W Methoden der Planung und Organisation

W2334-01 Methoden der Planung und Organisation
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier Modul Produktionssysteme (W2334)

Inhalt Einführung/Anwendungsszenarien Planung des Produktionsprogramms
Gliederung der Produktionsaufgabe – Organisationskonzepte Planung überbetrieblicher Strukturen –betriebliche Standorte Planung betrieblicher Strukturen Planung von Fertigungssystemen – Abläufe und Dimensionen Fallstudie Arbeitssysteme Planung von Produktionssystemen 2 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme 3 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Förderhilfsmittel
Definition Förderhilfsmittel Förderhilfsmittel sind Einrichtungen zum Bilden von Ladeeinheiten der Waren für den Transport mit Fördermitteln, zum Abstellen an Arbeitsplätzen und zur Lagerung. Aufgabe eines Förderhilfsmittels: Aufnahme und Zusammenfassung des Förderguts Schutz für das Fördergut Manipulierbarkeit mit Fördermitteln Lagerfähigkeit Klassifikation der Aufgabe des Förderhilfsmittels 4 W : Methoden der Planung und Organisation

Zuordnung von Fördergut und Förderhilfsmittel Aus Handhabungs- und Kostengründen wird man versuchen, Förderhilfsmittel auf tragende Förderhilfsmittel zu beschränken, und nur dann umschließende oder gar abschließende Förderhilfsmittel verwenden, wenn die genannten Aufgaben mit einem tragenden Förderhilfsmittel nicht zuverlässig erfüllt werden. Zuordnung von Fördergut und Förderhilfsmittel 5 W : Methoden der Planung und Organisation

Zuordnungsmatrix Fördergutklasse/ Förderhilfsmittel-Klasse 6 W : Methoden der Planung und Organisation

Festlegung der Förderhilfsmittelanzahl Maßgebend ist die (maximal) im Umlaufbestand gebundene Anzahl von Förderhilfsmitteln und die erforderliche Verfügungs- und Bereitstellungsreserve. Die Anzahl belegter Förderhilfsmittel ist aus den Lagerbeständen und den dort gebundenen Förderhilfsmitteln, den inner-/überbetrieblichen Durchlaufzeiten und den inner-/ überbetrieblichen Puffern zu ermitteln. Die Sicherheitsreserve ist entsprechend der angestrebten Wahrscheinlichkeit auszulegen, mit der für eine Anforderung ein freies Förderhilfsmittel angeboten werden kann. 7 W : Methoden der Planung und Organisation

Steuerung des Förderhilfsmittel-Einsatzes / Disposition Lenkung von Förderhilfsmitteln 8 W : Methoden der Planung und Organisation

Lokalisierung / Verfolgung der Förderhilfsmittel Zur Lokalisierung/Verfolgung von Förderhilfsmitteln im Materialfluss können mehrere Prinzipien verwandt werden: Zählende Verfolgung Identische Förderhilfsmittel bzw. Gebinde werden über Waagen, Lichtschranken, Kameras o. ä. erfasst. Ggf. können über Geometrieunterschiede Typen von Förderhilfsmitteln unterschieden werden. Alphanumerische Beschriftung Auf dem Förderhilfsmittel wird eine alphanumerische Identifikation entweder fest oder über eine Begleitkarte aufgebracht. Ggf. enthält die Begleitkarte die Zieladresse. Identifikation über Code Wie bei alphanumerischer Beschriftung kann ein Code entweder fest oder über eine Begleitkarte (z. B. Barcode, Lochmuster, Magnetcode oder Chipspeicher) aufgebracht werden. Häufig ist jedoch eine Beschriftung oder elektronische Codierung im Fertigungsprozess (Lackieren, Wärmebehandlung usw.) ungeeignet und eine mechanische Codierung erforderlich. Neben Lochcodes sind dies in der Regel schaltbare Nocken oder Stifte. 9 W : Methoden der Planung und Organisation

Aktive Identifikation Ein Förderhilfsmittel besitzt einen Mikroprozessor mit Datenspeicher, -sender und -empfänger. An Erfassungsstationen findet der Datentransfer mittels Ultraschall, Datenfunk oder Infrarotlicht statt. Hier ist ggf. eine Umcodierung denkbar, so dass eine zustandsabhängige Steuerung der Förderhilfsmittel ermöglicht wird. 10 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel Hochvakuumpumpenfertigung Die Fa. TMP stellt Hochvakuumpumpen her. Die bestehende Fertigung ist zur Erreichung der notwendigen Flexibilität gegenüber Stückzahl-, Verfahrens- und Erzeugnisänderungen vorwiegend auf manuelle Eingriffe mit allen damit verbundenen Nachteilen angewiesen. Das Fördern und die maschinennahe Bereitstellung von Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen erfolgt bisher rein manuell. Die Bereitstellung von Fertigungspapieren, Arbeitsplänen und Steuerdaten an den Werkzeugmaschinen erfolgt ebenso wie die Überwachung des Fertigungsgeschehens noch ohne Rechnerunterstützung. Im Rahmen einer langfristig orientierten Umstrukturierung sind neben der Festlegung einer geeigneten Fertigungsorganisation die Planung der Handhabungs-, Transport- sowie Lagereinrichtungen des flexiblen Fertigungssystems durchzuführen. Die Abstimmung der Einzelergebnisse sowie die Zusammenführung zu einem Gesamtkonzept soll die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit des neustrukturierten Fertigungsbereichs auch bei veränderten Marktbedingungen gewährleisten. 11 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel Hochvakuumpumenfertigung
Die technischen Grundlagen zur Optimierung des zukünftig relevanten Maschinenparks konzentrieren sich auf die hinsichtlich Fertigungskomplexität und Stückzahlvolumen maßgebenden Werkstückgruppen: Statorring Rotor Welle Gehäuse Basisflansch 12 W : Methoden der Planung und Organisation

Wir werden folgende Reihenfolge betrachten: Auswahl der Förderhilfsmittel Magazinierung Werkstückbereitstellung Fertigungsprinzip 13 W : Methoden der Planung und Organisation

Materialfluss 14 W : Methoden der Planung und Organisation

Materialfluss Die Förderhilfsmittel müssen in den einzelnen Werkstückgruppen durchgängig eingesetzt werden. 15 W : Methoden der Planung und Organisation

Die technischen Grundlagen zur Bestimmung des zukünftig relevanten Maschinenparks konzentrieren sich auf die hinsichtlich Fertigungskomplexität und Stückzahlvolumen maßgebenden Werkstückgruppen Statorring, Rotor, Welle, Gehäuse und Basisflansch. 16 W : Methoden der Planung und Organisation

Alternative Förderhilfsmittel Fördergüter, Förderhilfsmittel und Werkstück-/Material-/ Fördergutaufnahmen für einen automatisierten Fertigungsablauf: Fördergut Flachpalette Fördergut Fördergut Aufnahme Aufnahme Aufnahme Schubladenpalette 17 W : Methoden der Planung und Organisation

Dimensionierung Stückzahlen, Losgrößen und Palettenanzahlen pro Jahr für Wellen. Dabei werden drei Losgrößen gebildet. Wellen Pfad Typ Sachnummer Bezeichnung St./a Los Pal/a 1 50 Welle 2782 200 28 4 150 2472 38 2 340 928 100 360 1468 23 3 450 618 19 5 1000 634 13 6 912 1500 186 20 10 Summe der Paletten pro Jahr 188 18 W : Methoden der Planung und Organisation

Auswahl von Förderhilfsmitteln Zur Bewertung alternativer Förderhilfsmittel werden die folgenden Kriterien definiert. Kriterium Bewertungsgrundlage Flexibilität bezüglich unterschiedlicher Werkstückgruppen Umbauaufwand Eignung bezüglich WS-Geometrie / WS-Gewicht Flexibilität innerhalb einer Werkstückgruppe Flexibilität bezüglich der Bearbeitungstiefe Anpassungsfähigkeit WS-Geometrieveränderungen Fassungsvermögen Auslastung bei gegebener Losgrößenstruktur Manuelle Zugriffsmöglichkeit Eingriffsmöglichkeiten im Störfall Zugriffsmöglichkeiten für QS 19 W : Methoden der Planung und Organisation

Auswahl von Förderhilfsmitteln Kriterium Bewertungsgrundlage Zuverlässigkeit Positionsgenauigkeit Lagesicherheit Verschleißfestigkeit Werkstückschutz Berücksichtigung kritischer Werkstückflächen Schutz vor Beschädigung Eignung für flurfreie / flurgebundene Förderung Kombinierbarkeit: Förderhilfsmittel & Fördermittel Eignung als Lagerhilfsmittel Einsatzmöglichkeit im Lagerbereich Eignung als Bearbeitungshilfsmittel Verwendungsmöglichkeit z.B. Reinigungsanlagen 20 W : Methoden der Planung und Organisation

Auswahl von Förderhilfsmitteln Die Bewertung wird je Werkstückgruppe vorgenommen. Das Ergebnis für die Werkstückgruppe Wellen zeigt die folgende Tabelle: Bewertungs-kriterium Gewich-tungs-faktor Holzpalette Gitterbox-palette Modulare Magazin-palette Kasten E T Zuverlässigkeit 4,25 6 26,25 4 21 31,5 Flexibilität bzgl. Bearbeitungstiefe 4,75 28,5 Flexibilität innerh. Werkstückgruppe 25,5 Manuelle Zugriffsmöglichk. 16 3 12 5 20 Werkstückschutz 3,75 2 7,5 11,25 21 W : Methoden der Planung und Organisation

Auswahl von Förderhilfsmitteln Bewertungs-kriterium Gewich-tungs-faktor Holz-palette Gitterbox-palette Modulare Magazin-palette Kasten E T Flexibilität bzgl. unterschiedlicher Werkst.-gruppen 2,5 6 15 Fassungsverm. 2,25 13,5 4 9 3 6,75 Eignung für flurfreie/-gebundene Transportsysteme 2 12 Eignung als Lagerhilfsmittel 5 10 Eignung als Bearbeitungsmitt. 1,75 1 5,25 22 W : Methoden der Planung und Organisation

Auswahl von Förderhilfsmitteln Bewertungs-kriterium Gewich-tungs-faktor Holzpalette Gitterbox-palette Modulare Magazin-palette Kasten E T Summe 158 148 172,5 145,8 Rang 2 3 1 4 E = Erfüllungsfaktor; T = Teilwert = Erfüllungsfaktor x Gewichtungsfaktor Erfüllungsfaktoren: 6 = sehr gut; 5 = gut; 4 = befriedigend; 3 = ausreichend; 2 = mangelhaft; 1 = ungenügend 23 W : Methoden der Planung und Organisation

Belegungsmuster Abhängig von der Werkstückgruppe ist das Belegungsmuster der Palette festzulegen. Hier werden insgesamt 4 Möglichkeiten definiert: Horizontal längs Horizontal quer Vertikal symmetrisch Vertikal versetzt 24 W : Methoden der Planung und Organisation

