In den meisten Feinmechanikwerkstätten arbeiten zwei Berufsgruppen an demselben Werkstück, ohne ganz dieselbe Sprache zu sprechen. Der Messtechniker denkt in Toleranzen, Referenzwerten und Toleranzbereichen. Der Einrichter denkt in Achsen, Werkzeugen und Korrekturen. Zwischen Messtechnik und Zerspanung muss ständig übersetzt werden.
Auf der letzten Ellistat-Konferenz haben sich unsere Experten dafür entschieden, über ein Thema zu sprechen, das in fast allen Workshops immer wieder zur Sprache kommt: die versteckten Kosten dieser manuellen Übersetzung und die Frage, wie man sie einem «unsichtbaren Übersetzer» anvertrauen kann.
Die GPS-Karte lässt sich am Maschinenfuß nicht direkt nutzen
Die allgemeine Einführung von GPS-Toleranzen verfolgt ein legitimes Ziel: Die Bemaßung soll die endgültige Funktion des Produkts widerspiegeln. Eine GPS-Zeichnung lässt sich jedoch nicht immer unverändert zur Einstellung einer Maschine verwenden.
Das Beispiel der Standorttoleranz
Solange eine Lokalisierung korrekt ist, ist alles in Ordnung. Was macht man mit dieser Information, wenn sie eines Tages nicht mehr korrekt ist? Man weiß nicht, in welche Richtung man sie korrigieren soll.
Der erste Gedanke: den Messtechniker bitten, zwei Abstände entlang der Maschinenachsen hinzuzufügen, um den Fehler einzugrenzen. Neues Problem: Der Toleranzbereich der Position ist ein Zylinder (ein Durchmesser). Durch das Kreuzen zweier linearer Maße erhält man ein Quadrat. Soll man das eingeschriebene oder das umschriebene Quadrat zugrunde legen?
- Das eingeschriebene Quadrat : Wir legen Wert auf überdurchschnittliche Qualität, wobei mehr Teile aussortiert werden, als eigentlich nötig wären.
- Das umschreibende Quadrat : Man geht das Risiko ein, Teile anzunehmen, die nicht der Zeichnung entsprechen.
Und dieses Dilemma wiederholt sich über den gesamten Regelbereich hinweg.
Der Messtechniker wird zum Übersetzer
Das Ergebnis: Der Prüfplan stimmt nicht mehr genau mit der Zeichnung überein. Wie bei jeder Übersetzung gehen Informationen verloren, andere werden verzerrt. Am Ende wird etwas anderes geprüft als das, was der Plan beschreibt, also etwas anderes als die Funktion des Produkts. Die Folgen zeigen sich erst später: eine Baugruppe, die nicht funktioniert, kostspielige Nacharbeiten oder sogar Reklamationen beim Kundendienst Jahre später.
Wenn der Einsteller übersetzt
Wenn nicht der Messtechniker die Umrechnung vornimmt, dann übernimmt dies der Einrichter, der direkt an der Maschine steht, den Taschenrechner in der Hand.
Die Bedingungen sind alles andere als ideal: der Lärm, die geöffnete Maschine, der Druck, sie nicht abkühlen zu lassen, oder im Gegenteil die Versuchung, sie weiterlaufen zu lassen und dabei Teile von zweifelhafter Qualität zu produzieren. Man muss die Messrichtung, die Ausrichtung des Werkstücks, die richtige Achse und das richtige Vorzeichen verstehen. Der Stress steigt, und mit ihm das Fehlerrisiko. Ein Korrekturfehler bedeutet eine auszusondernde Charge, eine verstärkte Kontrolle, Materialverbrauch und möglicherweise Ausschuss.
Kosten, die schnell unterschätzt werden
Nehmen wir ein einfaches Teil, dessen Korrektur im Durchschnitt fünf Minuten dauert. Bei zwanzig Kontrollen pro Tag sind das bereits fast zwei Stunden täglich. Zwei Stunden, in denen eine Person unter Druck arbeitet, während eine Maschine stillsteht oder sich in einem ungewissen Zustand befindet. Angesichts der durchschnittlichen Komplexität heutiger Teile liegt diese Zahl oft noch weit höher.
