Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 105 Issue 6

Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb

Volume 105 Issue 6

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Chancen im globalen Wettbewerb

March 28, 2017

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Inhalt

March 28, 2017

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Otto Kienzle – ein Wegbereiter der Produktionswissenschaft

Rita Seidel March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Die heutige Produktionswissenschaft konstituierte sich in der wechselseitigen Durchdringung von industrieller Praxis und wissenschaftlicher Forschung. Die Anfänge führten von der verfahrensorientierten Mechanischen Technologie in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts zur Verwissenschaftlichung der Technik. Die Gründung Technischer Hochschulen brachte die Institutionalisierung und Emanzipation der Technik als Wissenschaft. Erfahrungen aus der Rüstungswirtschaft im Ersten Weltkrieg verbunden mit Anstößen aus der amerikanischen Rationalisierungsbewegung erforderten in den 1920er Jahren die Neuorganisation der Fabrik für die Erfordernisse der Massenfertigung. Für die nationalsozialistische Wirtschaftspolitik wurden Rohstoffbeschaffung und Massenfertigung zentrale Themen. Nach dem Zweiten Weltkrieg stand zunächst der Wiederaufbau der Industrie in Zusammenarbeit mit Wissenschaft und Forschung im Vordergrund produktionstechnischer Fragestellungen. Ein Forschungsprojekt soll Leben und Werk von Otto Kienzle als einem Wegbereiter der Produktionswissenschaft in den wissenschaftsgeschichtlichen und allgemeinhistorischen Kontext stellen.

Variantenreduzierung durch Nutzung von Normteile-Assistenzen

March 28, 2017

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Qualitätsorientierte Erweiterung des Fabrikplanungsprozesses

Benjamin Hirsch, Peter Nyhuis March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Um die langfristige Wettbewerbsfähigkeit sichern und die stetig steigenden Kundenanforderungen befriedigen zu können, sind produzierende Unternehmen heutzutage gezwungen, qualitativ hochwertige Produkte zu fertigen und eine hohe Produktivität im Betrieb sicherzustellen. Dabei stoßen bestehende Produktionsprozesse und -strukturen häufig an ihre Grenzen. Vielfach sind Qualitätssteigerungen und Verbesserungsmaßnahmen in der laufenden Produktion nur mit einem erheblichen Aufwand zu realisieren. An dieser Stelle setzt ein Vorgehen an, das derzeit am Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der Leibniz Universität Hannover entwickelt wird. Bereits im Rahmen der vorgelagerten Fabrikplanung werden dabei die Anforderungen qualitativ hochwertiger Produkte und Prozesse berücksichtigt. Es werden aufbauend auf diesen Anforderungen entsprechende Maßnahmen abgeleitet und in den Fabrikplanungsprozess integriert.

Leichte Werkzeugmaschinenumhausungen

Eckart Uhlmann, Wolfgang Bleck, Bernd Duchstein, Thorsten Labudde, Maria Wildau March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Die steigenden Anforderungen an Werkzeugmaschinenumhausungen bzw. trennende Schutzeinrichtungen durch die HSC-Bearbeitung erfordern eine Substitution von unlegierten und legierten Stählen. Um dieses Ziel zu erreichen, untersuchen das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin und das Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen in einem gemeinsamen Projekt die Eignung von austenitschen Edelstählen durch Aufprallprüfungen, begleitet durch werkstofftechnische Untersuchungen. Aluminiumlegierungen wurden bisher nur durch Aufprallprüfungen bewertet. Als Ergebnis lässt sich feststellen, dass austenitische Edelstähle und Aluminiumlegierungen für den Einsatz in trennenden Schutzeinrichtungen geeignet sind. Generell ist darauf zu achten, dass vor der Anwendung des austenitischen Edelstahls die chemische Zusammensetzung und somit die Stabilität des Werkstoffs bekannt sind.

