Werkzeugverbrauch erfassen: Ausgaben, Schneiden und Gutteile

Thema: Fertigungsplanung & Organisation

Ein leerer Werkzeugplatz kann bedeuten, dass ein Fräser verschlissen ist. Er kann aber auch bedeuten, dass das Werkzeug in einer anderen Maschine steckt, beim Nachschleifen liegt oder für den nächsten Auftrag reserviert wurde. Wer all diese Fälle als Verbrauch verbucht, erhält zwar eine Zahl, aber keine belastbare Aussage über den Zerspanungsprozess. Dieser Beitrag entwickelt dafür ein einfaches Erfassungsschema mit eigenen Rechenbeispielen.

Vier unterschiedliche Größen klar benennen

Diese Trennung ist auch für eine kleine Werkstatt hilfreich. Eine einfache Liste kann genügen, wenn Werkzeugidentität und Zustände konsequent gepflegt werden. Professionelle Systeme automatisieren Teile dieser Arbeit: Sandvik beschreibt für CoroPlus Tool Supply Bestandsübersicht, Nutzungserfassung sowie eine Zuordnung auf Bauteilebene. Die Software ersetzt jedoch nicht die Entscheidung, welche betriebliche Größe eine Kennzahl tatsächlich ausdrücken soll.

Eigene Mengenrechnung: Ausgabe ist noch kein Verbrauch

In einem frei gewählten Lehrbeispiel gibt das Lager in einer Woche 20 gleichartige Fräser aus. Vier kommen unbenutzt zurück. Am Stichtag sind sieben noch einsatzfähig in der Fertigung, drei werden zur möglichen Wiederaufbereitung zurückgegeben und sechs sind endgültig ausgeschieden. Für diese Rechnung gab es zu Beginn keine bereits ausgegebenen Werkzeuge dieser betrachteten Gruppe. Transfers in andere Gruppen und Verluste schließen wir ausdrücklich aus.

Die Mengenbilanz lautet 20 = 4 + 7 + 3 + 6. Nach Abzug der unbenutzten Rückgaben beträgt die Nettoausgabe 16 Fräser. Endgültig ausgeschieden sind aber nur sechs. Die drei zur Prüfung beziehungsweise Aufbereitung zurückgegebenen Fräser werden nicht vorschnell als sicher wieder einsatzfähig gezählt. Ihr weiterer Zustand ist noch offen. Diese Bilanz beschreibt Werkzeugstücke, nicht die Menge abgetragenen Schneidstoffs.

In einer echten laufenden Fertigung müssen zusätzlich die Anfangsbestände und ihre Zustandsänderungen erfasst werden. Sonst könnte ein schon in der Vorwoche ausgegebenes Werkzeug diese Woche ausscheiden, ohne in der aktuellen Ausgabemenge aufzutauchen. Der Zeitraum der Lagerbewegung und der Zeitraum der Nutzung sind daher nicht automatisch identisch. Eine Monatsrechnung aus bloßen Einkaufsrechnungen kann diese Verschiebung nicht auflösen.

Schneidenverbrauch und Plattenverbrauch nicht vermischen

Bei Wendeschneidplatten kann eine Platte mehrere nutzbare Schneiden besitzen. Eine gedrehte Platte ist dann nicht zwingend ein neues Verbrauchsstück. Umgekehrt können beschädigte oder für eine bestimmte Bearbeitung ungeeignete Schneiden die tatsächlich nutzbare Anzahl verringern. Die nominal vorhandene Schneidenzahl ist deshalb nicht in jedem Auftrag die wirtschaftlich genutzte Schneidenzahl.

Als eigenes Beispiel betrachten wir eine Platte mit vier für den betrachteten Einsatz vorgesehenen Schneiden. Werden nacheinander alle vier bis zum festgelegten Wechselkriterium eingesetzt, entspricht eine ausgeschiedene Platte vier verbrauchten Schneiden. Beschädigt ein Ereignis die Platte schon nach zwei genutzten Schneiden vollständig, stehen einer ausgeschiedenen Platte nur zwei realisierte Nutzungen gegenüber. Beide Fälle sind bei einer Stückzählung gleich, bei der Nutzungsbewertung jedoch verschieden.

Ein brauchbarer Datensatz hält daher Werkzeug- oder Platten-ID, eingesetzte Schneide, Auftrag und Wechselgrund fest. Bei mehreren gleichzeitig arbeitenden Platten muss außerdem klar sein, ob ein kompletter Satz oder eine einzelne Schneide gezählt wird. Zwölf gewechselte Schneiden sind nicht zwölf Werkzeugwechsel, wenn alle zwölf bei einem einzigen Satzwechsel getauscht wurden.