Eine Kette von Wechselwirkungen, die die Industrialisierung behindert
Um dem Einrichter die Arbeit zu erleichtern, kann man die Messung so anpassen, dass sich die Korrekturberechnungen vereinfachen. Dadurch entsteht jedoch eine starke Abhängigkeit zwischen Messprogramm und Bearbeitungsprogramm: Jede Änderung am einen wirkt sich auf das andere aus.
Zwei typische Situationen veranschaulichen dies:
- Ein einziges Werkzeug für eine Konturbearbeitung. Durch den Einsatz eines einzigen Werkzeugs anstelle von zwei, mit nur einem Korrekturwert, lassen sich etwa fünfzehn Sekunden Zykluszeit einsparen. In der Produktion stellt sich heraus, dass bestimmte Merkmale eine Korrektur um +0,01 mm erfordern, während andere eine Korrektur um -0,01 mm erfordern. Eine Anpassung ist nicht möglich. Man muss eine Geometrie hinzufügen und anschließend die gesamte Korrektur- und Messkette überprüfen.
- Eine Änderung der Vorgehensweise. Eine Oberfläche, die ursprünglich auf eine bestimmte Weise bearbeitet wurde, wird schließlich anders bearbeitet, um Zeit zu sparen. Was das Werkstück betrifft, ändert sich nichts. Was die Korrektur betrifft, ändert sich alles: Die Art und Weise der Korrektur und damit auch die Art und Weise der Messung müssen überdacht werden.
Jede Optimierung wird zu einem bereichsübergreifenden Projekt. Der Workshop verliert an Flexibilität.
Warum sollte man weiterhin einen Menschen alles übersetzen lassen?
Das ist die eigentliche Frage. Warum muss die Übersetzung zwischen der Sprache der Messung und der Sprache der Produktion immer noch systematisch von einer Person vorgenommen werden?
Das Prinzip: zwei voneinander unabhängige Beschreibungen, eine maschinelle Übersetzung
In l'APC Bei Ellistat basiert die Funktionsweise auf zwei unterschiedlichen Phasen:
- beschreiben Wie wird der Raum vermessen? ;
- beschreiben Wie das Stück entsteht.
Eine automatische Berechnung stellt dann innerhalb weniger Augenblicke eine Verbindung zwischen beiden her, und zwar in Form einer Matrix aus Einflusskoeffizienten. Dieser «unsichtbare Übersetzer» bestimmt anhand der gemessenen Abweichungen, welche Korrekturen in welchem Umfang vorgenommen werden müssen.
Eine Maschine rechnet besser, aber nicht intelligenter
Eine aufschlussreiche Übung für den Workshop: Geben Sie zwei, drei oder vier Einstellern dieselben Eingabedaten und bitten Sie sie, die Korrekturlogik zu entwickeln. Die Ergebnisse unterscheiden sich. Wenn man sie miteinander vergleicht, erhält man eine nahezu vollständige Matrix – vorausgesetzt, niemand hat eine Wechselbeziehung übersehen.
Die Software ist nicht schlauer. Sie rechnet lediglich schneller und genauer, ohne sich an das Motto «Das haben wir schon immer so gemacht» zu halten. Bei einem Kundenfall ergab die Berechnung beispielsweise einen Einflusskoeffizienten von 0,42, während man in der Werkstatt üblicherweise auf 0,4 oder 0,5 abgerundet hätte. Ein Unterschied, der sich direkt in der Genauigkeit der Einstellung niederschlägt.
Was ein unsichtbarer Übersetzer bewirkt
Parallel arbeiten
Sobald die Zeichnung vorliegt, kann der Messtechniker – während die Programmierung die ersten Iterationen des Bearbeitungsprogramms ausarbeitet – seinen Prüfplan anhand der Zeichnung erstellen, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, wie das Werkstück gefertigt wird. Die Programmierung gibt anschließend das Endergebnis seiner Arbeit ein. Die sequenzielle Abfolge wird durchbrochen, der Übergang in die Produktion wird beschleunigt.
Und wenn sich eines der beiden Programme weiterentwickelt, muss das andere nicht angepasst werden.
Die Maschine wechseln, ohne alles neu machen zu müssen
Ein und dasselbe Teil kann auf mehreren Maschinen mit unterschiedlichen Kinematiken gefertigt werden. Bei einem Maschinenausfall muss manchmal kurzfristig auf eine 3-Achsen-Maschine mit anderen Aufspannungen umgestellt werden. Alle für die andere Maschine vorbereiteten Einstellblätter und trigonometrischen Berechnungen sind dann hinfällig.
