Mit 3D-Laserprojektion Nacharbeiten verringern und den Durchsatz steigern

Dank neuer Technologie zu höherem ROI – Der Pioniergeist von Manitowoc Cranes bewährt sich aufs Neue

Alles, so scheint es, hat eine Schwachstelle. Bei Werwölfen sind es Silberkugeln. Bei Supermann ist es Kryptonit. Und bei der Fertigung ist es die Nachbearbeitung. Nachbearbeitung bedeutet Durchsatzeinbußen, die wiederum Gewinneinbußen nach sich ziehen. Ein zu hohes Ausmaß an Nachbearbeitung kann sich ganz erheblich auf die Geschäftszahlen auswirken. Doch wie man Silberkugeln ausweichen und Kryptonit meiden kann, lässt sich auch ein Großteil an Nacharbeit umgehen, wenn die geeignete Technologie zum Einsatz kommt.

1902 gründeten Elias Gunnell, Charles West und Lynford Geer die Manitowoc Dry Dock Co. für den Bau und die Reparatur von Holzschiffen. 1925 begann West, damals CEO des Unternehmens, mit dem Bau von Kränen auf Lohnbasis für Moore Speedcrane Co.; dieser Schritt kennzeichnete die Gründung eines weltweit erfolgreichen Kranbauunternehmens. Heute stellt das verkehrsgünstig in Manitowoc, Wisconsin (USA), gelegene Unternehmen Manitowoc Cranes Hebelösungen wie Raupen-, Ausleger-, Teleskop- und Turmkrane her. Um in einem globalen Markt besser bestehen und seinen Kunden, Investoren, Mitarbeitenden sowie Partnern echten Mehrwert bieten zu können, ist die Unternehmenskultur von Manitowoc seit eh und je von einem gewissen Pioniergeist geprägt. Heute spiegelt sich der Einfallsreichtum von Manitowoc im Einsatz branchenführender Technologien wider, mit denen das Unternehmen die Notwendigkeit von Nachbearbeitungen minimiert und zugleich einen erhöhten Durchsatz erzielt.

„Der letzte Rahmen, den wir zusammengebaut haben, bestand insgesamt aus etwa 8.000 Zoll Schweißnähten“, sagt Samuel Dick, Fertigungstechniker II bei Manitowoc Cranes. „Früher haben wir einfach nur Blaupausen, Maßbänder, Kreide und ein paar Schablonen verwendet, um die Teile für jeden Rahmen manuell zusammenzusetzen. Dieses Verfahren haben wir dann für jeden einzelnen Rahmen wiederholt, um jeden auf die gleiche Weise anzuordnen.“

Der traditionelle Ansatz zur Anordnung der einzelnen Rahmen mit manuellen Messmethoden hatte jedoch seine Nachteile und zog unter anderem aufwendige Nacharbeiten sowie die damit verbundenen Kosten nach sich. Typische Fehler, die Nacharbeiten erforderlich machten, waren zum Beispiel Teile, die sich auf der falschen Seite einer Kreidelinie befanden oder verkehrt herum angeschweißt wurden, weil die Bohrungen in der Platte versetzt waren. Die Schulung neuer sowie die Querschulung bestehender Mitarbeitender war ebenfalls eine ständige Herausforderung. Außerdem gab es keine effektive Möglichkeit festzustellen, ob etwas falsch angeordnet oder geschweißt war, ohne eine 100-prozentige Inspektion durchzuführen.

Der Tracer^M bietet eine präzise variable Projektion mit großer Reichweite und kann so eine Fläche von bis zu 15,2 x 15,2 Metern abdecken; sein 3D-Projektionsbereich liegt zwischen 1,8 und 15,2 Metern.

Tradition vs. Technologie

Bei der Herstellung von Hebelösungen werden kilometerlange Schweißnähte gesetzt – wodurch sich zahlreiche Gelegenheiten für Fehler und daraus resultierende Nacharbeiten ergeben. Werden alle Aspekte der Nachbearbeitung aufaddiert, wie Arbeits- und Verwaltungskosten sowie Produktionseinbußen, kann eine solche Nachbearbeitung die Rentabilität leicht um ganze 30 Prozent schmälern. Wie für alle effizienzbewussten Fertigungsunternehmen ist eine derartige Einbuße für Manitowoc untragbar.

Nacharbeiten unterbinden

Daher prüften die Fertigungsingenieure von Manitowoc diverse Lösungen für die Nacharbeitung. Letztendlich entschied die Unternehmensführung, das nötige Kapital für die Anschaffung eines FARO Tracer^M-Laserprojektors zu investieren.

