| Viele Einflüsse bestimmen die Qualität eines Produktes. | ||
| Auf diesem Bild sehen Sie schematisch abgebildet eine Produktionsmaschine. Von besonderem Interesse ist natürlich das Produkt. Es soll schnell und kostengünstig hergestellt werden und von guter Qualität sein. Viele verschiedene Komponenten beinflussen die Qualität dieses Produktes. |
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| Da ist zum einen sicherlich ganz am Anfang das Material. Dieses Material schwankt z.B. hinsichtlich seiner mechanischen Festigkeit oder seiner Härte oder ist einfach dicker oder dünner. Die zweite Einflußgröße ist die Maschine selbst. Die Maschine kann neu, alt oder gut erhalten sein. Oder muss vielleicht gewartet werden. Die nächste Einflußgröße ist das Werkzeug selbst. Gerade bei schnellaufenden Prozessen unterliegen Werkzeuge hohen Anforderungen und hohen Belastungen. Hier ist der Zustand des Werkzeuges von entscheidender Bedeutung für das Produkt. Eine weitere Einflußgröße ist das Kühlmittel. Ob gut oder schlecht gekühlt wird, ist insbesondere für die Standzeit und natürlich auch für den Verschleiß des Werkzeuges sehr entscheidend. Aber auch unterschiedliche Arten von Kühlmitteln haben auf den Prozeß einen großen Einfluß. Die Umweltbedingungen innerhalb der Werkhalle oder des Maschinenstandortes haben einen Einfluss. Insbesondere die Qualität des Maschinenbettes und dessen Dämpfungs-eigenschaften, aber auch Temperatureffekte wie Winter oder Sommer oder warme Maschine / kalte Maschine. Letztlich hat selbstverständlich der Werker als Mensch einen großen Einfluß auf den Prozess. Ist er motiviert? Gut ausgebildet oder weniger gut trainiert? Vom Werker hängt die Voreinstellung der Maschine und der Werkzeuge ab. Er kann ohne Frage die Maschine und das Laufverhalten der Maschine wesentlich beeinflussen. All das gehört zum Prozess. Und alle Parameter beinflussen die Qualität des Produktes. |
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| Konventionelle Prozessbeobachtung | ||
| Beginnen wir einmal mit der Einflußgröße MENSCH. Welche Möglichkeiten hat der Werker, den Prozess so zu beeinflussen, dass er eine höchst mögliche Produktqualität erreicht. Zunächst besitzt er natürlich Sinnesorgane. Er kann sehen. Er kann versuchen, in den Prozess hineinzusehen, was natürlich bei einer Vielzahl von Maschinen sehr schwierig bis nahezu unmöglich ist. Sie als Praktiker wissen, daß ein Blick auf die Paarung Werkzeug/ Werkstück während der Bearbeitung unter Schmiermitteln und der Verkapselung der Maschine fast unmöglich ist. Seine zweite Fähigkeit ist das Hören. Hören ist sehr wichtig für die Prozessbeobachtung. Allerdings lassen sich aufgrund der Umweltgeräusche in den Produktionshallen und der Schallkapselung der Maschine nur grobe Ereignisse, wie z.B. Kollision und ähnliches, registrieren. |
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| Die dritte Möglichkeit ist natürlich das Messen des Produktes durch geeignete Messmittel. Hierfür werden je nach Produkt entsprechende Prüfmittel bereitgestellt und ausgeklügelte Prüfpläne entwickelt. Zumindest aber hat jeder Werker eine Schieblehre, um Stichproben überprüfen zu können. | ||
| Prozessbeobachtung mit Sensorik | ||
| Der Werker kann allerdings nicht alles sehen, hören und messen. Zur Verbesserung dieser Situation benötigt man ein spezielles Messmittel. Die Firma Brankamp bietet solche speziellen Messmittel an. Ein Sensor wird prozessnah montiert und erfaßt alle prozessrelevante Grössen. Die entscheidenste Grösse hierbei ist natürlich die Prozessqualität. Diese entscheidende Grösse bezeichnen wir als PQ-Faktor. Dieser PQ-Faktor wird auf dem Überwachungsgerät angezeigt. Aus dieser Anzeige kann der Werker Rückschlüsse auf den Prozessverlauf ziehen. Er kann, falls er es für nötig hält, in den Prozess jederzeit eingreifen. |
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| Prozessbeobachtung mit Trend | ||