Dimensionierung Palettenbelegungsmuster und Palettenbedarf je Jahr und je Werkstückgruppe sind in dieser Tabelle zusammengefasst. Werkstückgruppe Paletten-belegungsmuster Palettenbedarf pro Jahr Statorring Vertikal symmetrisch 668 Welle Horizontal Quer 188 Gehäuse 775 Basisflansch Vertikal versetzt 882 Rotor 583 Summe 3096 25 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Fördermittel
Definition Fördern Fördern ist jede bewusste Ortsveränderung von Gütern und Personen in horizontaler und vertikaler Richtung bei begrenzten Entfernungen. Definition Förderwesen Förderwesen ist die Technik des Förderns und aller damit zusammenhängenden organisatorischen und technischen Maßnahmen. Definition Fördermittel Fördermittel sind technische Einrichtungen, mit deren Hilfe Güter unmittelbar oder mittelbar (mit Förderhilfsmitteln) fortbewegt werden können. Definition Fördergut Fördergut sind materielle Gegenstände, die von Förderhilfsmitteln getragen, umfasst oder umschlossen werden. 26 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation der Förderaufgabe (Förderstrategie) Die Förderaufgabe wird von drei Hauptgesichtspunkten geprägt: Art des Förderguts, z. B. physikalischen und chemische Eigenschaften Art des Förderwegs, z. B. Wegstrecke und -beschaffenheit Dynamik des Förderprozesses Festlegung der repräsentativen Förderaufgabe Die Menge aller Förderaufgaben ist über dem betrachteten (Fertigungs-) Bereich zu strukturieren und zu einer repräsentativen Förderaufgabe zusammenzufassen. Diese repräsentative Förderaufgabe kann eine beliebige Struktur (nebenläufig, zyklisch, sternförmig usw.; z. B. Doppelspiel im Hochregallager) und eine beliebige Zeit-Mengen-Aussage enthalten (Mengenanteile, Lastfahrt/Leerfahrt usw.). Bestandteil dieser repräsentativen Förderaufgabe ist damit eine Materialflussmatrix, die nicht nur die Start- und Endpunkte eines Fördervorgangs enthält, sondern als Start- und Endpunkte die Knoten in einem Fördernetz (Start und Ende einzelner Wegabschnitte) betrachtet. 27 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation des Förderguts Klassifizierung der Stückgüter 28 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation des Förderweges 29 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifizierung der Dynamik des Förderprozesses 30 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation von Fördermitteln für Stückgut 31 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation von Fördermitteln für Stückgut 32 W : Methoden der Planung und Organisation

Zuordnungsmatrix von Aufgabeneigenschaften und Fördermittelklassen (Ausschluss) 33 W : Methoden der Planung und Organisation

Eignung von Fördermitteln für Förderaufgaben 10 Kettenförderer 34 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel für die Klassifikation einer Förderaufgabe 35 W : Methoden der Planung und Organisation

36 W : Methoden der Planung und Organisation

Bewertung für die Klasse „Kettenförderer“ 37 W : Methoden der Planung und Organisation

Synthese des Fördersystems Schnittstellen zwischen Fördersubsystemen und angrenzenden Systemen 38 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung der Fördermittel bei Ringverkehr 39 W : Methoden der Planung und Organisation

Das Ziel aller Auslegungsüberlegungen ist, mit möglichst einfachen Rechenmethoden die Mindestzahl an erforderlichen Fördermitteln für eine gegebene Förderaufgabe zu bestimmen. Natürlich ist eine Simulation genauer, aber auch aufwendiger. Als Bestimmungsgröße eignet sich für Unstetigförderer die Spielzahl: Die Spielzahl ist die Anzahl an Fördervorgängen je Zeiteinheit bezogen auf eine bestimmte Förderstrecke. Ein Spiel umfasst in der Regel vier Teilvorgänge: Aufnehmen des Förderguts am Startort (Beladen) Fördern zum Zielort (Lastfahrt = Hauptnutzungszeit) Abgeben des Förderguts am Zielort (Entladen) Fahrt zu einem weiteren (Leerfahrt bei Direktverkehr) oder dem vorherigen Gutaufnahmeort (Rückfahrt bei Sternverkehr; bei Ringverkehr entfällt die Leerfahrt) 40 W : Methoden der Planung und Organisation

Brückenkrane Flurgesteuert erfolgen die einzelnen Vorgänge Heben, Katzfahren, Kranfahren und Senken getrennt. Bei Kabinen- und funkgesteuerten Brückenkranen können Kran- und Katzfahren überlagert werden. Fördervorgang eines flurgesteuerten Brückenkranes 41 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Lastspieldauer (bzw. -zeit) eines flurgesteuerten Brückenkrans setzt sich aus folgenden Vorgängen zusammen: Lastaufnahmezeit Hubzeit, evtl. in mehreren Abschnitten Kranfahrzeit, evtl. in mehreren Abschnitten Katzfahrzeit, evtl. in mehreren Abschnitten Senkzeit, evtl. in mehreren Abschnitten Lastabgabe- bzw. -absetzzeit Die Leerspieldauer kann sich prinzipiell aus denselben Einzelzeiten mit Ausnahme der Auf- und Abgabezeiten zusammensetzen. Bei Kabinen- bzw. Funksteuerung ist das Maximum aus Kran- und Katzfahrt zu berücksichtigen. Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte sind in DIN und VDI-R angegeben. 42 W : Methoden der Planung und Organisation

Regalförderzeuge Infolge der Überlagerung der Bewegungen in x- und y-Richtung ist die Kurve zu ermitteln, ab der die für die Dauer des Fördervorgangs relevante Koordinate wechselt (Grenzkurve). Diese Grenzkurve hängt neben den Geschwindigkeiten von den Beschleunigungen, Feinfahrzeiten usw. ab (in erster Näherung ist die Diagonale diese Grenzkurve und ein optimales Verhältnis). Für einen Praxisfall zeigt das folgende Bild die Grenzkurve (Treppenkurve) und die repräsentative Koordinaten: Sie definieren die mittlere Fahrzeit für die Regalfächer, für die die Horizontal- bzw. Vertikalfahrt relevant ist, jeweils unabhängig von der anderen Richtung. 43 W : Methoden der Planung und Organisation

Grenzkurve und repräsentative Koordinaten 44 W : Methoden der Planung und Organisation

Wie die Grenzkurve sich bei einer Variation der Horizontal-geschwindigkeit bei sonst identischen Daten verändert, zeigt folgendes Bild. Das Bild zeigt für diesen Fall die Testpunkte der VDI-R sowie den Verlauf der Grenzkurven. 45 W : Methoden der Planung und Organisation

Regalförderzeug-Spiele nach FEM 9.851 46 W : Methoden der Planung und Organisation

Einzelspiele zielen bei einer Gleichverteilung der Zugriffe auf die Lagerfächer entsprechend der Flächenanteile in den x- bzw. y-relevanten Bereich. Damit setzt sich die Zeit für ein mittleres Spiel aus der Summe der anteilmäßig gewichteten Zeiten für x- und y-Richtung zusammen. Für kombinierte Spiele, bei denen zusätzlich eine Fahrt zwischen zwei Regalfächern stattfindet, ist für diese zusätzliche Fahrt die längere Zeit aus Horizontal- und Vertikalfahrt maßgebend. Weiterhin sind noch je ein weiteres Gabelspiel am Ein-/Auslagerungsort sowie am Regalfach zu berücksichtigen. 47 W : Methoden der Planung und Organisation

Ein effizienter Lagerbetrieb mit möglichst vielen Ein- und Auslagerungen kann insbesondere dann erreicht werden, wenn der Anteil der Doppelspiele gesteigert werden kann. „Doppelspiel“ bedeutet aber – und insbesondere dann, wenn Ein- und Auslagerung so kombiniert werden sollen, dass „minimale Leerfahrtanteile“ entstehen -, dass bei der Bedienung des früher eintreffenden Lagerauftrags (Ein-/Auslagerauftrag) Wartezeiten entstehen und sich Warteschlangen bilden. Dies setzt einerseits in irgendeiner Form einen physischen Puffer – also ein zweites Lager – voraus. Andererseits kann sich die Bedienungszeit für einen Lagerauftrag beliebig erhöhen. Sind kurze Reaktionszeiten sowohl für Ein- als auch für Auslagern gefordert, muss daher ggf. ganz auf eine Pufferung von Aufträgen verzichtet werden. Doppelspiele ergeben sich dann nur noch zufällig. Eine sinnvolle Strategie ist dann, das Regalfahrzeug am Endpunkt des jeweiligen Auftrags stehen zu lassen. 48 W : Methoden der Planung und Organisation

Spielvarianten eines Regalfahrzeugs bei Strategie „Stehen bleiben am Endpunkt eines Auftrags“ 49 W : Methoden der Planung und Organisation

Steuerung des Fördermitteleinsatzes Vier verschiedene Führungssysteme dienen dazu, das Förderzeug über den Förderkurs zu führen Mechanische Zwangsführung Lenksystem mit passiver Führung Bei diesem Führungsprinzip werden Markierungen auf den Boden geklebt bzw. aufgetragen (z. B. reflektierendes Metallband). Eine Kursabweichung wird über Sensor erkannt. Zur korrekten Ortung des Förderzeugs können Steuerungsmarkierungen auf dem Hallenboden oder an der Hallendecke, Kameras, Laser- oder Radiosignale usw. verwendet werden. Von Vorteil ist die leichte Installierbarkeit; auf das Navigationssystem dürfen aber keine Störgrößen einwirken. 50 W : Methoden der Planung und Organisation

Induktives System mit aktivem Leitdraht Hier sendet ein in den Hallenboden eingelassener Draht ein Signal. Bei einem Multifrequenzbetrieb sendet jeder Wegeabschnitt eine spezifische Frequenz. Zu Schalten ist lediglich diese Frequenz am Fahrzeug; alle Leitdrähte stehen ständig unter Strom. Bei einem Einfrequenzsystem steht nur der jeweilige Förderweg unter Strom; entsprechend ist der Förderweg zu schalten. Ein sich bewegendes Fahrzeug wird über Induktionsschleifen identifiziert; die reine Verfolgung des Fahrzeugs bzw. des Standorts kann über Bodenbleche oder Magnete erfolgen. 51 W : Methoden der Planung und Organisation

Verstärker Richtungs- vergleicher Lenkmotor Nut Antriebsmotor Suchspulen im Lenkkopf Leitdraht Magnetfeld Nebeneinanderliegende Suchspulen als Wegesensor (nach Jungheinrich GmbH & Co KG) 52 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel-Layout mit Codierung 53 W : Methoden der Planung und Organisation

Elemente zur Standortbestimmung Der absolute Standort wird über entsprechende Kennungen ermittelt, wogegen der relative Standort über Zählschritte (Bodenbleche usw.) errechnet wird. Bei der Standortabfrage sind zwei Fälle zu unterscheiden: Die Anlage will den Standort des Förderzeuges ermitteln. Das Förderzeug sendet seinen Code. Dieser wird von der Informationsschleife im Boden empfangen. Da jede Schleife an einen separaten Eingang des Förderrechners angeschlossen ist, ergibt sich somit der Standort des Förderzeuges, da die Lage der Schleifen im Rechner gespeichert ist. Das Förderzeug möchte seinen Standort wissen. Dem Förderzeug wird beim Überfahren der Informationsschleife sein Standort vom Leitrechner mitgeteilt. Dieser hat den Standort nach a) bestimmt. 54 W : Methoden der Planung und Organisation

Programmiertes Fördern / Autonome Förderzeuge Der Förderweg ist im Rechner abgespeichert; die Grobnavigation erfolgt über die Integration der Umdrehungen der Räder und des Lenkeinschlags, während die Feinnavigation bzw. Kurskorrektur z. B. Ultraschall- und/oder Infrarotsensoren verwendet. Dieses Prinzip kann ggf. mit einem aktiven Leitdraht gekoppelt werden, wenn ein Förderzeug zum Be-/Entladen oder bei einer Kurvenfahrt den Leitdraht verlässt. Die Standortkennung erfolgt über Sensoren, die z. B. über Ultraschall gewisse Referenzflächen anpeilen und so die Lage im Raum definieren. 55 W : Methoden der Planung und Organisation

