2. Arbeitsplanung

Um den Maschinenpark zur Komplettfertigung von Kolbenkom-pressoren optimal einzusetzen, benötigt man Planungssicherheit und Transparenz in der Arbeitsvorbereitung. Ein Schweizer Her-steller sucht deshalb nach einem Kalkulations- und Planungsinst-rument, das auch das vorhandene SAP-Programm einbindet.

Die Burckhardt Compression AG aus Winterthur in der Schweiz ist einer der weltweit größten Hersteller von Kolbenkompressoren und zugehöriger Komponenten. Bei diesen Kompressoren handelt es sich um Labyrinthkol-ben-, Prozessgas- und Hyperkompressoren mit bis zu 3500 bar Enddruck.

Ermittlung von Planzeiten war personalintensive und sehr auf-wendigDie Ermittlung von Planzeiten erfolgte lange Zeit durch personalintensiven und sehr aufwen-digen Zeitaufnahmen an den Maschinen in der Fertigung. Auf diese Weise standen Planzeiten-tabellen zur Verfügung, so dass die eigentlichen Zeiten für die konkrete Fertigung eines Werk-stücks in Form von vergleichbaren Datensätzen aus früheren Istzeiten zustande kamen. Weil bei Burckhardt Compression keine Lohnfertigung stattfindet, handelt es sich vornehmlich um ver-gleichsweise gleiche Teile – quasi Varianten. Die erzielten Ergebnisse bestätigten, dass man mit dieser Vorgehensweise grundsätzlich nicht falsch lag. Dennoch ergaben sich Probleme mit der Re-produzierbarkeit aufgrund mangelnder Doku-mentation und Transparenz. Hinzu kam, dass in den vergangenen Jahren sehr viel in einen hoch-modernen Maschinenpark zwecks Komplettfer-tigung, also speziell in Multitasking-Maschinen, sogenannte Bearbeitungszentren, investiert wur-de. Diese Veränderungen gaben den Ausschlag, sich 2009 nach einem geeigneten IT-gestützten Planungsinstrumentarium umzusehen. Außer der erforderlichen Grundfunktionalität und einer modularen Soft-warearchitektur waren für die Auswahl entscheidend:• PlanungssicherheitinderArbeitsvorbereitungundFertigung,• erforderlicheFunktionalitätzurErmittlungderPlanzeiten,• EinbindungindievorhandeneIT-Infrastruktur/SAP,• TransparenzundNachvollziehbarkeitderErgebnisse,• einfachzuerlernendeundzuhandhabendeBedienoberfläche,• gutesPreis-/LeistungsverhältnissowielängerfristigeInvestitionssicher-

heit mit zukunftsorientierter Technik,• schnelleundexakteAnpassungsowiePflegedesSystemsund• SicherstellungvonServiceundSupport.

Anforderungsprofil und Softwarelösung müssen sich deckenBei der Auswahl kamen zunächst drei Anbieter infrage. Ein Anbieter setzt mit seiner Software voraus, dass jeweils das gesamte Projekt mit allen Abwicklungen durchgängig in Stücklistenstruktur abzubilden ist. Dieser überdimensionierten Lösung stand das Angebot eines weiteren Anbie-

In order to make optimal use of a machine park for the complete assembly of piston compressors, both, planning security and trans-parency are needed in work preparation. Thus, a Swiss manufac-turer is looking for a calculation- and planning instrument, that implements the already existent SAP-pogramme.

Burckhardt Compression AG from Winterthur, Switzerland, is one of the biggest manufacturers of piston compressors and their components worldwide. The compressors are labyrinth piston-, process gas- and hy-percompressors with an ultimate pressure up to 3500 bar.

