Produktionstechnik 2.1

Zulieferer decken Bedarf.

Produktion(Wareneingang, Vorfertigung, Montage, Versand) veredelt Bedarf zu Erzeugnissen.

Kunde nimmt Erzeugnisse ab.

PPS-Steuerung kalkuliert:

• Lieferbedarf
• Kundenbestellungen
• Bestände
• Produktionspläne
• Montagepläne
• Versandtermine

Einzelproduktion

• Materialbewegungen: wenig
• Materialfluß: unregelmäßig
• Auftragsgröße: gering
• Produke: individuelle

Serien-/Wechselproduktion

• Materialbewegungen: normal
• Materialfluß: auftragsweise
• Auftragsgröße: normal
• Produke: variable

Massenproduktion

• Materialbewegungen: viele
• Materialfluß: kontinuierlich
• Auftragsgröße: groß
• Produke: homogene

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Werkstattprinzip:
nach Fertigungsverfahren

Inselprinzip:
nach Fertigungsverfahren für Werkstückgruppen

Reihen-/ Fließprinzip:
Arbeitsfolge einer Teilegruppe

Kriterien:

• Optimierung der Maschinenauslastung durch Umsterung von Aufträgen
• Flexiblität Änderung Produktionsprogramm
• Anpassungsfähigkeit neue Fertigungsverfahren / Arbeitsabläufe

Werkstattfertigung(Alles hoch)

Inselfertigung(Alles Mittel)

Fließfertigung(Alles Gering)

Merkmale:

• Zusammenfassung zu Werkstätten gleichener Bearbeitungsverfahren (Fertigungsverfahren)
• Fertigungsaufrag durchläuft verschiedene Werkstätten gemäß seiner Verfahrensfolge

Vorteile:

• Hohe Flexibilität bei Änderungen des Produktionsprogramms
• Gute Anpassungsfähigkeit an neue Fertigungsverfahren/ geänderte Arbeitsabläufe
• Gute Auslastungsoptimierung aufgrund universell einsetzbarer Maschinen
• Gute Umsteuerungsmöglichkeiten von Aufträgen auf redundante Maschinen im Störfall

Nachteile:

• Werkstücke müssen durch viele Werkstätten und Verantwortungsbereiche.
• dadurch hohe Durchlaufzeiten, hohe Bestände und lange Transportwege
• dadurch hoher Aufwand zur Steuerung der Produktion

Merkmale:

• Zusammenfassung Maschinen unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren, die zur vollständigen Bearbeitung einer Werkstückgruppe notwendig sind.
• Innerhalb der Maschinengruppe ist der Materialfluss variabel. Die Maschinengruppe als Einheit angesteuert.

Vorteile:

• Fertigbearbeitung in einer Maschinengruppe reduziert:
  - Transport-und Steuerungsaufwand
  - Durchlaufzeit
  - Umlaufbestände
  gegenüber der Werkstattsteuerung
• Maschinengruppen ermöglichen die Einführung von Gruppenarbeit.
  Gruppen können die Feinplanung der Arbeitsabläufe und die Materialdisposition übernehmen.

Nachteile:

• Auslastung der Maschinen ist geringer als in der Werkstattfertigung,
  da aufgrund der eindeutigen Auftragszuordnung kein gruppenübergreifender Kapazitätsausgleich möglich ist.

Merkmale:

• Zusammenfassung Maschinen unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren, die zur vollständigen Bearbeitung einer Teilegruppe notwendig sind.
• Bei Klein-und Mittelserienfertigung wird die Fließfertigung durch Überspringen oder durch Rücksprünge in der Maschinenreihe ermöglicht.
  In der Großserienfertigung sind solche Rücksprünge nicht erlaubt.

Vorteile:

• Übersichtlicher Materialfluss, kurze Durchlaufzeiten
• Geringe bzw. keine Umlaufbestände
• Geringe Steuerungsaufwände durch KANBAN-Verfahren sowie kurze Transportwege

Nachteile:

• Hohe Stückzahlen einer Teilegruppe ist notwendig, um die Auslastung einer Fließfertigung zu ermöglichen.

Merkmale Werkstattfertigung:

• Maschinen mit gleichen Bearbeitungsverfahren werden zu Werkstätten zusammengefasst.
• Alle Aufträge werden entsprechend ihrer Arbeitsfolge durch diese Werkstätten gesteuert.

