Flexible Fertigungssysteme: Der FFS-Report der INGERSOLL ENGINEERS

200 Pages·1985·5.109 MB·German

by  B. F. Holz, W. Gaebler (auth.), B. F. Holz, W. Gaebler (eds.)

Flexible
Ferti gssysteme
Der FFS-Report der
IN GERSOLL ENGINEERS
Mit 27 Abbildungen und zahlreichen Tabellen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg GmbH
Bearbeitet von B. F. Holz und W. Gaebler im Auftrag der
INGERSOLL Ingenieurgesellschaft mbH
Emanuel-Leutze-Straße 1
4000 Düsseldorf 11
Die Konzeption des Buches beruht auf "The FMS Report"
IFS Publications Ltd. 1982. Editor: John Mortimer
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Flexible Fertigungssysteme: d. FFS-Report d. INGERSOLL Engineers I [bearb. von B. F. Holz und W. Gaebler im Auftr. d.
INGERSOLL-Ingenieurges. mbH].
NE: Holz, Bode F. und Gaebler, Wolfgang [Bearb.]; INGERSOLL-Ingenieurgesellschaft (Düsseldorf)
ISBN 978-3-540-13807-5 ISBN 978-3-642-86724-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-86724-8
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1985
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1985
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1985
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne be·
sondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzge
bung als frei zu betrachten wären und daher vonjedermann benutzt werden dürften.
2060/3020-543210
Vorwort
Flexible Fertigungssysteme eröffnen den Unternehmen rasche und gezielte
Reaktionen aufvielfältige Herausforderungen im Wettbewerb wie steigende
Kosten, veränderliche Nachfrage und termingerechte Lieferung. Bei der
Einführung von flexiblen Fertigungssystemen treten in der Regel betrieb
liche und unternehmerische Reorganisationsprobleme auf, die die Firmen
oft nicht aus eigener Erfahrung sondern nur mit einer umfassenden und so
liden Information über diese neue Technik von außen lösen können. Der
Aufbau eines solchen Informationsnetzes kann zudem oft schon zu einer
realistischen Sicht gegenüber der neuen Technologie und zum Abbau von
unangemessenen Befürchtungen führen, die mit ihrer Einführung bei Be
troffenen verbunden sind.
Ich begrüße es deshalb, daß es mit der Herausgabe eines deutschen
"FMS-Reports" auch der deutschen Industrie leichter gemacht wird, sich
fundiert über dieses wichtige Instrument zu informieren. Die Bedeutung der
automatischen flexiblen Fertigung kann für die Erhaltung und Stärkung der
Wettbewerbsfähigkeit unserer Wirtschaft nicht hoch genug eingeschätzt
werden. Nur durch die Entwicklung und Anwendung von Spitzentechniken
und umfangreichem Fertigungs-know-how wird es der Bundesrepublik ge
lingen, ihre Exportfähigkeit und Weltmarktstellung und damit Arbeits
plätze zu sichern.
Dr. Martin Bangemann
Bundesminister für Wirtschaft
INHALTSVERZEICHNIS
A Einleitung
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
B Was ist ein Flexibles Fertigungssystem? 3
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Flexible Fertigungssysteme als neue Fertigungsphilosophie 3
0 0 0 0
2 Elemente Flexibler Fertigungssysteme 4
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 Abgrenzung zwischen Flexiblen Fertigungssystemen und
anderen automatisierten Fertigungskonzepten 9
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
C Warum Flexible Fertigungssysteme? 11
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 Anmerkungen zur Wirtschaftlichkeit 11
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 Schnellere Reaktionsmöglichkeiten auf Anforderungen des
Marktes 12
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3 Verkürzung der Lieferzeiten 15
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 Reduzierung der Herstellkosten 17
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 Reduzierung der Produktanlaufkosten 27
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 Fabrik für die Zukunft 27
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D Wo liegen die Probleme? 31
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Mangelndes Engagement von Management und
Ausführenden 32
0 o o o o o o o o 0 0 o o o o o o o o o o o o 0 0 o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 Falsche Vorstellungen über notwendigen Detaillierungsgrad,
Zeitaufwand und Kosten der Planung 33
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 Ungenügende Definition der Leistungsanforderungen an das
System 34
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00
4 Unzureichende technische Planung der Systemkomponenten
und der Software 35
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5 Fehlende Integration des Flexiblen Fertigungssystems in das
betriebliche Umfeld 39
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6 Schlechte Zusammenarbeit von Planem, Anlagebetreibern und
Lieferanten 40
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7 Ungenügende Vorbereitung der Einführung 41
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
E Wie realisiert man Flexible Fertigungssysteme? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1 Einbindung in die Unternehmensstrategie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2 Projektimplementierungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3 Definition der Leistungsanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4 Variantenentwicklung und Verabschiedung des Grobkonzepts 50
5 Detailplanung des Flexiblen Fertigungssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6 Vorbereitung der Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
F Wohin geht die Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
G Systemvergleiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Auswahl realisierter Flexibler Fertigungssysteme in Europa,
USA und Japan
H Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Die Bilder Nr. 2, 5, 10, 21, 22, 24, 25 wurden mit freundlicher Genehmigung des Verlages
CW-Publikationen Verlagsgesellschaft mbH München dem Buch "Flexibilität in der Ferti·
gungstechnik durch Computereinsatz" von Dr.-Ing. Peter Hedrich (Herausgeber: Prof. Dr.