Aufbau des Leitsystems In der Förderzeugverwaltung werden Förderzeuge auf unterschiedlichstem Detaillierungsniveau bzgl. ihres Zustands/Status (z. B. frei/belegt oder Ausrichtung im Raum) verfolgt. Die Auftragsverwaltung empfängt eingehende Aufträge, ordnet diesen Förderzeuge zu und meldet Aufträge nach ihrer Erfüllung ab. Zur Durchführung wird ein Auftrag an die Zielsteuerung übermittelt, die die Förderzeuge über einen ggf. zu ermittelnden Förderweg zum Zielort navigiert. Insbesondere bei programmiertem Fördern ist eine weitere Ebene für die Fahrbewegung und das Kurshalten, das Andocken/Ablegen (Ausrichten des Förderzeugs für die Lastübergabe) sowie das Aufladen und Abladen zwischengeschaltet. Lenk-, Antriebs- und Lastaufnahme-/-abgabesteuerung wirken direkt auf die Antriebsmotoren. 56 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Zielsteuerung ist für das Leitsystem die entscheidende Komponente für die Art der Kommunikation zwischen Leitrechner und Förderzeug. Bei einer zentralen Zielsteuerung wird diese von einem zentralen Rechner wahrgenommen. Vorteil dieser zentralen Zielsteuerung ist insbesondere die ständige und immer vollständige Kenntnis über die Situation im Fördersystem, die der Leitrechner für seine Entscheidungen und Förderwegoptimierungen (Umleitung bei Blockade eines Förderabschnitts, Blockstreckensteuerung) verwenden kann. Eine dezentrale Zielsteuerung (Zielsteuerung vom Rechner der Förderzeuge durchgeführt) hat diese übergeordnete Sicht nicht: Fahrzeuge agieren nur mit lokaler Sicht. Von Vorteil ist hier der geringe Aufwand zum Datenaustausch und die Ausfallsicherheit der Anlage. 57 W : Methoden der Planung und Organisation

Hierarchischer Aufbau eines Leitsystems für ein fahrerloses Fördersystem 58 W : Methoden der Planung und Organisation

Ablauf der Steuerungsbefehle bei zentraler Zielsteuerung 59 W : Methoden der Planung und Organisation

Informationsströme bei zentraler Zielsteuerung 60 W : Methoden der Planung und Organisation

Ablauf der Steuerungsbefehle bei dezentraler Zielsteuerung 61 W : Methoden der Planung und Organisation

Informationsströme bei dezentraler Zielsteuerung 62 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel einer Wirtschaftlichkeitsrechnung Betriebskosten automatischer Transport 1. Grundlagen (1 Fahrzeug) Tragkraft 2000 kg Einsatzdauer 8 h/Tag Batterie-Kapazität 24 V/350 Ah Notwendige Ladeenergie 8 kWh/Batterie Stromkosten € -,11 kWh 2. Prozentuale Kosten Abschreibung - Gerät 20,0 % Abschreibung - Anlageninstallation 10,0 % Abschreibung - Ladestation 7,5 % Abschreibung - Batterie 20,0 % Wartung und Reparaturen für Gerät 2,5 % Ersatzteile und Reparaturen für Geräte und Ladestation 4,0 % Wartung und Wartungsmaterial für Anlage 2,0 % Ersatzteile und Reparaturen für Anlage 2,0 % 63 W : Methoden der Planung und Organisation

3. Kapitalanlage - Gerät Fahrzeug, komplett € ,00 Batterie, komplett mit Kabel € ,00 Ladestation € 4 110,00 € ,00 4. Feste Kosten - Gerät Abschreibung auf Fahrzeug (20 %) € ,00 Abschreibung auf Batterie (20 %) € 2 640,00 Abschreibung auf Ladegerät (7,5 %) € 309,00 Kapitalzins 5,5 % auf 3 € 6 204,00 € ,00 5. Veränderliche Kosten - Gerät Wartung und Material 2,5 % v. 3 € 2 388,00 Ersatzteile und Reparatur 4 % v. 3 € 3 819,00 1 Satz Reifen Gerät/2Jahre € 750,00 Energiekosten 1 Gerät bei 250 Ladungen/Jahr € 660,00 € 7 617,00 64 W : Methoden der Planung und Organisation

6. Kapitalanlage - Installationen Anlagekosten € ,00 Inbetriebnahme u. Nebenkosten € 2 250,00 Kundeneigene Leistungen für Stromzuführungen ca. € 2 250,00 € ,00 7. Feste Kosten - Installation Abschreibung 10 % von 6 € 6 930,00 Kapitalzins 5,5 % von 6 € 3 810,00 € ,00 65 W : Methoden der Planung und Organisation

8. Veränderliche Kosten - Installation Wartung und Material € 2 232,00 Ersatzteile u. Reparat. 2 % v. 6 Energiekosten der Anlage € 600,00 € 2 832,00 9. Jahreskosten Feste Kosten – Gerät € ,00 Veränderliche Kosten – Gerät € 7 617,00 Feste Kosten – Installation € ,00 Veränderliche Kosten – Installation € 2 832,00 Personalanteil für Handling und Programmiertätigkeit € 4 950,00 € ,00 66 W : Methoden der Planung und Organisation

Betriebskosten - konventioneller Transport 1. Grundlagen (1 Fahrzeug) Tragkraft kg Einsatzdauer 8 h / Tag Batteriekapazität 24 V / 350 Ah 2. Prozentuale Kosten Abschreibung - Gerät 20,0 % Abschreibung - Ladestation 7,5 % Abschreibung - Batterie 20,0 % Wartung u. Wartungsmaterial für Gerät und Batterie 4,0 % Ersatzteile u. Reparaturen für Gerät u. Ladestation u. Batterie 6,0 % 3. Kapitalanlage - Gerät Fahrzeug komplett € ,00 Batterie 480 Ah mit Kabel € ,00 Ladestation € ,00 € ,00 67 W : Methoden der Planung und Organisation

4. Feste Kosten - Gerät Abschreibung auf Fahrzeug € 8 400,00 Abschreibung auf Batterie € 3 420,00 Abschreibung auf Ladegerät € 450,00 Kapitalzins 5,5 % v. 3 € 3 582,00 € ,00 5. Veränderliche Kosten - Gerät Betriebskosten 10 % v. 3 € 6 510,00 Personalkosten für 1 Mitarbeiter € ,00 Zuschlag für Urlaub, Krankheit, Fortbildung usw. (20 %) € 7 000,00 Total veränderliche Kosten € ,00 + feste Kosten/Gerät € ,00 € ,00 68 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel für die Planung eines Fördersystems Aufgabenstellung und Zielsetzung Die x-Automobile AG realisiert einen Fertigungsbereich, bestehend aus 15 Arbeitsplätzen zur Nachbearbeitung von Rohkarossen. Hierzu wird für die Karossenförderung im Nachbearbeitungsbereich ein automatisches Fördersystem mit fahrerlosen, induktiv gesteuerten Fahrzeugen eingesetzt. Dazu wird auf einem vorgegebenen Grundriss ein entsprechender Fahrkurs unter Berücksichtigung gegebener Randbedingungen so angelegt, dass alle ankommenden Rohkarossen bei gleichzeitiger Ver- und Entsorgung aller Nacharbeitsplätze abgenommen werden können. Die zur Abwicklung des Förderaufkommens erforderliche Anzahl an Förderzeugen ist zu berechnen. Weiterhin sind die einzelnen Arbeitsplätze so zur Karossenaufnahme einzurichten und zu gestalten, dass einerseits das Fahrzeug unter Berücksichtigung der Sicherheitsvorschriften ungehindert ein- bzw. ausfahren kann, und andererseits der Werker am Arbeitsplatz ungehindert an der Karosse arbeiten kann. Für das zu planende Fördersystem sind die Kosten zu ermitteln. 69 W : Methoden der Planung und Organisation

Planungsgrunddaten 70 W : Methoden der Planung und Organisation

Auf dem vorgegebenen Grundrisslayout wird unter Berücksichtigung von Sicherheitsabständen und Anfahrmaßen der im folgenden Bild dargestellte Anordnungsplan mit Förderwegen und Anordnung der Nacharbeitsplätze entwickelt. Die ursprüngliche Forderung, alle Nacharbeitsplätze mit einem Vorpuffer auszustatten, kann durch die beengten Flächenverhältnisse, das vorhandene Stützenraster und die Installationsschächte nicht realisiert werden. Lediglich die in der Mitte angeordneten Arbeitsplätze ( ) können mit einem Vorpuffer versehen werden. Bei diesen Arbeitsplätzen fährt das Fahrzeug in Längsfahrt in den Arbeitsplatz ein. Die Nacharbeitsplätze sind an den Randzonen angeordnet. Hier erfolgt die Fahrzeugein- bzw. ausfahrt zur Karossenver- und -entsorgung in Querfahrt. Vorpuffer entsprechend den Arbeitsplätzen sind nicht möglich. Durch diese Anordnung wird die Möglichkeit geschaffen, den Fahrkurs als Ringstrecke zu gestalten. Vor der Hebereinfahrt sind entsprechende Pufferstrecken für Leer- und Vollfahrzeuge vorgesehen. 71 W : Methoden der Planung und Organisation

Förderkurs 72 W : Methoden der Planung und Organisation

Transportablauf Übergabeheber Die Fahrzeuge des Fördersystems warten mit einer bearbeiteten Rohkarosserie im Vollfahrzeugpuffer vor der Hebereinfahrt; sie fahren bei Einfahrfreigabe in die Übergabeposition. Die Hubeinrichtung des Übergabehebers hebt die fertig bearbeitete Rohkarosserie vom Förderzeug und fördert diese in das Obergeschoss. Im Wechselspiel wird eine Rohkarosse mit der Hubeinrichtung des Hebers nach unten gefördert und an das wartende Förderzeug übergeben. Gleichzeitig erfolgt der Laufwagenzugwechsel im Heber (Aus-Einfahrt). Nach Förderzeugfreigabe durch den Heber erfolgt die Zielprogrammierung durch den Dispatcher entsprechend den Arbeitsplatzanforderungen. Der Förderzeugwechsel (Einfahrt-Ausfahrt) geschieht – sofern beladene Förderzeuge im Puffer warten – nach Heberfreigabe und Gerätestart gleichzeitig. Ein Überangebot an Karosserien am Heber kann dann eintreten, wenn sich an allen Arbeitsplätzen Rohkarosserien mit sehr langen Bearbeitungszeiten befinden. Für diesen Fall ist eine manuelle Ausschleusung entweder zur Zwischenlagerung oder zur Bearbeitung außerhalb des Systems vorgesehen. An der Übergabestation wird die Rohkarosse manuell mit Hebezeugen auf einen bereit stehenden Wagen zur anschließenden Zwischenlagerung umgesetzt. Zur Wiedereinschleusung außerhalb zwischengelagerter bzw. bearbeiteter Karosserien wird ein Leerfahrzeug abgerufen. 73 W : Methoden der Planung und Organisation

Der Übergabeheber wird bevorzugt mit beladenen Förderzeugen versorgt. Ist die Versorgung mit Vollförderzeugen unterbrochen, so wird dem Heber automatisch aus der Leergerätespur ein Leerförderzeug zugewiesen. 74 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitsplätze Zur manuellen Ausschleusung von Rohkarossen bei einem Karossenüberangebot besteht die Möglichkeit, die Karossen mit Hilfe eines Hebezeuges manuell vom Förderzeug zu übernehmen bzw. bei einer Wiedereinschleusung in das System dem Förderzeug zu übergeben. Gleichzeitig wird im Bereich des Hebezeuges die Batteriewechselstation festgelegt. Zur Ausschleusung von Förderzeugen zu diesen Einrichtungen sind entsprechende Fahrspuren vorgesehen. Die Wiedereinschleusung der Förderzeuge ist südlich des Feldes über die Ringstrecke 2 möglich. Für den Dispatcher dieses Fertigungsbereiches ist in der Randzone eine entsprechende Freifläche vorgesehen. 75 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Einfahrt in die Nacharbeitsplätze erfolgt bis zur Positionierung (Positionieranschlag) in Querfahrt. Da bei diesen Arbeitsplätzen keine Vorpuffer möglich sind, bleibt das Fahrzeug bei einem belegten Arbeitsplatz in der Blockstelle unmittelbar vor dem Arbeitsplatz stehen. Die Arbeitsplätze sind mit stationären Aufnahmen, die Arbeitsplätze mit stationären Hubstationen ausgerüstet. Hier ist eine Förderzeugeinfahrt nur möglich, wenn sich die Hubstation in Einfahrstellung befindet. Die Einfahrt in die Arbeitsplätze vollzieht sich entsprechend der Anfahrt in Längsfahrt. In den Arbeitsplätzen sind stationäre Karossenaufnahmen installiert. Zu einem Arbeitsplatz kann nur dann ein Förderzeug mit einer zu bearbeitenden Karosse gesandt werden, wenn dieser Platz frei ist oder wenn ein Leerförderzeug unter der in Arbeit befindlichen Rohkarosse wartet. Nach der Förderzeugpositionierung im Arbeitsplatz setzt das Förderzeug die Rohkarosse ab. Der Werker beurteilt, in welchem Zeitraum die Arbeiten abgeschlossen sind. Beträgt die Arbeitszeit weniger als 5 Minuten, so lässt er das Förderzeug warten. Bei Arbeiten über 5 Minuten startet er dann das leere Förderzeug. Dafür sind an jedem Arbeitsplatz Taster mit den Funktionen Vollförderzeug anfordern Leerförderzeug anfordern Vollförderzeug starten Leerförderzeug starten 76 W : Methoden der Planung und Organisation

