Für produzierende Unternehmen stellt der Produktionsanlauf oft eine erfolgskritische Phase dar, die es effizient zu planen und überwachen gilt. Mit einem Reifegradmodell kann eine Aussage über die Güte der Prozesse im Produktionsanlauf anhand beschreibender Kennzahlen erfolgen. Dazu werden die Kennzahlausprägungen in Reifegradstufen eingeteilt. Anhand von Aggregationsebenen kann ein Soll-Ist-Vergleich anhand einer Spitzenkennzahl vorgenommen werden.
Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik
Die Basis des Toyota-Produktionssystems, und damit auch Grundphilosophie Ganzheitlicher Produktionssysteme, ist die absolute Eliminierung von Verschwendung. Visuelles Management unterstützt diesen Prozess im Unternehmen. Es dient dazu, Abweichungen von einem festgelegten Standard sichtbar zu machen. Abweichungen vom Standard sind als Hinweis auf Probleme zu verstehen, die es im Sinne der kontinuierlichen Verbesserung zu beheben und den verbesserten Prozess zu standardisieren gilt. Der Beitrag beschreibt die Grundlagen des Visuellen Managements und geht auf ausgewählte Methoden ein (z. B. 5S). Im Anschluss wird die Umsetzung anhand eines Praxisbeispiels der Siemens AG beschrieben.
Visuelles Management, Ganzheitliche Produktionssysteme, Lean Production, schlanke Produktion
Die Montagesteuerung muss bei Störungen im Ablauf einer Baustellenmontage, wie zum Beispiel einem defekten Werkzeug, kurzfristig reagieren, um negative Folgen, wie Lieferverzögerungen oder Zusatzkosten, zu vermeiden. Es wird eine Methode beschrieben, die auf Basis strukturierter Montagepläne und mit Hilfe einer statistischen Online-Simulation schnell verschiedene Handlungsoptionen identifiziert und bewertet. Aufbau und Ablauf der dafür entwickelten Simulation sind weiterer Gegenstand dieses Artikels.
Montagesteuerung, Simulation, Produktionsplanung und -steuerung, Störungsmanagement
Die Verringerung des Werkzeugverschleißes ist ein effektiver Weg, um Kosten in der Massivumformung einzusparen. Um die Standzeit der Werkzeuge zu verlängern werden daher spezielle Beschichtungen und Wärmebehandlungen eingesetzt. Diamond like Carbon (DLC) Schichten zeigen eine hohe Härte und sehr gute Reibeigenschaften. Aufgrund des Verhaltens bei hohen Temperaturen sind diese Schichten für die Warmmassivumformung jedoch ungeeignet. Aufgrund des geringeren Wärmeeintrags in der Halbwarmumformung könnten die Schichten jedoch für die Halbwarmumformung geeignet sein. Da die Reibung ein wichtiger verschleißbeeinflussender Faktor ist werden in diesem Paper die Reibeigenschaften von DLC Schichten in der Halbwarmumformung mit Hilfe des Ringstauchversuchs untersucht. Es werden eine amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffbeschichtung und sechs metallisch amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffschichten (Cr, V und W jeweils in zwei Varianten) an CrN und ohne Beschichtung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass DLC mit- und ohne metallische Dotierung in der Lage sind die Reibeigenschaften in der Halbwarmumformung zu verbessern und den Verschleiß zu reduzieren.
