Rasch wechselnde Möbelmode, individuelle Kundenwünsche und die kommissionsbezogene Fertigung mit kurzen Lieferzeiten stellen die holzverarbeitenden Betriebe vor eine komplexe Aufgabe. Bestehen kann diese Herausforderung nur, wer wirtschaftlich und flexibel arbeitet. Vor allem im Bereich der C-Techniken läßt sich mit entsprechender Organisation häufig erhebliches Rationalisierungspotential freisetzen, beispielsweise wenn es um die Erstellung der NC-Programme geht.
Trend zur Durchgängigkeit – Von Manfred Nölkensmeier
Das Gebot der Stunde lautet, Maschinen und Arbeit wirtschaftlich zu organisieren. Die technischen Voraussetzungen dafür haben viele Betriebe bereits geschaffen: sie erfassen alle Auftragsdaten mit PPS-Programmen, konstruieren mit CAD-Systemen und setzen in der Fertigung CNC-Maschinen ein.
Zu den größten Fortschritten der letzten Jahre in der Industrie und mit Abstrichen auch im Handwerk gehört die Einführung von CAD/CAM- und NC-Programmiersystemen. Auf den ersten Blick scheinen keine anderen Begriffe die Diskussion um moderne Fertigungsabläufe so nachhaltig geprägt zu haben wie diese beiden. Auf den zweiten Blick ist es wie so oft bei einer inflationären Entwicklung: viele gebrauchen die Schlagworte, einige haben eine ungefähre Vorstellung von dem, was CAD/ CAM- und NC-Programmierung leisten soll und kann, aber nur wenige gelangen auf direktem Weg zum Ziel. Das liegt auch daran, daß die Systeme auf dem Markt für den Laien nur schwer zu vergleichen sind.
Auch wenn der Wortgebrauch oft überzogen ist, aus vielen industriellen und handwerklichen Bereichen sind CAD/ CAM- und NC-Programmierung schon heute nicht mehr wegzudenken. Klassisches Einsatzgebiet ist die flexible kommissionsbezogene Teilefertigung, auf die immer mehr Betriebe umstellen, um sich den aktuellen Herausforderungen des Marktes stellen zu können.
Vorreiter für die neuen Techniken war die Metallverarbeitung. Doch was für die Metallverarbeitung gut ist, muß nicht automatisch auch gut für Anwendungen in der Holzverarbeitung sein. Im Gegenteil: viele der aus der Metallverarbeitung übernommenen Programmiersysteme sind nur unzu-reichend auf die Bedürfnisse der Holzverarbeiter umgestellt worden. Wichtige Funktionen wie etwa das mehrspindlige Bohren, das horizontale Bohren, das Sägen, Kantenanleimen oder Kantennachbearbeiten fehlen. Auch sind diese Systeme nicht auf das Abarbeiten einer großen Zahl von NC-Programmen in kurzer Zeit ausgelegt.
Möglichkeiten derNC-Programmierung
In der modernen Fertigungsorganisation befindet sich die DIN-Programmierung direkt an der Maschine mit ihren wenig anschaulichen Befehlen auf dem raschen Rückzug. Wie auch in anderen informationsverarbeitenden Bereichen festzustellen, vollzieht sich eine Entwicklung von der rein textlichen zur symbolhaften Darstellungsart von Informationen.
Dieses wird sich besonders stark im Bereich der Variantenprogrammierung auswirken. Für deren Umsetzung im DIN-Programm bedurfte es bislang großer Detailkenntnisse und hoher Abstraktionsfähigkeit seitens des Bedieners. Das hierfür erforderliche Wissen wird nun vermehrt im Programm selbst gespeichert und kann auf anschauliche Weise abgerufen werden.
Drei Techniken der Variantenprogrammierung sind heute zu unterscheiden: die Variantenerzeugung durch Parameterprogramme, die Variantenerzeugung durch ein auf einfachen Regeln basierendes Programm und die objektorientierte Programmierung.
In Parameterprogrammen sind variable Größen vorgesehen. Vor dem Abarbeiten eines solches Programms müssen im Dialog über die Tastatur, mittels Barcode oder auch direkt aus PPS-Systemen, Werte für die Parameter eingelesen werden.
Vorteil, der auf Regeln basierenden Variantenerzeugung, ist die leichte Erlernbarkeit und die einfache Änderbarkeit des Regelwerkes. Die Regeln können eine umgangssprachliche Form haben: „Wenn Bedingung A erfüllt ist, dann wird Fräsung B ausgeführt, sonst Fräsung C”. Die Übersetzung der Regeln in ein CNC-Programm übernimmt ein im Programmiersystem hinterlegter Formelinterpreter. Detaillierte Kenntnisse der CNC-Steuerung sind für den Anwender nicht erforderlich.
Die „objektorientierte Programmierung” ist zunächst eine Methode der Softwareentwicklung. Vereinfacht kann gesagt werden, daß ein objektorientiertes Programm eine Menge von Objekten darstellt, die miteinander kommunizieren. Objekte enthalten Daten und Rechenvorschriften. Für den Programmierer hat die objektorientierte Programmierung den Vorteil, daß sich so erstellte Programme überschaubarer entwickeln und einfacher pflegen lassen. Besonders nützlich für den Anwender ist, daß die Objekte in einer Vererbungshierarchie angeordnet werden. Untergeordnete Objekte „erben” Daten oder Rechenvorschriften von in der Hierarchie höher liegenden Objekten. Konkret heißt das, daß fertigungstechnische Änderungen an einem Bauteil eines Produktes automatisch an andere damit verknüpfte Bauteile weitergegeben werden.
