Ein Spezialgebiet der internen Werkzeugbauer bei ZF Friedrichshafen in Schweinfurt ist die Herstellung von Schneid- und Umformwerkzeugen für die Blechmassivumformung im Dickblechbereich von 3,5 bis neun Millimeter. - (Bild: ZF Friedrichshafen)
Im Benchmark-Wettbewerb „Excellence in Production“ wurde ZF Friedrichshafen 2019 mit dem Kategoriesieg im Bereich „Interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter“ ausgezeichnet.
Wer seinen Werkzeugbau digitalisieren möchte, muss einen langen Atem beweisen. Die internen Werkzeugbauer bei ZF Friedrichshafen haben ihre Digitalisierungsreise vor rund fünf Jahren gestartet. Aber noch immer fehlen allgemeingültige Standardlösungen auf dem Markt. Deshalb ist jeder Unternehmer selbst gefragt, selbst aktiv zu werden.
Heute sind die smarten Lösungen von ZF Friedrichshafen im Umfeld der Produktion ihr Alleinstellungsmerkmal und die logische Konsequenz für den erneuten Sieg beim Aachner Benchmark-Wettbewerb 'Excellence in Production'. 2019 stellten sie sich bereits zum neunten Mal in der Kategorie 'interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter' dem harten Wettbewerbsumfeld. Wieder mit Erfolg.
Steffen Drabek arbeitet seit mehr als 20 Jahren für die ZF und übernahm vor rund drei Jahren die Leitung des Tech Centers für Werkzeuge, Messmittel und Automation am Standort Schweinfurt. Er erklärt: „Neben dem Werkzeugbau haben wir uns mit hochkomplexen Messanlagen ein weiteres Standbein geschaffen. Im internen Verbund übernehmen wir nicht nur deren Entwicklung und Fertigung, wir integrieren die Messplätze auch in unsere Produktionsanlagen und stellen die Vernetzung mit Qualitätsmanagementdatenbanken sicher.“
„Unsere Motivation liegt darin, manuelle Tätigkeiten über die gesamte Prozesskette hinweg sukzessive mit smarten Lösungen zu elimieren.“
Steffen Drabek, Director Tech Center Werkzeuge, Messmittel & Automation, ZF Friedrichshafen, Schweinfurt
Produktdiversifizierung steht im Fokus
In diesem Jahr feiert der Standort Schweinfurt sein 125-jähriges Bestehen. Er gilt bei ZF als führender Kompetenzträger für Werkzeugkonstruktionen aller Art. Rund 80 Prozent ihres Umsatzes erwirtschaften die Werkzeugbauer mit der Herstellung von Pkw- und Lkw-Antriebsstrangkomponenten. Ein Wachstumssegment stellen mit 20 Prozent Messmittel und Automationslösungen dar.
„Da sich der Antriebsstrang in einer Umbruchphase befindet, sehen wir im Bereich Messmittel und Automation eine wichtige Diversifizierung, in der wir uns ein Stück weit unabhängig von unserem klassischen Produktfeld bewegen können“, erklärt Drabek.