diamond-like carbon (DLC), Reibung, Halbwarmmassivumformung, Massivumformung, Ringstauchversuch
Im Automobilbau steht aktuell die Verbrauchsreduktion im Vordergrund von F&E. Eine Möglichkeit stellt der Leichtbau durch belastungsorientierte Auslegung der Bauteile dar. Ein Lösungsansatz ist die Substitution mehrerer kleiner Blechbauteile zu einem großen, lokal modifizierten Blechbauteil: sogenannten Tailored Blanks, Strips oder Tubes. Ein weiterer Lösungsansatz ist die Kombination passender Werkstoffpartner, um lokal unterschiedliche Bauteileigenschaften zu erreichen. Vielfach wird der Einsatz von Mischverbindungen wie Aluminium und Stahl genannt. Ein qualitativ hochwertiges und zuverlässiges Fügen der Werkstoffe zum Tailored Hybrid Tube (THT) hinsichtlich Reproduzierbarkeit der Umformbarkeit der Naht ist von hoher Bedeutung und soll durch Laserstrahllöten erfolgen. Die abschließende Formgebung des Bauteils erfolgt durch Innenhochdruckumformung (IHU).
Innenhochdruckumformen, Automotive, Laserstrahllöten, Stahl-Aluminium, Karosserie, Downsizing
Schmiedegesenke sind hohen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen können zum Versagen von Schmiedewerkzeugen führen und sind daher ein wesentlicher Kostenfaktor. Die Werkstücktemperatur ist der Parameter mit dem größten Einfluss auf die Belastungen. Das Halbwarmschmieden bekommt eine immer größere Bedeutung. Beim Halbwarmschmieden ist die Fließspannung des Werkstückes, und damit die mechanische Belastung, höher als beim Warmschmieden. Demgegenüber stehen geringere thermische Belastungen. Es wird eine Methode zum Vergleich der unterschiedlichen Belastungsarten in Schmiedegesenken vorgestellt.
Halbwarmschmieden, Warmschmieden, thermische Belastung, Werkzeugverschleiß
Produktionsanläufe an neuen Standorten stellen insbesondere für unerfahrene KMU eine Herausforderung dar. Mittels einer entwickelten Methode zur Planung und Überwachung unter Verwendung eines Reifegradmodells wird der Produktionsanlauf an neuen Standorten beherrschbarer gemacht. Die Methode beinhaltet Referenzprozesse, Kennzahlen und Handlungsmaßnahmen. Über die Verwendung von hochaggregierten Soll-Ist-Vergleichen können Planabweichungen schnell erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik
Beim Hybridschmieden werden massive Rohteile oder Bleche zu einem Verbundbauteil zeitgleich umgeformt und gefügt. Dadurch lassen sich die dem Umformen ansonsten nachgelagerten Fügeoperationen einsparen. Außerdem können durch den Einsatz eines Blechs anstelle von Massivteilen Material gespart oder günstigere Umformaggregate genutzt werden.
Hybrid, Schmieden, Blechumformung, Fügen, Stahl, Stoffschluss
Derzeit lassen sich Kurbelwellen in vier Stufen mit den folgenden Prozessschritten gratlos schmieden: Querkeilwalzen, Querfließpressen, mehrdirektionales Schmieden und Fertigschmieden. Nun wird untersucht, unter welchen Bedingungen die Stadienfolge nach Weglassens des Querfließpressens noch funktioniert. Um den Einfluss des Querkeilwalzens auf das mehrdirektionale Schmieden zu untersuchen werden verschiedene Prozessparameter wie Schulterwinkel und Höhe des Lagerversatzes variiert. Ziel ist es ein grat- und faltenfreies Parameterfeld zu finden. Außerdem soll der Einfluss der Anschlusselemente Zapfen und Flansch untersucht werden.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, Kurbelwelle, gratlos Schmieden
Die Positionierung zwischen Logistikkosten und -leistung der Werkzeugversorgung birgt für Unternehmen der Schmiedeindustrie ein hohes Optimierungspotential. Basierend auf einem im Transferprojekt T13 des Sonderforschungsbereichs 489 "Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" entwickelten mathematischen Modells zur Bestimmung des Werkzeugbereitstellungsverzugs wurde der Zusammenhang zwischen dem gewichteten Servicegrad der Werkzeugbereitstellung sowie dem Werkzeugbestand in einem Werkzeugkreislauf hergestellt. In dem vorliegenden Beitrag werden die Herleitung des Zusammenhangs sowie eine mögliche Nutzbarkeit als Controllinginstrument dargestellt.