Verbrauch auf vergleichbare Leistung beziehen

Angenommen, ein Auftrag benötigt 24 verbrauchte Schneiden für 480 geprüfte Gutteile. Dann beträgt der Verbrauch 24 / 480 = 0,05 Schneiden je Gutteil beziehungsweise fünf Schneiden je 100 Gutteile. Werden beim nächsten vergleichbaren Auftrag 20 Schneiden für 500 Gutteile benötigt, ergibt sich 0,04 je Gutteil beziehungsweise vier je 100. Der Rückgang dieser definierten Kennzahl beträgt (0,05 − 0,04) / 0,05 = 20 Prozent.

Diese 20 Prozent sind eine eigene Rechenfolge aus angenommenen Daten, kein allgemeines Einsparversprechen. Sie beweisen auch noch keine Verbesserung durch genau eine Ursache. Werkstoffcharge, Bearbeitungsumfang, Qualitätsanforderungen und Wechselkriterium müssen vergleichbar sein. Werden statt Gutteilen alle gestarteten Teile verwendet, entsteht eine andere Kennzahl. Bei zehn Ausschussteilen aus 490 gestarteten Teilen wäre die Bezugsmenge eben nicht 490 Gutteile.

Je nach Aufgabe kann ein Bezug auf Schnittzeit sinnvoller sein als auf Stückzahl, etwa wenn die Bauteile stark unterschiedliche Bearbeitungsumfänge haben. Dann muss jedoch festgelegt werden, ob tatsächliche Eingriffszeit, gesamte Zykluszeit oder Maschinenbelegungszeit gemeint ist. Solche Zeitarten dürfen nicht ungekennzeichnet gemischt werden. Ein kurzer Auftrag mit vielen Nebenzeiten ist sonst kaum mit einer langen gleichförmigen Bearbeitung vergleichbar.

Ein Kostenwert braucht eine offen gelegte Bewertungsregel

Für eine einfache interne Modellrechnung bewerten wir jede der 24 verbrauchten Schneiden mit angenommenen 3 Euro. Es ergeben sich 72 Euro beziehungsweise 72 / 480 = 0,15 Euro Schneidenkosten je Gutteil. Diese Rechnung enthält weder Halter noch Rüstaufwand, Wechselzeit, Maschinenzeit oder Ausschusskosten. Sie ist ausdrücklich nur eine abgegrenzte Verbrauchsbewertung, keine vollständige Werkstückkalkulation.

Ändert sich der bewertete Preis, kann die Eurokennzahl steigen, obwohl die physische Verbrauchsmenge gleich bleibt. Umgekehrt kann ein niedrigerer Einkaufspreis eine verschlechterte Nutzung verdecken. Mengen- und Wertkennzahl werden deshalb nebeneinander betrachtet. Bei Prozessvergleichen wie der Bewertung eines Hochleistungs-Kühlschmierstoffs müssen zusätzlich die übrigen relevanten Kosten und Ergebnisse berücksichtigt werden.

Wiederaufbereitung als eigenen Zustand führen

Die Hoffmann Group beschreibt vor dem Nachschleifen eine Prüfung von Art, Umfang und Wirtschaftlichkeit der Wiederaufbereitung. Nicht jedes zurückgegebene Werkzeug kehrt damit zwangsläufig als nutzbares Werkzeug zurück. Für die eigene Erfassung sind mindestens die Übergabe zur Prüfung, die tatsächliche Rückkehr und die erneute Freigabe auseinanderzuhalten. Ein offener Aufbereitungsauftrag gehört nicht ohne Weiteres zum sofort verfügbaren Bestand.

ZOLLER hebt bei der Werkzeugorganisation hervor, dass Ort, Zustand und auftragsbezogener Einsatz zusammengeführt werden können. Das ist auch unabhängig von einer bestimmten Software ein sinnvoller Aufbau der Dokumentation: Die Werkzeug-ID bleibt erkennbar, während sich ihr Zustand ändert. Werden nach einer Aufbereitung neue Istmaße festgestellt, müssen die freigegebenen Werkzeugdaten zum erneuten Einsatz passen.

Wechselgründe erklären, wo die Verbesserung ansetzen kann

Verschleißgrenze, Bruch, Qualitätsabweichung, Beschädigung bei der Handhabung und vorsorglicher Wechsel sind unterschiedliche Ereignisse. Der Eintrag „Werkzeug verbraucht“ fasst sie zu grob zusammen. Bei einem nachvollziehbaren Schadbild wie Kolkverschleiß kann der Zustand konkret beschrieben werden. Ein fehlendes Werkzeug bleibt dagegen zunächst eine Bestandsabweichung, solange sein Verbleib nicht geklärt ist.

Für eine Auswertung wird deshalb zuerst die Datenqualität geprüft: Sind alle Rückgaben erfasst, sind Stück und Schneide getrennt, stimmen die Zeiträume und gehören die Gutteile zum selben Auftrag? Erst anschließend wird über Änderungen am Prozess entschieden. So wird Werkzeugverbrauch zu einer nachvollziehbaren Beobachtung der Fertigung statt zu einer Zahl, die nur den Einkaufsrhythmus abbildet.