Die für den Anwender des Programms entscheidende Frage lautet aber nicht, wie der Variantengenerator im Quellcode umgesetzt ist, sondern: Wie einfach macht mir das Programmiersystem die Variantenerzeugung. Orientieren wird sich der Anwender hierzu an den ihm bekannten Standardanwendungen der Office-Pakete. In diesem Bereich bildet die Windows-Oberfläche von Microsoft den Standard. Der hohe Bekanntheitsgrad und die leichte Erlernbarkeit von Windows ließen es ratsam erscheinen, diese Oberfläche auch zur Ansteuerung von CNC-Maschinen einzusetzen. Eine einfache Bedienoberfläche versetzt den Benutzer in die Lage, ein Bearbeitungszentrum bedienen zu können, ohne dabei über detaillierte CNC-Programmierkenntnisse verfügen zu müssen.
Probleme bei der Datenintegration
Die einfachsten Lösungen zur grafischen Bedienung von CNC-Maschinen bilden marktübliche CAD-Programme, auf die ein Postprozessor aufgesetzt wurde, der die DXF-Dateien in CNC-Befehlsfolgen übersetzt. Schon bei vergleichsweise einfachen Maschinenfunktionen, etwa einem Werkzeugwechsel, stoßen diese CAD/ CAM-Systeme aber an ihre Leistungsgrenze. Die Maschinenbefehle müssen dann mit hohem Arbeitsaufwand im DIN-Programm oder an der Steuerung nacheditiert werden. Solche Systeme haben auch häufig den Nachteil, daß sie über keine CAD-Funktionen für geometrisch anspruchsvolle Teile verfügen; andererseits können sie aber auch schlicht überdimensioniert und damit bedienungsunfreundlich sein.
Bestrebungen, den CAM-Informationsfluß kontrolliert zu vereinheitlichen, stecken weiterhin in den Kinderschuhen. Anzeichen dafür, daß sich etwa die STEP-Schnittstelle („Standard for the Exchange of Product Model Data”) allgemein durchsetzen kann, sind nicht zu erkennen. Bereits gescheitert ist der Versuch, das FMX-Format („Furniture Manufacturing Data eXchange Format“) als Norm einzuführen.
Das Wissen um die Probleme beim Datenaustausch führte zur Entwicklung von „integrierenden“ CAD/CAM-Systemen, mit denen sämtliche Maschinenfabrikate angesteuert werden können. Diese Möglichkeit, die Fertigungsorganisation in enger Abstimmung, aber doch unabhängig von den Maschinenlieferanten zu konzipieren, kann als wichtiger Trend bezeichnet werden, der viele Vorteile bietet. Neben der Bedienungsfreundlichkeit der Oberfläche tritt deshalb ein zweites zentrales Kriterium der Systemauswahl: Der Anwender muß darauf achten, daß mit dem System einmal erstellte Programme auf verschiedensten Maschinentypen ausgeführt werden können. Das bedeutet gleichzeitig, daß das System in zwei Richtungen „zukunftsoffen“ sein muß: In Bezug auf neue Funktion und für neue Maschinen.
Bewährt haben sich hier modulare Konzepte. Mit wachsenden Ansprüchen kann auch die Softwarelösung problemlos weiter ausgebaut werden. Programmiert werden kann direkt an der CNC-Maschine oder auf einem externen PC in der Arbeitsvorbereitung. Mit dem zugehörigen CAD-System können Zeichnungen erstellt oder aus einem fremden CAD-Programm übernommen werden. Möglich ist auch die Datenübernahme direkt aus PPS-Systemen. Unabhängig davon, wie die Dateneingabe erfolgt, liefert das System ein steuerungsneutrales CNC-Programm, das von Postprozessoren für jede gängige Maschinensteuerung übersetzt werden kann.
Auswahlkriterium sollten auch die Dienstfunktionen eines Programmiersystems sein. Wird beispielsweise die Anwendung durch Text- und Grafik-Hilfsfunktion erleichtert? Wie steht es mit der Werkzeug- und Programmverwaltung? Besteht die Möglichkeit, einen Bearbeitungslauf auf dem Bildschirm zu simulieren? Und nicht zuletzt: Wie sind die Referenzen des Anbieters? Wie oft wurde das Programm bereits installiert? Gibt es die Möglichkeit, das Programm einmal im betrieblichen Einsatz zu sehen?
Kurzum: Die Betriebe wünschen sich ein System, bei dem im Idealfall die Auftragsdaten nur einmal erfaßt und dann vollautomatisch bei jedem nachfolgenden Arbeitsschritt weiterverwendet werden. Durchgängige, maschinenneutrale und modular aufgebaute CAD/CAM-Systeme sind der Schlüssel für die effektive Rationalisierung und Automatisierung von Betriebsabläufen.
Manfred Nölkensmeier, Gesellschafter und Bereichsleiter CNC der Cobus ConCept GmbH, Bielefeld
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