Die Werkzeugmacher sind technologisch flexibel und breit aufgestellt, um die Produktvielfalt des Konzerns abbilden zu können. Aktuell beschäftigen sich die Experten etwa intensiv mit Produkten für die Elektromobilität. „Im Bereich verbrennungsmotorische Antriebsstränge zählen wir bereits zu den Marktführern. Ich sehe in der E-Mobilität eine Chance für die ZF, um sich in der Übergangsphase der Hybridisierung auch in diesem Segment klar zu positionieren“, erläutert Drabek. „Gemeinsam mit den OEM arbeiten wir an ganz neuen Produktwelten, die andere Fertigungs- und Herstellverfahren erfordern, aber auch andere Anforderungen an die Messtechnik stellen. Für mich ist das eine spannende Phase, in der der Ingenieursgeist wieder neu gefordert wird.“
Abgesehen von der Elektromobilität ist auch das autonome Fahren ein großes Zukunftsfeld der ZF. „Unser Ziel ist es, in beiden Bereichen Antriebsstrang und Fahrwerk bester Partner der OEM zu sein. Darauf basiert unsere gesamte Unternehmensstrategie.“
ZF - Jury-Urteil*
Die ZF Friedrichshafen ist ein weltweit führender Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerktechnik sowie der aktiven und passiven Sicherheitstechnik. Das Unternehmen umfasst rund 149.000 Mitarbeiter und ist an rund 230 Standorten in 40 Ländern vertreten. ZF zählt damit zu den drei größten Automobilzulieferern weltweit. Das Tech Center Werkzeuge, Messmittel und Automation am Standort Schweinfurt mit seinen rund 170 Mitarbeitern ist eine strategische Komponente im Konzern als Kompetenzzentrum für Schneid- und Umformwerkzeuge sowie Messanlagen. Das dazugehörige Werkzeugportfolio umfasst komplexe Stufen-, Folge- und Einzel-Werkzeuge sowohl für die Kaltmassivumformung, die Blechumformung im Dick- und Dünnblechbereich als auch Werkzeuge für Faserverbundkunststoffe und zunehmend Anwendungen für Komponenten im Bereich Elektromobilität. Hinzu kommt ein breites Spektrum an hochpräzisen Prüf- und Messmaschinen und Klein-Automationen. Mit der Werkzeug- und Messanlagenentwicklung sowie der Fertigungstechnologie mit mehr als 45 CNC-gesteuerten Maschinen, dem Produktionssystem und einer nahezu durchgängig synchronisierten Fertigung wird hohe Effizienz, höchste Präzision und hohe Verfügbarkeit gewährleistet. Dabei stellen das klimatisierte Leistungszentrum für die formgebende Hartbearbeitung (HSC-Fräsen, Draht- und Senkerodieren, Waschen, Messen), das klimatisierte Schleifbearbeitungszentrum, die Wärmebehandlung, die Montage sowie der Try-out die technologischen Herzstücke des Werkzeug- und Messmittelbaus dar. Darüber hinaus sind entlang der Prozesskette viele Elemente aus Industrie 4.0 integriert, die auch im Konzern als Leuchtturmprojekte beachtet werden.
* Im Rahmen der Veranstaltung „Werkzeugbau mit Zukunft“ am 13. November 2019 in Aachen
Effektives Wissensmanagement führt zu guten Ergebnissen
Des Weiteren forciert ein Großteil der Bemühungen die Digitalisierung des Werkzeugbaus. Innerhalb weniger Jahre ist den Spezialisten die Umstellung zu einem papierlosen Werkzeugbau gelungen. Drabek: „Wir sind 2015 mit verschiedensten Projekten etwa in den Bereichen Engineering und Arbeitsvorbereitung gestartet, weil wir peu à peu Papier eliminieren wollten. Wir haben zum Beispiel Shopfloor-Management-Boards eingeführt, die die klassischen Aushänge abgelöst haben, und ein eigenes Mitarbeiterassistenzsystem entwickelt.“ Letzteres stellt die digitale Versorgung der Mitarbeiter mit konzern- oder bereichsspezifischen Unternehmensinformationen sicher.
ZF – Stärken im Überblick
- klar definierte Vision „Gut in Takt 2025“, die als ganzheitliches Leitbild für den Werkzeugbau dient
- bereits jetzt ist der gesamte Auftragsabwicklungsprozess workflow-orientiert und vollständig getaktet
- Aufbau und Einsatz einer verketteten Automationslinie mit einer weltweit einzigartigen Lösung zur Implementierung der Drahterosion
Die Werkzeugmacher verfügen über ein eigenes Wiki, das von den Mitarbeitern gepflegt wird und konzernweit zugänglich ist. „Wird beispielsweise ein Monteur für eine Problementstörung benötigt filmen wir mit Einverständniserklärung den Reparatureinsatz an der Maschine. Der Mitarbeiter verfasst im Anschluss einen Beitrag mit Fehlerbeschreibung, fügt das Video an und damit steht das Wissen dem gesamten Konzern zur Verfügung“, erläutert Drabek. „Von solchen Systemen ist in der Branche schon seit 20 Jahren die Rede. Diese Art von Wissensmanagement muss gewollt und dann vor allem gelebt werden. In diesem Bereich ist uns das gut gelungen.“
Ebenfalls gut gelungen ist den Experten die Digitalisierung im Produktentstehungsprozess. Die Werkzeuge und Komponenten sind digital abrufbar und vollständig im System hinterlegt. Die Werkzeugbauer wissen, wo sich die Teile in der Fertigung befinden und was die nächsten Schritte sind. „Woran wir arbeiten müssen, ist die bessere Vernetzung zum Kunden in der Umformtechnik“, so Drabek.