The determination of planning times required a considerable amount of human recourses and effort

For a long time, planning times used to be de-termined via time observations, requiring a con-siderable amount of man resources and effort. Hence, the actual time needed for the produc-tion of a respective work piece was deduced from planning time tables based on compara-ble data sets taken from actual times that had been used before. Sine Burckhardt Compression does not offer contract manufacture, processed parts, in general, are comparatively identical – i.e. variants. Achieved results basically proved the procedure to be correct. However, issues arose during reproduction, owing to lacking documentation and transparency. In addition, financial means had been invested in former years in so called machining centres with ultra-modern machine parks, especially multi-tasking machines, with the aim of complete manufac-ture. In 2009, these changes led to the decision to look for a suitable IT-based planning instru-ment. Besides the required basic functionality and modern software architecture, the follow-

ing points played a major role: • Planningsecurityinworkpreparationandassembly• Essentialfunctionalityinthedeterminationofplanningtimes• ImplementationintothealreadyexistingIT-infrastructure/SAP,• Transparencyandtraceabilityoftheresults• Aneasy-to-learnandeasy-to-handleuserinterface• Agoodprice-performancerationaswellaslong-terminvestmentse-

curity with future-oriented technology• Quickandexactadaptionandmaintenanceofthesystem• Guaranteeofserviceandsupport

Profile of requirements and software solution need to fit In the beginning, only three providers were worth considering. The soft-ware offered by one of the providers was based on the requirement that each project and all of its processes had to be mapped consistently in a parts list structure. A contrast to this oversized solution was the offer of another provider, which was designed for the purposes of a smaller-sized contract manufacturer and had a limited functionality. The calcu-

Exakte Planzeitermittlung im Kolben-kompressorenbau Burckhardt Compression AG

Zeitschrift: MM MaschinenMarktVerlag: Vogel Business Media GmbH & Co. KGAusgabe: 7/2014[Seiten60bis63]Verfasser: Stefan Hasler und Dr. Ralf Volker Schüler

Exact planning time determination in piston compressor manufacture Burckhardt Compression AG

Journal: MM MaschinenMarktPublishing house: Vogel Business Media GmbH & Co. KGEdition: 7/2014[pages60bis63]Author: Stefan Hasler und Dr. Ralf Volker Schüler

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2. Arbeitsplanung

lation- and planning system HSplan by HSi from Erfurt turned out to be a solution with just the right size for the company in financial terms as well as with regard to the offered functions and services. ThesoftwarepackageHSplanallowsforthequickandreliablyexactdetermination of times during work preparation. In addition, pre-con-figured action modules are provided for nearly all mechanical machin-ing processes including all welding methods. Technical data and sets of rules for the determination of planning times are provided for process-es such as turning, milling, drilling, grinding and eroding. The technical data contain feed rates, cutting values and algorithms according to the depth of roughness for the optimization of cutting values.These modules are pre-configured with standard values used in the in-dustry and allow for immediate software use on the one hand and per-manent company-specific modifications as well as additions in the sets of rules and technical data on the other. As a consequence, the system keeps up with the constant change in the assembly and is up to date at all times.

Planning times may be determined on different levels of density. Various calculation procedures are provided with regard to performances, form elements and part classes. The higher the level of density, the smaller

the planning effort is – at a constant planning quality. Geometric and technical dependencies canbetakenintoaccount.Hence,aquick,ex-act and traceable time determination is achieved withasmallamountofinfluencingvalues.

HSplan was used from the very start. It took only a few weeks to transfer all technical data of the machine park as well as the assembly planning times into the system. Moreover, manufacturing techniques such as roller burnishing and deep rolling (in order to produce compressed surfac-es)weremodelled.Thesameappliedforallex-penses regarding the laying of pipes. In addition, further work steps such as pressure tests were implemented. In the scope of material testing, they serve the purpose of conducting pressure testsandleaktests.ThealreadyexistentExceltables containing the respective data and other solutions were transferred one to one to HSplan. OtherExcelsolutionsareneithercomplexnorcomplicated calculations, but rather selection

procedures. During the respective test runs of a compressor that shall be delivered, certain positions and parameters are to be checked – while thecustomerisalwayspresent.Allsubsequentexpensesfordisassemblyand shipping were calculation, additionally. As some compressor com-ponents require relief milling during the assembly, HSi quickly developed additional form element modules that support these respective work steps in order to determine planning times precisely.

