Produktionsprozesse – Produkte fertigen und montieren

Zusammenfassung

Die Planung und Steuerung von Fertigungsprozessen sowie die Möglichkeiten der Automatisierung stehen im Mittelpunkt dieses Kapitels. Zuvor werden der Wandel in der Produktionstechnik und die Notwendigkeit zur Integration der Produkt- und Prozessplanung beleuchtet. Die Potenziale der Digitalen Fabrik sowie der Industrie 4.0 werden abschließend aufgezeigt.

Appendices

Antworten zu den Verständnisfragen

Antwort 32.1

Im Wesentlichen gibt es hierfür zwei Gründe: zum einen kommen neue Produkte auf den Markt, sodass die verkaufte Stückzahl des alten Produktes zurückgeht. Zum anderen ist dies meistens noch mit einem Preisverfall verbunden, sodass selbst bei gleichbleibender Stückzahl der Umsatz sinken würde. Oftmals treten beide Effekte gleichzeitig auf.

Antwort 32.2

Die alte Hauptzeit beträgt $t_{\mathrm{h\,alt}}=t_{\mathrm{e}}\cdot 70{\%}=2,8$ Minuten. Diese wird um 30 % reduziert. Somit beträgt die neue Hauptzeit $t_{\mathrm{h\,neu}}=t_{\mathrm{h\,alt}}\cdot 70\,{\%}=1,96$ Minuten. Der Rest der Zeit je Einheit bleibt jedoch unverändert und beträgt 4 − 2,8 = 1,2 Minuten. Somit beträgt die neue Zeit je Einheit jetzt $t_{\mathrm{e\,neu}}=1,96+1,2=3,16$ Minuten. Die neue Auftragszeit berechnet sich damit zu $T=t_{\mathrm{r}}+n\cdot t_{\mathrm{e\,neu}}=978$ Minuten. Damit wurde die gesamte Auftragszeit um ca. 20 % reduziert.

Antwort 32.3

Da die Losgrößen relativ klein und nicht konstant sind, die Arbeitsinhalte und Maschinenfolge jedoch sehr ähnlich, bietet sich hier die belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA) an.

Antwort 32.4

Das Gliederungskriterium der Gruppenfertigung ist eine Werkstückgruppe. Daher ist die Fähigkeit zur Anpassung an veränderte Marktsituationen eingeschränkt. Außerdem benötigt die Gruppenfertigung sehr qualifizierte und flexible Mitarbeiter.

Im Normalfall ist die Auslastung niedriger als bei der Werkstättenfertigung, da die Maschinen nicht so universell eingesetzt werden können.

Antwort 32.5

Ein Bearbeitungszentrum ist für kleinere Stückzahlen geeignet und ermöglicht ein hauptzeitparalleles Rüsten. Bei Werkstücken, die mehrseitig zu bearbeiten sind, wäre eine fünf-achsige Maschine die beste Wahl, da dann keine Umspannvorgänge mehr erforderlich sind.

Aufgaben

Im Folgenden finden Sie Aufgaben zu dem im Kapitel besprochenen Thema. Wenn es sich um Rechenaufgaben handelt, ist der Schwierigkeitsgrad angegeben (• leicht, •• mittel, ••• schwer), und eine Ergebniszeile zeigt das zu erwartende Ergebnis.

Die Lösungen zu allen Aufgaben finden Sie auf der Internetseite des Buches.

.1

••  Ein Bauteil aus 1.0715 mit Rohrgewinde G-½-A (Grundköper einer Schneidringverschraubung) soll mit einer Stückzahl von 1000 pro Stunde hergestellt werden. Es stehen zwei Fertigungsverfahren zur Auswahl: Bearbeitung auf einem Drehautomaten oder mehrstufige Umformung. Die erforderlichen Daten zur Berechnung der Stückkosten sind in der Tabelle aufgelistet. Führen Sie eine Stückkostenberechnung durch.

Daten zur Stückkostenberechnung

	Drehautomat	Umformmaschine
Anschaffungskosten in €	170.000	750.000
benötigte Leistung in kW	7,5	20
Arbeitsfläche in m²	20	60
Wartung in % der Anschaffungskosten pro Jahr	10,00	10,00
Arbeitstage pro Jahr	240	240
Schichtzahl	2	2
Arbeitszeit pro Schicht in h	8	8
Bediener pro Maschine	0,333	2
Maschinengemeinkosten in €/h	5,00	7,00
Werkzeugkosten in €/h	7,50	35,00
Abschreibungszeit in Jahre	6	6
Zinssatz in %	4	4
Quadratmeterpreis in €/m²/Jahr	100	100
Strompreis in €/kWh	0,16	0,16
Lohnkosten in €/h	22	22
Lohnnebenkosten in %	80	80
Taktzeit in s	13	1
Materialkosten in €/Stück	0,16	0,0094

Herzustellender Grundköper einer Schneidringverschraubung

Resultat:

Aus den gegebenen Daten muss zuerst die erforderliche Maschinenzahl berechnet werden. Aus der Taktzeit ergeben sich vier Drehautomaten oder alternativ eine Umformmaschine. Die Nutzungszeit beträgt jährlich 3840 h (240 Arbeitstage × 8 h pro Schicht × 2 Schichten pro Tag). Daraus lassen sich folgende Kosten in €/h ermitteln:

Kostenberechnung in €/h

	Drehautomat	Umformmaschine
Maschinengemeinkosten	20,00	7,00
Instandhaltungskosten	17,71	19,53
Werkzeugkosten	30,00	35,00
Raumkosten	2,08	1,56
Energiekosten	4,80	3,20
Abschreibungskosten	29,51	32,55
Zinskosten	7,08	7,81
Benötigte Bediener	2	2
Lohnkosten	44,00	44,00
Lohnnebenkosten	35,20	35,20
Maschinenstundensatz	160,39	150,86
Fertigungskosten	190,39	185,86
Aus den Fertigungskosten und den Materialkosten pro Stück ergeben sich die Stückkosten zu:
Stückkosten	0,3504	0,1953

.2

•••  Erstellen Sie aus folgenden Angaben zur Herstellung eines Produktes einen Netzplan nach der MP-Methode und kennzeichnen Sie den kritischen Pfad.

Fertigungsdaten zur Netzplanerstellung

Nr.	Bezeichnung	Dauer in Tagen	Vorgänger	Nachfolger
1	Konstruktion	10	–	2, 3, 4
2	Fertigung Druckbehälter	12	1	5, 6
3	Fertigung Schaltschrank	4	1	8
4	Fremdfertigung Hochdruckleitung	8	1	6, 7
5	Vormontage BG 1	4	2	8
6	Vormontage BG 2	7	2, 4	8
7	Vormontage BG 3	3	4	8
8	Endmontage	5	3, 5, 6, 7	9
9	Druckprüfung	2	8	10
10	Elektrische Inbetriebnahme	3	9	–

Resultat: