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Industrie 4.0 im mittelständischen Schweißbetrieb


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Industrie 4.0 im mittelständischen Schweißbetrieb


• Wie sich kleine bis mittlere Metallbaufirmen durch digitale Vernetzung in der Produktion zukunftsfest machen und so ihre Effizienz steigern können
• Können digitale Technologien des Zukunftsthemas Industrie 4.0 auch mittelständischen Metallbauunternehmen konkrete und praktikable Vorteile für ihre manuelle Schweißfertigung bringen? Wenn ja, welche?


Boyan Ivanov ist Diplom-Wirtschaftsingenieur und Schweißfachingenieur bei der EWM AG, Deutschlands größtem Hersteller von Lichtbogenschweißtechnik. Hier entwickelt er digitale Vernetzungslösungen für die Schweißfertigung und sagt Ja: Welding 4.0-Schweißmanagment-Systeme können auch in kleinen bis mittleren Schweißbetrieben mit rund zehn bis 40 Beschäftigten bei geringem Investitions- und Administrationsaufwand die Effizienz und die Wettbewerbsfähigkeit maßgeblich steigern. In diesem Beitrag stellt Boyan Ivanov vor, wie das von EWM konzipierte Welding 4.0-Schweißmanagement-System ewm Xnet im Praxisalltag funktioniert, welche Vorteile es bringt und welche technischen Voraussetzungen erfüllt werden müssen.


Digitalisierung in der Praxis – von Büro bis Schweißplatz
Welding 4.0 umreißt in Anlehnung an Industrie 4.0 die digitale Vernetzung und visuelle Abbildung des Wertschöpfungsprozesses eines Schweißbetriebs. Ziel ist es, Effizienz und Qualität in Planung, Fertigung, Qualitätsmanagement, Schweißaufsicht und Verwaltung zu maximieren. Dazu vernetzt ewm Xnet beliebig viele MIG/MAG- und WIG-Schweißgeräte eines Betriebs untereinander und lässt sie – auch in Echtzeit – via LAN/WLAN oder USB-Stick mit den PCs in den Planungs-, Verwaltungs- und Schweißaufsichtsbüros kommunizieren. So ergeben sich zahlreiche, bislang kaum realisierbare Auswertungsmöglichkeiten sowie Optionen, um konkrete Fertigungsabläufe zu optimieren. In welchem Maß ein Unternehmen von Welding 4.0 profitieren kann, hängt insbesondere davon ab, nach welcher Zertifizierung und in welcher Produktvielfalt es fertigt – EN 1090 in der 1. oder in einer höheren Ausführungsklasse und Standard- oder Individualwerkstücke? ewm Xnet ist modular aufgebaut und lässt sich an den tatsächlichen Bedarf vor Ort individuell anpassen.


Exakt kalkulieren – mit Fakten statt Erfahrungswerten
Kostenvoranschläge für Schweißkonstruktionen werden bislang oft noch auf Basis von gefühlten Erfahrungswerten kalkuliert. Ob Treppe, Vordach oder Stahlhalle – „Pi mal Daumen“ funktioniert meist ungefähr. ewm Xnet dagegen liefert harte Fakten für exakte Angebote – nämlich sämtliche kalkulationsrelevanten Daten. Unter anderem erfasst das System die effektive Lichtbogenzeit sowie die Verbräuche von Strom, Gas und Zusatzwerkstoffen an. Diese Informationen basieren auf Vorgängerprojekten des Betriebs, bei denen die Schweißmanagement-Software die Werte ermittelt und zentral gespeichert hat. Zum Aufruf der Kalkulation genügen wenige Mausklicks auf der plattformunabhängigen, browserbasierten ewm Xnet-Oberfläche. Auch simple Fragen beantwortet das System zuverlässig, beispielsweise: Was kostet die Fertigung von einem Meter Schweißnaht in einem bestimmten, bereits im Betrieb dokumentierten Schweißverfahren? Diese Dokumentations- und Auswertungsfunktion von ewm Xnet (Modul 1) lohnt sich bereits für Unternehmen, die in der 1. Ausführungsklasse der EN 1090 zertifiziert sind und eine Vielzahl unterschiedlicher Schweißprodukte fertigen.


