La pianificazione e la produzione digitale (non) sono un'arte
Hofmann - Your Driving Force | Lichtenfels, Germania
Nel settore della produzione di utensili e macchinari, una produzione supportata da MES e CAM intelligenti apre la strada alla massima efficienza.
Hofmann – Your Driving Force opera in numerosi settori industriali, utilizzando un'ampia gamma di tecnologie e software nella sua produzione. Il Manufacturing Execution System (MES) Hummingbird, agile e avanzato, è stato sviluppato appositamente per scenari complessi: digitalizza, visualizza, pianifica e controlla tutti i processi in tempo reale, comunicando perfettamente con oltre 60 macchine e vari sistemi connessi presso Hofmann. Dal 2022, è stato integrato anche il software CAD/CAM hyperMILL di OPEN MIND, che ha portato vantaggi concreti alle linee di produzione GROB.
Siegfried Hofmann ha fondato l'azienda familiare a Lichtenfels nel 1958. Nello stesso anno, installò il suo primo tornio in un capanno da giardino, segnando l'inizio di quella che sarebbe diventata un'azienda attiva a livello internazionale. Oggi, Hofmann opera con due grandi stabilimenti di produzione e assemblaggio, ora alla sua terza generazione, servendo clienti in 25 paesi. Il nome dell'azienda parla da sé: Hofmann – Your Driving Force. Con una forte attenzione alla ricerca, l'azienda di Lichtenfels e i suoi 300 dipendenti sviluppano e producono utensili high-tech per tutti i processi di stampaggio a iniezione, Tecnologie innovative per l’ingegneria meccanica, come la lavorazione della schiuma di particelle a basso consumo di risorse con il suo prodotto proprietario BEAD.MACHINE, soluzioni avanzate per la stampa 3D in metallo e produzione su contratto per la realizzazione in serie di componenti singoli, assemblaggi e macchinari.
"Hummingbird ha visualizzato per la prima volta l'intero nostro processo produttivo, creando immediatamente trasparenza. Le informazioni giuste erano disponibili al momento giusto. Ciò ha ridotto significativamente il rischio di errori e ha ottimizzato la produttività e l'affidabilità delle consegne."
Markus Striegel, ingegnere di processo presso Hofmann
Questo straordinario portafoglio non solo serve una vasta gamma di settori, tra cui l'automotive, il medicale e l'imballaggio, ma richiede anche una pianificazione e un controllo altamente efficienti e intelligenti della produzione e dell'automazione. Hofmann ha quindi iniziato presto il suo percorso di digitalizzazione, inizialmente con software di elaborazione dati per gestire i diversi sistemi di automazione. Tuttavia, questa soluzione monolitica, sebbene garantisse una comunicazione fluida tra i dati, limitava l'uso del sistema a causa di una gestione uniforme delle celle. Inoltre, non forniva supporto alla pianificazione e al controllo della produzione, rendendo necessario trovare una soluzione anche per questo aspetto.
Il MES Hummingbird è stato progettato per rispondere esattamente a queste esigenze, comuni a molte aziende nel settore della costruzione di utensili e macchinari, nonché nella produzione di parti singole e piccole serie. Una prima versione del MES è stata implementata nel 2017 con l'acquisto di una nuova linea di fresatura composta da quattro centri di lavoro Hermle C42.
Dal 2022, Hofmann ha iniziato a utilizzare la soluzione CAD/CAM hyperMILL per le operazioni di sgrossatura e foratura. Carsten Walther, programmatore CAM, sottolinea la flessibilità nella fresatura simultanea a 5 assi: " calcola automaticamente tutti gli angoli di incidenza, ed è molto flessibile da usare. Il risultato? Maggiore precisione, minore rischio di errori e un enorme risparmio di tempo."
