Moderne DNC-Dokumentenverwaltung und Vernetzung von CNC-Maschinen
mit COM Servern
Vernetzung zahlt sich aus
Eine moderne Dokumentenverwaltung, Netzwerkanbindung und ein besserer Support waren die Hauptanforderungen, die die Sirona Dental Systems GmbH an eine neue DNC-Landschaft in ihrem Fertigungsbereich stellte. In nur vier Monaten gelang es, die DNC-Welt mit 50 CNC-Maschinen und 18 unterschiedlichen Steuerungen im Hause Sirona unter einem neuem Betriebssystem zu vernetzen und rund 35000 Dokumente einzupflegen. Voraussetzung war, dass die Lösung ein hohes Maß an Flexibilität und Individualität im Sinne einer zukunftsorientierten Investition unterstützt. Hier konnte die in OPUS integrierte Makro-Programmiersprache Sesam ihre Qualitäten unter Beweis stellen.
Das Unternehmen Sirona Dental Systems GmbH mit Stammsitz in Bensheim blickt auf eine 125-jährige Firmengeschichte zurück und ist seit über 100 Jahren Innovationsführer in der Dentaltechnik. Sie verfügt über ein weltweites Netz an Fachhandelspartnern und erwirtschaftete im vergangenen Jahr mit über 1100 Mitarbeitern einen Umsatz von 278 Mio. Euro.
Viele Jahre hat sich das auf einer VAX unter VMS laufende DNC-System bewährt - eine individuelle Softwarelösung, die auf die Belange der CNC-Fertigung mit den unterschiedlichsten Bearbeitungszentren und Werkzeugmaschinen des Geschäftsbereichs Instrumente zugeschnitten war. Beides, Soft und Hardware, sind allerdings inzwischen ,in die Jahre gekommen', und auch die Dokumentenverwaltung sollte eine Modernisierung dahingehend erfahren, dass in diesem Netzwerk auch alle DNC-Dokumente projektbezogen erfasst, verwaltet und gezielt abgerufen werden können. Vor diesem Hintergrund machten sich die DNC-Verantwortlichen von Sirona auf die Suche nach einer Software, die unter Windows NT laufen und ein hohes Maß an Flexibilität sowie Individualität zulassen sollte. Die Entscheidung fiel auf OPUS. das Offene-Produktions-Unterstützungs-System, das sämtliche Funktionen für die leistungsoptimierte Produktion mit CAM. MDE sowie DNC bietet und unter anderem über komfortable Schnittstellen zwischen Konstruktion und Fertigung sowie über eine detaillierte Produkiionsplanung verfügt. Das Beratungs- und Softwarehaus LP Software Engineering erhielt Ende 2001 den Auftrag zur Modernisierung der DNC-lnstallation im Geschäftsbereich Instrumente in Bensheim und startete im Januar 2002 mit der Umsetzung.
Klaus Essbach, Sirona-Geschäftsbereich Instrumente
"Neben den rein IT-technischen Anforderungen wie Integration der neuen DNC-Lösung in das bestehende Netzwerk, durchgängige und leicht bedienbare Benutzeroberfläche, geeignete Sicherungsmechanismen oder kontextbezogene Hilfen, war für uns die Forderung nach einer integrierten Programmiersprache von größter Bedeutung", erklärte Klaus Essbach, Sirona-Geschäftsbereich Instrumente. "Wir als Anwender wollen unsere spezifischen Belange in das System optimal integrieren, so dass die Installation individuell ausgerichtet und stets erweiterbar ist" Mit der Makrosprache SESAM besteht der Zugriff auf alle OPUS-Module. Außerdem lassen sich auch vom Anwender selbst komplexe Arbeitsgange zu eigenen Befehlen und Funktionen zusammenfassen. Dies gilt für den NCEditor, die Datenbank, Werkzeugverwaltung, Geometrie, Simulation sowie die Bearbeitungsmodule (Drehen/Fräsen, Brennschneiden Erodieren usw.). Durch die SESAMProgrammierung besteht eine umfassende Anpassungsmöglichkeit an die unterschiedlichsten Anforderungen. So lassen sich ohne großen Aufwand einfache wie auch komplexere Aufgabenstellungen in kürzester Zeit realisieren. Routinetätigkeiten können zu einem einzigen Befehl zusammengefasst werden. Branchen-spezifische Anwendungen lassen sich so kostengünstig und individuell realisieren.