WPS schnell und präzise erstellen – digital in einem System
Für Betriebe mit einer Zertifizierung in der 2. oder einer höheren Ausführungsklasse der EN 1090 wird Welding 4.0 mit ewm Xnet noch interessanter. Denn wo qualifizierte Schweißverfahren und -prozesse sowie Schweißanweisungen (WPS) zwingend vorgeschrieben sind, steigt der Planungs- und Dokumentationsaufwand des Betriebs enorm. WPS beispielsweise lassen sich über den Grafikeditor des WPQ-X Managers in ewm Xnet (Modul 2) einfach am PC durch Skizzen präzise erstellen sowie verwalten und dann papierlos direkt an das Schweißgerät des zuständigen Schweißers übermitteln. Dieser identifiziert sich vor Arbeitsbeginn über seinen persönlichen Hardware-Schlüssel, den Xbutton, am Schweißgerät. Entspricht seine, in der Schweißerdatenbank von ewm Xnet hinterlegte, Qualifizierung der geforderten Schweißaufgabe, kann er die Arbeit gemäß der WPS beginnen. Sowohl die tatsächlichen Schweißparameter als auch die Qualifizierung des Schweißers dokumentiert die Schweißmanagement-Software dauerhaft. Der Effizienzvorteil: Der Betrieb erfüllt seine Dokumentationspflicht umfassend – bei deutlich reduziertem Verwaltungs- und somit Kostenaufwand.


Exakte Vorgaben für den Schweißer – für jede Naht jedes Bauteils
Welding 4.0 macht es im aktuell umfassendsten Leistungsumfang von ewm Xnet sogar möglich, jeden einzelnen Schritt der Schweißfertigung vorab zu bestimmen, zu qualifizieren und während der Fertigung in Echtzeit zu dokumentieren. Das leistet die Bauteileverwaltung von ewm Xnet (Modul 3): Bauteil-Zeichnungen werden hier direkt aus CAD importiert oder neu angelegt. Im nächsten Schritt definiert die Schweißaufsichtsperson den Schweißfolgeplan und ordnet jeder einzelnen Schweißnaht eine WPS zu. Dank vieler nützlicher Funktionen des Programms geht die Arbeitsvorbereitung so sehr zügig. Der Schweißer scannt anschließend einen vom Büro ausgedruckten Barcode, und sein angeschlossenes Schweißgerät erhält damit automatisch alle relevanten Daten über Bauteil und Schweißaufgaben via ewm Xnet. Wenn vorgegeben, stellt das Schweißgerät sogar die Parameter des Schweißverfahrens der jeweiligen Naht auftragsgemäß ein. Der Schweißer braucht dann nur nach jeder Raupe oder Lage per Up/Down-Taste am Brenner die jeweilige Fertigstellung zu quittieren. Der Baustein Bauteileverwaltung von ewm Xnet ist insbesondere für Betriebe interessant, die in hoher Produktvielfalt fertigen. Die konkreten Vorteile für einen mittelständischen Betrieb: deutlich weniger Vorarbeit für die Schweißaufsicht, minimierte Einstellzeit für den Schweißer, gesicherte Qualität durch definierte Parametervorgaben und detaillierte Nachvollziehbarkeit jeder Raupe/Lage durch automatische digitale Dokumentation. Die Bauteileverwaltung eröffnet auch maximale Auswertungsmöglichkeiten für Nachkalkulation und Controlling: Da jede einzelne gefertigte Schweißnaht einem Bauteil oder Auftrag zugeordnet ist, sind detaillierte, auftragsbezogene Einblicke zu jeder Zeit möglich: Wie viel Zeit, Gas, Strom und Draht wurden beispielsweise für ein einzelnes Geländerfeld oder für einen bestimmten Träger mit Anschlussplatten verbraucht?


