Maschinen werden immer schneller und vielseitiger. Damit steigt auch ihre Komplexität. Wer von Anfang an richtig plant, vermeidet Fehler und kann ihre Produktivität voll nutzen. Die Strategie dafür heißt „First Part – Good Part“. Wir schildern, wie dies gelingt und wie sich Hindernisse auf diesem Weg überwinden lassen. 

Trend zu steigender Produktivität hält an

Hohe Produktivität und niedrige Stückkosten, das sind entscheidende Faktoren für die Wirtschaftlichkeit von Fertigungsbetrieben. Moderne Maschinen bringen oft gute Voraussetzungen mit, um die Produktivität in der Industrie zu steigern. So ersetzen zum Beispiel Dreh-Fräs-Zentren (Mill-Turn) immer häufiger die Dreh- und Fräsmaschinen. Sie führen beide Arbeiten auf der gleichen Maschine aus, oft in einer Aufspannung. Ein weiterer Trend führt zu mehrspindeligen Maschinen, die mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeiten. Diese Bauweise wird bei Drehmaschinen immer öfter angewandt. Schon länger etablierte Beschleuniger der Produktivität im Maschinenbau sind zum Beispiel automatische Werkzeugwechsler und Palettierroboter.

„Das erste Teil muss ein Gutteil sein“

Diese hohe Produktivität können Unternehmen nur dann richtig nutzen, wenn sie im ersten Durchlauf direkt ein Gutteil produzieren. Sonst verzehrt die Anlaufphase den zeitlichen Vorteil, den flexible und schnelle Maschinen bieten. Die Lösung ist deshalb die Strategie „First Part Good Part“ (FPGP). Gerhard Ulmer, Vertriebsdirektor der Stama Maschinenfabrik, beschreibt den Zusammenhang in einem Video: „Das erste Teil, das von der Maschine kommt, muss ein Gutteil sein. Dieses First Part, Good Part [..] ist das Optimum, das man erreichen kann.“ Deswegen sieht Ulmer bei Maschinen eine Kombination aus Flexibilität, Schnelligkeit und Präzision als vorrangig an. Dem können wir nur zustimmen.

FPGP reicht aber über schnelle und flexible Maschinen hinaus. Es ist ein Oberbegriff für mehrere Technologien, die bewirken sollen, dass das erste Teil einer Serie möglichst schnell und fehlerfrei von der Maschine kommt. Ein gelungenes FPGP senkt erheblich die Stückkosten und verbessert Planbarkeit sowie Termintreue. Es steigert die Produktivität in der Industrie. Wichtig ist diese Strategie vor allem für Hersteller von Einzelstücken und kleinen Losgrößen. Denn diese Unternehmen können eine Anlaufphase nicht durch große Stückzahlen ausgleichen. 

Erfolgsfaktoren zum Steigern der Produktivität 

Neben fortschrittlichen Maschinen gibt es zwei Faktoren, die wesentlich zum Gelingen von FPGP beitragen: Möglichst perfekte Fertigungssimulation und eine mitdenkende, unterstützende CAM-Software. 

Im Rahmen der Fertigungssimulation wird die Fertigung vorab per Software erprobt. Dadurch können wir Fehler weitgehend ausschließen. In idealer Weise geschieht das mit dem digitalen Zwilling. So lange der noch nicht in den Alltag der Industrie Einzug gehalten hat, ist Fertigungssimulation die Lösung. Damit können wir Produktionsfehler tatsächlich weitgehend verhindern. 

Mitdenkendes CAM erleichtert es, Programmierfehler zu vermeiden. Dazu gehören vor allem Bibliotheken für Fertigungsschritte. Bei Auswahl einer Bohrung zum Beispiel bietet TopSolid gleich die passende Bearbeitung mit Senkung und Gewinde an. Es reklamiert, wenn Geometrien nicht kollisionsfrei erreicht werden oder geeignete Werkzeuge nicht zur Verfügung stehen. So verhindert CAM-Software typische Fehler und trägt erheblich zu FPGP bei. 

Warum FPGP manchmal scheitert, und wie es gelingt 

Im Alltag geschehen immer wieder mal Fehler, die FPGP verhindern. Diese lassen sich jedoch alle durch geeignete Maßnahmen verhindern. Typische Hindernisse für FPGP sind:

• Kollisionen
• Falsche Schnittwerte
• Ungeeignete Bearbeitungsverfahren
• Programmierfehler

Kollisionen lassen sich durch Fertigungssimulationen weitgehend ausschließen. Dafür ist es notwendig, Fräser, Spannmittel und Maschine in 3D zu modellieren. Dieser einmalige Aufwand macht sich durch intakt bleibende Werkstücke und Werkzeuge sowie eingehaltene Liefertermine immer wieder bezahlt. Die ermittelten Daten sind auch in Steuerungen nutzbar. Denn die Steuerungen führen oft ebenfalls Fertigungssimulationen durch.

Erfolgt die Programmierung mit falschen Schnittwerten, muss der Maschinenbediener dies manuell an der Steuerung korrigieren – sofern er es frühzeitig bemerkt. Bleibt der Fehler unentdeckt, dauert bestenfalls die Bearbeitung länger als notwendig. In ungünstigen Fällen kommt es zu Schäden an Werkzeug oder Werkstück. Abhilfe schafft die Anlage und Pflege einer Schnittwertdatenbank im CAM-System. Dort werden die richtigen Werte eingetragen, differenziert nach Maschine, Werkzeug, Werkstoff und Bearbeitungsaufgabe. Die Arbeitsvorbereitung pflegt und verbessert diese Werte in einem Feedback-Kreislauf mit der Fertigung.

Die Verwendung ungeeigneter Bearbeitungsverfahren lässt sich ebenfalls mit Hilfe eines CAM-Systems verhindern. Anstatt das Rad bei jedem Auftrag neu zu erfinden, werden bewährte Verfahren mit allen technischen Parametern (“Methoden”) abgelegt und zugänglich gemacht. Auf diese Weise werden die Erfahrungen des Unternehmens in Form bewährter Bearbeitungen gespeichert. Die Anwender des CAM-Systems stellen auf dieser Basis Bearbeitungsfolgen zusammen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit funktionieren. 

Programmierfehler entstehen oft durch das Ablesen von einer Zeichnung. Das entfällt bei CAM-Programmierung vollständig. Die Programmierung erfolgt am 3D-Modell, wo alle geometrischen Gegebenheiten digital beschrieben sind.

FPGP ist eine wichtige Strategie für Einzelfertiger

Damit zeigt sich, dass First Part Good Part eine Schlüsselstrategie für die Fertigung ist. Je kleiner die Losgrößen, desto mehr profitieren Unternehmen von ihr. Sie können mit FPGP die Produktivität steigern und Stückkosten senken. Wichtige Bausteine für die Umsetzung der Strategie sind der digitale Zwilling, die Abbildung der Realität in der Simulation und eine mitdenkende und unterstützende CAM-Software. Lesen Sie, wie sich mit Kennzahlen die Produktion außerdem optimieren lässt.