Der Geschäftsbereich Instrumente agiert teamorientiert mit rund 170 Mitarbeitern in der feinwerktechnischen Fertigung. Die Anzahl der zu fertigenden Einzelteile beziehungsweise Baugruppen belauft sich derzeit auf 1200 Stück. Dabei handelt es sich um Teile, die für eine Patientenbehandlung beim Zahnarzt benötigt werden, beispielsweise Spannzangen und Führungshülsen für spezielle Bohrer oder Fräser. Die Bandbreite der Stückzahlen pro Auftrag erstreckt sich von 10 bis 5000 Stück, wobei die durchschnittliche Losgröße pro Auftrag bei 750 Stück liegt. Ebenso differieren die Fertigungszeiten pro Einzelteil oder Baugruppe von nur sechs Sekunden bis 46 Minuten.
Hierbei handelt es sich teilweise um die Fertigung hochgenauer Dreh- (Durchmesser bis 32 mm) und Langdrehteile (Durchmesser ab 0,8 bis 20 mm, bis 300 mm Länge) oder um hochpräzises Tieflochbohren auf Bearbeitungs- und Langdrehzentren (zum Beispiel 1,2 mm Durchmesser mit einer Tiefe von 35 mm). Oie Produktion von Zahnrädern mit 3 bis 14 mm Durchmesser (ab Modul 0,25) verdeutlichen ebenfalls den hohen Stand der Feinwerktechnik. CNC-Maschinen neuerer Generationen können ohne weiteres über Standard-Netzwerkkarten an das Firmennetzwerk angeschlossen werden. Dem Wunsch, die vorhandenen CNC-Maschinen - insbesondere auch älterer Generationen - an das Firmennetz anzuschließen, konnte von Seiten LP Software Engineering mit der COMServer- Technologie leicht entsprochen werden. Denn das bereits bestehende Netzwerk mit seinen Computern, Servern, Druckern und Routern wurde mit einer kompletten Ethernet-Verkabelung realisiert.
Diese genormte, offene und sichere Plattform erfüllt in idealer Weise die entsprechenden Voraussetzungen, um auch den Maschinenpark und die NC-Programmierarbeitsplätze in das gesamte Netzwerk einzubinden.
Der COM-Server stellt dem Rechner eine Ober Ethernet-Verkabelung erreichbare serielle Schnittstelle zur Verfügung. Mittels eines speziellen Treibers können so bis zu 256 serielle Schnittstellen an einem Rechner angeschlossen werden. Aufgrund seiner Kompaktheit findet der COM-Server bequem im Schaltschrank der CNC-Maschine Platz, so dass nur noch ein kurzes, serielles Kabel zur Maschine benötigt wird. Diese Vorgehensweise dient der weiteren Verminderung von möglichen Datenverlusten. Die Übertragung bis zum COM·Server erfolgt über das Netzwerk. Dabei prüft das Netzwerkprotokoll (TCP/IP),die Daten automatisch auf Vollständigkeit und korrigiert ggf. Verluste. Die COM-Server erlauben einen gleichzeitigen DNC-Verkehr an allen angeschlossenen Maschinen. Wartezeiten durch serielle Umschalter oder belegte Multiplexer schließt diese Technologie aus. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass der Standort der Maschinen beliebig variiert werden kann - durchaus In ein anderes Gebäude -, denn die COM-Server verbleiben bei der Maschine und werden vor Ort wieder an das Netzwerk angeschlossen. Es müssen keine Konfigurationen der Anschlüsse oder irgendwelche Verkabelungen erfolgen.
Die derzeit zirka 7000 NC-Programme bei Sirona erfordern eine effiziente Verwaltung. OPUS unterstützt den eindeutigen Zugriff auf die NC-Programme über Kundennummer, Artikel- oder Zeichnungsnummern und beschränkt sich nicht auf die in der Regel vierstelligern NC-Programm-Bezeichnungen der meisten Steuerungen Denn es ist ein großer organisatorischer Vorteil, wenn der Zugriff im DNC-System über die gleichen Verwaltungskriterien wie im PPS-System und in der Materialwirtschaft erfolgt. Der Maschinenbediener ist somit in der Lage, direkt aufgrund seines Arbeitspapiers das richtige NCProgramm in die Steuerung zu laden, ohne dass er den eigentlichen NC-Programmnamen kennt.