Einfacher Datentransfer – online und offline auf dem aktuellen Stand
Der Datenaustausch der Schweißgeräte mit einem zentralen Server kann bei ewm Xnet online via LAN/WLAN erfolgen oder offline via USB-Stick. Entscheidet man sich für eine LAN-Vernetzung, werden die Schweißgeräte stationär über Netzwerkkabel mit dem Firmennetzwerk verbunden. Bei der Option WLAN erfolgt die Verbindung kabellos per Funk. Die Online-Vernetzung mit LAN/WLAN bietet gegenüber der Datenübertragung per USB-Stick große Vorteile: Vom Büro aus lassen sich in Echtzeit die aktuellen Betriebszustände aller angeschlossenen Schweißgeräte als Liste oder Lageplan übersichtlich darstellen. So kann beispielsweise die Schweißaufsichtsperson jederzeit sehen, mit welchem Gerät gerade welches Bauteil geschweißt wird, welche Parameter im Detail eingestellt sind und wie weit die Arbeit fortgeschritten ist. Eventuelle Fehlermeldungen der Schweißgeräte werden auch im Büro sofort angezeigt, etwa bei einer Störung der Drahtförderung. So kann bei Bedarf zeitnah eingegriffen werden, um über einen längeren Zeitraum möglicherweise unbemerkte Schweißfehler infolge einer Störung zu verhindern oder Nachbesserungskosten bereits entstandener Fehler zu minimieren. Auch die Arbeitszuteilung lässt sich in Echtzeit effizienzsteigernd anpassen, wenn beispielsweise ein Schweißer schneller fertigt als geplant.


Der Datentransfer zwischen Schweißgerät und ewm Xnet ist auch offline via USB-Stick möglich. Wirtschaftlich sinnvoll ist diese Variante insbesondere für Betriebe mit bis zu drei vernetzten Schweißplätzen. Zur Übertragung der Informationen des USB-Sticks vom Schweißgerät braucht dieser nur im Büro angeschlossen zu werden. Nach drei einfachen Mausklicks synchronisiert sich das Schweißmanagement-System automatisch, und der USB-Stick kann wieder seinen Platz am Schweißgerät einnehmen.


Immer besser wirtschaften – durch stetige Optimierung
Das fortlaufende Monitoring der Schweißmanagement-Software ewm Xnet baut rasch eine wertvolle, unternehmensspezifische Datenbasis auf. Mit deren Hilfe kann der Schweißbetrieb seine Arbeitsabläufe stetig optimieren. Aus den Dokumentationen der gefertigten Aufträge lässt sich beispielsweise das Verhältnis zwischen Lichtbogen- und Arbeitszeit jedes per Xbutton angemeldeten Schweißers ablesen. Beträgt es in einem fiktiven Extremfall zehn Prozent Schweißzeit zu 90 Prozent Nebenzeit, wirft diese zuvor möglicherweise ungeahnte Erkenntnis Fragen auf. Denen kann man dann auf den Grund gehen: Was macht der Schweißer in der Nebenzeit? Eine mögliche Antwort: Material zur Schweißvorbereitung metallblank schleifen oder Schweißspritzer von Werkstücken beseitigen. In beiden Fällen lässt sich effizienzoptimierend eingreifen: Die Schleifarbeit erledigt künftig eine kostengünstigere Hilfskraft und das Spritzerproblem wird durch Änderungen der Schweißverfahren abgestellt, zum Beispiel durch Einsatz des Impulslichtbogens. Werden die durch ewm Xnet eröffneten Einblicke in die tatsächlichen Arbeitsprozesse konsequent zur Effizienzsteigerung genutzt, lässt sich der wirtschaftliche Erfolg des Betriebs steigern. Das Unternehmen verbessert so seine Wettbewerbsfähigkeit und die Mitarbeiter profitieren durch eine höhere Arbeitsplatzsicherheit.


