Etablierung eines Geschäft Szenarios durch das additive Manufacturing Execution System (MES)

09 April 2021
Additive manufacturing execution software business case for organisations

Ganz gleich, ob Sie die additive Fertigung für das Rapid Prototyping oder die Serienfertigung von Ersatzteilen nutzen oder zur Serienproduktion übergehen wollen, Sie benötigen eine solide Produktionsmanagementstrategie, um den Betrieb reibungslos und effizient zu gestalten.  

In diesem Artikel bieten wir eine eingehende Analyse, wie Sie additive MES-Software einsetzen können, um die Herausforderungen in den verschiedenen Phasen Ihrer AF-Produktion zu bewältigen und das Wachstum und die Effizienz Ihrer additiven Fertigungsprozesse sicherzustellen.

9 wichtige Herausforderungen bei der Verwaltung von additiven Fertigungsprozessen


1. Steigerung der Produktionseffizienz

In der wettbewerbsintensiven AM-Industrie müssen Unternehmen agil und innovativ bleiben und stets nach Produktionseffizienz streben.

Wenn es jedoch darum geht, die Produktivität zu steigern, stehen AM-Hersteller vor einer Reihe von Herausforderungen, wie z. B. hohe Lagerbestände, manuelle Prozesse, ungeplante Ausfallzeiten und mangelnde Transparenz.

Ohne ein System, das es den Unternehmen ermöglicht, ihre Prozesse entsprechend auszurichten, werden AM-Hersteller Schwierigkeiten haben ihre Effizienz zu steigern und sicherzustellen dass sie aus ihrer Investition in die AM-Technologie einen Nutzen ziehen.

2. Messen der Produktivität Ihrer AM-Systeme

Die Effizienz in der Fertigung wird auch stark durch den Einsatz der Maschinen beeinflusst. Wenn die Anlage nicht mit maximaler Leistung läuft, kann sie nicht genug Leistung erbringen, um die Anfangsinvestition zu decken.

Wie messen Sie also die Produktivität Ihrer Fertigungsanlagen? Wie gewinnen Sie Erkenntnisse zur Verbesserung Ihrer Prozesse?

Ohne die richtige Technologie wird die Messung der Produktivität Ihrer AM-Produktionslinie mühsam sein. Das gilt besonders, wenn Sie Tabellenkalkulationen, Papier oder unterschiedliche Softwareplattformen verwenden.

Manuelle, unverbundene Tools sind für die Aufgabe, die Produktivität Ihrer AM-Systeme zu verfolgen und zu messen, unzureichend. Sie bieten einfach nicht den Grad an Transparenz, den Sie benötigen, um die AM-Produktion effektiv zu betreiben.

3. Standardisierung der betrieblichen Abläufe

Die Standardisierung von Fertigungs- und Betriebsprozessen ist entscheidend für den Erfolg.

Ein Mangel an Standardisierung führt zu Ineffizienzen im gesamten Workflow. Ohne eine standardisierte Befähigung für interne Teams, Bestellungen aus anderen Bereichen des Unternehmens zu erhalten, wird der Bestellprozess beispielsweise unglaublich zeitaufwändig, wobei endlose E-Mails typischerweise zur Norm werden

4. Nicht organisiertes Anfragemanagement

Für viele AM-Abteilungen ist die Phase der Einreichung von AM-Anfragen nach wie vor ein manueller, wenig organisierter Prozess.

Konstruktionsdateien und Produktionsanforderungen werden oft per E-Mail verschickt, wobei die Daten in gemeinsamen Ordnern und Tabellenkalkulationen gespeichert werden. Dieser Ansatz stellt keine Herausforderung dar, wenn es nur um eine Handvoll Anfragen geht.

Wenn jedoch die Anzahl der Anfragen auf Hunderte oder gar Tausende ansteigt, wird die Bewältigung eines großen Volumens für die Projektmanager, die für die Verifizierung aller Anfragen verantwortlich sind, schnell mühsam werden.

Manchmal fehlen wichtige Informationen, oder es wird der falsche Dateityp gesendet, was den Einreichungsprozess weiter verkompliziert.

Ohne ein standardisiertes Verfahren für den Empfang von Anfragen wird das Sortieren und Priorisieren von Anfragen für die meisten AM-Projekt- und Produktionsmanager zu einem fehleranfälligen und zeitraubenden Prozess.