Bei der automatischen Übersetzung genügt es, die neue Produktionsweise zu beschreiben. Die Koeffizienten werden neu berechnet, ohne dass ein spezielles Programm vom Messtechniker oder neue Datenblätter von der Industrialisierungsabteilung angefordert werden müssen.
Das Gleiche gilt für einen Kunden, der ein Programm in Polarkoordinaten vorschreibt, während die Werkstatt die Korrektur im kartesischen Koordinatensystem einfacher vornehmen konnte: Das APC berechnet alle Einflusskoeffizienten mittels Trigonometrie neu, und die manuellen Einstellblätter entfallen.
Jeden an seinen Platz verweisen
Das ist vielleicht der wichtigste Vorteil. Ein Messtechniker sollte nicht erst die Zerspanung erlernen müssen, um seinen Beruf auszuüben, und ein Einrichter sollte nicht erst zum Messtechniker werden müssen, um seine Maschine einzustellen. Natürlich müssen sie miteinander kommunizieren. Aber sich zu verstehen bedeutet nicht, die Arbeit des anderen zu übernehmen.
Da sie nun von diesen Übersetzungsaufgaben entlastet sind, können sie sich wieder auf ihr Kerngeschäft konzentrieren:
- der Messtechniker optimiert die Messung: besser, schneller und reproduzierbarer messen; ;
- der Einsteller analysiert seine Produktionsmittel: eine ungewöhnliche Vibration wahrnehmen, ein Geräusch deuten, zwei Sekunden Zeit gewinnen, indem die Reihenfolge zweier Werkzeuge umgekehrt wird.
Die APC ist kein Zauberstab
Um es klar zu sagen: Die APC automatisiert einen Prozess, der dafür bereit sein muss. Wenn die Schnittbedingungen im Vorfeld nicht richtig gewählt wurden, kann keine Software dies ausgleichen. Zwei nacheinander bearbeitete Werkstücke werden niemals exakt identisch sein. Der Vorteil besteht darin, die Iterationen zu beschleunigen und zuverlässiger zu gestalten, indem die Hauptquelle für Berechnungsfehler beseitigt wird: der Mensch unter Druck.
Schlussfolgerung
Zwischen Messtechnik und Zerspanung, die manuelle Übersetzung ist mit echten Kosten verbunden: unproduktive Zeit, Stress, Fehler und gegenseitige Abhängigkeiten, die jede Weiterentwicklung bremsen. Die Übertragung dieser Aufgabe an eine automatische Berechnung hebt den Dialog zwischen den Fachbereichen nicht auf. Sie gibt ihnen lediglich ihre Eigenständigkeit zurück.
Eine Frage, die man sich in jeder Werkstatt stellen sollte: Wo verstecken sich heute diese kleinen Aufgaben, die man aus Gewohnheit erledigt, ohne dass sie wirklich zum Aufgabenbereich desjenigen gehören, der sie ausführt?
FAQ
Warum ist es schwierig, eine GPS-Karte zur Korrektur einer Maschine zu nutzen?
Denn bestimmte Toleranzen, wie beispielsweise die Lage, definieren (oft zylindrische) Bereiche, die sich nicht direkt auf die Maschinenachsen aufschlüsseln lassen. Die Abweichung muss daher umgerechnet werden, wobei das Risiko besteht, dass eine übermäßige Qualität erzielt wird oder nicht konforme Teile akzeptiert werden.
Was ist ein Einflusskoeffizient bei der Bearbeitungskorrektur?
Dies ist der Anteil, den ein Korrekturfaktor auf eine gemessene Größe ausübt. Die Gesamtheit dieser Koeffizienten bildet eine Matrix, mit deren Hilfe die vorzunehmenden Korrekturen berechnet werden können.
Ersetzt der APC den Messtechniker oder den Einrichter?
Nein. Dadurch entfällt die Übersetzungsarbeit zwischen Messung und Korrektur, sodass sich jeder auf sein Fachgebiet konzentrieren kann.
Was passiert, wenn man während der Produktion die Maschine wechselt? ?
Es reicht aus, die neue Herstellungsweise des Teils zu beschreiben. Die Einflusskoeffizienten werden automatisch neu berechnet, ohne dass die Einstelldaten erneut erstellt werden müssen.