| Bei der automatischen Prozessbeobachtung werden Sensoren der soeben beschriebenen Art zur Messung des PQ-Faktors in den Prozeß eingebaut. Ein Anzeigegerät für den PQ-Faktor hatten wir bereits gesehen. Eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Aussagefähigkeit für den Werker sind natürlich Prozessüberwachungsgeräte, die nicht nur den aktuellen Prozesswert darstellen oder anzeigen, sondern den Verlauf des PQ-Faktors über eine bestimmte Zeiteinheit visualisieren. Dies ist vergleichbar z.B. mit dem Verlauf eines Wechselkurses. Ob z.B. der Dollar-Kurs gut oder schlecht ist, wird erst ersichtlich, wenn man seinen Verlauf über eine längere Periode dokumentiert hat. |
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| Nutzen für den Werker | ||
| Welche Vorteile hat der Werker, wenn er den Prozess beobachten kann? Durch die Visualisierung des Prozesses (LCD des Überwachungsgerätes) kann der Werker bei Prozessveränderungen schnell eingreifen. Der Werker lernt die Maschine und den Prozess besser kennen. Dadurch kann er Werkzeugeinstellungen optimieren oder auch die Werkzeugaus-nutzung verbessern. Kunden berichten von kürzeren Einarbeitungszeiten für neue Maschinenbediener. Wir haben auch Kunden, die Untersuchungen hinsichtlich der Werkzeuge oder des angelieferten Rohmaterials unterschiedlicher Hersteller durchgeführt und aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse ihre Zulieferer eingegrenzt haben. Die Anzeige eines Prozesses auf einem Display lässt sich mit der Geschwindigkeitsanzeige auf dem Tacho vergleichen. Ein Auto fährt auch ohne Tacho, verunsichert den Fahrer jedoch erheblich. Den Prozess beobachten heisst in den Prozess hineinschauen, wie beim Röntgen. |
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| Nutzen für die Firma | ||
| Welche Vorteile hat die Firma, wenn Prozess-überwachungsgeräte eingesetzt werden? Aber auch für die Wirtschaftlichkeit und damit für den Betrieb ergeben sich Nutzenpunkte aus der Prozessbeobachtung. Es sind dies schnellere Einarbeitung in der Inbetriebnahme neuer Maschinen, höhere Maschinennutzung durch Reduzierung von Stillstand- und Reparaturzeiten, kürzere Umrüstzeiten, Reduzierung der Reparaturkosten und Reduzierung der Werkzeugkosten - das ist ein ganz wesentlicher Punkt, der sich aus der Optimierung der Prozessgrössen ergibt. Optimierung der Prozessgrößen führt zu stabileren Prozessen und stabilere Prozesse widerum ermöglichen Mehrmaschinenbedienung und auch eine Laufzeitverlängerung durch Weiterproduktion bei kurzzeitiger Abwesenheit des Werkers. |
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| Qualitätssicherung | ||
| Ein weiterer Nutzen der Prozessüberwachung ist die In-Process-Kontrolle. In-Process-Kontrolle bedeutet, dass jedes gefertigte Teil geprüft wird. Im Gegensatz zur konventionellen Stichprobe, bei der nur jedes n-te Teil kontrolliert wird. Ein Prozessüberwachungsgerät kontrolliert 100% aller gefertigten Teile. |
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| Maschinenschutz vom 1. Tag | ||
| Durch die fest programmierte, nicht abstellbare Sicherheitsgrenze wird die Maschine nach der Installation sofort vor Überlastung geschützt. Vom ersten Tag an. Vom ersten Maschinenhub an. Und ohne weitere Einstellungen des Werkers. |
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| Nutzen durch den Einsatz von Prozessüberwachungssystemen | ||
Nachdem ein Brankamp Prozessüber-wachungsgerät installiert worden ist, ergibt sich für den Kunden vom ersten Tag an folgender Nutzen:
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| Wirtschaftlichkeit der Prozessüberwachung | ||
| In vielen Betrieben wird die theoretisch zur Verfügung stehende Maschinenlaufzeit von100% nicht ausgeschöpft. Stillstandszeiten an Samstagen, Sonn- und Feiertagen sowie durch Ein-Schicht-Betrieb reduzieren die Maschinenlaufzeit auf nur noch 20%. Rechnet man hiervon noch die Rüstzeiten oder personalbedingten Stillstandszeiten ab, so beträgt die Maschinenlaufzeit sogar nur noch 10%. Durch den Einsatz von Prozessüberwachungs-geräten kann die Laufzeit der Maschinen erheblich gesteigert werden, da die Maschine auch während der Pausen sowie in personalverdünnten Schichten weiter produzieren kann. In diesem Beispiel erhöht sich die Maschinenlaufzeit auf 65%. |
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| Werkzeugschutz/ Maschinenschutz | ||
| Mit Hilfe eines Prozessüberwachungsgerätes werden Fehler sicher erkannt und führen zur Abschaltung der Maschine oder zum Aussortieren des Fehlteils.