5. Kein klares Verständnis von Kapazität

AM-Hersteller müssen ihre Kapazitäten kennen, um die Produktion effizient planen und skalieren zu können, wenn sie wächst.

Die Vorhersage des zukünftigen Bedarfs und die Planung von Kapazitäten auf der Basis von isolierten Daten ist jedoch ein Konzept das schnell zum Scheitern kommt.

Die Verwendung unterschiedlicher, nicht miteinander verbundener Systeme bedeutet, dass die Daten oft manuell synchronisiert werden müssen, bevor sie verwendet werden können. Das kostet nicht nur Zeit, sondern führt auch dazu, dass die Daten oft veraltet sind, bevor sie überhaupt genutzt werden können.

Ohne eine Transparenz der Kapazität in Echtzeit haben AM-Hersteller Schwierigkeiten, ihre aktuelle Kapazität vollständig zu verstehen, was zu ungenauen Prognosen des zukünftigen Kapazitätsbedarfs führt.

6. Verwendung von ungeeigneter und veralteter Technologie zur Planung und Terminierung der Produktion

Neben der Kapazitätsplanung gibt es auch Herausforderungen bei der Planung der Produktionsaktivitäten in der AM-Fabrik. AM-Hersteller kämpfen oft damit, den Durchsatz zu erhöhen und die minutengenauen Aktivitäten in der AM-Fertigung zu planen.

Ihr ERP-System enthält zwar Planungsmodule für die Produktionsleitplanung und die Materialbedarfsplanung, aber das Problem liegt einfach darin, dass keines dieser Planungssysteme für die Planung Ihrer Fabrik konzipiert wurde.

Viele AM-Hersteller versuchen, die Produktionsplanung und -steuerung mit Altsystemen oder Datenmanipulationstools durchzuführen, die für diese Aufgabe schlecht ausgestattet sind.

Ohne das richtige Werkzeug für die Aufgabe kann es schwierig sein, Raum für die unerwarteten Vorkommnisse und Änderungen zu lassen, die sich ergeben können. Der Umgang mit Änderungen ist nicht immer einfach und kann genauso viel Aufwand erfordern wie die Erstellung eines neuen Produktionsplans von Grund auf.

7. Fehlende Konnektivität

Viele Technologien und manuelle Lösungen, die in der AM-Werkstatt eingesetzt werden, können zu einem fragmentierten Ökosystem führen, dem es an allgemeiner Interoperabilität mangelt.

Ohne Interoperabilität können Hersteller die verschiedenen von ihnen verwendeten Softwarelösungen nicht integrieren, um einen nahtlosen Arbeitsablauf zu schaffen.

Außerdem können sie ihre AM-Maschinen nicht mit ihren Softwaresystemen verbinden, was bedeutet, dass der Zugriff auf Echtzeitdaten, wie Leistung, Maschineneffizienz oder Ausfallrate, verschlossen bleibt.

Infolgedessen gibt es keine Echtzeit-Transparenz der AM-Abläufe und -Leistung, die den Herstellern helfen könnte, ihre Prozesse besser zu verstehen und zu verbessern.


8. Anforderungen an Konformität und Rückverfolgbarkeit

AF wird zunehmend in stark regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik eingesetzt. Für Hersteller in diesen Branchen ist es eine wesentliche Anforderung, nur Produkte von höchster Qualität zu liefern.

Dazu müssen die Hersteller ein System mit Kontrollen, elektronischen Dokumentationen und Prüfpfaden einrichten, um im Falle eines Audits oder Rückrufs eine vollständige Rückverfolgbarkeit von Produkt und Prozessen zu ermöglichen. Die Einhaltung dieser Vorschriften erfordert die Erfassung und Kontrolle von Daten.

Mehrere Datensysteme und manuelle Prozesse sind jedoch sehr fehleranfällig und erschweren eine tiefe Rückverfolgbarkeit.

Infolgedessen wird der Prozess der Anpassung an, und der Dokumentation der Einhaltung von Vorschriften und der Abschwächung der Möglichkeit von Verstößen anstrengend und ineffizient.

9. Konnektivität mit Fabrikationspartnern

Auch wenn Ihre AM-Abteilung viele AM-Technologien besitzt, lagern Sie wahrscheinlich immer noch einen Teil Ihrer AM-Projekte oder Aufgaben, wie die Nachbearbeitung, an Partner aus.