Profil - ZF
Produkte: Schneid- und Umformwerkzeuge für die Kaltmassiv- und Blechumformung im Dick- und Dünnblechbereich, Messanlagen, Klein-Automationslösungen
Kunden: ZF-Standorte weltweit
Maschinenpark: 5-Achs-Simultanfräsen, Senk-, Draht- und Startlocherodieren, Koordinatenschleifen, hochpräzise Prüf- und Messtechnik, Try-out-Zentrum
Software: ERP: SAP; CAD: Creo; CAM: Edgecam, PowerMill, Peps; Wissensmanagement: Wiki (Eigenentwicklung)
Mitarbeiter: 174 (plus 40 Auszubildende)
Besonderheiten: vielfältiger Einsatz smarter Lösungen, internationaler Werkzeugbauverbund, Kompetenzhoheit im weltweiten ZF-Konzern
Digitales Lifecycle-Management bietet Chancen
Die Werkzeugbauer sehen sich als „Enabler der Produktionsbereiche“. Sie beraten in Bezug auf Herstellbarkeit aber auch vermehrt auf Mess- und Überprüfbarkeit. Drabek: „Im Benchmark wurde unser Lifecycle-Management positiv hervorgehoben. Jedoch läuft es derzeit weniger digital, sondern sehr manuell und erfahrungsbasiert ab. Ich sehe darin nicht nur für uns, sondern für die gesamte Branche eine große Chance. Wenn wir auf die Livedaten des Werkzeugs im Serienbetrieb zugreifen können, sind wir in der Lage, höhere Standzeiten zu erzielen und Verschleißteilkosten zu reduzieren. Durch die Analyse können wir den Kunden einen Mehrwert bieten, was in Anbetracht des zunehmenden Kostendrucks äußerst wichtig ist. Ich bin optimistisch, dass wir gerade als interner Werkzeugbau diese Lücke schon bald schließen und die Daten automatisiert an das System überliefern können.“
Kategorie „interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter“ – die weiteren Finalisten: Dräxlmaier Group, Vilsbiburg
Die Dräxlmaier Group beliefert weltweit Premium-Fahrzeughersteller mit komplexen Bordnetzsystemen, zentralen Elektrik- und Elektronikkomponenten, exklusivem Interieur sowie Speichersystemen für die Elektromobilität. Dabei deckt das Unternehmen die gesamte Prozesskette von der ersten Idee über den Entwicklungs- und Produktionsprozess bis hin zur sequenzgenauen Lieferung der Produkte an die Produktionsbänder der Automobilhersteller ab. Der Bereich Equipment Engineering & Automation der Dräxlmaier Group ist an fünf Standorten auf vier Kontinenten aktiv und spielt als zentraler Ansprechpartner für Betriebsmittel und Prüfsysteme eine wichtige Rolle im Entwicklungsprozess. Im genannten Bereich sind Werkzeug- und Sondermaschinenbau, Präzisionswerkzeugbau, Prüfmittelbau sowie Wartung und Service von Test- und Betriebsmitteln gebündelt. Als Lifecycle-Manager übernimmt der Bereich Equipment Engineering & Automation die Verantwortung für ein Betriebsmittel von der Entstehung über die gesamte Lebensdauer hinweg. Im internen Werkzeugbau in Vilsbiburg werden rund 150 Mitarbeiter und 30 Auszubildende beschäftigt. www.draexlmaier.com
Die Arbeiten dazu sind jedenfalls im vollen Gange. Bei ZF läuft ein großes Big-Data-Projekt, aus dem mittels künstlicher Intelligenz tiefgehende Analysen abgeleitet werden sollen. Einen Teil der werkzeugspezifischen Daten beziehen die Werkzeugbauer dafür von Sensoren, die sie an den Pressen installiert haben.