Merkmale Gruppenfertigung:

• Maschinen unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren, die zur vollständigen Bearbeitung einer Werkstückgruppe notwendig sind, werden in einer Gruppe zusammengefasst.
• Innerhalb dieser Maschinengruppe ist der Materialfluss variabel. Die Feinsteuerung des Materialflusses sowie die Materialdisposition übernehmen hierbei die Maschinenbediener (Gruppenarbeit).
• Diese Form der Gruppenarbeit ermöglicht die Steuerung der Maschinengruppe als eine Einheit.

Merkmale Fließfertigung:

• Maschinen unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren, die zur vollständigen Bearbeitung einer Teilegruppe notwendig sind, werden in einer Fertigungslinie aufgestellt.
• Die Reihenfolge der Maschinen ist dabei identisch mit der Reihenfolge der Arbeitsschritte im Arbeitsplan
• In der Klein-und Mittelserienfertigung ist dabei das Überspringen und das Rückspringen in der Maschinenlinie in geringen Umfang erlaubt.

NC/CNC-maschine

• ein Verfahren
• autom. Fertigungsablauf

Bearbeitungszentrum

• mehrere Verfahren
• Werkzeugspeicher
• autom. Werkzeugwechsel

Flexible Fertigungszelle

• Bearbeitungszentrum mit Werkstückspeicher
• Werkzeugbruchkontrolle

Flexibles Fertigungssystem

• NC-Maschinen
• Transportverkettung
• wahlfreie Verfahrmöglichkeit
• übergeordneter Leitrechner

Flexible Fertigungsstraße

• NC-Maschinen
• Transportverkettung
• feste Stationsfolge
• Kein Leitrechner

Konventionelle Werkzeugmaschine

• Schnitt-und die Vorschubbewegung über einen Motor und Getriebe, sowie über Handräder.

Automat

• Vorschubbewegung z. B. über Kurvenscheiben (unflexibel).

CNC-Werkzeugmaschine

• Automatischer Arbeitszyklus an einem manuell eingespannten Werkstück.
• Werkzeugwechsel meist auch automatisch.

Bearbeitungszentrum

• Automatischer Werkstückwechsel
• Werkzeugkontrollsystem.

Flexible Fertigungszelle

• mehrere Maschinen mit ihren Werkzeugmagazinen
• größerer Werkstückspeicher
• z. T. integrierte Messeinrichtungen.

Flexibles Fertigungssystem

• maschinenübergreifender automatischer Werkstückfluss
• Anbindung einer Fertigungssteuerung bzw. eines Produktions-Planungssystems.

Starre Transferstraße

• sehr geringen Flexibilitätsgrad
• Durch aufwendiges Rüsten können kleine Veränderungen in der Produktpalette gefertigt werden
• folgt dem Linienprinzip und hat in der Regel keine Möglichkeiten, Schleifen oder Gabelungen zu folgen.

Einheitlicher Materialfluss:

• Arbeitssysteme werden entsprechend ihrer Position in den Arbeitsplänen der zu produzierenden Erzeugnisse i. d. R. linear angeordnet.
• Nur bei ein einheitlichem Grundprodukt bzw. eine begrenzte Anzahl von Produktvarianten anwendbar
• a) ohne zeitliche Bindung:
  • Reihenproduktion
  • Materialfluss für alle Erzeugnisse identisch.
  • Einzelne Arbeitsstationen können übersprungen werden, Rücksprünge sind nicht möglich.
  • sehr schnell hohe Zwischenlagerbestände, wenn keine ausreichende Bestandskontrolle erfolgt und zwischen den Arbeitsstationen ausreichend Lagerfläche vorhanden ist.
• b) mit zeitlicher Bindung:
  • Transferstraße = Verkettung zu einem automatisierten Gesamtsystem (z.B. Motorenproduktion).
    - Werkstücke fest mit dem Transportsystem verbunden und können nur simultan fortbewegt werden
    - (synchroner Materialfluss).
  • Fließproduktionslinie = Koppelung durch selbständige Fördereinrichtungen
    - einzelne Werkstücke unabhängig voneinander bewegt werden können
    - (asynchroner Materialfluss)
• Kapazitäten der einzelnen Arbeitssysteme müssen eng aufeinander abgestimmt werden, da es sonst zu Materialstauungen und nicht ausgeglichenen Auslastungen der Arbeitssysteme kommen kann.

Fertigungslinie in der industriellen Produktion.