Ohne das richtige System kommunizieren AM-Projektmanager mit Outsourcing-Partnern über Telefon oder per E-Mail und verwalten Outsourcing-Aufträge mithilfe von Tabellenkalkulationen.

Diese Prozesse sind aus zwei Gründen ineffizient:

Erstens können sie keinen sofortigen Zugriff auf Daten, wie z. B. den Auftragsstatus, bieten, da man Personen anrufen oder eine Nachricht senden muss, um die benötigten Informationen zu erhalten. Zweitens, Kommunikation über Anforderungen und Kosten auf diese Weise verschwendet auch Zeit, die der Projektleiter für höherwertige Aufgaben verwenden könnte.

Die Herausforderungen der additiven Fertigung mit der richtigen Technologie lösen

 

AMFG additive MES overview
AMFG’s additive MES capabilities

 

Obwohl viele Hersteller tag-täglich mit diesen Herausforderungen konfrontiert sind, erkennen nur wenige den Wettbewerbsvorteil der Automatisierung durch ein additives Manufacturing Execution System (MES).

Additive MES-Software ermöglicht es den Herstellern, ein papierloses oder digitales System einzurichten, um den gesamten digitalen Prozess vom Import der Konstruktionsdaten bis zur Planung der Produktions- und Nachbearbeitungsschritte sowie der Kontrolle von Revisionen und Konstruktionsänderungen zu verwalten.

Bevor wir zu den grundlegenden Funktionen eines additiven MES-Systems kommen, ist es hilfreich zu verstehen, wie jede einzelne in eine der fünf Hauptsäulen eines MES-Systems passt:

  • Einen Plan erstellen und den Zeitplan einhalten. Planen Sie AM-Aufträge und lassen Sie die Bediener den Fortschritt in Echtzeit auf Dashboard-Grafiken sehen; alles ist vollständig zugänglich.

  • Erzwingen eines wiederholbaren Prozesses. Der Schlüssel zum langfristigen Erfolg liegt in der Wiederholbarkeit; stellen Sie sicher, dass Ihr Prozess (so wie er definiert ist) immer wieder befolgt wird.

  • Erstellung eines umfangreichen Datensatzes für kontinuierliche Verbesserungen. Das Agieren auf erfasste Daten ist entscheidend, um Verbesserungen voranzutreiben; es ist einfacher, versteckte Ineffizienzen zu identifizieren und zu lösen.

  • Verbesserung der Transparenz und Rückverfolgbarkeit. Aufbrechen von Geschäftsmauern von der Chefetage bis hin zur Fertigungsebene und zwischen den einzelnen Arbeitsschritten.

  • Kosten reduzieren. Setzen Sie Arbeitskosten durch Automatisierung frei, optimieren Sie Abläufe, um eine höhere Rendite zu ermöglichen.


Schauen wir uns nun an, wie die MES-Funktionen eine oder mehrere dieser Säulen unterstützen.

1. Rationalisierung der Anfrageverwaltung

Moderne additive MES-Software hilft Ihnen, den Zeitaufwand für manuelle Einreichungsaufgaben zu reduzieren, indem sie ein zentrales Portal für die Einreichung von Anfragen bietet.

Das Bestellportal, das von einer Instant Pricing Engine unterstützt wird, automatisiert den Prozess der Analyse und Preisgestaltung von AM-Anfragen.

Es kann auch so konfiguriert werden, dass nur bestimmte CAD-Dateiformate, Technologien und Materialien sowie andere Parameter akzeptiert werden, die von Ihrer AM-Abteilung als wichtig erachtet werden.

Letztendlich bedeutet dies, dass jede vom Benutzer hochgeladene Datei die von der AM-Abteilung aufgestellten Anforderungen erfüllen muss, bevor eine Anfrage gestellt werden kann.

Dies trägt nicht nur zu einem standardisierten Einreichungsprozess bei, sondern spart auch Zeit, da das Hin- und Herschreiben von E-Mails entfällt. 

Die MES-Software bietet den Anwendern außerdem ein personalisiertes Dashboard, in das sie sich einloggen und den Status ihrer Aufträge selbst überprüfen können.

Aus der Sicht von Konstrukteuren und Ingenieuren, die AM einsetzen, trägt das Bestellportal zu einer besseren Benutzererfahrung bei und stärkt das Vertrauen in die Technologie.

2. Vereinfachte Lagerverwaltung mit digitalem Teilekatalog

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Die additive Fertigung hat die Aussicht auf digitale Bestände zur Realität werden lassen. Die Fähigkeit, Teile aus digitalen Dateien zu produzieren, eröffnet neue Möglichkeiten für die verteilte Fertigung.