Produktionsplanung und -steuerung, Werkzeugbestandscontrolling, Servicegrad, Betriebsmittelmanagemen
Die Auslegung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist ein sehr aufwändiger Prozess, der in großen Teilen auf den Erfahrungen von Systemplanern beruht. Bis jetzt war es nicht möglich, diese Erfahrung in einer Form zu speichern, die eine automatisierte Auslegung von Wegenetzen ermöglicht. Zurzeit wird an einer Einbindung des Wissens der Systemplaner in ein Expertensystem gearbeitet, so dass in Zukunft die Auslegung von Wegenetzen für FTS automatisiert ablaufen kann. In Form einer Fuzzylogik wird das Wissen in einem Regelwerk gespeichert und für die Steuerung des Planungsvorgangs genutzt.
Fahrerlose Transportsysteme, Expertensystem, Fuzzy Logik, Fuzzy Logik Kontroller
Am IPH wurde in der Vergangenheit intensiv am gratlosen Präzisionsschmieden von Stahlwerkstoffen geforscht. Beim gratlosen Aluminiumschmieden bildet sich häufig der sogenannte Flittergrat, ein dünner Metallkranz, der sich in den Spaltbereichen zwischen den formgebenden Elementen bildet und sich negativ auf die Bauteilqualität auswirkt. Aus diesem Grund konnte das Gratlosschmieden für Aluminiumteile bisher nicht umgesetzt werden. In dieser Veröffentlichung wird die Projektvorgehensweise zur Untersuchung der Flittergratbildung erläutert. Zudem wird das erstellte FEM-Modell eines einstufigen Stauchprozesses im geschlossenen Gesenk zur Untersuchung der Flittergratentstehung beschrieben. Mit Hilfe des Modells wird der Einfluss der Parameter Werkstücktemperatur, der Umformgeschwindigkeit, der Breite des Fließspaltes und der Presskräfte auf die Flittergratbildung untersucht. Letztlich soll durch diese Untersuchungen das Gratlosschmieden von Aluminiumbauteilen ermöglicht werden.
Gratlosschmieden, Flittergrat, Aluminium, FEM
Steigende Beschaffungskosten für Strom gefährden zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Können die Volatilität der Strompreise sowie schwankende Energieverbräuche von der Fertigungssteuerung zielgerichtet genutzt werden, ist eine Reduktion der Energiekosten ohne kapitalintensive Investitionen möglich. In diesem Zusammenhang beschreibt der folgende Artikel die Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Reihenfolgebildung unter Berücksichtigung auftragsspezifischer Energiekosten.
zeitvariable Strompreise, schwankender Energieverbrauch, Fertigungssteuerung, Reihenfolgebildung
Bei der Planung von Produktionssystemen muss zunächst mit möglichst geringem Zeit- und Kostenaufwand ein Grobentwurf des Systems erstellt und daraus ein Angebot für den Kunden abgeleitet werden. Dieser Artikel beschreibt eine modellbasierte Vorgehensweise für die Grobplanung und ihre demonstrative Umsetzung, die eine Modellierung auf hohem Abstraktionsniveau erlaubt. Dadurch lassen sich der Modellierungsaufwand und mögliche Modellierungsfehler sowie der Dokumentationsaufwand erheblich reduzieren.
Produktionssystem, Grobplanung, Leistungsvorhersage, Simulation, Variantendokumentation
Die Reklamationsbearbeitung leidet unter fehlerhaft ausgefüllten 8D-Reports und damit auch die Kunden-Lieferanten Beziehung. In einem Forschungsprojekt soll nun ein System zur formalen und inhaltlichen Bewertung von 8D-Reports entwickelt werden – mit dem Ziel, die Reklamationsbearbeitung effizienter und qualitativ hochwertiger zu gestalten.
