Produktvielfalt, kürzere Lieferzeiten, zunehmender Kostendruck: Oftmals ist nicht die Maschine selbst der Engpass in der Fertigung, sondern die CNC-Programmierung
In Datenbanken und in den Köpfen der einzelnen Mitarbeiter schlummert ein riesiger Wissensschatz.
Das ETH-Zürich-Spin-off Manukai entwickelt neue KI-Technologie, um diese Datenquellen zu erschließen. Dadurch lässt sich das Wissen systematisch nutzen, was Zeit und Kosten bei der Produktionsplanung spart, die Maschinenauslastung verbessert und die Abhängigkeit von einzelnen Mitarbeitern verringert.
CNC-Programmierer verbringen einen Großteil ihrer Zeit mit sich wiederholenden Aufgaben: Sie suchen nach ähnlichen Projekten, passen Strategien an und übertragen Betriebsparameter. Hier bietet die Automatisierung eine Lösung.
Im Rahmen seiner Masterarbeit an der ETH Zürich untersuchte Diego Riediker die Landschaft der Schweizer Auftragsfertiger und beleuchtete die strategischen, organisatorischen und wirtschaftlichen Auswirkungen der CNC-Programmierung in einem typischen KMU.
ETH-Masterarbeit: Einsparungen von bis zu 30 Prozent durch Automatisierung
Riedikers Arbeit zeigt, dass bereits eine moderate Verkürzung der Programmierzeit die Teilekosten deutlich senkt. Durch gezielte Automatisierung lassen sich die Produktionskosten heute um etwa 10 bis 20 Prozent senken; bei einer langfristigen, umfassenden Automatisierung sind Einsparungen von rund 30 Prozent realistisch – und dies ist mit einem praxisnahen Automatisierungsgrad erreichbar.
Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen sich auf andere Schweizer Unternehmen übertragen, die mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert sind – zunehmende Komplexität der Bauteile, Fachkräftemangel und Engpässe bei der Arbeitsvorbereitung.
Manukai: KI für eine schnellere und bessere CNC-Programmierung
Manukai zielt speziell auf die Automatisierung sich wiederholender Programmieraufgaben ab. Während bisher jedes Teil komplett neu programmiert werden musste, reduziert Manukai den Aufwand erheblich, insbesondere bei ähnlichen Geometrien und Varianten. Dies liegt daran, dass Manukai systematisch auf das historische Fertigungswissen eines Unternehmens zurückgreift, die Daten analysiert und auf der Grundlage dieser Analyse optimierte Vorschläge unterbreitet, die sofort umgesetzt werden können.
„Automatisierung ist erst dann sinnvoll, wenn man den Status quo verstanden hat.“
Bevor man über Automatisierung nachdenkt, muss man die im Unternehmen vorhandenen Daten verstehen. Es bedarf einer ganzheitlichen Betrachtung jedes einzelnen Arbeitsschritts: Was ist unter den gegebenen Bedingungen die optimale Vorgehensweise für die Fertigung des Bauteils?
„Automatisierung ist nur dann sinnvoll, wenn Strategien und Betriebsparameter anhand von Daten verfeinert werden, denn dann wird genau das ‚Richtige‘ wiederholt“,
betont Pascal Weber, Geschäftsführer von Manukai.
Optimierte Produktionsprozesse
Die Automatisierung mit Manukai reduziert Iterationsschleifen, verkürzt die Zykluszeiten und stabilisiert die Prozessqualität. Die Lösung fördert zudem eine schlankere Produktion: Standardisierte Programmierstrategien ermöglichen eine Reduzierung der Werkzeug- und Spannvorrichtungsvielfalt und verkürzen die Gesamtdurchlaufzeiten. Gleichzeitig wächst mit jeder bearbeiteten Variante die interne Wissensdatenbank, auf die das System zurückgreift, und ermöglicht so eine weitere Automatisierung.
Proof-of-Concept mit Bosch
Im Rahmen eines Proof-of-Concept bei Bosch hat Manukai gezeigt, dass KI-gestützte NC-Programmierung in bestehende Prozesse und eine hochautomatisierte Fertigung integriert werden kann. Das Projekt umfasste die Analyse von NC-Programmen, um Optimierungspotenziale zu identifizieren: Wie lassen sich Bearbeitungszeiten verkürzen und Programme standardisieren? Manukai hat gezeigt, dass selbst in diesem nahezu ausgereiften Umfeld noch Verbesserungspotenzial besteht.
Machbarkeitsstudie und exklusive Möglichkeit für Early Adopters
Für Swissmechanic-Mitglieder, die eine gründliche Bewertung des Kosteneinsparpotenzials bei der CNC-Programmierung wünschen, bietet Manukai eine strukturierte Machbarkeitsstudie an. Bei Eignung besteht die Möglichkeit, als „Early Adopter“ aktiv zur Funktionalität und Zukunft der CNC-Programmierung beizutragen.
Manukai auf einen Blick
- Ausgründung des Lehrstuhls für Computerwissenschaft an der ETH Zürich
- Gegründet im Dezember 2023
- Mannschaft: 15
- Vision: Bis 2030 zwei Millionen Stunden Zeit einzusparen, die durch sich wiederholende Prozesse verloren gehen.
- Zielkunden: CNC-fertigende KMU, Auftragsfertiger und Serienhersteller aus den Bereichen Maschinenbau, Uhrenindustrie und Medizintechnik.
- Sicherheit: Die Software läuft zu 100 % lokal und offline innerhalb der unternehmenseigenen IT-Infrastruktur; keine Abhängigkeit von der Cloud; keine firmeneigenen Daten verlassen die Unternehmensumgebung.
- Kompatibilität: Die Lösung ist als Add-in für Mastercam, Topsolid, Siemens NX CAM und Gibbscam erhältlich und wird in Kürze auch für Alphacam und ESPRIT verfügbar sein.
