„Wir wollen 60 Prozent der benötigten Zeit für die Arbeitsplanerstellung einzusparen und damit die nicht wertschöpfenden Arbeiten“, erläutert Simon Settnik. Settnik ist Mitarbeiter im Projekt „Automatisierte Bestimmung der Vorgabezeiten und der Arbeitsgangfolge unter Berücksichtigung technologischer Zwangsfolgen“ am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW). Das Projekt will kleine und mittlere Unternehmen (KMU) unterstützen, ihre Lohn- und Auftragsfertigung effizienter zu gestalten. Settnik: „Aufgrund immer komplexerer Bauteile und kleiner Losgrößen wird die Angebotskalkulation für viele KMU zu einer Herausforderung. An diesem Punkt setzt unser Projekt an.“

Seit den 1990er Jahren geht der Trend zu kürzeren Produktlebenszyklen und einer steigenden Nachfrage nach maßgeschneiderten Produkten. Dies führt zu kleineren Losgrößen und einem Anstieg der Variationen in Prozessen. Dadurch steigt die Zahl der zu erstellenden Angebote, die für Vertriebler zeitaufwendig sind.

Aktuelle Marksituation

Erfahrungsgemäß führt nur ein niedriger zweitstelliger Prozentsatz dieser Angebote zu einem Auftrag. Insbesondere bei KMU ist zu beobachten, dass die Informationsbeschaffung und Arbeitsplanerstellung vermehrt Kapazitäten bindet. Diese nicht wertschöpfenden Arbeiten gilt es zu reduzieren.

Ein Vergleich der auf dem Markt verfügbaren Dienste zeigt Chancen und Optimierungsbedarfe. Weit verbreitet sind Plattformen, die den Kontakt zwischen Nachfrage und Hersteller vereinfachen. Assistenz bei der Angebotserstellung ist hier jedoch nicht zu erwarten. Eine andere Variante sind Online-Fertigungsnetzwerke, die schnelle Kalkulationen für Komponenten durchführen und Aufträge von Netzwerkteilnehmern erfüllen lassen. Während dieses Verfahren für die Kunden bequem ist, bedeutet es für die produzierenden KMU noch keine Zeitersparnis.

KMU können auf kostenpflichtige Kalkulationssoftware zurückgreifen. Nach den Erfahrungen von Unternehmen, die mit dem IFW zusammenarbeiten, ist dies ein Schritt zur Beschleunigung der Angebotserstellung. Allerdings besteht entweder Entwicklungsbedarf bei der Möglichkeit zur Individualisierung, oder der Einrichtungsaufwand ist eine Hürde. Ziel der IFW-Forschungsaktivitäten ist es, dass KMU zukünftig individuell und automatisiert einen Arbeitsplan- und Kalkulationsvorschlag erhalten.

Mit KI zur automatisierten Arbeitsplanung und Kalkulation

Voraussetzung sind Bauteilspezifikationen in maschinenlesbarer Form. Mit Methoden der Bilderkennung wertet die in der Entwicklung befindliche Software technische Zeichnungen bereits gefertigter Bauteile eines Unternehmens aus. Ein Clustering-Verfahren bildet Gruppen von Bauteilen mit ähnlichen Merkmalen, wie Taschen, Gewinden, Bohrungen und den dazugehörigen Prozessen. Im Anschluss analysiert ein Algorithmus die Features von neu zu kalkulierenden Bauteilen und ordnet diese den ermittelten Gruppen zu. Für diese Gruppen sind bestimmte Arbeitsabläufe, zum Beispiel 1. 5-Achs Fräsen, 2. Bohren, 3. Entgraten, typisch. Auf diese Weise wird der Arbeitsplan zusammengestellt.

Methoden des maschinellen Lernens ermitteln gemäß dem groben Arbeitsplan für den geplanten Produktionsprozess den Bearbeitungsaufwand. Weitere Informationen zur Bearbeitungszeitprognose sind hier nachzulesen. Abschließend nutzt der Vertrieb den automatisch ermittelten Arbeitsplan als Grundlage für die Kalkulation. Der schnelle Zugang zu Informationen ermöglicht es den Mitarbeitenden, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren.

4 Schritte auf dem Weg zur Fabrik der Zukunft

Wenn bei Ihnen heute das Thema automatisierter Kalkulationen und Arbeitspläne noch Zukunftsmusik ist, sollten Investitionen in Software, die mehre Jahre genutzt werden soll, dennoch mit „SMART-Factory Perspektive“ getroffen werden. Folgende vier Schritte können eine Richtschnur bieten:

• Single Source of Truth in der Datenverwaltung etablieren. Datenklassen werden jeweils in einem führenden System verwaltet, z.B. Enterprise Resource Planning (ERP). So kann Aktualität und Integrität der Artikel- und Fertigungsinformationen sichergestellt werden.
• Technische Zeichnungen in einem System verwalten, dass eine Zuordnung zum Fertigungsauftrag ermöglicht. Es sollten mehre Artikelnummern gleichzeitig abrufbar sein.
• Insellösungen und Excellisten in der Planung durch Fertigungsleitsoftware (ERP bzw. Manufacturing Execution Systeme (MES)) ablösen, sobald Ihre Fertigungsplanung manuell nicht mehr handhabbar ist.
• Rückmeldezeiten mit Betriebsdatenerfassung (BDE) konsequent protokollieren. Korrekt verbuchte Fertigungsschritte ermöglichen den Vergleich von Planung im ERP/MES und der Realität. Zahlreiche Kostentreiber, zum Beispiel unerwartet komplizierte Bauteilfeatures, können identifiziert werden.

Sollte Sie das Thema interessieren, melden Sie sich gerne für ein   Firmengespräch    oder eine   Schulung    bei uns an. Die Angebote des Mittelstand-Digital Zentrums Hannover sind für die Unternehmen dank öffentlicher Förderung kostenfrei.