Dies ist besonders spannend für die Produktion von Ersatzteilen, wo typischerweise weniger nachgefragte Teile kostengünstiger auf Abruf produziert werden können.

Damit dies jedoch effektiv ist, benötigen Hersteller detaillierte und genaue Bestandsdaten, die dem richtigen Benutzer zur richtigen Zeit zur Verfügung gestellt werden können.

Eine Additive MES-Plattform mit digitalen Inventarisierungsfunktionen ist unerlässlich, um Herstellern zu helfen, eine wiederholbare Ersatzteilproduktion aufzubauen.

Einige Ausführungssysteme für die additive Fertigung bieten beispielsweise einen digitalen Katalog, der es so einfach und unkompliziert wie möglich macht, die Konstruktionsdatei und alle notwendigen Daten über das Teil zu finden, wie z. B. das erforderliche Verfahren und Material.

Dann kann der Auftrag mit einem Mausklick durch das MES-System zur Produktion geschickt werden, was letztlich viel Zeit und Mühe spart.

Darüber hinaus ermöglicht ein digitales Inventar den AM-Herstellern, die Produktionsdaten in einem einzigen, validierten System zu halten und so sicherzustellen, dass die Teile jedes Mal gemäß ihren Spezifikationen produziert werden. Letztlich hilft dies, einen wiederholbaren Prozess zu etablieren, der die Skalierbarkeit unterstützt.

Hierzu auch:  4 Wege, wie die digitale Inventarisierung Ihre Additive Fertigung unterstützen kann   

3. Verständnis von Kapazitäten und Produktionsplanung

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Die Verwaltung des Produktionsprozesses mit MES-Software öffnet die Tür zur vollen Kontrolle über die Produktionsplanung und Terminierung. Durch den Zugriff auf Daten wie die Maschinenverfügbarkeit in Echtzeit können die Bediener in der Fertigung die Maschinenauslastung optimieren, die Kapazität visualisieren und schnell auf Änderungen in der Planung reagieren.

Wenn zum Beispiel Aufträge eingehen, können Produktionsleiter das System nutzen, um Aufträge in einem Build auf der Grundlage bestimmter Maschinen und Materialien zuzuordnen und dann Builds in einem Zeitplan zu platzieren. Die Planer können die Zeitpläne anzeigen und bearbeiten, indem sie Builds auf ein kalenderartiges Workflow-Diagramm ziehen und dort ablegen.

Anwender können auch Prioritätsstufen für AM-Aufträge festlegen und die täglich verfügbare Gesamtkapazität zuweisen. Die Möglichkeit, Teile automatisch nach Material, Lieferdatum oder Prioritätsstufe den Bauaufträgen zuzuordnen, reduziert die Fehlerwahrscheinlichkeit und rationalisiert die Planung noch weiter.

Letztendlich hilft der Prozess der Kapazitätsplanung mit additiver MES-Software, die Nutzung der Anlagen zu optimieren und Engpässe in der Produktion zu vermeiden, was sich positiv auf die gesamte Lieferkette auswirken kann.

4. Integration von Maschinendaten zur Optimierung der Produktion

AMFG Machine Analytics
AMFG provides machine analytics dashboards to assess machine productivity
 

Die direkte Verbindung mit AM-Maschinen durch additive MES-Software kann Ihre Abläufe in mehrfacher Hinsicht verbessern.

Stellen Sie sich eine Situation vor, in der Produktionsplaner und Maschinenbediener die Leistung der AM-Maschinen in einem Echtzeit-Dashboard sehen können.

Ausgestattet mit der Möglichkeit, in Echtzeit zu sehen, was passiert, kann der Manager mit den Bedienern zusammenarbeiten, um leistungsschwache Geräte zu identifizieren und proaktive Maßnahmen zu ergreifen und die Gesamteffizienz der Geräte aufrechtzuerhalten.

Dieses Wissen fließt auch in die Produktionsplanung ein, da die Produktionsleiter den Einsatz der Maschinen besser planen und somit die Maschinen besser vorbereiten können, um in kürzerer Zeit mehr zu produzieren.

Die Integration von Maschinendaten in die MES-Software liefert nicht nur Live-, sondern auch historische Maschinendaten, einschließlich der Druckparameter und des Ergebnisses eines jeden Builds. Diese Informationen geben Ihrem AF-Produktionsteam einen klaren Überblick darüber, welche Parameter zu den hochwertigsten Gebilden geführt haben.