Außer in der Prozess- und Datenkette zum Kunden aus der Umformtechnik sieht Drabek einen weiteren Nachholbedarf im CAD/CAM-Bereich: „Wir haben für die Programmierung immer noch verschiedene Softwaresysteme im Einsatz, deshalb würde ich diese Kette noch nicht als durchgängig geschlossen betrachten.“
Kategorie „interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter“ – die weiteren Finalisten: Hirschvogel Umformtechnik, Denklingen
Die Hirschvogel Automotive Group ist ein Hersteller von massiv umgeformten Bauteilen aus Stahl und Aluminium. Als Entwicklungspartner der Automobilindustrie und Fertigungsspezialist in den Verfahren Massivumformung und Weiterveredelung gehören die Anwendungsbereiche Diesel-/Benzineinspritzung, Motor, E-Antrieb, Getriebe, Antriebsstrang und Fahrwerk in Pkw und Nkw sowie Bauteile in Off-Highway-Anwendungen zu den Kernkompetenzen. Hirschvogel ist ein Familienunternehmen und beschäftigt weltweit rund 6.000 Mitarbeiter. Neben dem Hauptsitz der Hirschvogel Umformtechnik und der Hirschvogel Holding als Muttergesellschaft im oberbayerischen Denklingen ist die Unternehmensgruppe in Deutschland mit drei weiteren Werken in Schongau und Marksuhl bei Eisenach vertreten. International ist die Hirschvogel Automotive Group auf drei Kontinenten präsent in China, Mexiko, Polen, Indien und den USA. Die Hirschvogel-Werkzeugbauabteilung mit 274 Mitarbeitern und 30 Auszubildenden am Standort Denklingen stellt die Versorgung der Unternehmensgruppe mit Umformwerkzeugen, Anlagenteilen, Vorrichtungen und den zugehörigen Serviceleistungen sicher. www.hirschvogel.com
So gelang der Durchbruch dank getakteter Flussfertigung
Den Werkzeugbauern ist 2010 mit der Einführung einer getakteten Flussfertigung ein „Durchbruch“ gelungen. Für den Weg weg vom klassischen Werkstattprinzip eines Werkzeugbaus waren tiefreichende Analysen notwendig. ZF arbeitete über Jahre in Kooperation mit einem externen Partner an einer geeigneten Takt-Software. Diese bildet das Rückgrat und ist für Drabek ein absolutes Highlight: „Wir haben den gesamten Werkzeugbau zu 90 Prozent getaktet. Damit haben wir einerseits Transparenz geschaffen. Andererseits konnten wir aber auch die Kundenzufriedenheit drastisch steigern, da unsere Durchlaufzeiten und Termine nun planbar sind.“
In der formgebenden Hartbearbeitung haben die Spezialisten für verfahrensgemischte Fertigungslinien gesorgt. Dort liegt der Automationsgrad bei faktisch 100 Prozent. Anders sieht es im Werkzeugbau aus. „Wir haben eine durchschnittliche Losgröße von 1,3“, erklärt Drabek. „Für Unikate eine Automationslösung zu finden, ist nur bedingt möglich. Deshalb haben wir in diesem Bereich der Fertigung doch noch einen hohen Anteil manueller Tätigkeiten.“
Kategorie „interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter“ – die weiteren Finalisten: Kirchhoff Automotive Deutschland, Attendorn