As an introduction, employees dealing with work preparation attained trainings offered by HSi. All coherences and functional possibilities were clear and comprehensible, owing to the good usability and underlying philosophy of the software system and specific projects were realised witha’learningbydoing’approach.HSitransferredthealreadyexistentExcelsolutionsintoHsplan.Thisproceduretookonlyafewdaysandwasdoneonline,whichsavedtravellingexpenses.Theknow-howinplan-ning and calculation processes typical for Burckhardt Compression was transferred into HSplan and tested in the work preparation afterwards. Afteramaximumofonlythreecorrectioncycles,thesoftwarecontain-

ters gegenüber, welches mit einer eingeschränkten Funktionalität mehr auf die Belange eines kleineren Lohnfertigers abzielte. Es stellte sich her-aus, dass das Kalkulations- und Planungsinstrument HSplan von HSi aus Erfurt für das Unternehmen die passende Größenordnung aufwies. Dies galt auch aus finanzieller Sicht sowie im Hinblick auf die Abdeckung der benötigten Funktionen und des Services.

Das Softwarepaket HSplan befähigt die Arbeitsvorbereitung, schnell und zuverlässigexakteZeitenzuermitteln.DazutragenvorkonfigurierteVer-fahrensmodule für nahezu alle mechanischen Bearbeitungsverfahren ein-schließlichSchweißverfahrenbei.SoexistierentechnischeDatenundRe-gelwerke zur Planzeitermittlung für Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Erodieren. Die technischen Daten stellen beispielsweise Rz-abhängige Vor-schübe, Schnittwerte und Algorithmen zur Schnittwertoptimierung dar. Diese mit branchenüblichen Werten vorkonfigurierten Module ermögli-chen einerseits den sofortigen Einsatz der Software, andererseits bieten sie dem Anwender permanente unternehmensspezifische Modifikationen sowie Ergänzungen der Regelwerke und der technischen Daten. Dadurch kann das System mit dem ständigen Wandel der Fertigung Schritt halten und ist jederzeit aktuell.

Die Planzeitermittlung kann in verschiedenen Verdichtungsebenen erfol-gen. Es stehen Berechnungsabläufe bezogen auf Verrichtungen, Formelemente und Teileklassen zur Verfügung. Je höher die Verdichtung, desto gerin-ger ist der Planungsaufwand bei gleichbleibender Planungsqualität. Geometrische und technische Abhängigkeiten können berücksichtigt werden. DadurchwirdmitwenigenEinflussgrößeneineschnelle,exakteundnachvollziehbareZeitermitt-lung erreicht.

Es konnte von Beginn an mit HSplan gearbeitet werden. Es bedurfte nur weniger Wochen, um die technischen Daten des Maschinenparks so-wie die Fertigungsplanzeiten in das System ein-zupflegen.DarüberhinauswurdenauchFerti-gungstechniken wie das Glattwalzen und das Festwalzen(umverdichteteOberflächenzuer-halten) abgebildet. Ebenso verfuhr man mit den Aufwendungen für die Verlegung von Rohrlei-tungen. Weitere Arbeitsschritte wie Druckproben wurden eingebracht. Sie dienen im Rahmen der Werkstoffprüfung dazu, Zylinder auf Druckbelas-tungundDichtigkeitzutesten.AuchdiediesbezüglichexistierendenEx-cel-TabellenkonnteneinszueinsinHSplaneingepflegtwerden,ebensoweitereExcel-Lösungen.Dabeihandeltessichnichtumkomplexeodergar komplizierte Berechnungen, sondern um Auswahlverfahren. So sind im Rahmen der jeweiligen Probeläufe eines auszuliefernden Kompressors – welche im Beisein des Kunden stattfinden – ganz bestimmte Abnah-mepositionen vorsehen. Zusätzlich wurden die anschließenden Aufwen-dungen für Demontage und Versand mit einbezogen. Weil bestimmte Kompressorenkomponenten bei der Fertigung Hinterfräsungen erfordern, entwickelte HSi kurzfristig zusätzliche Formelemente-Bausteine, die auch diese Bearbeitungsschritte zur präzisen Planzeitermittlung unterstützen.