Horst Wildemann), München 1983, entnommen.
A Einleitung
Flexible Fertigungssysteme (FFS) sind das Thema vieler Diskussionen in
Unternehmen, bei Fachtagungen und in Zeitschriftenartikeln. Dabei domi
niert die Behandlung von technischen Einzelaspekten und die Beschrei
bung von einzelnen realisierten Flexiblen Fertigungsystemen. Was fehlt ist
eine umfassende Darstellung über die Vorteile und die Probleme von Flexi
blen Fertigungssystemen. Mit diesem Report soll diese Lücke geschlossen
werden.
Der Report wendet sich deshalb in erster Linie an die, die über die Ein
führung von Flexiblen Fertigungssystemen zu entscheiden haben. Dem Pla
ner gibt er Hinweise, was über die rein technische Planung hinaus zu beach
ten ist, mit einer Beschreibung und Auswertung von 26 Flexiblen Fertigungs
systemen. Das Schwergewicht des Reports liegt aber auf der Darstellung der
Entscheidungsproblematik und den Integrationsschwierigkeiten solcher Sy
steme.
Flexible Fertigungssysteme sind vor allem eine Fertigungsphilosophie,
entstanden aus den Möglichkeiten neuer Kommunikationstechnologie und
Automatisierungstechnik. Mit FFS werden die Vorteile der Automation mit
denen der Flexibilität verknüpft, zwei Randbedingungen, die sich bisher
weitgehend ausschlossen. Hohe Automationsgrade, die nur für die Großse
rienfertigung und in der Prozeßindustrie wirtschaftlich möglich waren, kön
nen nun auch in Unternehmen der Einzel-bis Mittelserienfertigung erreicht
werden. Die hohe Flexibilität der Systeme ermöglicht es diesen Betrieben,
das zu fertigen, was gerade vom Markt verlangt wird, ohne Rücksicht auf
Losgrößen und Konstruktionsänderungen. Das Ziel ist die "Wirtschaftliche
Losgröße l ", um damit die Montage mit allen benötigten Teilen zeit- und
mengengerecht wirtschaftlich beliefern zu können.
Flexible Fertigungssysteme bestehen aus den beiden gleich wichtigen
Säulen Hardware und Software. Die Hardware setzt sich zusammen aus der
Vernetzung und gegenseitigen Abstimmung von Maschinenneuester Tech
nologie, automatischer Materialflußsysteme und Rechner, wobei die klas
sische Trennung zwischen diesen Komponenten entfällt. Die Software, die
wiederum mit der Hardware vernetzt und abgestimmt ist, disponiert, steuert
und kontrolliert die Hardware, wodurch das Flexible Fertigungssystem wei
testgehend ohne Personal für den laufenden Betrieb auskommt. Flexible
Fertigungssysteme sind aber keine "unbemannten" oder "Geister"-Fabri
ken. Allerdings verschiebt sich die Tätigkeit weit mehr als schon bei der
NC-Technik vom Ausführen hin zum Managen, Kontrollieren und Reparie
ren, von manuellen zu geistigen Tätigkeiten. Entsprechend ändert sich der
Qualifikationsschwerpunkt der benötigten Mitarbeiter. Die Fertigung ver
ändert sich nach der Erstinstallation primär hin zu einem Software-Manage
ment. Als Ergebnis erhält man eine vernetzte Fertigung, die total kontrol
liert ist. Unregelmäßigkeiten, wie ungeplante Bestände, verlorene Teile und
Ausschuß, läßt das System, mit Ausnahme im Fall technischer Störungen,
nicht zu.
2
Der Einsatz von Flexiblen Fertigungssystemen hat gegenüber einer kon
ventionellen Fertigung viele Vorteile für ein Unternehmen. Angefangen bei
der Reduzierung der Herstellkosten über die schnellere Reaktionsmöglich
keit auf Anforderungen des Marktes bis hin zur Erhöhung der Zuverlässig
keit und Transparenz der Fertigung erhöht es die Konkurrenzfähigkeit des
Klein- und Mittelserienherstellers gegenüber dem Großserienhersteller. Un
abdingbare Voraussetzung ist allerdings eine umfassende und sorgfältige
Planung, die nicht oder nur sehr selten an die Werkzeugmaschinenhersteller
"delegiert" werden kann, wie bei Werkzeugmaschineninvestitionen noch
weitgehend üblich.
Sorgfältige Planung heißt im Falle von FFS weit mehr als gute technische
Planung, denn ein FFS tangiert das gesamte Unternehmen.