Im Werk Attendorn der Kirchhoff Automotive Deutschland werden Metallstrukturteile im Pkw Bereich für die internationale Automobilindustrie gefertigt. An das Werk angeschlossen sind ein Forschungs- und Entwicklungszentrum sowie ein Neuwerkzeugbau. Im Kirchhoff Automotive Tec Center in Attendorn werden Hybridlösungen aus Metall-Kunststoff sowie Stahl-Aluminium-Strukturen für die Rohkarosserie entwickelt. Für den Zusammenbau dieser Hybridstrukturen kommen unter anderem die Fügetechnologien Kleben, Clinchen, Toxen, Nieten und Schrauben zum Einsatz. Der seit 1970 bestehende Neuwerkzeugbau in Attendorn wurde 2008 mit dem Standort Olpe zusammengelegt und restrukturiert. Im Rahmen der im Jahr 2009/2010 durchgeführten Restrukturierung folgte eine Spezialisierung auf Bauteile für hoch- und höchstfeste Werkstoffe sowie komplexe Umformgeometrien. 2013 folgte der Bezug neuer Räumlichkeiten am Standort Attendorn. Im Neuwerkzeugbau werden Werkzeuge und Vorrichtungen für Pressen unterschiedlichster Art entwickelt und produziert. Im internen Werkzeugbau arbeiten 53 Mitarbeiter und fünf Auszubildende. www.kirchhoff-automotive.com
Arbeitsplanung wird automatisiert
Auch wenn die Werkzeugbauer in manchen Bereichen in Sachen Automatisierung an ihre Grenzen stoßen, geben sie nicht auf. Vor mehr als einem Jahr starteten sie ein neues Projekt zum Thema automatisierte Arbeitsplanung. Heute können sie sich die rund 50 bis 100 Arbeitspläne pro Woche systematisch in SAP erstellen lassen. „Das Projekt haben wir zu rund 60 Prozent umgesetzt. Für uns ein wesentlicher Schritt, um manuelle Tätigkeiten via Datenbank und mittels Algorithmen zu automatisieren. Auch für diese IT-Lösung vertrauen wir auf die Expertise externer Partner.“
ZF setzt Electronic Shelf Labels ein
Die Kette an smarten Lösungen bei ZF reißt noch immer nicht ab. Elektronische Produktionsbegleitkarten sind seit 2019 etabliert und sorgen für Agilität im Daten- und Materialfluss. In der Vergangenheit wurden alle Arbeitsschritte auf Papier dokumentiert. Jetzt bekommt jeder Auftrag in der Produktion ein Electronic Shelf Label (ESL), das direkt am Bauteil beziehungsweise an einer Box mit Bauteilen befestigt wird.
Mit Electronic Shelf Labels ist den Werkzeugmachern ein weiterer Schritt in Richtung agiler und digitaler Werkzeugfabrik gelungen.
Steffen Drabek, Director Tech Center Werkzeuge, Messmittel & Automation, ZF Friedrichshafen, Schweinfurt
Dank der ESL werden alle relevanten Informationen des Fertigungsauftrages angezeigt und aktuell gehalten. „Abgesehen von den 80.000 Blättern Papier, die wir pro Jahr sparen, haben sich unsere Prozesse erheblich vereinfacht. Wir können etwa per Barcode herausfinden, wo sich das Teil gerade befindet und Suchabfragen für mehrere Komponenten starten“, erklärt Drabek. „Entscheidend sind die Laufwege und die manuellen Vorgänge, die wir damit eliminiert haben.“
Zu Corona-Hochphasen wurden die kompletten Produktionsbereiche stillgesetzt. Damit mussten die Werkzeugbauer 900 Fertigungsaufträge stoppen und später sukzessive anlaufen lassen. „Mit einer Papier-Begleitkarte hätte ich viele Mitarbeiter durch die Fertigung schicken müssen, die die Daten aktualisieren und den Fertigungsfluss wieder gewährleisten. Das läuft heute über PC und ist dank der ESL per Knopfdruck aktualisiert und erledigt. Das ist klasse und eine echte Besonderheit im Werkzeug- und Formenbau.“