„Ich kenne beide Seiten der Nachbearbeitungs-Problematik“, erklärt Dick. „Ich habe den Bereich beaufsichtigt, in dem wir die Laser einsetzen, war aber auch schon am Nachbearbeitungsverfahren beteiligt. Wenn man einen Mitarbeiter beauftragen muss, einen Teil wieder abzuschneiden, da es auf der falschen Seite der (Maß-)Linie angeschweißt wurde, muss das ganze Team seine Ausrüstung zusammensuchen, das Gebäude, indem es zurzeit arbeitet, verlassen, die Nachbearbeitung durchführen, und dann zurück zu seiner ursprünglichen Arbeit im ursprünglichen Gebäude kehren. Man muss es einfach klar sagen: Die Nachbearbeitung bremst jeglichen Fortschritt aus.“ Der Tracer^M verhindert, dass Mitarbeiter falsche oder veraltete Teile einarbeiten. Seitdem wir die Tracer^M-Lösung verwenden, mussten wir in mehr als 18 Monaten kein einziges Mal Nacharbeiten an fehlerhaft gelaserten Teilen vornehmen.“ Wie so oft musste auch das Manitowoc-Team bei der Einführung der neuen Lösung zunächst einen gewissen Widerstand gegenüber Veränderungen überwinden.

Links: Der Tracer^M projiziert Ausrichtungsmarkierungen für eine Halterung auf eine Oberfläche. Rechts: Die Halterung wird gemäß den projizierten Markierungen auf der Oberfläche platziert und dann angeschweißt.

Menschen mögen einfach keine Veränderungen. Deshalb suchen sie nach Ausreden, warum sie z. B. neue Verfahren nicht verwenden können. Man muss ihnen nur ihre Ausreden nehmen“, schmunzelt Dick. „Ich erinnere mich noch genau, wie ein paar Mitarbeiter einfach nur die Köpfe schüttelten, während wir ihnen die Funktionsweise erklärten. Daraufhin gingen wir gemeinsam zu der Fläche, wo einige Bediener Teile auf einen Rahmen setzten. Sobald die Mitarbeiter den Projektor im Einsatz erlebten, gab es eigentlich keine Fragen mehr – die Funktionsweise war sofort ersichtlich.“

Die jüngste Marktrezession zwang Manitowoc dazu, eine Reihe von Mitarbeitern zu entlassen. Dies führte dazu, dass gestandene Mitarbeiter diesen Bereich plötzlich übernehmen mussten. Zunächst brachten sie der neuen Technologie vor allem Misstrauen entgegen, doch die Benutzerfreundlichkeit und die Vorteile von Tracer^M konnte sie schnell für sich gewinnen. „Es hat nicht einmal eine Woche gedauert, sie zu überzeugen,“ bestätigt Dick. „Wir haben die Computerbildschirme direkt an den Schweißvorrichtungen aufgestellt, und wenn man vorbeigeht und alle Bildschirme grün leuchten, weiß man, dass die Mitarbeiter das Laserprojektionssystem benutzen.“

„Einige trauten der Lösung zuerst nicht. Sie vermaßen die Linie, die der Projektor projizierte, nur, um sie zu überprüfen“, so Dick weiter. „Doch mit dem Tracer^M kommen jetzt keine Fehler vor, und Nacharbeiten sind nicht mehr erforderlich. Sobald unsere Mitarbeiter merken, dass sie nicht mehr von A nach B geschickt werden, um fehlerhaft angebrachte Teile zurechtzuschneiden, und sie diese Entwicklung klar auf die Lösung zurückführen können, gehören solche Zweifel der Vergangenheit an.“

Den Durchsatz auf Hochtouren bringen

Die Eigenschaften des Projektionssystems, mit denen sich die Nacharbeiten reduzieren lassen, sorgen gleichzeitig für einen erhöhten Durchsatz. Zwar setzt Manitowoc Schweißroboter für lange Nähte ein, doch müssen immer noch viele Teile manuell an den einzelnen Rahmen angebracht werden.

„Statt jedes einzelne Teil, das an einen Rahmen geschweißt werden muss, mit Kreide anzuzeichnen, verwenden wir für die Montage von 70 Prozent der Teile den Tracer^M-Projektor“, erklärt Dick. „An einen Rahmen müssen manchmal über 70 Kleinteile angeschweißt werden, sodass die einzelnen Messungen insgesamt ziemlich viel Zeit in Anspruch nehmen. Es dauert weniger als zehn Minuten, das Projektionssystem einzurichten und die Ziele zu finden. Wenn wir mehrere Rahmen bauen, können wir die Option für automatisches Ausrichten verwenden, wodurch sich die Einrichtungszeit halbiert. Bei der Zusammensetzung des letzten großen Rahmens haben wir ganze vier Stunden Produktionszeit eingespart – das ist die Hälfte einer ganzen Tagesschicht.“

Das Tracer^M-System umfasst eine Software-Suite zur Steuerung des Montagevorgangs, mit der das Produktionsteam von Manitowoc das Montageprogramm individuell anpassen kann.