Zur Einführung besuchten die Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung die von HSiangebotenenKurse.DurchdiePraxisnäheunddiezugrundeliegendePhilosophie des Softwaresystems wurden die Zusammenhänge und die funktionalen Möglichkeiten deutlich und nachvollziehbar. Dies ermöglichte ein ’Learning by Doing’ in den konkreten Projekten. Die Übertragung der vorhandenenExcel-LösungeninHSplannahmHSivor.Hierzubedurftees

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2. Arbeitsplanung

keiner Reiseaufwendungen, denn die nur wenige Tage dauernde Aktion erfolgte online. Das in HSplan eingebrachte Planungs- und Kalkulations-Know-how für bestimmte Anwendungen von Burckhardt Compression wurdeinderArbeitsvorbereitungausgetestet.SchonnachmaximaldreiKorrekturdurchläufen konnte die Software mit den kundenspezifischen Funktionen und Daten freigegeben und dauerhaft implementiert werden.

Planzeitenermittlung in SAP integriert und als Stand-alone-Lösung im EinsatzEine der wichtigsten Forderungen von Seiten der Burckhardt Compression AG war ein einwandfreies Zusammenspiel mit der vorhandenen IT-Infra-struktur. Insbesondere sollte eine vollständige Integration in das vorhandene SAP-Systemerfolgen.DiesermöglichtdasspezielleModulHSplan/IS.Dabeiwird das SAP-Programm um die Ebene der Arbeitsstufen innerhalb der Ar-beitsvorgänge ergänzt. So können in SAP beliebig viele Berechnungsbaustei-ne pro Vorgang herangezogen werden. Während des gesamten Prozesses der Planzeitermittlung und Arbeitsplanung erfolgt die Bearbeitung in der SAP-Oberfläche.MiteinemeinzigenMausklicköffnetsicheinzusätzlichesSAP-FensterzurZeitberechnung.NachderAuswahleinesBerechnungsab-laufs und der Eingabe der Parameter in SAP erfolgt die tatsächliche Abar-beitungaufdemHSi-ServerimHintergrund.NichtnurdieermitteltenZei-tenundgeneriertenTexte,sondernalleZwischen-undEndergebnissederBerechnung werden für deren Dokumentation an SAP zurückgegeben. Zusätzlich zum SAP-Standard werden mit dem Arbeitsplan auch die Berechnun-gen gespeichert. Ein Systemwechsel und redun-dante Datenhaltungen entfallen.

Die Stand-alone-Lösung wird im Rahmen des KomponentengeschäftsundauchfürNeuent-wicklungengenutzt.GeradebeiNeuentwicklun-gen bietet HSplan sehr gute Möglichkeiten, auch alternative Bearbeitungsschritte – zum Beispiel Sä-gen oder Fräsen – zu bewerten und das optimale Fertigungsverfahren auszuwählen. Generell wer-den die Arbeitspläne mit SAP erstellt. Dort erfolgt in der Regel durch Hinzunahme der Stundensätze auch die eigentliche Kalkulation als Grundlage für die Preisfindung oder Angebotskalkulation. Eine Ausnahme zu diesem Prozedere bildet die Kalku-lation von Teilen, die bisher noch nicht im Hause Burckhardt Compression gefertigt wurden. Dort setzt wie geschildert die Planzeitermittlung über die Stand-alone-Lösung mit HSplan auf. Die Plan-zeiten einschließlich Materialkosten, Stundensätzen und gegebenenfalls zu berücksichtigenderFremdvergabenwerdenderzeitnochineineExcel-Seiteübertragen. Dort erfolgt in diesen Fällen die gesamte Kalkulation.

Mit der Kalkulationslösung HSkalk von HSi könnte mit den gleichen Ver-fahrensmodulen, die im SAP genutzt werden, und unter Einbeziehung an-derer Kostenbestandteile eine Komplettkalkulation durchgeführt werden. Damit zeichnet sich noch ein gewisses Automatisierungspotenzial ab, wel-ches allerdings in Abhängigkeit vom Bedarfsaufkommen und dem damit verbundenen Aufwand in Zukunft in Angriff genommen werden könnte.