8D-Methode, 8D-Report, 8D-Bericht, Reklamation, Reklamationsbearbeitung, Reklamationsmanagement, Qua
Vorformoperationen enthalten noch viel Optimierungspotenzial. Dieses Paper beschreibt daher die Auslegung einer vierstufigen Stadienfolge für eine gratlos geschmiedete Kurbelwelle mit Zapfen und Flansch. Der Prozess besteht aus Querkeilwalzen, Querfließpressen, mehrdirektionalem Schmieden und Fertigschmieden. Innerhalb der FEM-Simulationen mit der Software Forge 3 und experimenteller Untersuchungen wurden verschiedene Prozessparameter variiert. Beispiele sind die Werkstück- und Werkzeugtemperatur, Rollgeschwindigkeit und Halbzeugmaterial. Zwecks Verkürzung der Stadienfolge wurde der direkte Einfluss des Querkeilwalzens auf das mehrdirektionale Schmieden ohne das Querfließpressen anhand einer Einzylinderkurbelwelle ohne Zapfen und Flansch untersucht. Die Ergebnisse zeigen mögliche Schulterwinkel für das Querkeilwalzen und mehrere geometrische Werkzeugvariationen für das mehrdirektionale Schmieden.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, Kurbelwelle, gratlos Schmieden
Durch den optimalen Einsatz des Produktionsfaktors "Mensch" hinsichtlich deren Leistungsfähigkeit wird es durch Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen im Tagesverlauf möglich, produktbezogene Fehlerkosten zu reduzieren und die Qualität zu erhöhen. Hierzu muss die Integration der menschlichen Leistungsschwankungen in Verfahren der Produktionsplanung und –steuerung erfolgen. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, mit der ein qualitätsorientierter Belegungsplan unter Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen erstellt werden kann.
Produktionsplanung, Belegungsplanung, menschliche Leistungsschwankungen, Optimierungsproblem
Ist der Güterbahnhof auch in zehn Jahren noch groß genug – oder müssen schon jetzt neue Gleise gebaut werden? Das fragte sich ein Unternehmen aus Österreich. Das IPH half beim Blick in die Zukunft – mithilfe einer detaillierten Materialflusssimulation.
Materialflusssimulation, Güterbahnhof, Bahnverkehr
Die gezielte Analyse von Lebenszyklusdaten bietet das Potential, Schwächen aktueller Produkte und Ansatzpunkte für Produktinnovationen zu identifizieren. Der Beitrag stellt ein Werkzeug zur Auswertung von Lebenszyklusdaten vor und beschreibt, welche Möglichkeiten der Datenanalyse existieren.
Data-Mining, Lebenszyklusdaten, Datenanalyse, Wissensakquisition
Produkte unterliegen seit jeher einer stetigen Weiterentwicklung, die oftmals nicht nur einen Funktionszuwachs, sondern auch eine Weiterentwicklung der geometrischen Abmaße mit sich bringt. Das Phänomen der Produktvergrößerung bis hin zu großskaligen Produkten ist auch im Transportwesen, der Energietechnik und in der Produktionstechnik zu beobachten. Der Trend in Richtung großskaliger Produkte ist überall dort zu finden, wo durch große Produktabmessungen Kosten reduziert bzw. Leistungsdaten erhöht werden können, wie z. B. Containerschiffen oder Windenergieanlagen. Was definiert diese Gruppierung von XXL-Produkten und wo ist die Grenze für diese Produktgruppe zu finden? Eine übergeordnete Klassifizierung großskaliger Produkte ist bisher noch nicht erfolgt. Anhand unterschiedlicher Produktgruppen werden gemeinsame Charakteristika großskaliger Produkte aufgezeigt. Durch diese Betrachtung kann eine produktübergreifende Klassifizierung großskaliger Produkte vorangebracht werden.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, Definition