und entsprechender Informationsübertragung installiert. An den Arbeitsplätzen mit stationären Hubstationen sind diese Funktionen mit den Ein-/Ausfahrstellungen der Hubstationen für Voll- und Leerförderzeug zu koppeln. Sofern das Fahrzeug zur Karossenbearbeitung am Arbeitsplatz stehen bleibt, kann der Werker die Arbeitshöhe über die Hubeinrichtung am Förderzeug einstellen. Bleibt das Förderzeug länger als 5 Minuten am Arbeitsplatz stehen, so wird dies dem Dispatcher am Fahrkurstableau optisch angezeigt. Er kann daraufhin den Werker veranlassen, das Förderzeug zu starten. Ein Gerätestart vom Arbeitsplatz durch den Dispatcher ist nicht möglich. Nach dem Förderzeugstart fährt das Förderzeug bei Leerfahrt auf direktem Weg zum Leerförderzeugpuffer bzw. bei Vollfahrt zum Übergabeheber. Bei Leergeräteanforderung durch den Arbeitsplatz wird dem im Leerförderzeugpuffer wartenden Förderzeug eine entsprechende Zielinformation übertragen. Die Zielprogrammierung der Förderzeuganforderung erfolgt entweder automatisch oder auch durch den Dispatcher (halbautomatisch bei Störungen). Das wartende Förderzeug startet und fährt auf dem direkten Weg zum Fahrziel Arbeitsplatz. Nach der Karossenübergabe startet der Werker das beladene Förderzeug. Dieses fährt nach dem Start auf direktem Weg zur Vollgerätespur bzw. zum Übergabeheber. 77 W : Methoden der Planung und Organisation

Reparatur und Wartung Für die Wartung, Reparatur und den Batteriewechsel der Förderzeuge ist eine entsprechende Reparatur- und Teststrecke für Funktionsprüfungen eingerichtet. Der Batterieladezustand wird automatisch kontrolliert. Erreicht die Batteriekapazität einen vorgegebenen Sollwert, so schleust sich das Fahrzeug automatisch zur Batteriewechselstrecke aus, sobald das Gerät unbeladen und ohne Förderauftrag zur Verfügung steht. Nach dem Batteriewechsel und manuellem Start schleust sich das Förderzeug selbständig in die Leergerätespur ein. Bei Ausfall der Förderzeugsteuerung wird das Förderzeug manuell gesteuert zur Reparatur ausgeschleust. Wenn der Fahrantrieb ausfällt, wird das Förderzeug mittels Hebelroller abgeschleppt. 78 W : Methoden der Planung und Organisation

Geräteberechnung Ausschlaggebend für die Ermittlung der erforderlichen Anzahl Förderzeuge ist neben der Menge zu fördernden Karossen und der möglichen Arbeitszeit die gerätegebundene Zeit pro Förderspiel. Dabei ist unter einem Förderspiel die Ver- und Entsorgung eines Arbeitsplatzes mit Rohkarossen vom und zum Übergabeheber zu verstehen. Die gerätegebundene Zeit pro Förderspiel setzt sich zusammen aus der Gerätefahrzeit zur Ver- und Entsorgung der Arbeitsplätze und der Gerätestandzeit am Arbeitsplatz. Da keine Aussagen über die durchschnittliche Bearbeitungszeit gemacht werden konnten, wird die maximale und minimale Förderzeuganzahl über eine Grenzfallbetrachtung ermittelt. Dazu werden folgende Grenzfälle herangezogen: 79 W : Methoden der Planung und Organisation

Grenzfall 1: Die Bearbeitungszeit aller Rohkarossen ist > 5 Minuten. Der Werker erkennt dies bei allen Karossen richtig und schickt das Förderzeug nach einer Karossenbeurteilungszeit (Standzeit des Förderzeuges) von ca. 30 Sekunden leer weg. Zur Ver- und Entsorgung eines Arbeitsplatzes mit Rohkarossen sind somit 2 Förderzeuganfahrten notwendig. Grenzfall 2: Der Werker beurteilt die Bearbeitungszeit aller Rohkarossen auf < 5 min und lässt das Förderzeug warten. Während der Bearbeitung zeigt sich jedoch, dass die angenommene Bearbeitungszeit bei allen Karossen nicht ausreichend ist. Das Förderzeug fährt daher bei allen Karosseriebearbeitungen nach einer Standzeit von > 5 min auf Dispatcheranweisung leer weg. Zur Arbeitsplatzver- und -entsorgung mit Rohkarossen sind 2 Förderzeuganfahrten notwendig (Fall der maximalen Förderzeuganzahl) Grenzfall 3: Die Bearbeitungszeit aller Rohkarossen ist < 5 min. Der Werker erkennt dies bei allen Karossen richtig und lässt das Förderzeug während der Karossenbearbeitung am Arbeitsplatz warten. Zur Arbeitsplatzver- und Entsorgung mit Rohkarossen ist nur eine Förderzeuganfahrt notwendig. 80 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnungsgrundlagen Geschwindigkeiten: Längsfahrt  0,6 m/s. Querfahrt  0,2 m/s. Zeitanteile: Anfahrverzögerung 2 s Positionieren (Längsfahrt) 5 s Positionieren (Querfahrt) 0 s Lastübergabezeit 15 s Ermittlung der Förderwege Die Fahrwege für die einzelnen Förderabschnitte wurden aus dem Förderkurs bestimmt und in der Fahrwegmatrix im folgenden Bild zusammengefasst dargestellt. Ein Förderspiel für die Grenzfälle 1 und 2 gliedert sich dabei auf in die Förderabschnitte Heber -> Arbeitsplatz (Vollförderzeug) Arbeitsplatz -> Leerfahrzeugpuffer (Leerförderzeug) Leerfahrzeugpuffer -> Arbeitsplatz (Leerförderzeug) Arbeitsplatz -> Heber (Vollförderzeug) 81 W : Methoden der Planung und Organisation

Ein Förderspiel für den Grenzfall 3 setzt sich folgendermaßen zusammen: Heber -> Arbeitsplatz (Vollförderzeug) Arbeitsplatz -> Heber (Vollförderzeug) Weiterhin sind in den Förderabschnitten die Förderstrecken für Normal- und Koordinatenfahrt aufgeführt. 82 W : Methoden der Planung und Organisation

Fahrwegmatrix 83 W : Methoden der Planung und Organisation

Ermittlung der durchschnittlichen Förderzeit Die Förderzeiten für die einzelnen Streckenabschnitte sind in der Förderzeitmatrix zusammen mit den Nebenzeiten aufgezeigt. Unter der – nicht ganz realistischen – Voraussetzung, dass jeder Arbeitsplatz jede zuzuführende Karosse bearbeiten kann, ergibt sich für die Grenzfälle 1 und 2 eine durchschnittliche Förderzeit (incl. Nebenzeit) von 397 Sekunden und für den Grenzfall 3 eine durchschnittliche Förderzeit von 195 Sekunden. Erfahrungswerte zeigen, dass für Blockungen während der Fahrt ca. 20 % der Förderzeit anzusetzen sind. 84 W : Methoden der Planung und Organisation

Ermittlung der Fahrzeuganzahl Die zur Bewältigung des Fördervolumens notwendige Anzahl an Fördermitteln lässt sich zu Theoretische erforderliche Fördermittelanzahl = ermitteln. Förderzeuganzahl für Grenzfall 1 Gerätegebundene Zeit: Förderzeit pro Spiel = 397 sek Blockungszeit (20 % der Förderzeit) = 80 sek Taktzeit Heber = 60 sek Lastübergabezeit Arbeitsplatz = 30 sek Karossenbeurteilungszeit = 30 sek Gesamtzeit = 597 sek Erforderliche Förderzeuganzahl = = 4,8 Förderzeuge Hier handelt es sich um die minimale Förderzeuganzahl. 85 W : Methoden der Planung und Organisation

Förderzeuganzahl für Grenzfall 2 Gerätegebundene Zeit: Förderzeit pro Spiel = 397 sek Blockungszeit (20 % der Förderzeit) = 80 sek Taktzeit Heber = 60 sek Lastübergabezeit Arbeitsplatz = 30 sek Karossenbeurteilungszeit = 30 sek Fahrzeugstandzeit am Arbeitsplatz = 300 sek Gesamtzeit = 897 sek Erforderliche Förderzeuganzahl = = 7,2 Förderzeuge. Dies ist die maximale Förderzeuganzahl. 86 W : Methoden der Planung und Organisation

Förderzeuganzahl für Grenzfall 3 Gerätegebundene Zeit: Förderzeit pro Spiel = 195 sek Blockungszeit (20 % der Förderzeit) = 39 sek Taktzeit Heber = 60 sek Lastübergabezeit Arbeitsplatz = 30 sek Karossenbeurteilungszeit = 30 sek zus. Förderzeugstandzeit am Arbeitsplatz = 300 sek Gesamtzeit = 654 sek Erforderliche Förderzeuganzahl = = 5,2 Förderzeuge. 87 W : Methoden der Planung und Organisation

Förderzeuganzahl bei gleicher Verteilung aller Grenzfälle Bei gleichem Anteil aller drei festgelegter Grenzfälle ergibt sich: Erforderliche Förderzeuganzahl = = 5,7 Förderzeuge. Diese Förderzeuganzahl ergibt sich auch dann, wenn der Werker am Arbeitsplatz den größten Teil der Karossenbearbeitungszeiten richtig einschätzt, also vorwiegend Grenzfall 1 und Grenzfall 2 zum Zuge kommt. Das folgende Bild zeigt die erforderliche Förderzeugmenge bei verschiedenen Grenzfällen und die Abhängigkeit vom jeweiligen prozentualen Grenzfallanteil. Auch hier wird deutlich, dass bis zu ca. 50 % Grenzfallanteil 2 6 Fahrzeuge ausreichend sind. Unter diesen Voraussetzungen werden 6 Fahrzeuge als ausreichend angesehen. 88 W : Methoden der Planung und Organisation

Erforderliche Förderzeugmenge in Abhängigkeit der % Grenzanteile 89 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung der Ladekapazität Technische Daten: Antriebsmotoren: 2 x 0,6 kW Hubmotor: 2 kW max. Arbeitshub 800 mm Hubgeschwindigkeit 0,2 m/sek mit Last 0,3 m/sek ohne Last Hubzeit pro Hubspiel ca. 6,5 sek Batterie: 24 V / 440 Ah Stromentnahme: Fahrantrieb 34 A Lenkantrieb 12 A in Kurvenfahrt, 1 A in Geradfahrt Hubmotor 100 A Elektronik 5 A 90 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei Einsatz von 6 Förderzeugen wird angenommen, dass zur Arbeitsplatzver- und Entsorgung mit Rohkarossen zwei Förderzeuganfahrten notwendig sind (max. Strombedarf). durchschnittliche Förderzeit pro Spiel = 397 sek davon  in Geradfahrt = 342 sek  in Kurvenfahrt = 55 sek 91 W : Methoden der Planung und Organisation

Damit ergibt sich für ein Förderspiel folgende Stromentnahme: Fahrantrieb  397 sek x 34 A = As Lenkantrieb  55 sek x 12 A = 660 As  342 sek x 1 A = 342 As Hubmotor  2 x 6,5 sek x 100 A = 1300 As Elektronik : 67 x 5 A = 3725 As  Stromentnahme pro Spiel = As = 5,42 Ah Ein Förderzeug muss pro Arbeitstag ca. 67 Förderspiele durchführen. Während dieser Fahrten werden der Batterie 67 x 5,42 Ah = 363, 1 Ah entnommen. Dies entspricht einer prozentigen Entladung der eingesetzten Batterie. Da eine Batterieentladung während der Betriebszeit 70 % nicht übersteigen soll, ist während eines Tages ein Batteriewechsel erforderlich. 92 W : Methoden der Planung und Organisation