Die Arbeitsvorbereitung mit ihren vier Mitarbeitern erhielt ein Planungs-werkzeug,dasmitexaktenPlanzeitenaktivdieFertigungszeitenund-kos-ten vorgeben kann. Im Falle auftretender Abweichungen werden mit den Werkern gemeinsam die Soll- und Istwerte verglichen, zum einen die technischen Daten wie Schrupp- und Schlichtaufwendungen, Schnitt-zeiten sowie Spantiefen und zum anderen die einzelnen sowie verdich-teten Planzeiten.

ing all customer-specific functions and data was already approved and permanently implemented.

Planning time determination integrated into SAP also used as a stand-alone-solutionOne of the core requirements formulated by Burckhardt Compression AGwasaperfectcompatibilitywiththeexistentIT-infrastructure.AcompleteintegrationintothealreadyexistentSAP-systemwasespecial-lynecessary.ThatwasmadepossiblebythespecialHSplan/ISmodulewhichexpandstheSAP-programmeinthescopeofworkprocesseswitha new level, i.e. work stages. Thus, any number of calculation modules may be used per process in SAP. The whole process of planning time determination and work planning is realized in the SAP-interface. Only one mouse click opens an additional SAP-window for time calculations. After a calculation process has been selected and the parameters were inserted into SAP, the actual processing starts on the HSi server in the background.Notonlydeterminedtimesandgeneratedtexts,butalsointermediate and final results are transferred back to SAP, in order to be documented. Besides the SAP-standard, calculations are also saved in the work schedule. System changes and redundant data savings are avoided.

The stand-alone-solution is used in the area of component business and for new developments. HSplan offers very good solutions, especially when it comes to new developments, but also to asses alterna-tive processing steps - e.g. for sawing and mill-ing – in order to choose an optimal manufactur-ing method. In general, SAP is used to prepare work schedules and make calculations by using hourly rates as a basis for pricing or quotation costing.Oneexceptiontothisprocedureisthecalculation of parts that have not been manu-factured at Burckhardt Compression so far. This is where planning times are determined with the help HSplan as a stand-alone-solution. Planning times including material costs, hourly rates and potential subcontracting are still inserted into anExceltable.Inthesecases,thewholecalcu-lation is done here.

The calculation solution HSkalk by HSi may be used with the same action modules which are used by SAP and complete calculations can be made, including all elements of costs. This re-

veals a potential for automation which, however, can be realized in cases of increased demand and the effort resulting from it.

The four employees from the work preparation department received a planningtoolthatcontainsexactplanningtimesandcanactivelysetpro-duction times and costs. In case of deviations, workers compare target times to actual times, i.e. technical data such as roughing and finishing parameters, cutting times and cut depth on the one side, and concrete planning times on the other.

High acceptance in the assembly and work preparationHighexactnessofplanningtimes,traceabilityandtransparencyledtohigh acceptance in the assembly. Moreover, the work preparation de-partmentexperiencedlearningeffects.Ameetingmay,forinstance,end with the conclusion that a respective part shall be processed in four settingsandnotintwo,asassumedbefore.Newknowledgeregard-ing new tools, machines or changes in the machining processes, which was gained in the assembly, is transferred to the system and leads to a

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2. Work Planning

constantoptimization.Necessaryparametersadjustmentsarequickandeasy to make. If sets of rules shall be changed or new ones are to be implemented,HSiisaveryflexibleandcompetentpartneratourside.

As all dependencies from product design to the definition of machining processes are transparent, the adjustment of parameters provides clear conclusions regarding effects on the production and vice versa. This traceability provides important knowledge to the work partners from the assembly. Planned production times directly reveal the importance of implementing cutting parameters of new tools with higher processing speed.Besidesexceptionalsituations,therearecaseswhenemployeesfrom the work preparation need to stay in touch with the responsible workers from the assembly. Especially when working with new parts, the assembly department states how many machining steps are needed with which tools and how often a part is clamped in.