Aus alt wird modern – auch vorhandene EWM Schweißgeräte vernetzbar
Die Welding 4.0-Schweißmanagement-Software ewm Xnet vernetzt digitale MIG/MAG- und WIG-Schweißgeräte von EWM ab dem Baujahr 2002. Bereits im Betrieb vorhandene Geräte können also problemlos in das digitale System integriert werden. Erforderlich hierzu ist lediglich ein externer Gateway von EWM, der mit der 7-poligen Schnittstelle des Schweißgeräts verbunden wird und die Kommunikation zwischen Schweißgerät und ewm Xnet gewährleistet. Bei neuen Schweißgeräten von EWM ist der Gateway bereits als Option ab Werk in der Steuerung Expert 2.0 integriert, beispielsweise im neuen MIG/MAG-Multiprozessschweißgerät Titan XQ puls.


Einfache Installation – schnell zu mehr Effizienz
Entscheidet sich ein Schweißbetrieb dafür, die Welding 4.0-Schweißmanagement-Software ewm Xnet einzusetzen, ist deren Einrichtung schnell und einfach erledigt: Das Programm wird lediglich auf dem Server installiert: Die Nutzung erfolgt per Browser und ist damit plattformunabhängig mit allen verbundenen PCs, Tablets und Smartphones möglich. Pro Schweißgerät ist eine einmalige Softwarelizenz zum Festpreis erforderlich. Die Anzahl der Mitarbeiter, die die Software nutzen, ist uneingeschränkt. Regelmäßige Updates von EWM sind kostenfrei. Das System ewm Xnet ist modular aufgebaut und lässt sich bedarfsgerecht von Modul 1 bis Modul 3 jederzeit durch Erwerb eines weiteren Moduls ausbauen. Die Implementierung kann entweder durch IT-Administratoren des Schweißbetriebs erfolgen oder durch EWM und deren Vertriebspartner.

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Welding 4.0 – das sollte ein System leisten
Bereits für kleine Handwerks- und Schweißbetriebe kann sich ein Welding 4.0-Schweißmanagement-System wie z. B. ewm Xnet auszahlen. Folgendes sollte es leisten:
− Effizienzgewinn: Einsparung von Zeit und Material im Schweißbetrieb.
− Einfach: Einfach− Modular:− EN1090: Logische Benutzeroberfläche – Schweißaufsicht und Schweißer finden sich leicht zurecht.
− Modular: Flexibel wachsendes System analog individuellen Anforderungen des Betriebs.
− EN1090: Praxisgerechte Dokumentationen und Auswertungen automatisch generieren für weniger Bürokratie-Aufwand. WPS schnell normgerecht erstellen und an Schweißer übermitteln – am besten mit grafischer Funktion zur einfachen Nahtdefinition.
− Baustelle: Offline-Funktion, damit übermittelte WPS und Schweißfolgepläne auch bei Montageeinsätzen am Schweißgerät aufrufbar sind und eine Dokumentation später mit dem System synchronisierbar ist.
− Kompatibel: Vernetzbarkeit auch von älteren MIG/MAG- und WIG-Schweißgeräten des jeweiligen Herstellers.
− Datenschutz: Daten und Datenflüsse vor Fremdzugriff geschützt.
− Update: Software-Aktualisierungen kostenlos online erhältlich.
− Support: Hotline oder Helpdesk idealerweise in Echtzeit verfügbar.


Stand:                    8. Oktober 2018


Umfang:                 10.944 Zeichen inklusive Leerzeichen


Bildquelle: EWM
Für Schweißen im Zeitalter von Industrie 4.0: ewm Xnet bietet Schweißbetrieben jeder Größe maßgeschneiderte Lösungen, die ihre Wirtschaftlichkeit und Qualität in Planung, Fertigung und Dokumentation nachhaltig verbessern helfen.


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