Anlageninstallation Fahrkurs Der für die Erfüllung der Förderaufgabe notwendige Förderkurs ist aus Bild ersichtlich. Der Förderkurs ist nach dem Mehrfrequenzsystem aufgebaut. Er besteht aus im Boden verlegten Leitdrähten, die über Generatoren mit 6 Fahrfrequenzen zwischen 5,5 und 26,5 KHz gespeist werden. Die Schleifenströme liegen je nach Frequenzen und Schleifenlängen zwischen 200 und 500 mA. Istwertgeber Für die Zielfindung und Förderwegoptimierung sind entlang des Leitdrahtes Istwertgeber installiert. Die Istwertgeber bestehen jeweils aus 2 m langen Induktionsschleifen, die mit einer bestimmten Frequenz (digital absolutes Signal) eingespeist werden. Wegen eventuell auftretender Verschmutzung des Bodens werden keine Permanentmagnete in den Boden eingebracht. 93 W : Methoden der Planung und Organisation

Sollwertgeber (SG) Der Sollwertgeber ist eine im Boden parallel zum Förderkurs installierte Induktionsschleife (Sendeschleife) und dient zur Befehlsübertragung an das Förderzeug. Er ist im Ruhezustand abgeschaltet und wird zur Befehlsübertragung aktiviert. Es werden Sollwertgeber an der Förderzeug- abrufstellen, im Heber, an den Bearbeitungsplätzen sowie an der Umsetz-Station verwendet. Blockungssystem Eine Blockstelle besteht aus einer im Boden verlegten Induktionsschleife, die über im Boden befindliche Schaltelemente ein- und ausgeschaltet wird. Bei eingeschalteter Blockstelle stoppt das Förderzeug an dieser Stelle. In der Anlage werden Blockstellen zur Sicherung der Förderzeuge gegen Kollision an Kreuzungen und Einmündungen sowie Sicherung der Türdurchfahrten verwendet. 94 W : Methoden der Planung und Organisation

Tastatur am Arbeitsplatz An den Arbeitsplätzen sind folgende Taster stationär installiert: An den Plätzen : 1 Taster für Leerförderzeugruf aus dem Leerförderzeugpuffer 1 Taster für Vollförderzeugruf (Arbeitsanforderung) aus dem Heber über Dispatcherplatz 1 Taster für Leerförderzeugstart 1 Taster für Vollförderzeugstart 1 Taster für Förderzeugstart aus dem Vorpuffer An den Plätzen und : 1 Taster für Heben der Karosserie auf dem Förderzeug 1 Taster für Senken der Karosserie auf dem Förderzeug 95 W : Methoden der Planung und Organisation

An den Plätzen 5 - 8: 1 Taster für Heben der Karosse auf die Hubstation 1 Taster für Senken der Karosse auf der Hubstation 1 Taster für Einfahrstellung Hubstation An der Übersetz-Station: 1 Taster für Förderzeugstart zum Heber 1 Taster für Meldung an Dispatcher Alle Taster sind als Drucktaster ausgeführt, wobei die Ruftaster eine Quittieranzeige enthalten. 96 W : Methoden der Planung und Organisation

Das Dispatcherpult ist mit folgenden Funktionen ausgerüstet: Förderkursanzeige Belegungsanzeige der einzelnen Arbeitsplätze Überwachung der Förderzeugstandzeiten am Arbeitsplatz und Anzeige bei Überschreitung der maximal zulässigen Standzeit Rufanzeige bzw. Anforderung Vollförderzeuge Vollförderzeug-Programmierung zu den einzelnen Arbeitsplätzen (vom Heber aus, von der Übersetz-Station aus) Bei Störung Leerförderzeug-Programmierung zu den einzelnen Arbeitsplätzen (vom Leerförderzeugpuffer -> Arbeitsplätze) 97 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager
Definition Lagerung Lagerung ist jede Unterbrechung des Materialflusses mit Übergang in ein Lager zum Zwecke der Bevorratung, der Weiterverarbeitung, des Verkaufs usw. Definition Lager Ein Lager ist ein Mittel zur Stabilisierung des Materialflusses zwischen zwei (Fertigungs-) Systemen, bei denen der Ausstoß des ersten Systems zeitlich nicht an den Bedarf des zweiten angepasst ist. einlagern lagern auslagern auflösen konsolidieren Lager Kunde Fertigung Lieferant Funktionen des Lagers im Güterstrom 98 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation der Lageraufgabe (Lagerstrategie) Die Funktion eines Lagers besteht im Ausgleich der zeitlichen Unterschiede zwischen den Zu- und Abgängen der Güter. Diese entstehen z. B. dadurch, dass Fertigungsende und Kundenbedarf zeitlich nicht zusammenfallen. Die Zeitüberbrückung wird auch notwendig, wenn die in das Lager eingehenden Güter bis zu ihrem Ausgang eine Zustandsänderung durchlaufen müssen, für die eine bestimmte Lagerzeit erforderlich ist. mengenmäßigen Unterschiede zwischen den Zu- und Abgängen der Güter. Diese entstehen dadurch, dass z. B. die Fertigungslosgrößen mit den am Markt oder in nachgeschalteten Fertigungsstufen nachgefragten Gütermengen nicht übereinstimmen. 99 W : Methoden der Planung und Organisation

artmäßigen Unterschiede in der Zusammensetzung der Zu- und Abgänge von Gütern. Zu ändern ist der Zustand der in ein Lager- und Verteilsystem eingehenden Nachschubeinheiten und deren Zusammenstellung zu Versandeinheiten entsprechend den vorgegebenen Aufträgen. örtlichen Unterschiede in der Bereitstellung und im Bedarf von Gütern innerhalb des Lagersystems. Zur Gewährleistung der Funktionserfüllung sind an das Lager folgende Anforderungen zu stellen: Der Input- und Outputstrom muss mit dem geforderten zeitlichen Verhalten bewältigt werden. Die anfallenden Bestände müssen bewältigt werden. Die erforderliche Einbindung in den betrieblichen Ablauf ist zu leisten. Das Lager muss wirtschaftlichen Gesichtspunkten genügen. 100 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Lageraufgabe wird durch das Lagergut, die Dynamik des Input- und des Outputstroms sowie die im einzelnen zu leistenden Funktionen beschrieben. Lagergut und Dynamik sind bereits ausreichend bei Förderhilfsmittel/Fördergut beschrieben; es soll daher auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen und im folgenden eine Fokussierung auf die Funktionen im Lager vorgenommen werden. Dabei sind Ein- und Auslagerung spiegelbildliche Prozesse und daher völlig analog zu betrachten. 101 W : Methoden der Planung und Organisation

Einlagerung Zum Einlagern werden u. a. Tätigkeiten wie Auspacken, Stückzahl- und Qualitätskontrolle, Verpacken und mit Korrosionsschutz versehen bzw. gerechnet. 102 W : Methoden der Planung und Organisation

Lagerplatzzuordnung Bei einer festen Lagerplatzzuordnung wird jedem Gut ein fester Lagerplatz zugeordnet. Diese feste Lagerplatzzuordnung wird bei einem breiten Sortiment mit kleinen Stückzahlen und geringen Volumina (z. B. Werkzeug-, Ersatzteil-, Modellager) angewandt. Häufig wird in diesen Lagern vom Menschen ein- und ausgelagert, der sich dann entlang der ihm vertrauten Lagerplatzzuordnung durch das Lager bewegt. Nachteilig an diesem Konzept ist, dass die Fachgröße bzw. Fachanzahl für die größte Gütermenge auszulegen ist, damit das Lagervolumen auf die jeweils größte Gütermenge auszulegen ist und bei schwankendem Bedarf unnötig viele Lagerplätze gebunden werden. 103 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei der freien Lagerplatzzuordnung (chaotische Lagerung) kann jeder freie Lagerplatz von einem beliebigen Gut belegt werden. Umgekehrt kann ein Lagergut auch auf mehrere Lagerplätze über das Lager verteilt werden. Angewandt wird diese Art der Lagerplatzzuordnung bei großem Sortiment mit großen Mengen und Volumen (Fertigwarenlager, Zwischenlager, Einheitenlager). Nachteilig ist das Fehlen einer vertrauten Lagerplatzzuordnung insofern, als hier zwingend jedes einzelne Lagerfach verwaltet werden muss. 104 W : Methoden der Planung und Organisation

Aufteilung der Fächer für ein Lagergut Bei der einzonigen Aufteilung kann aufgrund identischer Anforderungen aller Lagergüter (z. B. homogenes Gut) in einer Zone eingelagert werden. Liegen jedoch unterschiedliche Eigenschaften vor, so werden die Güter eines Lagersortiments auf verschiedene Lagerzonen verteilt (mehrzonige Aufteilung). Entscheidungskriterien für eine einzonige oder mehrzonige Aufteilung sind u. a. Eigenschaften des Lagerguts (Abmessungen, Gewicht, Empfindlichkeit, Transportierbarkeit), Umschlagshäufigkeit (Schnell- ,Normal- o. Langsamläufer), Raumkonditionen (Klima, Temperatur), gesetzliche Vorschriften (Feuergefährliche oder explodierbare Stoffe) und die Auftrags- bzw. Abnehmerstruktur (Spezielle Waren in großen Mengen für Großabnehmer werden in separaten Zonen gelagert). 105 W : Methoden der Planung und Organisation

Durch Einrichten von Schnellläuferzonen können die Ein- und Auslagerzeiten klein gehalten werden, indem Artikel mit großer Umschlagshäufigkeit (Schnelläufer) nahe den Ein- und Auslagerpunkten eingelagert werden. Das Querverteilungsprinzip hat einerseits die gleichmäßige Auslastung der Förderzeuge im Lager und andererseits die Gewährleistung der Auslagermöglichkeiten auch bei Ausfall von Fördermitteln zum Ziel. 106 W : Methoden der Planung und Organisation

Auflösen des Lagerguts Hier ist ggf. von einem Fördermittel/Gebinde auf andere Fördermittel/Gebinde umzusetzen. Dabei ist grundsätzlich von allen Strukturierungsmöglichkeiten auszugehen, die beim Kommissionieren analog verwendet werden können (s. Kommissionieren). 107 W : Methoden der Planung und Organisation

Auslagerung Zum Auslagern werden u.a. Tätigkeiten wie Einpacken, Korrosionsschutz entfernen, Stückzahl- und Qualitätskontrolle usw. gerechnet. Lagerplatzzuordnung Hier ist festzulegen, nach welchen Kriterien einem Auslagerauftrag die von der Entnahme betroffenen Lagerfächer zugeordnet werden. Als die wesentlichsten Kriterien sind hier die räumliche und zeitliche Entfernung zu nennen. first in - first out last in - first out kürzeste Entfernung weiteste Entfernung Aufteilung der Fächer für ein Lagergut Auch hier kann gezielt auf eine Gasse oder aber quer über das gesamte Lager zugegriffen werden. Bei Mengenanpassung werden zur Auftragsmenge passende (Anbruch-) Paletten gesucht. 108 W : Methoden der Planung und Organisation

Konsolidieren des Lagerguts (Kommissionieren) Nach DIN 3590 ist Kommissionieren das Zusammenstellen bestimmter Teilmengen von Lagergütern aus einer bereitgestellten Gesamtmenge (Sortiment) auf Grund von Bedarfsinformationen (Aufträge). Das Kommissionieren endet mit der Abgabe oder Übergabe der kommissionierten Ware. Kommissionieren aus einem Lager, das auch Reservefunktionen wahrnimmt, ist bei geringer Umschlagshäufigkeit und bei großen Entnahmemengen je Kommissioniervorgang sinnvoll. Beim Kommissionieren aus einem speziellen Kommissionierlager wird das Lager in ein Reservelager und ein Kommissionierlager aufgeteilt. Wenn im Kommissionierlager ein Mindestbestand erreicht ist, erfolgt eine Nachlieferung aus dem Reservelager. Aus dem Reservelager werden ganze Einheiten und u. U. auch Großmengen entnommen. Der Vorteil der Trennung liegt darin, dass die Wege im Kommissionierlager wesentlich kürzer sind als in einem Lager, in dem auch noch große Reserven liegen. 109 W : Methoden der Planung und Organisation