• konventionelle Transferstraße wird in mehrere Teilstraßen aufteilt
• Puffer zwischen den einzelnen Teilstraßen ein
•  Takte  der Teilstraßen kö nnen variieren 
• einzelne Teilstraßen können  separat  für neue Werkstücke umgerüstet werden 
• So kleinere Losgrößen durch verminderte Umrüstverluste möglich
• Besser zur Produktion von verschiedenen, aber ähnlichen Werkstücken (z.B. Verbrennungsmotoren mit 4-, 6-oder 8-Zylindern).
• Weniger anfällig gegen Störungen einzelner Bearbeitungsmaschinen. Im Falle einer Störung ist nur die entsprechende Teilstraße betroffen.

Zentrenproduktion

• Unterschiedliche Arbeitssysteme räumlich unter Anwendung des Objektprinzips zusammengefassen
• Unterschied zum einheitlichem Materialfluss:
  In einem Produktionszentrum beliebige Materialflüsse
• Flexibles Fertigungssystem(FFS):
  • Produktion + Materialflusssystem automatisiert,
  • mehrere numerisch gesteuerter Maschinen (Bearbeitungszentren, Waschmaschinen usw.), die durch ein automatisiertes Materialflusssystem verbunden sind.
  • Beispiel:
    Bearbeitungszentrum, das in der Lage ist, auf Paletten montierte Werkstücke unter Einsatz mehrerer Werkzeuge automatisch zu bearbeiten.
• Produktionsinsel:
  • verzichtet auf vollständige Automatisierung
  • Gruppentechnologie-Zelle = Verzicht auf die Integration disponierender und kontrollierender Aufgaben
  • wesentlicher Bestandteil einer sog. schlanken Produktion (leanproduction)
  • Mit geringem Planungs-und Koordinationsaufwand die ihnen von der zentralen Produktionsplanung und -steuerung zugewiesenen Aufträge erfüllen
• Einsatz bei verschiedenen Endprodukten mit ähnliche Einzelteilen, die nicht nur die selben Arbeitssysteme belegen, sondern auch nach ähnlichen Arbeitsplänen produziert werden (z. B. Hinterachsen-oder Motorenteile)
• In diesen Fällen bilden die Maschinen und Arbeitskräfte, die zur Herstellung oder Montage verwandter Erzeugnisse eingesetzt werden, eine räumlich zusammen gefasste Gruppe. Dadurch werden die Materialbewegungen beträchtlich vereinfacht.

Primärverpackung

• direktem Produktkontakt für einzelne Verkaufseinheit
• => Produktschutz

Sekundärverpackung

• Vertriebsverpackung für einzelne Verkaufseinheit
• => Produktinformation

Tertiärverpackung als Versandverpackung

• i. d. R. für einzelne Verkaufseinheiten gebündelt
• => indirekter Produktschutz / indirekte Produktinformation

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Lagermittel für Stückgut

• Bodenlagerung
  • Statische Lagerung
    - Blocklagerung
    - Zeilenlagerung
• Regallagerung
  • Statische Lagerung
    - Blockregallagerung
    - Zeilenregallagerung
  • Dynamische Lagerung
    - Feststehende Regale, Bewegte Ladeeinheiten
    - Bewegte Regale, Feststehende Ladeeinheiten
• Lagerung auf Fördermitteln
  • Dynamische Lagerung
    - Stetigförderer
    - Unstetigförderer

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1. Geordnetes Speichern
   = Aufbewahren von Körpern, wobei Orientierung und Position in allen Achsen definiert sind.
2. Ungeordnetes Speichern
   = Aufbewahren von Körpern, wobei Orientierung und Position in allen Freiheitsgraden beliebig sind,
3. Zuteilen
   = Bilden von Teilmengen definierter Größe und Anzahl sowie das Bewegen der Teilmengen zu definierten Zielorten,
4. Verzweigen
   = Auflösen eines Mengenstroınes in Teilmengenströme
5. Zusammenführen
   = Bilden eines Mengenstromes aus Teilmengenströmen
6. Drehen
   = Bewegen eines Körpers aus einer bestimmten Orientierung um eine durch einen körpereigenen Bezugspunkt verlaufenden Achse
7. Verschieben
   = Bewegen eines Körpers aus einer vorgegebenen Position in eine andere vorgegebene Position durch Translation entlang einer Geraden. Die Orientierung des Körpers bleibt dabei unverändert.
8. Ordnen
   = Bewegen von Körpern aus einer unbestimmten in eine vorgegebene Orientienung und Position (oft als „Lage“ bezeichnet) bzw. Bewegungsrichttung
9. Weitergeben
   = Bewegen von Körpern aus einer vorgegebenen in eine andere vorgegebene Position entlang einer nicht definierten Bahn. Der Orientiertungsgrad der Körper bleibt dabei unverändert.
10. Positionieren
    = Bewegen eines Körpers aus einer unbestimmten in eine vorgegebene Position. Die Orientierung des Körpers bleibt dabei außer Betracht.
11. Spannen
    = Vorübergehendes Sichern eines Körpers in einer bestimmten Orientierung und Position unter Beteiligung von Kraftschluss
12. Prüfen
    = Feststellen, ob Körper vorgegebene Bedingungen erfüllen
13. N = Anzahl zuzuteilender Stücke