Kollision, Werkzeugverschleiss und Werkzeugbruch sind die häufigsten Ausfallursachen in der Fertigung. |
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| Systemlayout | ||
Für die Installation eines Prozessüberwachungs-systems sind folgende Komponenten erforderlich:
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| Process Memory | ||
| Zu jedem der 4 Sensorkanäle gibt es dann ein Process Memory. Diese Darstellung hatten Sie vorher bereits schon einmal gesehen. Jeder der senkrechten Striche stellt den Maximalwert des PQ-für jeweils ein produziertes Teil dar. Sie erhalten also hier eine Anzeige der letzten 112 produzierten Teile und damit den Verlauf des PQ-Faktors für die letzten 112 produzierten Teile. Sehr schön ist in diesem Fall ein Trend zu sehen, der wahrscheinlich aus einem Verschleiß des Werkzeuges herrührt. Dem überlagert ist eine kleine Prozessvarianz. Klar erkennbar sind hier die Eingriffsgrenzen L1 (Leerlaufgrenze), L2, L3 und L4 (Crash Grenze). Sie sehen hier, L2 ist bereits einmal erreicht worden, aber aufgrund der Programm-möglichkeiten des Gerätes hat diese Grenzüberschreitung nicht zur Abschaltung geführt. Dieser Wert ist in einer speziellen Eingabemaske veränderbar. Der Anwender hat nämlich die Möglichkeit, in Bezug auf diese Warngrenze mehrere Überschreitungen zuzulassen, bevor die Maschine und damit auch der Produktionsprozess angehalten wird. Das ist nützlich, damit zufällige Störungen, wie z.B. Härteschwankungen im Material, nicht sofort zur Abschaltung der Maschine führen. |
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| Aktuelle Prozesswerte | ||
| Auf dieser Maske sehen Sie die PQ-Werte der angeschlossenen Sensoren, sowohl in digitaler als auch in analoger Darstellung. Im oberen Bereich die Kanäle C1, C2, C3 und C4 mit den jeweils aktuellen, digitalen Werten, darunter als Balken dargestellt, der analoge Verlauf dieser Meßwerte. Gut sichtbar sind hier die eingestellten jeweiligen Grenzen L1, L2, L3 und die Sicherheitsgrenze L4 für den jeweiligen Kanal. |
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| Stop & Go Diagramm | ||
| Eine weitere sehr interessante Maske ist das Stop & Go Diagramm. Die Maske zeigt den Betriebszustand des Prozessüberwachungsgerätes über die letzten 24 Stunden. Sie erhalten eine genaue Aussage über das Laufzeitverhalten Ihrer Maschine. In diesem Beispiel lief die Maschine von ca. 17:00 Uhr bis 24:00 Uhr ohne Unterbrechung. Seit 9:00 Uhr wird die Maschine auf ein neues Produkt umgestellt. Man kann vermuten, daß die Maschine bei gleichen Voraussetzungen sehr gut für den Pausendurchlauf oder personalverdünnte Zusatzschichten geeignet ist. |
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| Produktivstückzähler | ||
| Die Eingabe von Auftragsmengen oder Werkzeugstandmengen ist beim System Brankamp C 90 einfach und übersichtlich. Neben der Sollmenge werden Ist- und Restmenge automatisch angezeigt. Außerdem läßt sich einstellen, ob die Maschine bei Erreichen der eingestellten Sollmenge gestoppt oder ob lediglich eine Warnmeldung ausgegeben werden soll. | |
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| Betriebsdatenerfassung/DC | ||
| Alle Brankamp Überwachungsgeräte sind für den Anschluss an ein Betriebsdatenerfassungssystem vorbereitet bzw. nachrüstbar. Neben der Übertragung von Maschinenstopps und -laufzeit übertragen die meisten Geräte auch die produzierte Auftragsmenge. Bei Geräten mit integriertem Monitor/LCD können darüberhinaus die Stopp- und Aktivitätencodes sowie Auftragsdaten übertragen werden. Selbst eine Online Kommunikation mit dem Leitstandrechner ist möglich. | |
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| Resümee | ||
| Prozessüberwachungsgeräte sind Messmittel für den Fertigungsprozess. Sowie in jeder Maschine Teile kontrolliert und gemessen werden, soll auch der Fertigungsprozess an jeder Maschine ständig gemessen werden. Geben Sie Ihren Werkern die entsprechenden Messmittel für den Prozess. Prozessüberwachungsgeräte steigern die Produktivität, schützen Maschinen und Werkzeuge und sichern die Qualität gefertigter Produkte. Es ist egal, ob Sie mit alten oder neuen Maschinen zuerst starten. Wichtig ist, daß Sie mit der produktivsten Maschine und dem motiviertesten Bediener beginnen und den Bediener frühzeitig mit in die Startphase einbinden. Rüsten Sie die Maschinen in Gruppen aus, denn das ist sinnvoll. Die Situation für die in diesen Maschinengruppen arbeitenden Bedienern ist an jeder Maschine gleich. Erfahrungen von einer Maschine werden leicht auf die anderen Maschinen übertragen. Der Bediener lernt einfach den richtigen Umgang mit den Prozessüberwach-ungsgeräten. Streben Sie eine flächendeckende Ausrüstung an, denn das ergibt wirklich meßbaren Nutzen. |
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