Der Betriebsleiter 7-8/2016

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FERTIGUNGSTECHNIK Anwendungsbeispiel Werkzeugbau Im Werkzeugbau kann mit einer einstelligen Anzahl an Fertigungslinien heute zum Teil schon über die Hälfte aller Fertigungsaufträge abge bildet werden. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Fertigungsprinzips wird dieser Anteil in Zukunft weiter steigen. Darüber hinaus werden getaktete Fertigungslinien im Werkzeugbau auch standortübergreifend zum Einsatz kommen. Effizient bei Losgröße 1 Fertigungslinien für die Einzelfertigung Hannes Elser, Robert H. Schmitt Am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen wurde in enger Zusammenarbeit mit der Industrie ein geeignetes Vorgehen zur Auslegung von Fertigungslinien für die Einzelfertigung erarbeitet. Welche Potenziale sich damit im realen Einsatz eröffnen, zeigt die beispielhafte Anwendung im Werkzeugbau. In der Einzelfertigung dominiert immer noch das Prinzip der Werkstattfertigung. Hierbei sind funktional gleiche Bearbeitungsstationen – wie z. B. Fräsmaschinen – lokal zusammengefasst. Dem gegenüber steht das aus der Großserien- und Massenfertigung bekannte Prinzip der Fließfertigung, bei dem die Bearbeitungsstationen entsprechend der technologischen Bearbeitungsabfolge eines Bauteils angeordnet sind. Durch die logistische Verknüpfung der Bearbeitungsstationen entsteht eine bauteilspezifische Fertigungslinie. Dipl.-Ing. Hannes Elser; Prof. Dr.-Ing. Robert H. Schmitt, WZL der RWTH Aachen Mit Hilfe von Fertigungslinien lässt sich eine hohe Planbarkeit und Auslastung bei gleichzeitig niedrigen Beständen und geringer Durchlaufzeit realisieren, weshalb Fertigungslinien in Verbindung mit einer kapazitiven Auftragsnivellierung zunehmend auch in der Einzelfertigung eingesetzt werden. Im Gegensatz zur Großserien- und Massenfertigung gestaltet sich die Einführung von Fertigungslinien in der Einzelfertigung jedoch als schwierig, da hier viele verschiedene Bauteile über wenige Fertigungslinien abgebildet werden müssen. Hier setzen die Aktivitäten des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen an. Erarbeitet wurde ein geeignetes Vorgehen zur Auslegung von Fertigungslinien für die Einzelfertigung. Angewendet wurde es bereits im Werkzeugbau. Ausgangssituation Im Werkzeugbau wird überwiegend kundenspezifisch in Losgröße 1 gefertigt. Dies macht den Werkzeugbau zu einem Paradebeispiel für die Einzelfertigung. Das dominierende Fertigungsprinzip ist hierbei nach wie vor die Werkstattfertigung. Dieses Fertigungsprinzip ermöglicht einen hohen Grad an Individualität und Flexibilität in der Fertigung von Bauteilen. Durch die Vielzahl unterschiedlicher Fertigungsabläufe verliert der Mitarbeiter jedoch auch schnell den Überblick, was zu langen Such-, Liege- und Durchlaufzeiten sowie hohen Beständen in der Fertigung führt. Durch die Einführung von Fertigungslinien und der Synchronisation der Fertigungsabläufe durch eine fertigungsweit gültige Taktzeit kann diesen Herausforderungen gezielt begegnet werden. Auslegung von Fertigungslinien Ausgangspunkt für die systematische Auslegung geeigneter Fertigungslinien bildet ein repräsentativer Auftragsdatensatz, der die technologische Bearbeitungsabfolge, die Dauer jedes einzelnen Bearbeitungsschritts sowie die dazugehörigen Bearbeitungsstation enthält. Die technologische Bearbeitungsabfolge gibt die Bearbeitungsstationen und deren Abfolge zur Fertigung eines Bauteiles vor. Zunächst wird die Dauer der einzelnen Bearbeitungsschritte mit einer zuvor festgelegten Taktzeit abge glichen. Im Werkzeugbau hat sich hierbei eine Taktzeit von einem Tag oder einer Schicht bewährt. Überlange Bearbeitungsschritte können durch Überstunden oder eine Vervielfachung des Arbeitstaktes kompensiert werden. Im nächsten Verfahrensschritt werden identische oder teilweise identische Bearbeitungsabfolgen zunächst gruppiert und anschließend durch eine geschickte Variation der Bearbeitungsabfolge zu Fertigungslinien zusammengefasst. Die Konsolidierung der Bearbeitungsabfolgen erfolgt hierbei unter Berücksichtigung von unternehmensspezifischen Zielgrößen. Hierzu gehören beispielsweise eine kurze Durch- 20 Der Betriebsleiter 7-8/2016
FERTIGUNGSTECHNIK 02a+b Einzelfertigung ohne (links) und mit Fertigungslinien laufzeit, eine hohe Auslastung sowie ein niedriger Logistikaufwand. Die Priorisierung dieser Zielgrößen beeinflusst die Auslegung der Fertigungslinien. So kann beispielsweise durch die Abbildung vieler verschiedener Bearbeitungsabfolgen über eine Fertigungslinie eine hohe Auslastung erzielt werden, wohingegen eine kurze Durchlaufzeit durch die Abbildung möglichst wenig verschiedener Bearbeitungsabfolgen pro Fertigungslinie realisiert werden kann. Potenziale von Fertigungslinien in der Einzelfertigung Durch die Einführung von Fertigungslinien in der Einzelfertigung wird der Materialfluss für den Mitarbeiter überschaubar. Hierdurch können Such- und Liegezeiten nachhaltig reduziert werden, was sich positiv auf die Durchlaufzeit eines Bauteils aus- wirkt. Durch die deterministische Festlegung der Durchlaufzeit können zudem exakte und zuverlässige Aussagen über den Fertigstellungs- bzw. Liefertermin eines Bauteils getroffen werden. Des Weiteren können durch eine bedarfsgerechte Fertigungsplanung und -steuerung unnötige Bestände in der Produktion eliminiert werden. Für die in der Einzelfertigung sehr aufwändige kapazitive Auftragsnivellierung und -terminierung kann auf spezielle Softwarelösungen wie z. B. synchroTecS (www.innotec-solutions.de) zurückgegriffen werden. Die erwähnten positiven Effekte konnten von SONA BLW Präzisionsschmiede und ZF Friedrichshafen von der Hirschvogel Automotive Group, den Industriepartnern des WZL, seit der Einführung der ersten Fertigungslinien bestätigt werden. Durch eine kontinuierliche Optimierung dieser Fertigungslinien hinsichtlich des Auftrags spektrums konnten Zielgrößen wie die Durchlaufzeit noch weiter verbessert werden. Neben dem Werkzeugbau wurde die Anwendbarkeit des Verfahrens zur Auslegung von Fertigungslinien anhand von realen Datensätzen auch für andere Branchen erprobt. Hierbei konnten vergleichbare Verbesserungen in der Fertigung erreicht werden. Bei Einzelfertigern mit klassischer Werkstattfertigung konnte zum Teil eine Durchlaufzeitreduzierung von über 50 % für den betrachteten Datensatz erreicht werden. www.wzl.rwth-aachen.de Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit 03 Auswirkung von Fertigungslinien und Taktzeit auf die Durchlaufzeit Der Betriebsleiter 7-8/2016 21
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