Dieses Konzept eignet sich für Lagergüter mit großem Umschlag, wenn sich ein Auftrag aus mehreren Lagergütern zusammensetzt und viele Aufträge pro Zeiteinheit auszuliefern sind. Es wird bevorzugt bei kleineren Teilen angewandt. Kommissionieren beim Einlagern ist möglich, wenn bei der Einlagerung bereits bekannt ist, zu welchem Auftrag ein Lagergut gehört, wobei zusammengehörige Lagergüter sofort in gemeinsame Lagerfächer oder Förderhilfsmittel eingelagert werden. Diese Möglichkeit ist bei Fertigung nach Kundenauftrag und vor allem für Montagebereitstellungslager interessant. 110 W : Methoden der Planung und Organisation

Statische Bereitstellung bedeutet, dass sich der Kommissionierer für die Entnahme zu dem Platz der Ware hinbewegt („Mann zur Ware“). Bei der dynamischen Bereitstellung wird das Lagergut samt Ladehilfsmittel zum Kommissionierer befördert. Nach der Entnahme der benötigten Ware wird das Ladehilfsmittel mit der noch verbleibenden Stückzahl vom Kommissionierplatz zurück zu seinem Platz im Lager transportiert („Ware zum Mann“). Lagerarten für statische Bereitstellung sind u. a. Bodenlagerung, Blocklagerung oder Verschieberegallager. Lagerbeispiele für dynamische Bereitstellung sind Umlauflager, Lager mit Stetigförderern und alle vollautomatischen Lagerarten. 111 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei der manuellen Entnahme entnimmt der Mensch von Hand oder mit Hilfe eines mechanischen Gerätes (z. B. Greifer) die Ware. Automatisch bedeutet, dass die Entnahme selbsttätig ohne Eingriffe des Menschen verläuft. Sind die Entnahmeeinheiten in einem Lager sehr verschieden in Größe, Gewicht und Art, kann in der Regel auf eine manuelle Entnahme nicht verzichtet werden. Automatische Entnahme ist sinnvoll bei homogenen Entnahmeeinheiten, gleichartigen Gütern, hohem Leistungsbedarf und bei begrenztem Sortiment. Die Abgabe der entnommenen Güter kann direkt, zentral oder dezentral erfolgen. Eine direkte Abgabe liegt vor, wenn ohne eine Sammelstelle direkt auftragsweise auf dem Fördergerät kommissioniert und bereitgestellt wird. Zentral bedeutet hier, dass die Ware nach Abschluss der Entnahme vom Kommissionierer zu einer Sammelstelle gebracht wird. Bei der dezentralen Abgabe wird die Ware vom Kommissionierer am Lagerplatz auf ein Fördersystem gelegt und von diesem zur Sammelstelle transportiert. 112 W : Methoden der Planung und Organisation

Kommissionieren / Handhaben im Lager Prinzipdarstellungen von Kommissioniersystemen 113 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei der einstufigen Auftragsbearbeitung werden die Lagergüter eines einzelnen Auftrages nacheinander vollständig bearbeitet. Dagegen wird bei der mehrstufigen Abwicklung in der ersten Stufe artikelweise für mehrere Aufträge kommissioniert; in der zweiten Stufe werden den einzelnen Aufträgen die Lagergüter zugeordnet (auftragsbezogen). Einstufig wird kommissioniert, wenn die Auftragseingänge gleichmäßig erfolgen, ein kurzer Liefertermin vorliegt, viele Aufträge mit wenigen Lagergütern zu bearbeiten sind oder wenn oft große Aufträge aus einem kleinen Sortiment kommissioniert werden sollen. 114 W : Methoden der Planung und Organisation

Eine zweistufige Kommissionierung wird angewandt, wenn sich die Aufträge während eines Bearbeitungszeitraumes oft wiederholen (Saisonware, Verkaufsschlager), die Auftragseingänge stoßweise erfolgen, ein langer Liefertermin vorhanden ist, wenige Aufträge mit vielen Lagergütern vorliegen oder wenn kleine Aufträge aus einem großen Sortiment zusammengestellt werden sollen. Ein Kommissionierauftrag kann ereignisweise oder periodisch initiiert werden. 115 W : Methoden der Planung und Organisation

1./3. Einlagern/Auslagern .1 .1.1 .1.2 .1.2.1 .1.2.2 Lagerplatzzuordnung feste Lagerzuordnung freie Lagerzuordnung zeitliche Kriterien örtliche Kriterien .2 .2.1 .2.2 Aufteilung der Fächer für ein Lagergut Aufteilung nach Zonen (große / kleine Behälter, Schnell-/Normalläufer Zugriffsform (Querverteilung, konzentrierte Zuordnung, Mengenanpassung) .3 .3.1 .3.2 .3.3 .3.4 Auflösen / Konsolidieren des Lagerguts Bereitstellung der Lagereinheit statisch/dynamisch Zugabe zur / Entnahme der Lagereinheit von der Lagereinheit manuell / automatisch Güterzufluss- / -abfluss direkt / zentral / dezentral Auftragsbearbeitung einstufig / mehrstufig .4 Initiierung ereignis- bzw. auftragsweise / periodisch 2. Lagern Ohne örtliche Trennung nach Verrichtung Mit örtlicher Trennung nach Verrichtungen (Auflöse- / Reserve- / Kommissionierbereich) Klassifikation der Funktionen eines Lagers 116 W : Methoden der Planung und Organisation

Festlegung der repräsentativen Lageraufgabe Die Menge aller Lageraufgaben ist für den betrachteten Bereich zu strukturieren und zu einer repräsentativen Lageraufgabe zusammenzufassen. Die repräsentative Lageraufgabe gibt den Transformationsprozess vom Auflösen des Inputs bis zur Bereitstellung des neu konsolidierten Outputs als ggf. mehrstufigen Prozess an. Die repräsentative Lageraufgabe kann eine beliebige Struktur (z. B. Direktbereitstellung für A- und C-Teile, Kommissionieren für B-Teile in getrenntem Kommissionierlager) und eine beliebige Zeit-Mengenaussage enthalten (z. B. Kommissionieren während der produktiv genutzten Zeit, Nachschub in Kommissionierbereich und Entfernen der Leerpaletten während der übrigen Zeit). Die Angaben der repräsentativen Lageraufgabe mit Lagergut, Funktionen im Lager und zeitlich-/mengenmäßiges Aufkommen müssen zumindestens für eine grobe Auslegung von Fassungsvermögen und Fördermitteln geeignet sein. 117 W : Methoden der Planung und Organisation

Repräsentative Lageraufgabe 118 W : Methoden der Planung und Organisation

Repräsentative Lageraufgabe 119 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation von Lagern für Stückgüter Grundsätzlich lassen sich Lager nach dem Lagergut unterscheiden: Lager für Stückgut Definition Stückgut Als Stückgut gelten die Güter mit fester Hülle, die während des Ablaufes von Lager- und Transportvorgängen eine unveränderliche Gestalt besitzen. Lager für Schüttgut Definition Schüttgut Schüttgüter sind Güter, die während des Ablaufes von Lager- und Transport-/ Fördervorgängen ihre Gestalt verändern. Lager für Flüssiggut Definition Flüssiggut Flüssiggüter sind Güter, die während des Ablaufes von Lager- und Transport-/ Fördervorgängen immer von einem Förder- bzw. Lagerhilfsmittel umgeben sein müssen. 120 W : Methoden der Planung und Organisation

1. Lagerung auf dem Boden 1.1 gestapelt Zeilenlager Blocklager 1.2 ungestapelt Zeilenlager Blocklager 2. Lagerung in Lagergestellen 2.1 feststehendes Lagergut / feststehendes Lagergestell Lagerung ohne Lagerhilfsmittel Blocklager: Einfahrregal Zeilenlager: Fachbodenregal, Lagergestell Lagerung mit Lagerhilfsmittel Blocklager: Einfahrregal Zeilenlager: Fachbodenregal, Palettenregal, Hochregal, Lagergestell 2.2 bewegtes Lagergut / feststehendes Lagergestell Durchlaufregal 2.3 gemeinsame Bewegung von Lagergut und Lagergestell Paternosterregal, Verschieberegal, Umlaufregal, Wanderregal Klassifikation von Lagermitteln für Stückgut 121 W : Methoden der Planung und Organisation

3. Lagerung in Stetigförderern 3.1 Bewegung des Lagerguts nur zur Ein- und Auslagerung / first-in-first-out angetriebene Rollenbahnen, Rutschen 3.2 Bewegung des Lagerguts nur zur Ein- und Auslagerung / Direktzugriff Power-and-free-Förderer, Schleppkettenförderer 3.3 Bewegung des Lagerguts permanent / Direktzugriff Kreisförderer, Wandertische, Rollenbahnen, Bandförderer Klassifikation von Lagermitteln für Stückgut 122 W : Methoden der Planung und Organisation

Quantitative Kapazität Das Lager ist auf die im Betrachtungszeitraum maximale Lagermenge der Lagergüter auszulegen. Die maximale Lagermenge eines Lagerguts bestimmt sich in der Regel aus dem Mindestbestand, der optimalen Bestellmenge und ggf. Zuschlägen für saisonale Schwankungen. 123 W : Methoden der Planung und Organisation

Im Folgenden wird für ein Beispiel gezeigt, wie anhand gegebener Ausgangsdaten ein Hochregallager dimensioniert wird. Zusammenstellung der Ausgangsdaten Lagergut: Spritzgussteile, die auf Normpaletten transportiert und gelagert werden Verpackung: Normpaletten 800 x 1200 x 1000 Lagermenge: mindestens 8000 Paletten Gewicht: 1200 kg/Platz Ein-/Auslagerungen: 830 je Schicht Lagermaße: Länge: ca. 90 m Breite: ca. 15 m Höhe: ca. 22 m Dreiplatzsystem Zweischichtbetrieb 124 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Anzahl der Regalgassen wird durch die Anzahl erforderlicher Regalförderzeuge bestimmt: Anzahl der erforderlichen Regalförderzeuge mittlere Spieldauer: Einfachspiel (ES): 85 Sek. Doppelspiel (DS): 135 Sek. Anzahl der Spiele: Einfachspiele (ES): 279 Doppelspiele (DS): ES à 85 Sek Sek. 276 DS à 135 Sek Sek. Summe Sek. 1 Schicht 8 Stunden = 480 Min. = Sek. Verteilzeit (VZ) 15 % ( Sek./ Sek.) x 1,15 = 2,43 Damit werden 3 Regalförderzeuge benötigt. Das Lager ist mit 3 Gassen anzunehmen. 125 W : Methoden der Planung und Organisation

Fachgröße und Regalabmessungen Breite (z-Achse) Länge der Normpalette 2 x mm Abstand mm Gangbreite mm mm /Gasse 3 Gassen à 4200 mm mm Abstand mm 2 Außenwände à 150 mm 300 mm Breite der Regalkonstruktion mm Länge (x-Achse) Breite der Normpalette 3 x mm Abstand 4 x mm Regalprofil 140 mm Summe mm 126 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei einer vorgegebenen Länge des Hochregallagers von ca. 90 m, abzüglich 6 m Überlauf einseitig für die Regalförderzeuge, ergeben sich 84 m Regalkonstruktion. (84000 mm/3090 mm) = 27,18 Teilungen; es sind 28 Teilungen erforderlich. 28 Teilungen à 3090 mm mm 2 x 1/2 Profilbreite (140 mm) 140 mm Summe mm Länge der Regalkonstruktion mm Überlauf 6000 mm 2 Außenwände à 150 mm 300 mm Lagerlänge mm Höhe (y-Achse) Höhe der Poolpalette mm Unterklotzung 20 mm Höhe zum Freiheben der Palette 80 mm Regalprofil I mm Teilungshöhe 1200 mm Teilungen auf der z-Achse: 6 Teilungen auf der x-Achse: 28 à 3 84 Paletten auf der x-z-Ebene: 84 x Teilungen auf der y-Achse: (8000/504) 16 (15,8) 127 W : Methoden der Planung und Organisation