Ressourcenorientierte Bewertung alternativer Prozessketten

Eberhard Abele, Sebastian Schrems March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Das Ziel einer nachhaltigen, besonders energie- und ressourceneffizienten Produktion gewinnt zunehmend an Bedeutung. Bestehende Fertigungen lassen sich dabei nur bis zu einem gewissen Grad optimieren. Bei der Neuplanung von Fertigungsprozessketten sind die Stellhebel ungleich größer, da dort die grundlegenden Entscheidungen zur eingesetzten Technologie und einem damit einhergehenden Energie- und Ressourcenverbrauch getroffen werden. Derzeit ist es nur möglich, bestehende Fertigungsketten mittels aufwendiger Datenerfassung und Bilanzierung zu bewerten. Bis heute mangelt es an einer Vorgehensweise, die es mit noch teils unsicheren Daten während der frühen Planungsphasen ermöglicht, bei Vorliegen alternativer Prozessketten die effizienteste Fertigungskette prospektiv bestimmen zu können. Dieser Artikel beschreibt eine Methodik für eine effiziente Datenerhebung und Bewertung sowie für deren Umsetzung in einem Software-Tool zur Implementierung in den Produktionsplanungsprozess. Betrachtet werden dabei die größten Herausforderungen zur Datenerfassung und der frühzeitigen Abschätzung der zu erwartenden Verbrauchskennwerte beliebiger Prozessketten.

Ressourceneffizienz durch Produktionsoptimierung

Johannes Fresner March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Die Optimierung des Einsatzes von Rohstoffen und Energien birgt ein großes Potenzial zur Senkung der Kosten im produzierenden Gewerbe und in der Industrie. In diesem Beitrag wird beschrieben, warum Ressourceneffizienzsteigerung wichtig ist, mit welchem systematischen Vorgehen die betriebliche Ressourceneffizienz optimiert werden kann und welche Einsparungen als Ergebnis des beschriebenen Vorgehens zu erwarten sind: Die Reduktion von Abfällen um 50 Prozent und die Reduktion des betrieblichen Energieverbrauches um 10 bis 20 Prozent ist kein Einzelfall.

Wissensbasierte Energieanalyse

Hendro Wicaksono, Sven Rogalski March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Vor dem Hintergrund einer wesentlich verbesserten Energieeffizienz in Gebäuden des Privat- und Geschäftsbereichs – trotz bestehender Gebäudeautomationssysteme – startete im Mai 2009 das Projekt „KEHL – Kontrollierte-Energie-Haushalts-Lösungen“ im Rahmen des Programms „KMU-innovativ“. Die wesentliche Forschungsherausforderung ist dabei, es dem Nutzer auf Basis einer einzigartigen Raum-, Zeit-, Ereignis-Relation zu ermöglichen, gebäudebezogene Gesamtverbräuche in Gebäuden bis auf die Geräteebene aufzusplitten und energetische Auswertungen in Abhängigkeit zum Nutzungsverhalten durchzuführen. Hierdurch werden nutzungsabhängige Energieverbrauchsanalysen ermöglicht, die eine automatisierte energieeffizientere Ansteuerung der vorhandenen Automationssysteme bewirken. Im nachstehenden Beitrag sollen unter anderem auf bisher erzielte Projektergebnisse eingegangen sowie weiterführende Forschungsansätze herausgestellt werden. Schwerpunkt der Ausführungen bilden insbesondere die KEHL-Wissensbasis und die darauf aufbauenden Energieanalysen.

