Digital planen und fertigen
CAM und MES im Zusammenspiel
Der Werkzeug- und Maschinenbauer Hofmann ist in unterschiedlichen Branchen aktiv. Die Fertigungssteuerung übernimmt seit 2017 das Manufacturing Execution System Hummingbird. Mehr als 60 Maschinen werden so samt angebundenen Systemen orchestriert. Seit 2022 auch die CAD/CAM-Software HyperMill von Open Mind.
Siegfried Hofmann gründete 1958 das Familienunternehmen in Lichtenfels. Heute ist daraus ein international tätiges Unternehmen mit zwei Werken für Fertigung und Montage geworden. Die mehr als 300 Beschäftigten entwickeln Werkzeuge für alle Spritzgießverfahren und Technologien für den Maschinenbau wie etwa zur Partikelschaumverarbeitung. In der Lohnfertigung entstehen Einzelbauteile, Baugruppen und Maschinen in Serie. Das Portfolio bedient Branchen wie etwa Automotive oder Medizin und Verpackung.
MES seit 2017 im Einsatz
Da dies eine effiziente sowie intelligente Planung und Steuerung von Fertigung und Automation erfordert, setzte Hofmann anfangs auf eine Datenverarbeitungssoftware zum Betrieb der unterschiedlichen Automationsanlagen. Diese monolithische Lösung ermöglichte zwar eine durchgängige Datenkommunikation, schränkte aber durch ihr einheitliches Zellenmanagementsystem die Anlagennutzung ein. Sie half zudem weder bei der Fertigungsplanung noch -steuerung, denn bis dato befand sich das Planungs-Knowhow einzig in den Köpfen der Fertigungsleitung. Im Zuge der Anschaffung einer neuen Fräslinie wurde bei Hofmann 2017 Hummingbird MES implementiert. Effekte zeigten sich schnell: „Hummingbird visualisierte erstmals unser gesamtes Fertigungsgeschehen und schuf sofort Transparenz. Wir konnten darüber Termine getaktet planen, Zuständigkeiten und Aufgaben an Mitarbeiter und Gewerke zuweisen. Die komplette Feinplanung war nun papierlos und digital abgebildet, Prozesse ließen sich ressourcenbezogen planen und in Echtzeit steuern. Die richtigen Informationen standen zur richtigen Zeit zur Verfügung. Dies senkte das Fehlerrisiko deutlich und optimierte Produktivität und Liefertreue“, sagt Markus Striegel. Bald bündelte das Unternehmen mit Hilfe der Software die zuvor getrennten Kapazitäten von Werkzeug- und Maschinenbau samt Ressourcen im MES. Seither können beide Bereiche Personal und Material übergreifend und damit effizienter nutzen. Zudem hat sich das Problem der Systemintegration erledigt. Denn die Software integriert beliebige Maschinen- und Automationssysteme sowie alle gängigen Betriebssysteme bis hin zu Systemen wie ERP, PPS, CAD/CAM oder PDM/PLM. Bei Hofmann ist Hummingbird heute mit dem übergreifenden ERP-System verbunden und steuert mehr als 60 Maschinen, darunter Fertigungszentren zum Fräsen, Drehen, Erodieren, Drahtschneiden, Schleifen, Bohren sowie Messmaschinen. Über eine offene API-Schnittstelle lassen sich auch Eigenentwicklungen anderer Firmen anbinden. „Die Digitalisierung ermöglicht exakt wiederholbare Prozesse, sodass ein Teil beim zweiten Mal auf genau dieselbe Weise gefertigt wird wie beim ersten Mal“, sagt Striegel. „Das sorgt für Nachverfolgbarkeit und sichert die Qualität ebenso wie die Ablaufreihenfolge. Bevor ein Arbeitsgang nicht korrekt abgeschlossen ist, lässt sich der nächste nicht beginnen. Zum Beispiel lassen sich Maschinen erst nach vollendeter CAM-Simulation starten. Kommt es trotz Simulation zu prozessbezogenen Problemen, ist es jederzeit möglich, Rückmeldungen an den CAM-Programmierer zu geben.“
CAM-Software integrieren
Ein weiteres Thema für Hofmann war die CAM-Integration. Seit 2022 nutzt der Werkzeugbauer die CAD/CAM-Software HyperMill von Open Mind für Schrupp- und Bohr-Anwendungen. Das MES dient hier als Schnittstelle zwischen CAM-Programmierung und Werkstatt und übernimmt NC-Daten sowie Zeichnungen, visualisiert diese und stellt sie im geplanten Ablauf an den Maschinen bereit. Die Software bedient eine komplette, neu angeschaffte Fertigungslinie mit sechs Fräsbearbeitungszentren von Grob. „Diese Maschinen haben eine ganz andere Kinematik. Mit unserem vorhandenen Postprozessor zur Übersetzung der CAM-Daten in CNC-Code hatten wir da keinen Erfolg, etwa wenn wir auf der Maschine messen bzw. Teile antasten wollten. Auch beim Einsatz neuer Technologien wie etwa für den Einsatz von Tonnenfräsern gab es Probleme. Wir kamen dann auf HyperMill. Diese Software haben wir bei Veranstaltungen der unterschiedlichsten Werkzeugmaschinenhersteller im Einsatz gesehen“, sagt Martin Wegner, Fertigungsleiter von Hofmann.
Eigene PostprozessorTechnologie
Interessant war und ist für Hofmann, dass die Software eine eigene Postprozessor-Technologie bereit hält, die sich auf Maschinen und Steuerungen unterschiedlichster Hersteller auslegen lässt. Im Fall der Grob-Maschinen konnte die Software den Original-Maschinencode posten. Zudem können die Maschinenbediener mit dem HyperMill Shop Viewer die fertigen CAM-Daten direkt neben der Maschine sichten und simulieren. Eine weitere Funktion bringt der Virtual Machining Optimizer mit. „Dieser findet automatisch die technisch beste kollisionsfreie Anstellung sowie optimale Verfahrbewegungen. Bereits während der NC-Code-Generierung analysiert er das NC-Programm und passt dieses perfekt an die Kinematik der Maschine an“, berichtet CAM-Programmierer Carsten Walther. Martin Wegner hebt das Softwaremodul für das prozessinterne Messen und Prüfen an der Maschine hervor: „HyperMill gibt direkt sichere Messprogramme aus, die dann durch das MES verteilt werden. Die Tools sorgen für höhere Sicherheit und Qualität sowie kürzere Durchlaufzeiten.“
Programmierzeit gespart
Auch das Schruppmodul HyperMill Maxx Machining kommt bei Hofmann zum Einsatz: Damit können CAM-Programmierer trochoidale Werkzeugbahnen erzeugen, was die Zerspanung von viel Material in kurzer Zeit effizient und werkzeugschonend ermöglicht. „Das Programmieren ist sehr einfach und schnell. Wir nutzen das Modul zum Beispiel beim Schruppen mit Wendeschneidplatten, wo es für eine deutliche Standzeitverbesserung sorgt“, so Walther, der sich auch mit der Feature- und Makrotechnologie der Software zufrieden zeigt. „Wir können damit sich wiederholende Bearbeitungsabfolgen als Makro-Baustein abspeichern und wieder aufrufen. Das klappt tadellos und spart Programmierzeit.“
