beitrag zur Kostensenkung im Unternehmen. »So erfuhren wir schmerzlich, dass wir in der Vergangenheit manchmal zu teuer eingekauft hatten«, gibt Thomas zu.

Kommunikator zwischen CAD- und ERP-System

Weiteren Nutzen generiert die Kalkulationsfunktionalität durch die Beschleunigung der Angebotserstellung. In kurzer Zeit werden alle in der Baugruppe enthaltenen Einzelteile erfasst, ihnen Preise zugeordnet und eine Gesamtübersicht sowie vollständige Stückliste generiert. »Früher habe ich für ein Angebot einer Baugruppe etwa drei Tage gebraucht. Heute schaffe ich das in zehn Minuten – und zwar präzise und fehlerfrei. Die Ersparnisse, die uns simus classmate bietet, sind sensationell«, sagt Thomas.

Mit der gleichen Systematik wie der automatischen Zuschreibung der Kosten werden auch die notwendigen Zeiten der einzelnen Arbeitsschritte ermittelt. Bei der Einordnung in den Klassifikationsstamm bekommt jedes Bauteil alle Bearbeitungs-, Rüst-, Eingriffs- und Wechselzeiten in allen relevanten Kombinationen durch das vorher definierte Regelwerk zugewiesen. So wird automatisch ein vollständiger, stimmiger Arbeitsplan erzeugt. Die Generierungszeiten fallen pro Arbeitsplan von 15 auf eine Minute. Auf das gesamte Unternehmen hochgerechnet erwartet Pester, dass dadurch in der Arbeitsvorbereitung drei bis fünf Arbeitskräfte weniger eingesetzt werden müssen, die an anderer Stelle dringender benötigt werden. Ebenso unterstützt simus classmate mit diesen Zeitinformationen zukünftig die Kapazitätsplanung der Fertigungsmaschinen und unterbreitet nach Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten Vorschläge bei make-or-buy-Entscheidungen. Momentan sind diese Module zwar bereits funktionstüchtig und werden in Einzelfällen eingesetzt, sind allerdings noch nicht in die Gesamtabläufe von Pester integriert.

Spätestens mit der erfolgreichen Einführung von SAP als ERP-System in diesem Jahr sollen die Einzelvorgänge zu einem integrierten Ganzen verschmelzen und die Prozesse vollständig automatisieren.

Die flexible Schnittstelle simus classmate fungiert als optimales Bindeglied zwischen CAD-Systemen und ERP-Lösungen wie SAP. In Echtzeit und unter Wahrung der Datenkonsistenz synchronisiert die Software die automatische Klassifikation mit dem SAP-Bestand. Ändert sich umgekehrt etwas an den Objekten in der SAP-Klassifikation, so wird dies mit der classmate-Datenbank abgeglichen. So hat die Konstruktion direkten Zugriff auf SAP-Informationen, wodurch eine wichtige Voraussetzung für vollständig unternehmensweit durchgängige Prozesse erfüllt ist. »Unser Ziel ist ein Minimum an manueller Arbeit und ein Maximum an Automatisierung. In unserer IT-Architektur ist simus classmate neben SAP und Solidworks das zentrale Werkzeug, mit dem wir das erreichen werden«, sagt Thomas. »Aber schon jetzt erkennen wir, dass wir mit dieser Lösung in jedem Bereich erheblich schneller geworden sind.« -sg-

Pester Pac Automation, Wolfertschwenden Tel. 08334/607-0, http://www.pester.com

Simus Systems GmbH, Karlsruhe Tel. 0721/830843-0, http://www.simus-systems.com

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