Simulationsbasierte Konfiguration des Werkzeugkreislaufs in der Schmiedeindustrie

Unternehmen, die für ihre Produktion Werkzeuge einsetzen und bei denen der typische Werkzeugkreislauf mit Aufarbeitung und Wiedereinsatz vorzufinden ist, sind bestrebt, den mittleren Bereitstellungsverzug einsatzbereiter Werkzeuge zu senken. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit in der Produktion kann die Anzahl der Werkzeuge im Kreislauf oder auch die Standmenge der Werkzeuge erhöht werden. Dies führt aber wiederum zu höheren Kosten. Somit kann die Erreichung eines Ziels zu Lasten eines anderen gehen. Den zentralen Bestandteil der Arbeit stellt die Modellierung eines typischen Werkzeugkreislaufs in einem Simulationsmodell dar. Somit konnten der prinzipielle Zusammenhang zwischen den Kennzahlen Bereitstellungsverzug und Werkzeugbestand sowie deren Beeinflussbarkeit durch organisatorische und technologische Maßnahmen im Rahmen von Simulationsstudien gezeigt werden.

Bereitstellungsverzug, Werkzeuglogistik, Werkzeugbestand, Werkzeugversorgung, Materialflusssimulatio

Auf der einen Seite birgt das Präzisionsschmieden ein hohes Einsparpotenzial bei Material und Prozesswärme sowie bei der Reduzierung der Verfahrensschritte. Auf der anderen Seite werden die Werkzeuge aber auch sehr viel stärker belastet als beim konventionellen Schmieden. Dies führt zu einer schnelleren Abnutzung und einer geringeren Standmenge der Werkzeuge. Im Rahmen des Teilprojekts C4 des Sonderforschungsbereichs (SFB) 489 "Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" wird daher ein simulationsgestützter Ansatz entwickelt, der die Bewertung von neuen technischen und organisatorischen Maßnahmen zur Verbesserung des Werkzeugeinsatzes zulässt und somit eine Überführung in die industrielle Praxis unterstützt.

Präzisionsschmieden, Werkzeugeinsatz

Die deutsche Schmiedeindustrie befindet sich unter erheblichen Preis- und Innovationsdruck. Eine Möglichkeit zur Kostenreduzierung unsbesondere bei der Einführung neuer Fertigungstechnologien, wie z. B. dem Präzisionsschmieden, besteht in der ganzheitlichen Gestaltung einer logistisch und technisch leistungsfähigen Prozesskette. Dabei sind zur kontinuierlichen Prozesskettenoptimierung neben technologischen Schnittstellen auch indirekte Prozesse wie die Werkzeugversorgung zu betrachten. Die hieraus resultierenden Prozessveränderungen müssen mit Unterstützung eines dynamsichen Produktionscontrollings erfasst werden, um eine logistische Positionierung zu ermöglichen.

Logistische Optimierung, Prozesskettenoptimierung, Produktionsplanung- und -steuerung

Heutzutage steht die Schmiedeindustrie vor neuen Herausforderungen. Das tägliche Geschäft zeichnet sich durch schwankende Bestellmengen und die Produktion einer hohen Zahl von Varianten aus. Unter diesen Bedingungen gewinnt die Werkzeuglogistik immer mehr an Bedeutung, um Produktionsausfälle durch die Gewährleistung einer hohen Werkzeugverfügbarkeit mit geringen Werkzeugkosten zu minimieren. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz für eine Synchronisation der Werkzeugversorgungsprozesse mit den Produktionsanforderungen durch die Auswertung der Ursache-Wirkungs-Beziehungen von Standmenge und Werkzeugbestand auf Produktionsleistung und Anlagenauslastung dar.

Schmiedeindustrie, Werkzeuglogistik, Simulationsstudie, Ursache-Wirkungs-Beziehungen, Ziele der Werk

Der Artikel zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung des Abnutzungsverhaltens von Präzisionsschmiedewerkzeugen, die im Rahmen des Sonderforschungsbereiches (SFB) 489 "Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" durchgeführt wurde. Das Abnutzungsverhalten von Präzisionsschmiedewerkzeugen wird dabei in Anlehnung an die Abnutzungskurve der DIN 31051 beschrieben. Im Rahmen der Untersuchungen wurden zwei messbare Abnutzungsarten festgestellt: Materialabtrag und Materialauftrag. Mit Hilfe der Abnutzungskurve ist die Festlegung einer Schadensgrenze möglich, die als maximale Werkzeugstandmenge bis zur Entstehung von Ausschussteilen interpretiert wird. Ein Ansatz zur Ermittlung einer wirtschaftlichen Losgröße für Schmiedeprozesse unter Berücksichtigung der maximalen Werkzeugstandmenge schließt die Entwicklungslücke einer integrierten Werkzeuginstandsetzungs- und Produktionsplanung.

Losgrößenbestimmung, Werkzeugstandmengen, Abnutzungsverhalten, Schmiedeindustrie

Häufige Änderungen von Auftragsmengen oder -terminen durch die Kunden sowie ein unzuverlässiges Lieferverhalten der Zulieferer verursachen Turbulenzen, welche die innerbetriebliche Produktionsplanung und -steuerung erschweren. Dies ist für Schmiedeunternehmen mit langen Rüstzeiten und großen Losgrößen besonders ausgeprägt. Eine frühzeitige Identifikation, Quantifizierung und Bewertung logistischer Risiken in der Lieferkette ermöglicht die Ableitung von Maßnahmen in der Produktionsplanung und -steuerung (PPS), um der Dynamik auf den Märkten zu begegnen. Im Rahmen des Forschungsprojekts SFB 489 C4 "Planung und Steuerung flexibler Lieferketten zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Bauteile" wurde eine Methode für die Integration eines logistischen Risikomanagement in die Produktionsplanung und -steuerung entwickelt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des Forschungsprojekts in den Bereichen Risiko-Identifikation, -Bewertung und -Steuerung vorgestellt.

Produktionsplanung und -steuerung, Präzisionsschmieden, Werkzeugeinsatz, Werkzeugbestandscontrolling