Identifikation kritischer Bauelemente für ein effizientes Ersatzteilmanagement

Uwe Dombrowski, Sebastian Weckenborg, Sven Schulze March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Das Ersatzteilmanagement für Elektronikkomponenten gewinnt in vielen Industriebranchen wie der Automobil- oder Luftfahrtindustrie zunehmend an Bedeutung. Der steigende Anteil an Elektronik und die hieraus resultierenden neuen Anforderungen an das Ersatzteilmanagement erfordern jedoch neue Methoden, um die Kundenanforderungen durchgängig bedienen zu können. Die langfristige Verfügbarkeit vieler elektronischer Bauelemente ist nicht gesichert, auch die Ersatzteilversorgung kann auf Grund nicht mehr gegebener Verarbeitbarkeit und Funktionsfähigkeit nach der Lagerung gefährdet sein. Eine umfassende Beobachtung aller in der Produktion verwendeten elektronischen Bauelemente würde jedoch erhebliche Ressourcen im Unternehmen binden, so dass eine gezielte Identifikation der kritischen Bauelemente erforderlich ist. Im vorliegenden Artikel wird eine Methodik zur schnellen Klassifizierung der in einem Fahrzeug verwendeten Bauelemente in Kategorien kritisch und unkritisch vorgestellt. Das Ersatzteilmanagement kann sich damit auf die relevanten Bauelemente fokussieren und zielgerichtet agieren. Dadurch sind erhebliche Einsparungen bei einem gleichzeitig höheren Servicelevel zu erwarten.

Assistenzsystem zur Diagnose in der Produktionslogistik

Matthias Elsweier, Peter Nyhuis, Rouven Nickel March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Störungen in der Produktion, die negative Auswirkungen auf die Zielgrößen der Produktionslogistik haben, müssen erkannt und behoben werden. Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) besitzen häufig keine ausreichende Mitarbeiterkapazität, die die logistischen Zusammenhänge in der Produktion beherrschen und so zielgerichtet auf die Verbesserung des logistischen Prozesszustands einwirken können. Außerdem fehlt häufig grundlegendes Wissen über die komplexen Zusammenhänge der Zielgrößen und die einzuleitenden Maßnahmen gegen Störungen in der Produktion. Das zeigt auch die mangelnde Zielerreichung der angestrebten logistischen Ziele in KMU [1]. Der folgende Beitrag stellt einen am IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH entwickelten Lösungsansatz zur Diagnose von Störungen in der Produktionslogistik und Ableitung von Empfehlungen für Maßnahmen mittels eines Assistenzsystems vor.

Versorgungslogistik – Agilität als Erfolgsfaktor in turbulenten Zeiten

Peter Faust, Stephan Sainer March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Ist Agilität der Feind der Standardisierung? Was heißt Kundenorientierung für die Versorgungslogistik? Berücksichtigt die Einführung eines Produktionssystems ausreichend eine Gesamtprozess-Verbesserung? Im folgenden Beitrag werden diese Fragen aufgegriffen und mit dem Verständnis einer ganzheitlichen Versorgungslogistik beleuchtet. Aufgezeigt werden neue Herausforderungen aus den erhöhten Anforderungen der „Zweiten Lean-Welle“, aus globalen Versorgungsstrukturen und einem turbulenten Umfeld. Agilität wird dabei zu einem Erfolgsfaktor der Versorgungslogistik bei steigender Volatilität. Agile Supply Chains reagieren schnell und verhältnismäßig auf Krisen, außerdem gelingt ein zügiges Umschalten in einen vernünftigen Wachstumsmodus. Eine agile Versorgungslogistik optimiert proaktiv Supply Chain-Strukturen und -Prozesse.

Endbearbeitung auftraggeschweißter Verschleißschutzschichten auf Kobaltbasis

Danny Hösel, Holger Dürr, Stefan Thurner March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Auf Grund der stetig steigenden Anforderungen an die Produkte des Maschinen-, Werkzeug- und Formenbaus hinsichtlich ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte ist ein Umdenken in der Anwendung von Beschichtungstechnologien notwendig. Die steigende Komplexität der hoch beanspruchten Baugruppen und Werkzeuge bei gleichzeitig gestiegenen Anforderungen an die Standzeit machen die Anwendung von verschleiß- und temperaturfesten Werkstoffe bei gleichzeitig neuen Bearbeitungsstrategien unumgänglich. Die Grenzen der bislang dafür zum Einsatz gebrachten Wärmebehandlungsverfahren sind erreicht, sodass die Verwendung partiell aufgetragener Verschleißschutzschichten eine Alternativlösung bietet. Dabei zeigt die Beschichtung kompletter Werkzeuge genau wie die Regeneration durch auftraggeschweißte Schichten enorme ökonomische Potenziale. Da die aufgetragenen Schichtsysteme jedoch die Anforderungen an Maß, Form, Lage und Oberflächenqualität nur begrenzt erfüllen, ist eine spanende Endbearbeitung essentiell. Zu diesem Thema werden die Prozesskette, die Anforderungen und die Versuchsergebnisse zur Fräsbearbeitung verschleißfester Schichten auf Kobaltbasis vorgestellt.