Die Anforderung von der CNC-Maschine erfolgt über ein sogenanntes Holprogramm, das der Bediener vor jeder Anforderung editiert und dann sendet. Danach kann er in den Einlesemodus wechseln und das vom DNC-Server bereitgestellte NC-Programm einlesen. Ein an der Steuerung geändertes NC Programm kann durch eine Zusatzzeile oder durch den Programmkopf direkt an den DNC-Server gesendet werden. NC-Programme können gesperrt und auch wieder freigegeben werden. 42 des 50 NC-Maschinen umfassenden Maschinenparks sind nunmehr auf dem neuesten Stand und im Netzwerk eingebunden. Die Anpassung der insgesamt 18 unterschiedlichen Maschinensteuerungen gestaltete sich ebenfalls problemlos. Im Netzwerk eingebunden sind ferner ein Zoller-Voreinstellgerät, die unter UNIX laufenden Messmaschinen von ZaJss und NC·Programmierungs- Arbeitsplätze sowie einige Sicht Terminals vor Ort.
Vor dem Hintergrund der Zertifizierungen entsprechend der Qualitätsnormen nach DIN·ISO 9000-9003 und DIN EN 46001, der Umweltverordnung nach DIN EN ISO 14001 sowie von der amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA, aber auch 1m Sinne der Produkthaftung kommt der Dokumentenverwaltung ein sehr hoher Stellenwert zu. Das Unternehmen LP Software Engineering erarbeitete ein grundlegendes Konzept zur firmenspezifischen, zentralen Verwaltung auf PDF-Basis. "Der Vorteil, die Dokumente grundsätzlich als PDF-Dateien zu verwalten, liegt in der leichten Handhabung dieser Dateien. Sie bieten Text und Bildmaterial in einer Einheit, sind in der Regel nicht speicherintensiv und sind nach ihrer Erstellung nicht ohne weiteres „manipulierbar", kommentiert Lutz Pfleger, Geschäftsführer der LP Software Engineering, den Stellenwert der in einer entsprechenden Datenbank verwalteten PDF·Dateien. Die Dokumente - zur Zeit sind es rund 35000 - werden zentral verwaltet, auf Vollständigkeit überprüft und mit Stadien wie "freigegeben" oder "in Arbeit" versehen. Fertigungsteil im Vergleich zu einem Streichholz Die bereits existierenden Dokumente, die noch als ASCII-File unter der VAX geführt wurden, sind alle in PDF-Format konvertiert und zentral zusammengeführt worden. Generell werden die Dokumente nicht einzeln, sondern .komplett verwaltet. Die projektbezogene Verwaltung zeigt auf einem Blick alle zugehörigen Dokumente zu einer Projektnummer: DNC-Nummer, Maschine, DNC-Status (freigegeben, gesperrt, blockiert u.a.), ZeichnungsNummer.
Auch die Historik des Altsystems - erstmals 1994 angelegt - wurde in das neue Dokumentenverwaltungssystem integriert. Zusätzlich gibt es nun eine sogenannte Systemhistorik, die nur vom System Eintrage erhält und die lediglich einzusehen und auszudrucken ist. Ferner werden im Rahmen der Dokumentenverwaltung alle Planungsdaten für die Programmierung mitgepflegt. Mit diesem Prinzip wird der Zusammenhang der Dokumente stets gewährleistet. Mit großer Zufriedenheit betrachtet man im Hause Sirona den Projektverlauf und die sich unmittelbar abzeichnenden Vorteile von Vernetzung und zentraler Dokumentenverwaltung. Gemeinsam wurde zum Jahresbeginn 2002 aus dem vorliegenden Anforderungskatalog ein detailliertes Pflichtenheft erarbeitet. Auch später geäußerte, zusätzliche Anforderungen wurden von der Softwareschmiede LP Software Engineering mit SESAM schnell und teilweise übers Internet realisiert. Die nunmehr erzielte Transparenz, Durchgängigkeit und höhere Flexibilität bringen eine ganze Reihe wirtschaftlicher Vorteile mit sich. Fällt heute beispielsweise eine CNC-Maschine aus so bleiben alle anderen Maschinen davon unbeeinflusst. Früher hingegen fielen dann bis zu 20 Maschinen, die seriell über eine Token-Ring-Lösung verbunden waren, aus.
Lutz Pfleger, Geschäftsführer der LP Software Engineering
Diese Zeiten sind vorbei. Mit der Umsetzung des Projektes wurden die Erwartungen hinsichtlich mehr Sicherheit in den Abläufen und schnelle Dokumentenverfügbarkeit erfüllt.