Carsten Walther mentre programma un inserto per stampi con un contorno nervato e il componente fresato finito
Hummingbird MES: pianificazione e controllo di alto livello
I vantaggi sono stati immediatamente evidenti: "Hummingbird ha visualizzato per la prima volta l'intero nostro processo produttivo, creando immediatamente trasparenza. Questo ci ha permesso di pianificare le scadenze e assegnare responsabilità e compiti ai dipendenti e ai reparti. L'intera pianificazione dettagliata è ora digitale e senza carta, i processi possono essere pianificati in modo orientato alle risorse e controllati in tempo reale. Le informazioni giuste erano disponibili al momento giusto. Ciò ha ridotto significativamente il rischio di errori e ha ottimizzato la produttività e l'affidabilità delle consegne", afferma Markus Striegel, ingegnere di processo presso Hofmann – Ihr Impulsgeber, responsabile dell'ottimizzazione dei processi durante l'introduzione del MES, riassumendo i primi successi. Con l'aiuto di Hummingbird, Hofmann è riuscita a integrare nel MES le capacità precedentemente separate della costruzione di utensili e dell’ingegneria meccanica, comprese le risorse. Da allora, entrambi i settori hanno potuto utilizzare personale e materiali in modo trasversale e più efficiente.
Un altro problema risolto è stato l'integrazione dei sistemi. A differenza dei sistemi monolitici, che offrono applicazioni proprietarie per ogni funzionalità, Hummingbird MES integra qualsiasi macchina e sistema di automazione, collegandosi anche a ERP, PPS, CAD/CAM e PDM/PLM. Hofmann ha collegato Hummingbird al proprio ERP aziendale, che ora controlla oltre 60 macchine, tra cui centri di fresatura, tornitura, elettroerosione, taglio a filo, rettifica, foratura e misurazione. Anche i software sviluppati internamente possono essere connessi grazie a un'interfaccia API aperta, perfettamente in linea con il concetto di Industria 4.0.
La soluzione CAD/CAM hyperMILL® e il MES Hummingbird in uso presso Hofmann – Your Driving Force.
Markus Striegel elenca ulteriori vantaggi del processo Hummingbird: "La digitalizzazione consente processi esattamente ripetibili, in modo che un pezzo venga prodotto esattamente nello stesso modo la seconda volta come la prima. Questo garantisce tracciabilità, qualità e un'esecuzione corretta delle operazioni. Il passo successivo non può essere avviato finché quello precedente non è stato completato correttamente. Ad esempio, le macchine possono essere avviate solo dopo il completamento della simulazione CAM. Se si verificano problemi legati al processo nonostante la simulazione, è sempre possibile fornire un feedback al programmatore CAM."
Una grande funzionalità per le macchine GROB: hyperMILL
Naturalmente, l'integrazione CAM è un tema fondamentale. Nel 2022, Hofmann ha iniziato a utilizzare il software CAD/CAM hyperMILL di OPEN MIND per le operazioni di sgrossatura e foratura. Il "gestore" dell'implementazione del programma è il MES Hummingbird, che funge da interfaccia tra la programmazione CAM e l'officina, acquisendo i dati NC e i disegni, visualizzandoli e rendendoli disponibili alle macchine nella sequenza pianificata. Di norma, gli operatori devono solo verificarli e avviarli con la semplice pressione di un pulsante.
hyperMILL gestisce un'intera linea di produzione di nuova acquisizione con sei centri di fresatura GROB. "Queste macchine hanno una cinematica completamente diversa rispetto agli altri centri di lavoro che utilizziamo di solito. Il nostro post-processore esistente non ci ha dato risultati soddisfacenti nella conversione dei dati CAM in codice CNC, ad esempio quando volevamo effettuare misurazioni direttamente sulla macchina o tastare i pezzi. Abbiamo incontrato problemi anche con l'uso di nuove tecnologie, come le frese a botte. È stato allora che ci siamo imbattuti in hyperMILL. Avevamo già visto questa soluzione in azione durante eventi organizzati da diversi produttori di macchine utensili. La sua flessibilità, le strategie avanzate e le tecnologie innovative ci hanno convinti. Volevamo esplorare nuove possibilità e sfruttare appieno il pacchetto CAD/CAM," racconta Martin Wegner, Responsabile della Produzione di Hofmann, descrivendo la situazione iniziale.