Durch die Verwendung von CAD-Dateien zur Bereitstellung einer Lösung für virtuelle Schablonen entfällt die Notwendigkeit physischer Vorlagen und Werkzeuge. Auch die Gefahr menschlicher Fehler und kostspieliger Fehlproduktionen während der Montage wird so erheblich reduziert. Hersteller können den Zeit- und Kostenaufwand, der bei der Verwendung großer, schwerer Schablonen entsteht, vermeiden und zugleich die Qualitätskontrolle verbessern. Eine bedienungsfreundliche Benutzeroberfläche minimiert die für die Bedienung erforderliche Zeit und Kompetenz.

„Das Programm besteht aus verschiedenen Ebenen. Nachdem Bediener die erste Messung eines Verfahrens durchgeführt haben, ordnen sie die Teile an, die in der ersten Programmebene vorgesehen sind. Dann wird zur nächsten Ebene geschaltet, die entsprechenden Teile werden angeordnet, usw.,“ erklärt Dick. „Mit der Software können wir verschiedene Ebenen mit bestimmten Teile-Gruppen festlegen, sodass der Bediener sich nicht ständig physisch durch den Rahmen bewegen muss. Stattdessen verfügen wir nun für alle Rough Terrain (RT)-Rahmen („Gelände-Rahmen“) über ein einheitliches Verfahren, was die Querschulung verschiedener Mitarbeiter der Fertigungslinie vereinfacht und beschleunigt.“

Optimierte Fertigung

Samuel Dick begann seine Zeit bei Manitowoc als Schweißer, wurde dann mit der Montageaufsicht betraut und arbeitet heute in der Fertigungstechnik. Als er damals zum Fertigungstechniker befördert wurde, bedeutete eine „neue“ Ausrüstung lediglich, dass neue Schablonen und Vorrichtungen entwickelt werden sollten.

„Ich war auch so ein Schablonen-Fan,“ so Dick. „Als ich dann selbst in der Fertigung arbeitete, habe ich erst begriffen, wie viel Arbeit – und Kostenaufwand – hinter der Entwicklung einer Schablone steckt, wenn man eine technische Änderung vornehmen möchte. Manchmal kann die Originalvorrichtung nicht einfach angepasst werden und dann wird eine 4.000-Dollar-teure Vorrichtung im Handumdrehen unbrauchbar. Wenn ich heute mit dem Tracer^M eine technische Änderung vornehmen möchte, lade ich die neuen Daten einfach in das Programm. Statt einer tagelangen Überarbeitung der Schablonen ist nun weniger als eine Stunde Zeitaufwand nötig, um das neue Modell in das Programm zu laden.“ Durch den Einsatz des Tracer^M hat Manitowoc seine Verwendung von physischen Schablonen stark eingeschränkt und brachte im gleichen Zuge seine Fertigungsverfahren auf den neuesten Stand.

„In nur einem Tag kann ein vollständiges Fertigungsprogramm entwickelt werden,“ sagt Dick. „Sobald das Grundprogramm erstellt wurde, können innerhalb von wenigen Minuten Änderungen vorgenommen werden. Auf diese Weise verlieren wir weniger Zeit und sparen die Kosten, die bei der Erstellung neuer Schablonen oder der Anpassung alter Schablonen angefallen wären.“ Revisionsänderungen können bereits durchgeführt und programmiert werden, bevor der Rahmen überhaupt in die Schweißvorrichtung eingeführt wird.

Man kann sich vorstellen, wie viel Revisionsaufwand entfällt, wenn alle Änderungen im Programm selbst vorgenommen werden – mehrfache Überarbeitungen von Blaupausen, die in der Werkstatt herumliegen oder auf dem Schreibtisch Staub sammeln, gehören nun der Vergangenheit an.

Return on Investment

„Im letzten Frühjahr habe ich einige Untersuchungen durchgeführt und konnte miterleben, wie ein Bediener 27 Teile in nur etwa 22 Minuten platzierte,“ freut sich Dick. „Diese Untersuchungen zum Zeitaufwand zeigten, dass sich die Investition für drei Projektoren in weniger als einem Jahr rentierte. Eine weitere Investition in FARO-Lasertechnik zahlte sich innerhalb von 90 Tagen aus.“

Die Kosteneinsparungen, die sich aus der verkürzten Fertigungszeit und dem Wegfallen von Nachbearbeitungen ergeben, sind natürlich offensichtlich. Doch darüber hinaus ergeben sich auch weniger offensichtliche Vorteile: So verkürzt die Technologie während Auftragsflauten beispielsweise die Produktionszeit und steigert somit den Nettogewinn. In Boomzeiten verkürzt sich die Amortisationszeit drastisch.

Das Team von Manitowoc findet ständig neue Möglichkeiten, wie sich mit dem FARO TracerM-Laserprojektor der Durchsatz erhöhen, Nacharbeiten reduzieren und Prozesse verschlanken lassen, vom Rahmenbau über die technische Planung bis hin zu Baugruppen auf Aufspanntischen – was natürlich die Bilanz verbessert.