Gesamthöhe des Hochregals: Höhe der Teilungen 16 x mm Bodenfreiheit 1000 mm Dach 2500 mm Lagerhöhe mm Aus den errechneten Abmessungen ergeben sich insgesamt: 6 x (3 x 28) x 16 = 8064 Palettenplätze. 128 W : Methoden der Planung und Organisation

Steuerung des Lagermittel-Einsatzes Das folgende Bild zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Steuerung von Lagern mit einem untergeordneten Transport- bzw. Kommissioniersystem. Es wird deutlich, dass dies als übergeordnete Ebene des gezeigten Leitsystems für ein fahrerloses Fördersystem verstanden werden kann. Aufbau eines Systems zur Lenkung des Einsatzes der Lagermittel 129 W : Methoden der Planung und Organisation

Im Einzelnen handelt es sich z. B. um folgende Inhalte: Lagerplatzverwaltung Modellführung der Leerfächer Modellführung der belegten Fächer Modellführung auf Basis der Artikelstammdatei / Artikeldaten Stammdaten: Bezeichnung, Preis, Lieferanten, Empfänger, ... Bestände: Lagerbestand pro Gasse, Lagerbestand an Gütern bestimmter Qualität, ... Akkumulierte Daten: im Wareneingang für unterschiedliche Lieferanten, Produktionsabschnitte; im Warenausgang für unterschiedliche Empfänger, ... Statistische Daten:  Verbrauch von Empfängern  Abrufmenge pro Auftrag  Liefermenge pro Lieferant 130 W : Methoden der Planung und Organisation

Auftragsverwaltung Zuordnung von Einlageraufträgen zu Leerfächern Zuordnung von Auslageraufträgen zu Ladeeinheiten ... First-in-first-out, Qualität, Änderungszustand, ... Optimierung der Reihenfolge von Ein- und Auslageraufträgen 131 W : Methoden der Planung und Organisation

Befehle für Ein-/Auslagern 1 Befehl veranlasst 1 Fahranweisung und 1 Anweisung zur Tischbewegung. Daraus werden folgende Aktionen eingeleitet: Messung des Istwerts (Position, Tischzustand) Speichern des Fahrzielsollwerts Steuerung der Antriebe Fahren x, y: beschleunigen, fahren, bremsen, entsprechend Fahrkurve Tischspiel Rückmeldung der Aufträge Erkennen der Störungen: Vermerken der Störzustände und Protokollierung der Störfälle Rückgängigmachen von Einlageraufträgen im Störfall: Einlageraufträge, die wegen Ausfalls der entsprechenden Fördermittel nicht wie geplant ausgeführt werden können, werden rückgängig gemacht und zur Neuverplanung übergeben Rückgängigmachen von Auslageraufträgen im Störfall wie oben 132 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge – Schritte bei der Lagerplanung
Ermitteln der Planungsgrundlagen / der Lageraufgabe derzeitige Flächensituation Mengengerüst: Lager- und Transportvolumen Lagergut: Geometrie und Gewichte Auswahl des Lagerprinzips Findung von Alternativen Erstellung von Kriterien Vergleich und Bewertung der Alternativen Auslegung des Hochregallagers Bildung von Fachklassen Gestaltung des Regalhauses Berechnung der RFZ-Auslastung Auslegung des Lagervorhofes Anforderungen und Randbedingungen Erarbeitung und Darstellung realisierbarer Alternativen 133 W : Methoden der Planung und Organisation

fehlende Stapel und Gestelle (m²)
Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Ermitteln der Planungsgrundlagen/der Lageraufgabe Im Istzustand bisher benutzte Flächen: In insgesamt 31 unterschiedlichen Lagerhilfsmitteltypen (Gestelle, Behälter) wurden bei einer Inventur Förderhilfsmittel gezählt. Lagerort Gesamt-fläche (m²) Verkehrs-fläche (m²) Zwischen-räume (m²) fehlende Stapel und Gestelle (m²) leere Gassen (m²) genutzte Fläche (m²) Zuschlags-faktor (%) Interne Lager Gebäude I 4520 1260 767 464 216 1813 150 Gebäude II 1384 439 256 108 69 512 170 Gebäude III 8763 2867 1498 1764 626 2008 335 externe Lager Gebäude A 15864 5304 3620 1536 421 4983 218 Gebäude B 4848 1563 805 644 63 1773 173 Summe 35379 11433 6946 4516 1395 11089 219 134 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auswahl des Lagerprinzips
Morphologischer Kasten für die Lagertechnik Behälter für Kaufteile und Halbzeuge Lagerung in Lagergestellen Lagerung auf dem Boden ortsfestes Lagergestell Bewegliches Lagergestell gestapelt ungestapelt Einfach-Regale Einfahr-Regale Durchfahr-Regale Durchlauf-Regale Schacht-Lager Verschiebe-Regale Umlauf-Regale Block-lagerung Zeilen-lagerung umlaufendes Lagergut Hochregal-lager Hohe Flachlager Flachlager Stockwerk-lager 135 W : Methoden der Planung und Organisation

Kriterien zur Grobausscheidung
Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Kriterien zur Grobausscheidung Lagertechnik Kriterien zur Grobausscheidung Einfahr-Regale entspricht von der Flächennutzung der Blocklagerung; Stapler kann in Regalblock einfahren; weniger flexibel durch Fachklassenbildung; nicht automatisierbar; aufwendiger Regalbau Durchfahr-Regale entspricht von der Flächennutzung der Blocklagerung; Stapler kann durch Regalblock einfahren; weniger flexibel durch Fachklassenbildung; nicht automatisierbar; aufwendiger Regalbau Durchlauf-Regale Behälterförderung in den Durchlaufkanälen ist mit Problemen verbunden (Klemmen usw.); Kippgefahr bei Behälterstapelung; hoher Investitionsaufwand Verschiebe-Regale für Ein-Auslagervorgänge ist eine Bewegung von großen Massen erforderlich; Problematisch; Bildung von Fachklassen notwendig; Flächennutzung nur geringfügig besser wie Blocklager Umlauf-Regale hoher technischer Aufwand bei geringerer Flächennutzung wie Blocklager; Bewegung sehr großer Massen problematisch Zeilenlagerung einfache Lagertechnik entsprechend Blocklager ohne zusätzliche Lagerhilfsmittel, aber geringer Flächenausnutzung umlaufendes Lagergut sehr aufwendige Lagertechnik; nur für relativ geringes Lagervolumen geeignet 136 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternativen
Regallagerung Schachtlagerung Blocklagerung Hoch-regal-lager Hohe Flach lager Stock-werk-flachlager Flach-lager- Einzel-schacht lager Einzel-schacht Flach-lager Block-schacht Flach-lager Hohe Flach-lager Stock-werk-Flach-lager Flächen-kennzahl < 0,2 0,9 0,38 0,8 0,5 0,6 1,00 0,75 0,25 Speicher-einheit 1 4 - 6 6 - 9 3 - 5 -24 -36 Automati-sierungsgrad gut mittel mäßig 137 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Entscheidungsanalyse
Alternativen Regallagerung Schachtlagerung Blocklagerung lfd Nr. Beurteilungskriterien Gewichtung G Hochregal-lager Hohe Flachlager Stock-werkslager Flachlager Einzel-schacht Hohe Flachlager/ Einzel-schacht Flachlager Block-schacht Flachlager Stockwerk-Flachlager E E x G 1 mögl. geringer Flächenverbrauch 9 4 36 3 27 2 18 wenig Standorte Lager-bestandsführung 15 60 30 45 mögl. geringer Personaleinsatz 5 Automatisierbarkeit 6 schnelle Zugriffsmöglichkeit 10 40 7 Einzelzugriff 12 8 Flexibilität hins. Lagergut 24 Funktionssicherheit 16 32 Qualität 14 56 42 28 Alternativenwert max. 368 330 159 175 185 203 130 116 132 138 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Fachklassen / Lagerhilfsmittelklassen (1)
Fachklasse A Behälterunterfahrhöhe = 100 mm Regalfachabmessung 4200 x 1260 x 1170 139 W : Methoden der Planung und Organisation

Fachklasse B, C, D, E 140 W : Methoden der Planung und Organisation

Maße der Fachklassen Maße L Li B Bi H Hi Beh. Klasse 3900 3720 1880 1730 1370 1260 C 3840 3660 2550 2400 1990 D 2610 2460 1490 1380 E 3620 3440 2500 2355 2570 141 W : Methoden der Planung und Organisation

Lagerhilfsmitteltypen Lagerhilfsmittelklassen
Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auslegung des Hochregallagers Einzulagernde Gestelle und Behälter Lagerhilfsmitteltypen Lager-hilfs-mittel-nummer Maße Unter-fahrhöhe Gewichte Gestell-volumen Gestell-fläche Gestell-menge Länge Breite Höhe Netto Zu-ladung Lagerhilfsmittelklassen A 2001 1200 1000 100 1500 1.20 12860 6018 1220 1020 770 2000 0.96 1.24 917 6532 50 B 6029 1678 1590 150 210 2500 2,67 2.67 2499 6566 160 2.53 396 6563 1530 140 88 6565 1730 3000 2.99 392 C 6021 2260 250 5.50 3.59 6320 6546 2290 1540 260 5.61 3.64 355 6526 40 6547 1520 1320 1280 120 2.57 2.01 10 6577 2400 1700 280 5.39 4.08 330 6578 290 6.12 52 6579 1570 400 6.41 67 … … … … … … … … … … … … Restgestelle 4734 142 W : Methoden der Planung und Organisation

Lagerhilfs-mittelklasse/ Fachklasse Stellplätze/ Regalzeile
Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auslegung des Hochregallagers Auslegung des Regalbaues für Alternativen I bis IV Lagerhilfs-mittelklasse/ Fachklasse Fächer in x-Richtung Stell-plätze Fächer in y-Richtung Stellplätze/ Regalzeile Regalzeilen Anzahl Regal-gassen Anzahl Stellplätze theor. gewählt Alternative I A (7888) 24 72 22 1584 4,9 8 4 12672 B (1894) 25 50 20 1000 1,9 2 1 2000 C (3236) 26 52 14 728 4,4 5 2,5 2640 C (1850) 416 2080 D (2057) E (4238) 27 55 11 605 7 4840 Alternative II C (4702) 6,5 3,5 5096 C (384) 400 0,5 800 B+D (376) … … … … … … … … … … 143 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Darstellung des Kaufteile- und Halbzeuglagers (1)