La "prova generale" di hyperMILL presso Hofmann è stata un successo a sé stante. "L'esperto di hyperMILL è venuto e siamo riusciti a far funzionare un programma sulla macchina in tempi relativamente brevi, già al primo tentativo. Senza bisogno di un’interfaccia – non riuscivamo a crederci," racconta Martin Wegner. Ciò che ha colpito Hofmann, e continua a essere un vantaggio, è che hyperMILL® ha introdotto una tecnologia di post-processor proprietaria, compatibile con macchine e controllori di diversi produttori. Questo elimina la necessità di soluzioni personalizzate di terze parti, che spesso possono portare a perdite di informazioni. Nel caso delle macchine GROB, hyperMILL è stato in grado di generare direttamente il codice macchina originale.
Non solo: gli operatori delle macchine di Hofmann possono ora utilizzare il hyperMILL SHOP Viewer per visualizzare e simulare i dati CAM finalizzati direttamente accanto alla macchina. Il programmatore CAM Carsten Walther esprime grande entusiasmo per il hyperMILL VIRTUAL Machining Optimizer: "Trova automaticamente il miglior approccio tecnico, privo di collisioni, e i movimenti di processo ottimali. Analizza il programma NC durante la generazione del codice NC e lo adatta perfettamente alla cinematica della macchina. Questo riduce lo sforzo di programmazione e, grazie all'ottimizzazione delle movimentazioni, riduce significativamente i tempi non produttivi."
Martin Wegner apprezza particolarmente il modulo hyperMILL Probing per la misurazione e l'ispezione in-process direttamente sulla macchina: "hyperMILL genera direttamente programmi di misurazione affidabili, che vengono poi distribuiti dal MES Hummingbird. Tutti questi strumenti utili garantiscono una maggiore affidabilità e qualità, oltre a tempi di produzione più brevi."
Impostare il ritmo: hyperMILL MAXX Machining, tecnologia a 5 assi e macro
Quando si tratta di fresatura simultanea a 5 assi, utilizzata ad esempio per la lavorazione di finitura, Hofmann trae vantaggio dalla lunga esperienza di OPEN MIND, fornitore di hyperMILL, in questo settore. Carsten Walther, programmatore CAM, spiega: "Il software CAM calcola automaticamente tutti gli angoli, permettendo un'elevata flessibilità anche quando si lavora con una selezione limitata di utensili standard. Il risultato finale? Maggiore precisione, minore rischio di errori e un enorme risparmio di tempo."
Viene utilizzato anche il modulo di sgrossatura del pacchetto hyperMILL MAXX Machining, con cui i programmatori CAM di Hofmann generano percorsi utensile trocoidali. Questo consente di asportare grandi quantità di materiale in modo rapido, efficiente e delicato. Carsten Walther spiega: "La programmazione è molto veloce e intuitiva. Utilizziamo il modulo per la sgrossatura con inserti indicizzabili, ad esempio, migliorando significativamente la durata dell'utensile." Evidenzia inoltre l’importanza della tecnologia macro di hyperMILL: "Ci permette di salvare e richiamare sequenze di lavorazione ripetitive sotto forma di moduli macro. Funziona perfettamente e riduce notevolmente i tempi di programmazione."
Il programmatore Carsten Walther elogia anche l'interfaccia utente intuitiva di hyperMILL, sottolineando la facilità di apprendimento del software e il supporto offerto dall’assistente digitale integrato, che aiuta a ridurre il rischio di errori. "Siamo anche molto soddisfatti del supporto tecnico e degli ingegneri applicativi di OPEN MIND," aggiunge Carsten Walther.
Integrazione del sistema CAD/CAM e MES: l'agile MES Hummingbird gestisce i dati CAD/CAM e funge da interfaccia tra la programmazione CAM e l'officina.
Alta compatibilità tra i sistemi CAD/CAM e MES. Grazie all'integrazione con Hummingbird, hyperMILL e Hummingbird MES sono perfettamente allineati.
Integrazione con Hummingbird
Grazie all'integrazione con Hummingbird, hyperMILL e Hummingbird MES sono perfettamente armonizzati. Questo non è solo un'ulteriore prova dell'elevata compatibilità tra i due sistemi, ma anche un passo verso un'integrazione sempre più profonda. OPEN MIND è l'azionista di maggioranza del produttore Hummingbird Systems e sta lavorando per un'integrazione ancora più stretta tra MES e sistemi CAM in futuro. Essendo un partner di sviluppo di lunga data, Hofmann potrà trarre vantaggio da queste innovazioni già nelle prime fasi di implementazione.