Auf diese Weise kann Maschinenüberwachung durch additive MES Einblicke in die Leistung und Qualität liefern, was eine kontinuierliche Verbesserung und Optimierung ermöglicht.

5. Koordinierung der Nachbearbeitung und des Qualitätsmanagements

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AM shop floor workers can use MES software to track post-processing steps and conduct QA checks [Image credit: AMFG]


Bei der Einführung der additiven Fertigung für die Produktion ist es entscheidend, die Strategie für die Nachbearbeitung und das Qualitätsmanagement zu berücksichtigen.

Die Digitalisierung durch MES-Software bietet eine wertvolle Möglichkeit, diesen Prozess zu rationalisieren.

MES-Software sorgt für einen nahtlosen Datenfluss zwischen den Produktions- und Nachbearbeitungsstufen. Sie ermöglicht es Ihnen, eine Abfolge von Nachbearbeitungsvorgängen festzulegen und einzuhalten, sodass die Nachbearbeiter wissen, welcher Schritt wann erledigt werden muss.

Die Digitalisierung des QS-Managements ist ein weiterer Vorteil der additiven MES-Software für AM-Hersteller. Die MES-Software von AMFG verfügt beispielsweise über einen 3D-Viewer, mit dem Bediener das Teil und seine Eigenschaften genauer prüfen können.

Es bietet auch die Möglichkeit, Berichte aus externen Datenquellen, wie z. B. Sensoren und Barcodes, zu importieren und so schneller sicherzustellen, dass die Teile die erforderlichen Spezifikationen erfüllen.

Die MES-Software ist jedoch nicht nur für die Verfolgung von Nachbearbeitungsschritten und die Verwaltung von QS-Prüfungen nützlich, sondern auch für die Verbindung dieser kritischen Phase mit dem Rest des AM-Workflows – zur Unterstützung skalierbarer End-to-End-Operationen.

6. Konnektivität zu Outsourcing Partnern

MES-Systeme können Sie die Weiterleitung von Aufträgen an Fertigungspartner automatisieren und schaffen die Möglichkeit für einen einfachen Datenaustausch. Das Hin- und Herschicken von E-Mail-Strömen und anderen Dokumenten, um alle Beteiligten in Ihrer Lieferkette auf dem Laufenden zu halten, ist langsam, veraltet und anfällig für menschliche Fehler.

MES-Software ermöglicht Ihnen die Integration mit Lieferanten, wodurch Kommunikationsausfälle in der Lieferkette vermieden werden, während Ihre Daten sicher sind und Fehltritte in Ihren Prozessen reduziert werden.

Additive MES – Es geht um Wachstum durch skalieren

Bevor Sie nicht ein MES-System eingesetzt haben, können Sie dessen Fähigkeiten, Leistung und Potenzial, den additiven Fertigungsbetrieb voranzubringen, nicht einschätzen.

Wenn Ihr Unternehmen noch kein MES einsetzt, ist es wahrscheinlich, dass Sie bestimmte Probleme des Produktionsmanagements mit einem ERP-System oder einer Reihe kleinerer Lösungen lösen, die nicht unbedingt miteinander integriert sind.

Ohne eine umfassende Produktionsmanagementlösung, die den besonderen Anforderungen der additiven Fertigung gerecht wird, können AM-Prozesse jedoch nicht skaliert werden.

Ein gutes MES-System umfasst alle oben genannten Funktionen und ermöglicht es Ihnen, so zu wachsen, wie es Ihr Unternehmen braucht.

Sie können klein anfangen und Ihre unmittelbaren Probleme behandeln. Wenn sich dann andere Gelegenheiten für Verbesserungen oder Wachstum ergeben, haben Sie genau das richtige System, um sie zu behandeln.

Sie werden feststellen, dass ein MES-System die Effizienz fast aller Abteilungen (Qualität, Konstruktion, Produktion und mehr) steigert.

Wenn diese Teams mit einem MES an Bord sind, werden sie auch die vielen Vorteile eines einzigen Systems erkennen, das alles zusammen koordiniert und die Effizienz Ihrer AM-Abteilung steigert.

Sehen Sie sich an, wie Sie die Effizienz und Rückverfolgbarkeit verbessern können, um Ihre AM-Produktion zu skalieren

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