Optimierung des Rohstoffverbrauchs in einer Blechfabrik

Autor: Luis Galo, Datenwissenschaftler

Verschachtelung

Der Schlüssel zur Optimierung des Rohstoffeinsatzes ist das Nesting; die sogenannte Verschachtelung. Dabei handelt es sich um die Anordnung der Werkstücke innerhalb des Originalblechs. Ziel ist es, so wenig Platz wie möglich einzunehmen, um die Verwendung zu optimieren und den Rest, der nach dem Schneiden verbleibt, optimal zu nutzen. Und gleichzeitig die Reste für eine andere Auftragsart, zum Beispiel für kleinere Werkstücke, wiederzuverwenden. Dabei geht es darum, möglichst wenig Altmetall oder Abfall zu erzeugen.

Dieser Vorgang ist nicht einfach und erfordert viel Wissen im Umgang mit CAD/CAM-Werkzeugen und den Eigenschaften von Schneidemaschinen. Um auf einfachste Weise Effizienz und Präzision zu erreichen und eine Anbindung an alle Arten von Maschinen zu ermöglichen, ist es notwendig, Programme für das Nesting oder die Verschachtelung von Werkstücken wie Lantek Expert zu nutzen. Dieses Programm ermöglicht es, optimale Verschachtelungen zu erzeugen und die Reste von wiederverwendbarem Material über ein einziges Programm für alle Schneidemaschinen in der Werkstatt zu verwalten.  Mit den Werkzeugen von Lantek können Kunden jährliche Einsparungen beim Rohstoffverbrauch von mehr als 8 % erzielen.

Lantek MES

Eine weitere Ebene zur Optimierung der Anlage ist ein Programm zur Verwaltung der Produktion, das Manufacturing Execution System (MES). Damit können wir jede Phase des Herstellungsprozesses visualisieren und sehen, was der Mehrwert ist und wo Ineffizienzen bestehen, um darauf zu reagieren. Dies gilt von der Designphase über das Nesting, über die Erstellung von Kostenvoranschlägen bis hin zur Lagerkontrolle.

In diesem Sinne und im Hinblick auf die Verschachtelungsphase planen wir mit Lantek MES die Produktion und verwalten den verwertbaren Rest, der im Lager deponiert bleibt und den wir mit künstlicher Intelligenz präziser wiederverwenden können. Dies werden wir gleich sehen. Denn es ist sinnlos, Altmetall anzusammeln, wenn wir keinen Bestand davon haben und die Kosten für die Wiederverwendung nicht kontrollieren.

ANALYTIK

Zu all dem kommen die analytische, künstliche Intelligenz und das maschinelle Lernen hinzu. So können die Bediener in Echtzeit sehen, wie es ihrer Anlage geht, sowohl in Bezug auf die Produktionsmenge als auch auf die Maschinenauslastung, Generierung von Verschnitten oder Energieverbrauch. Und so können die besten Entscheidungen basierend auf objektiven Daten getroffen werden.

Daher optimiert die Visualisierung der Daten in Echtzeit die Produktionsprozesse noch mehr. Die Visualisierung des Anlagenzustands in Echtzeit ermöglicht wesentliche Informationen für die Planung der Produktion und sogar für die Erstellung von Kostenvoranschlägen.

Durch Dienstleistungen der künstlichen Intelligenz (KI) und Services wie CAD/CAM-Cloud können wir Menschen bei komplexen Blechprozessen helfen wie der Erstellung von Kostenvoranschlägen (Lantek iQuoting) durch Vorkalkulation des anfallenden Altmetall, der Schneidezeiten, der verbrauchten Energiekosten und sogar der Lieferzeit, was die Angebotserstellung erleichtert.

Ebenso erleichtern diese fortschrittlichen Softwaretools die Visualisierung von Ineffizienzen wie Engpässen bei einer bestimmten Maschine usw.  Diese fortschrittlichen Dienste können sogar verwendet werden, um Vorhersagen über den CO2-Fußabdruck des budgetierten Werkstücks zu treffen. Die Menge an CO₂, die bei der Herstellung erzeugt wird, steht proportional zum verwendeten Material und der bei der Herstellung verbrauchten Energie. So kann die CO2-Bilanz der Anlage bereits während des Angebots, also vor der Produktion des Werkstücks, ermittelt werden.

Augmented Reality

Die Bildverarbeitungstechnologie kann auch verwendet werden, um dem Bediener zu helfen, indem sie reale Bilder des wirklich Gewünschten überlagert. Da ein Bild mehr sagt als tausend Worte, ist es oft besser, es zu sehen, um zu überprüfen, ob Design, Schnitt, Herstellung usw. korrekt sind. Es ist eine vorherige Qualitätskontrolle. Denn wird beim Schneiden ein Fehler gemacht, landet das Blech im Müll, was Abfall und zusätzliche (und unnötige) Kosten verursacht. Lantek hat dafür ein Augmented-Reality-Modul.

Bestandskontrolle

Die Kontrolle des Lagers, des Inventars, ist ein sehr wichtiger Teil, denn dort werden das gesamte Material und auch die übrigen Teile der einzelnen Prozesse gelagert. Dieser Rest wird für die spätere Verarbeitung für die nächste Verschachtelung aufbewahrt.

Mittels Bestandskontrolle wird versucht, die Materialflüsse zwischen Maschinen und Prozessen und zwischen Maschine und Lager zu verbessern. Daher ist es umso einfacher, sie zu finden, je besser sie optimiert ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Lagerwert mit Lantek MES um bis zu 30 % gesenkt werden kann.

CO2-Bilanz (Material- und Energieverbrauch)

Mit Blick auf das Jahr 2050, das Datum, an dem die Klimaneutralität erreicht werden muss, müssen wir den CO2-Fußabdruck sukzessiv reduzieren. Hersteller müssen Maschinen und unsere Prozesse hinsichtlich Energie- und Materialverbrauch so effizient wie möglich gestalten, entweder mit neuen Maschinen; oder durch eine Anpassung der Betriebsstunden durch Programme zur Optimierung des Produktionszyklus.

Zusammenfassend gilt: Je höher die Optimierungsschicht, desto höher die Kosten, aber auch die Effizienz und langfristig die Rentabilität. Mit zunehmender Intelligenz der Software werden wir bei der Dateneingabe wahrscheinlich nicht mehr auf den Bediener angewiesen sein, sondern mehr auf die Maschine, wodurch der Bediener bei anderen Aufgaben effizienter und produktiver sein kann. Nutzen wir also alle uns zur Verfügung stehenden Werkzeuge, um Produktionsprozesse maximal zu optimieren, Kosten zu sparen und den CO2-Fußabdruck zu reduzieren.