Beschickungsspeicher (loading store)

• Versorgung einer Einzelmaschine oder der ersten Maschine einer Arbeitslinie
• Durch automatisches Beschicken wird eine Bedienperson eingespart
• Die Kapazität (Q_Be) des Speichers richtet sich nach der bedienerfreien Zeit (t_Be), die man erreichen will (t_s mittlere Stückzeit)
  Es gilt: Q_{Be =} t_Be / ts

Ausgleichsspeícher (buffer store)

• Ausgleich vorhersehbarer Leistungsunterschiede durch Taktzeitschwankungen oder ungenügender Abstimmung
• müssen (zum Beispiel in einer dritten Schicht) wieder aufgefüllt werden.
• Dazu werden nur einzelne Abschnitte der Arbeitslinie herangezogen.

Störungsspeicher (emergency bufler)

• Führt zu loser Verkettung und damit zur Auflösung starrer Detenniniertheit.
• Störungen an einzelnen Maschinen führen nicht zur Abschaltung der gesamten Linie.
• Wenigstens bei kurzzeitigen Störungen laufen die intakten Maschinen weiter.
• => erhöht den Ausstoß der Arbeitslinie

Zwischenspeicher (temporary buffer)

• technologisch bedingte Werkstückansammlungen, in denen zum Beispiel Trocknungsvorgänge ablaufen müssen, ehe der nächste Arbeitsgang ausgeführt wird.
• Auch manuelle Arbeitsplätze in Fertigungslinien sind über Zwischenspeicher zu entkoppeln.

Sammelspeicher (collecting buffer)

• Speicher zur Vorratsbildung von meist fertigen Teilen bzw. Produkten für den Abtransport zum nächsten Fertigungsabschnitt.

Gliederung nach Ordnungszustand des Arbeitsgutes im Speicher:

• Bunker (Werkstücke ungeordnet)
• Stapelmagazine (Werkstücke teilgeordnet)
• Magazine (Werkstücke geordnet)

• flächige Anordnung von Werkstücken
• Teile auf jeweils eigenem Speicherplatz, keine gegenseitige Berührung
• Magazinierung möglich mit geeigneten Zwischenlagen

• Vorrichtungen, die Mengen von Objekten teilen oder vereinigen.
• Es entsteht eine Handhabungsfunktion, wenn
  - es sich um geometrisch bestimmte Körper handelt
  - definierte Orientierungsbedingungen bestehen.

Man unterscheidet:

• Teilen (Verteilen, Aufteilen);
  Bildet Teilmengen aus einer Menge
• Vereinigen;
  Führt Teilmengen zu einer Menge zusammen
• Abteilen;
  Teilen mit definierter Größe oder Anzahl. Wird nur ein Teil abgesonden, spricht man vom Vereinzeln.
  Synonyme:
  Portionieren und Dosieren (wird hauptsächlich für formlose Stoffe benutzt).
• Zuteilen;
  Das ist Abteilen plus Bewegen der Teilmenge zu einem definierten Zielort, z. B. ein Spannmittel in einer Arbeitsmaschine.
• Verzweigen und Zusammenführen;
  Auflösen bzw. Bilden eines Mengenstromes aus Teilmengenströmen
• Sortieren;
  Damit bezeichnet man das Zuordnen und Teilen einer Menge von unterschiedlichen Körpem nach bestimmten Merkmalsklassen, den Sorten.

• Ordnen:
  Nach Orientierung
• Sortieren:
  Nach gleicher Sorte/Art