As a side effect, it turns out that the new planning time determination is helpful and leads to a higher planning security when transferring im-preciseproductionorderstoexternalmanufacturers.Theamountofes-timated production times and costs can be determined in advance. Thus, subcontracting is also part of supervisory work planning, be it owing to work overload or because of a special process which does not fit the

company concept anymore. Asthecompanyisexpandingitsfieldsofactiv-ity, it was the right time to implement HSplan as a tool to increase planning security.

Stefan Hasler is an employee of the work prep-aration department at Burckhardt Compression AG in Winterthur (Switzlerand). Dr. Ralf Volker Schüler is a journalist in Essen. For further infor-mation please contact: Andreas Heß, HSI GmbH, 99092Erfurt,Tel.(0361)43029750,Fax.(0361)43029775,info@hsi4m.com

Große Akzeptanz in der Fertigung und in der ArbeitsvorbereitungAufdieseWeiseführtendiehoheExaktheitderPlanzeiten,dievolleNach-vollziehbarkeit und Transparenz zu einer großen Akzeptanz in der Werk-statt. Auf der anderen Seite stellten sich auch Lerneffekte bei der Arbeits-vorbereitung ein. Beispielsweise kann aus einer Besprechung hervorgehen, dass nicht in zwei Aufspannungen, wie bisher angenommen, sondern in vier Aufspannungen die Bearbeitung eines Teiles erfolgt. Liegen neue Er-kenntnisse aus der Fertigung vor, dabei kann es sich um neue Werkzeu-ge, Maschinen sowie um Veränderungen in den Bearbeitungsprozessen handeln,fließensieindasSystemeinundführensozueinerstetenOpti-mierung. Die dazu erforderlichen Parameteranpassungen sind schnell und einfach durchzuführen. Gilt es, Regelwerke zu ändern oder neue einzubrin-gen,stehtauchHSialssehrflexiblerundkompetenterPartnerzurSeite.

Weil die Zusammenhänge von der Produktgestaltung bis zur Definition der Fertigungsprozesse transparent vorliegen, kann mit der Einstellung bestimmter Parameterwerte eindeutig auf die Auswirkungen im Ferti-gungsgeschehengeschlossenwerdenundumgekehrt.MitdieserNach-vollziehbarkeit gewinnen auch die Gesprächspartner aus der Werkstatt für sie wichtige Erkenntnisse. Wie wichtig es ist, zugehörige Schnittpara-meter neuer Werkzeuge mit höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten in dasSystemeinzupflegen,schlägtsichunmittelbarindenzuplanendenFertigungszeiten nieder. Auch unabhängig von Abweichungssituationen gibt es Fälle, die eine Besprechung der Arbeitsvorbereitung mit den zu-ständigen Mitarbeitern aus der Werkstatt erfor-derlich machen. Insbesondere bei neuen Teilen wird dann im Vorfeld von Seiten der Fertigung mitgeteilt, wie viele Zerspannungsschritte mit wel-chen Werkzeugen notwendig sind und wie oft dabei das Teil aufgespannt wird.

AlsNebeneffekthatsichherausgestellt,dassdieneue Planzeitermittlung auch im Rahmen der Ver-gabevonFertigungsaufträgenanExternemitge-wissen Unschärfen zu mehr Planungssicherheit beiträgt. Denn so ist man größtenteils in der Lage, selbst zu ermitteln, in welcher Größenordnung sich Fertigungszeiten und Kosten voraussichtlich belaufen. Damit ist auch die Fremdvergabe, sei es aus Belastungsgründen oder weil eine spezielle Bearbeitung nicht im Unternehmensfertigungs-konzept liegt, Bestandteil einer übergeordneten Arbeitsplanung. Vor dem Hintergrund der Erwei-terung der Tätigkeitsfelder war es der richtige Zeitpunkt, HSplan im Sinne einer Planungssicherheit einzuführen.

Stefan Hasler ist Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung der Burckhardt Com-pression AG in Winterthur (Schweiz). Dr. Ralf Volker Schüler ist Journa-list in Essen. Weitere Informationen: Andreas Heß, HSI GmbH, 99092 Er-furt,Tel.(0361)43029750,Fax.(0361)43029775,info@hsi4m.com

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