- Die für eine FFS-Entscheidung erforderlichen Informationen sind typi
scherweise Managementinformationen und auf der Ebene des techni
schen Planers nicht vorhanden, z. B.:
o Wie ist das Risiko und die Wahrscheinlichkeit einer Konstruktions
änderung am Produkt?
o Wie sicher sind die Mengenprognosen?
o Wie werden Bestände bewertet und wie beeinflussen sie das Ergeb
nis?
o In welchem Umfang kann Kapital beschafft werden?
- Ein FFS kann die Organisationsstruktur eines Unternehmens nachhal
tig beeinflussen.
o Es ist oft ein erster unwiderruflicher Schritt zum Computer Integra
ted Manufacturing (CIM) des Gesamtunternehmens.
o Es fördert die Bildung von "Technologieschwerpunkten" und stellt
damit das alte Fertigungsstrukturkonzept in Frage.
o Traditionelle Abteilungsgrenzen, z. B. zwischen Arbeitsvorbereitung,
Programmierung, Disposition verwischen sich und müssen neu defi
niert werden.
- Eine FFS-Planung bedarf auch der frühzeitigen Kooperation mit sonst
bei Investitionsplanungen nur sehr am Rande betroffenen Abteilungen,
wie der Personalabteilung zur Sicherstellung der Personalqualifikation
und der Entwicklungsabteilung zur Klärung der Produktentwicklungs
tendenzen.
Nicht ausreichende Berücksichtigung dieser interdisziplinären Erforder
nisse und Auswirkungen bei FFS-Planungen führt zu erheblichen Proble
men. Die Kenndaten realisierter Flexibler Fertigungssysteme im Anhang
dieses Reports zeigen dies deutlich.
B Was ist ein flexibles Fertigungs
system?
1 Flexible Fertigungssysteme als neue Fertigungsphilosophie
FFS ist keine neue Technologie, die man einfach einkauft, anschließt und
einschaltet, um dann nach alten Prinzipien weiterzuproduzieren, nur mit
dem Ziel, Lohnkosten zu senken. FFS ist eine neue Fertigungsphilosophie,
die sich die neuen Möglichkeiten der Informationsverarbeitung und Infor
mationserfassung zunutze macht, um die von den Prozeßindustrien und aus
der Großserienfertigung bekannten Prinzipien flußorientierter Fertigung
auf Kleinserien- und Einzelteilfertigung zu übertragen. Wie der Name 'Fle
xibles Fertigungssystem' sagt, hat sie zwei Elemente, nämlich "Flexibilität"
und "System".
Flexibilität bedeutet die Fähigkeit, für verschiedene Fertigungsaufgaben
bei minimalen Umstellungsaufwendungen einsatzfähig zu sein. Während
bei einer konventionellen Fertigung das Denken in möglichst großen Ferti
gungslosen mit Optimierung von Rüstzeiten, Zwischenlägern und Maschi
nenauslastung im Vordergrund steht, liegt die Priorität bei einem FFS bei
der Durchlaufzeit Durch die systemimmanente Fähigkeit des FFS, ohne
größeren Aufwand kurzfristig die zu fertigende Teileart zu wechseln, wer
den jeweils bedarfsgerecht diejenigen Teile gefertigt, die zu einem bestimm
ten Auftrag gehören. Das kurzfristige Ziel besteht darin, die Lagerbestände
erheblich zu reduzieren bei gleichzeitiger Erhöhung der Produkt-Mix-Flexi
bilität, das mittelfristige Ziel darin, die Produktkonstruktionsflexibilität zu
erhöhen.
FFS bringt die Produktion näher an den Markt!
Das System besteht aus Maschinen, automatischen Materialflußsystemen
und Rechnern, die miteinander vernetzt sind. Durch die Software werden
die Systemelemente gesteuert und kontrolliert. Zudem werden durch sie
Dispositionsaufgaben wahrgenommen. Als Ergebnis erhält man eine ver
netzte Fertigung, die total kontrolliert ist. Unregelmäßigkeiten, wie unge
plante Bestände, verlorene Teile und Ausschuß, läßt das System, mit Aus
nahme im Fall technischer Störungen, nicht zu.
Damit ein FFS optimal nutzbar ist, müssen dessen Systemgrenzen über
schritten werden. Zum einen ist eine Abstimmung der Systeme des betref
fenden Umfelds, wie Auftragsabwicklung, Materialdisposition, Montage,
Konstruktion und Instandhaltung mit dem FFS notwendig. Die Folge ist
eine total geänderte Ablauforganisation gegenüber der konventionellen
Fertigung. Der Zwang zum Denken und Planen in Systemzusammenhängen
muß auf Dauer die gesamte Fertigung erfassen. Die einsame Insel, z. B. nur
für prismatische Teile, bleibt in der Regel unwirtschaftlich. Erst wenn die ge
samte Fertigung weitestgehend nach den Prinzipien von FFS produziert, ist
man am Ziel der flußorientierten Fertigung. Die darüber hinausgehende In-