Motion Tracking zur Ermittlung der Werkstückkinematik beim Läppen

Uwe Heisel, Gregor Wolf, Philipp Jakob, Thomas Böhm March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Beim Planläppen hängen die erzielbare Abtragsrate und Oberflächengüte sehr stark von der Werkstückkinematik ab. Daher ist die genaue Kenntnis dieser Kinematik eine wichtige Voraussetzung wenn es gilt, die Effizienz und Qualität des Feinstbearbeitungsverfahrens zu steigern. Untersuchungen am Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart befassen sich mit den Auswirkungen unterschiedlicher Werkstückgeometrien und Belegungen des Werkstückhalters auf die daraus resultierende Werkstückkinematik. Hierbei wird speziell das Einscheiben-Planläppen mit Reibungskopplung betrachtet. Die optische Erfassung der komplexen Bewegungsmuster der am Läppvorgang beteiligten Komponenten erfolgte mit Hilfe eines am IfW entwickelten Motion Tracking-Verfahrens. Hiermit konnte eine Abhängigkeit der Werkstückkinematik von der Werkstückgeometrie beobachtet werden.

Automatische Generierung von MPC-Kontakt anhand der Kontaktknoten zwischen FE-Baugruppen

Alexandru Dadalau, Alexander Verl March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Mit der Steigerung der Computerleistung werden die Finite-Elemente (FE)-Modelle immer komplexer. Damit verbunden ist ein höherer Modellierungs- und Änderungsaufwand von solchen Modellen, insbesondere im Falle von vielen Versionen desselben Modells. Mit Hilfe einer komponentenorientierten Modellierung lässt sich der Aufwand drastisch reduzieren, wobei gleichzeitig die Fehleranfälligkeit sinkt. Die Voraussetzung bei der komponentenorientierten FE-Modellierung ist jedoch eine möglichst einfache aber flexible Definition der Modellschnittstellen, sodass die Kopplung der Komponenten automatisiert erfolgen kann. Der Kopplungsalgorithmus muss dabei insbesondere nichtkonforme Netze sehr unterschiedlicher Art zuverlässig unterstützen können. Im vorliegenden Text wird eine neuartige, kontaktknotenbasierte Methode zur automatisierten Kopplung von nichtkonformen FE-Netzen mit Hilfe von Multi-Point-Contraints (MPC)-Kontaktelementen vorgestellt.

Reduktion strukturdynamischer und thermoelastischer FE-Modelle

Knut Großmann, Andreas Mühl March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Die Methode der Finiten Elemente (FEM) ist ein für dynamische und thermoelastische Berechnungen an Werkzeugmaschinen geeignetes und weitgehend in den CAD-Prozess eingebettetes Werkzeug. Bei FE-Modellierungen großer Strukturen entstehen allerdings Modelle mit vielen tausenden Freiheitsgraden und damit lange Rechenzeiten. Große Relativbewegungen von Strukturbauteilen untereinander erfordern zudem veränderliche Koppelbedingungen, die direkt in der FEM nur aufwändig und oft unübersichtlich modellierbar sind. Der Export von reduzierten, auf notwendige Koppelkoordinaten kondensierten FE-Modellen von Werkzeugmaschinen-Gestellbaugruppen in eine Simulationsumgebung, in der nichtlineare Koppelbedingungen einfach hinzufügbar sind, liefert Lösungsbeiträge für beide Probleme. Der Artikel beschreibt daher ausgewählte Algorithmen und Berechnungstechnologien zur Freiheitsgrad-Reduktion und Kondensation von FE-Modellen und geht hierbei auf einige Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Verhaltensbereiche Strukturdynamik und Thermoelastizität ein.

Methodik zur humanorientierten Systementwicklung und Kommunikationsoptimierung

Martin Laue, Egon Müller March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien und Techniken der Digitalen Fabrik im Bereich der Produktionsplanung bewirkt durch die Automatisierung von Prozessen eine zunehmende Digitalisierung der Planungsinformationen. Auf die Kommunikationsprozesse der Mitarbeiter kann diese Digitalisierung unter Umständen negative Auswirkungen haben. Begründet liegen diese in einer technikorientierten Sichtweise bei der Entwicklung der Systeme. Diese Sichtweise kann auch zur Folge haben, dass menschliche Bedürfnisse bei der Gestaltung der zu automatisierenden Prozesse zu wenig berücksichtigt werden, und die entwickelten Systeme den Menschen in seinen Fähigkeiten und Besonderheiten beschränken. In diesem Beitrag wird eine Methodik zur Unterstützung der Prozessanalyse und -konzeption vorgestellt, bei der neben den systemtechnischrelevanten Elementen des zu automatisierenden Prozesses, auch die Bestandteile der prozessimmanenten Kommunikation sowie die Forderung nach menschengerechter Arbeitsgestaltung beachtet werden.

Reverse Engineering in der Einarbeitungsphase der Blechumformung

Christine Schöne, Ralph Stelzer, Dietmar Süße, Ulf Schmidt March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung In diesem Beitrag wird die Verknüpfung der Umformprozesssimulation mit innovativer Mess- und Auswertetechnik dargestellt. Damit werden die der Simulation zugrunde liegenden Modelle weiterentwickelt und die Einarbeitung von Umformwerkzeugen wissenschaftlich durchdrungen. Das bedeutet, dass mittels Reverse Engineering die „erweiterte Methodenplanung“ am realen Einarbeitungsprozess nachgewiesen wird. Mit dem Vergleich der Simulations- und Messergebnisse wird die Realitätsnähe der untersuchten Modelle bewertet. Mit der Weiterentwicklung von zur Rückfederungskompensation verwendeten Optimierungsalgorithmen auf die Problematik der Werkzeugeinarbeitung wird die Anpassung der Werkzeugtopologie durch neue Softwarefunktionalitäten automatisiert ablaufen.

Überwachung des Anlagenzustands mittels Kennlinien

Borris van Thiel, Thomas Frädrich, Peter Nyhuis March 28, 2017

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Abstract

Kurzfassung Zur Sicherung der Wirtschaftlichkeit eines Produktionsunternehmens müssen neben der ständigen Anpassung des Produktionsprogramms Maßnahmen der Verfügbarkeitssicherung an die sich wandelnden Markt- und Kundenforderungen hinsichtlich der Faktoren Kosten, Zeit und Qualität angeglichen werden. In diesem Zusammenhang muss sich auch die Unternehmensfunktion Instandhaltung ändern. Bislang wurde in der Instandhaltung nicht auf heute stetig anfallende Produkt- und Variantenwechsel reagiert. Des Weiteren hatte die Instandhaltung auch keine Maßnahmen zur Steigerung der Wertschöpfungsprozesse zum Ziel, sondern strebte lediglich die Wiederherstellung von Anlagenzuständen, wie sie zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme definiert waren, an. Dieses Defizit wurde inzwischen erkannt und in die DIN 31051 das Ziel einer Anlagenverbesserung aufgenommen. Derzeit fehlen jedoch noch geeignete Methoden zur Umsetzung dieser Forderung. Der folgende Beitrag formuliert einen Ansatz, der dieses Defizit durch die Beschreibung des Anlagenzustands mittels Kennlinien zu beheben versucht.

Vorschau

March 28, 2017

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ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb provides expert articles on recent developments in production engineering as well as on industrial service processes. The magazine addresses companies’ executives and specialists in research and development.
The main emphasis is put on the efficiency of production processes and cost reduction. Attention is also dedicated to manpower as being a key factor for the successful implementation of new production technology. Modern and efficient plant management increasingly requires a holistic approach, which is the canon for the editorial work of ZWF. Published in German only.
All articles are subject to thorough, independent peer review.