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Darstellung des Kaufteile- und Halbzeuglagers (2)
C E E A 145 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Flussdiagramm der Lagerhilfsmittelbewegungen
Ein- und Auslagerströme je Lagerhilfsmittelklasse bzw. Fachklasse und Tag (3-Schicht Betrieb) Fachklasse B Fachklasse E Fachklasse A Fachklasse C Fachklasse D Hochregallager 201 346 426 204 821 348 2000 146 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auslastung Regalfahrzeuge (1)
Geschwindigkeit in x-Richtung: 140 m/min, Geschwindigkeit in y-Richtung: 40 m/min Typ Ragal-gasse Spiele pro Gasse (Ein- und Auslag.) zur Verfügung stehende Spielzeit s benötigte Spielzeit Einzelspiele RFZ-Auslastung Doppelspiele 70 % Doppelspiele s % A 411 (4 Gassen) 129 100 78 83 65 88 69 547 (3 Gassen) 97 103 86 91 B 402 131 108 82 70 96 74 D 227 233 116 50 99 43 104 45 C / C / D 252 209 56 48 C / D 277 191 61 52 55 E 174 303 39 33 35 147 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auslastung Regalfahrzeuge (2)
Geschwindigkeit in x-Richtung: 120 m/min, Geschwindigkeit in y-Richtung: 30 m/min Typ Ragal-gasse Spiele pro Gasse (Ein- und Auslag.) zur Verfügung stehende Spielzeit s benötigte Spielzeit Einzelspiele RFZ-Auslastung Doppelspiele 70 % Doppelspiele s % A 411 (4 Gassen) 129 111 86 90 70 96 75 547 (3 Gassen) 97 115 93 99 B 402 131 119 91 98 104 80 D 227 233 127 56 106 46 112 48 C / C / D 252 209 61 51 54 C / D 277 191 67 59 E 174 303 42 35 37 148 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Investitionen für das Hochregallager (ohne Vorhof) (1) Baustelleneinrichtung € Erdarbeiten € Wasserhaltung/Kanalisation € Isolierungsarbeiten an den im Erdreich stehenden Wänden € Maurerarbeiten € Beton- und Stahlbetonarbeiten mit Fertigteilen, Trapezblecheindeckung für die Dachfläche € Winterbaumaßnahmen € Heizung (5 - 8 °C Raumtemperatur) € Abbruchkosten € Summe Gebäude € Regalbau inkl.Montage € 4 RFZ für Behälterklasse A € 10 RFZ für Behälterklasse B, C, D, E € Gangausrüstung für 14 RFZ Steuerung für 14 RFZ, off-line inkl. Installation € Allgemeine Sicherheitseinrichtungen € Summe Regalbau € 149 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Investitionen für das Hochregallager (ohne Vorhof) (2) Datentechnik, Software, Ausrüstung für I- und K-Punkte) € Planungskosten € Anlegen Ersatzteillager (10 % von der Investition für Gangausrüstung, Steuerung, Sicherheitseinrichtung, RFZ nur anteilig € Summe Sonstiges € Als Investitionssumme für das gesamte Hochregallager einschließlich Regal bau, Regalförderzeuge und Datentechnik, jedoch ohne Fördersystem im Vorhof ergeben sich €. Die Betriebskosten der Hochregallagers (ohne Vorhof) berechnen sich wie folgt: Energiekosten der RFZ p.a. € (Berechnungsgrundlagen: Leistungsaufnahme je RFZ: ca. 50 kW; Leichzeitigkeitsfaktor 0,5; Betriebszeit 3600 Std./Jahr; 0,113 €/kWh) Kosten für Beleuchtung, Heizung, Lüftung usw. p.a. € (Berechnungsgrundlagen: m³; € 1,50 pro m³ und Jahr bei 8 °C Raumtemperatur) Betriebskosten (3 % von der Investition für bewegte Teile) p.a. € Summe Betriebskosten p.a. € 150 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Auslegung des Lagervorhofs
Kaufteil- und Halbzeugbehälter Möglichkeiten zur Förderung im Lagervorhof mit zusätzlichen Förderhilfsmittel ohne zusätzlichen Förderhilfsmittel Unterpaletten als Förderschlitten Anschweißen von Kufen Unterpaletten Förderung auf Behälterboden Tragketten-förderer + Rollenbahnen Gabelstapler + Tragketten-förderer Tragketten-förderer + Drehtische Autom. Flurförderer + Tragketten-förderer Hängeförderer+ Tragketten-förderer Verschiebe-hubwagen + Tragketten-förderer 151 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternative Tragkettenförderer + Rollbahn (1) Erdgeschoss 152 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternative Tragkettenförderer + Rollbahn (2) Obergeschoss 153 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternative Gabelstapler + Tragkettenförderer 154 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternative Hängeförderer + Tragkettenförderer 155 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Lageralternative Flurförderer + Tragkettenförderer Förderkettenanordnung auf dem Förderfahrzeug 156 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Modellgraph des Lagervorhofes

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Behälterdurchsatz

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Bewertung der Lagervorhof-Alternativen
Tragketten-förderer + Rollenbahn Gabelstapler + Tragketten-förderer Hängeförderer + Tragketten-förderer autom. Flurförderer + Tragketten-förderer - Leistungsvermögen Durchsatz Transportzeit / Ladeeinheit Realisierung von Steuerstrategien - Systemsicherheit Verfügbarkeit Zuordnungsfehler Notbetrieb Arbeitssicherheit - Flexibilität Ladeeinheiten - Geometrie Ladeeinheiten - Durchsatz Änderung der Schnittstellen Wareneingang / -ausgang Automatisierbarkeit der Schnittstellen Wareneingang / -ausgang 159 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Lager für Kaufteile und Halbzeuge Bewertung der Lagervorhof-Alternativen
Kostenverlauf 160 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – (Werkstück-) Handhabung
Definition Handhaben Handhaben umfasst die Bewegungsvorgänge beim Einleiten oder Beenden von Vorgängen der Fertigung, des Transportierens und des Lagerns [VDI 3300]. Anforderungen an den Handhabungsprozess werden hinsichtlich der Positioniergenauigkeit, der Geschwindigkeit, der Verfahrwege, der Berücksichtigung von Tabuflächen und der Flexibilität hinsichtlich Werkstückgewicht und -geometrie gestellt. Handhaben bezieht sich demnach nur auf Körper bekannter Geometrie (geometrisch bestimmte Körper), während sich dagegen Lagern und Fördern auch auf formlose Stoffe (z. B. Gase, Flüssigkeiten, Pulver) oder auf Körper unbekannter Geometrie beziehen kann. Werkstückhandhabung fasst alle Vorgänge zusammen, die den Werkstoff- oder Werkstückfluss im Nahbereich der Fertigungseinrichtungen bewirken (Materialfluss 4. Stufe). Werkstücke werden dabei in richtiger Lage und Menge zu einem bestimmten Zeitpunkt an die Bearbeitungsstelle geleitet, dort positioniert und gespannt sowie nach der Bearbeitung entspannt und weitergeleitet. Ggf. sind mit demselben Aufgabenumfang auch Werkzeuge handzuhaben. 161 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation der Handhabungsaufgabe Der Handhabungsablauf für eine beliebige Werkstückgruppe könnte z. B. lauten: Ordnen Weitergeben Lage prüfen Positionieren Spannen Fertigen Entspannen 162 W : Methoden der Planung und Organisation

Klassifikation der Handhabungsmittel Speichereinrichtungen sorgen für eine reibungslose Materialversorgung (direkter Einfluss auf Stillstandszeiten). Speicherarten: Bereitstellungsspeicher zur Vorratsbildung am Anfang der Zubringestrecke (Rohteilspeicher) Sammelspeicher zur Vorratsbildung für das Weiterfördern (Fertigteilspeicher) Störungsspeicher für die Überbrückung von Ausfallzeiten vor- oder nachgelagerter Maschinen Ausgleichsspeicher zum Ausgleich von vorübergehenden Taktunterschieden Werkstückspeicher können entsprechend dem Ordnungszustand als Bunker oder Magazine ausgeführt sein. 163 W : Methoden der Planung und Organisation

Bunker Speicher für kleinere Werkstücke in ungeordnetem Zustand. Je nach der Funktionsweise werden ruhende und bewegte Bunker unterschieden. Ruhende Bunker: Trichterbunker Schöpfsegmentbunker Bunker mit Kettenaustrag Bewegte Bunker: Trommelbunker Rotorbunker Schaukelbunker Flügelradbunker Vibrationsbunker 164 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazine Magazine speichern Werkstücke in einer bestimmten Ordnung zur Vorratsbildung vor und nach Fertigungseinrichtungen. Ruhende Magazine sind konstruktiv einfach, weil sie freie Werkstückbewegungen (fallen, rollen, gleiten) ausnutzen und keinen Antrieb benötigen. Werkstückverhalten und Reibungsverhältnisse spielen eine wichtige Rolle. Beispiele: Kanalmagazine Schachtmagazine Stapelmagazine Palettenmagazine Steht das notwendige Gefälle für einen Werkstückeigenlauf nicht zur Verfügung, so können Reibantriebe oder Gewichts-/Federbelastungen zur Unterstützung des Werkstückeigenlaufs verwendet werden. Scheiden diese Lösungen ebenfalls aus, werden angetriebene Weitergabe-Einrichtungen mit Speicherwirkung z. B. Gurtband- oder Kettenmagazine (bzw. -förderer) verwendet. 165 W : Methoden der Planung und Organisation

Ordnungseinrichtungen „Ordnen“ ist das Überführen von Werkstücken aus einer beliebigen in eine bestimmte Lage und Richtung. Das Arbeitsgut wird stufenweise oder kontinuierlich in eine Unordnung geringeren Grades gebracht, wobei die letzte Stufe des Ordnungsvorgangs als „Ausrichten“ bezeichnet wird. Beim Zwangsdurchlaufprinzip durchläuft jedes Werkstück die Ordnungseinrichtung vollständig und verlässt diese „zwangsläufig“ in der geordneten Lage. Beim Ordnen nach dem Auswahlprinzip durchlaufen die Werkstücke die Ordnungseinrichtung nur teilweise. Sie werden an einem oder mehreren Punkten selektiert und nur Werkstücke weiter befördert, die bereits die gewünschte Lage angenommen haben. Die anderen Werkstücke durchlaufen die Ordnungseinrichtung von neuem. Da das Ordnen überwiegend in Verbindung mit anderen Handhabungsfunktionen auftritt, sind die Beispiele dafür vielfältig. Geordnet wird z. B. im Schöpfbunker, Trichterbunker, Senkrechtförderer, Vibrationswendelförderer oder Schachtmagazin. 166 W : Methoden der Planung und Organisation

Stapelmöglichkeiten Werkstück - Werkstück (WS - WS) Aufnahme - Werkstück - Aufnahme (AUFN - WS - AUFN) Aufnahme - Aufnahme (AUFN - AUFN) Grundkörper - Aufnahme - Werkstück Horizontal (GRK - AUFN - WS - H) Grundkörper -Aufnahme - Werkstück Vertikal (GRK - AUFN - WS - V) Grundkörper - Grundkörper (GRK - GRK) 167 W : Methoden der Planung und Organisation

Zuteileinrichtungen Zuteileinrichtungen haben die Aufgabe, magazinierte Werkstücke zu vereinzeln, indem sie ein Werkstück gezielt freigeben und den restlichen Werkstückstrom hemmen. Zuteiler gibt es mit alternierender, fortschaltender und fortlaufender Bewegung. Beispiele für Zuteileinrichtungen mit alternierender Bewegung a) Zuteilen durch geradlinig alternierende Bewegung der Zuteil-Elemente b) Zuteilen durch kreisförmig alternierende Bewegung der Zuteil-Elemente 168 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – (Werkstück-)Handhabung
Bereitstelleinrichtungen Bereitstellung von Werkstücken ist das maschinennahe Fördern; also das Fördern der Förderhilfsmittel zur Werkzeugmaschine, direkt bevor die Werkstücke von der Handhabungseinrichtung zur Bearbeitung weitergegeben werden. Alternative Bereitstellungskonzepte sind z. B. eine Vertakteinrichtung, ein Palettenumstapel- und -umsetzgerät oder eine optische Sucheinrichtung. Anwendung einer Vertakteinrichtung für die Weitergabe mit einem Ladeportal 169 W : Methoden der Planung und Organisation

Weitergabeeinrichtungen Weitergabeeinrichtungen überbrücken die Distanz von einem gegebenen Bereitstellpunkt bis in den Arbeitsbereich einer Maschine und zurück zu einem Ablegepunkt (Eingebe-/ Ausgebeeinrichtungen). Grundsätzlich sind Schieber und Arm-Greifer-Systeme zu unterscheiden. Unterteilung von Eingebe- und Ausgebe-Einrichtungen 170 W : Methoden der Planung und Organisation

Schiebegeräte mit nur einer gesteuerten Bewegung zeichnen sich durch eine hohe Zubringeleistung aus. 171 W : Methoden der Planung und Organisation

Eingebegeräte mit Greifern führen mehrere gesteuerte Bewegungen aus und sind somit auch für das Einlegen komplexer Werkstücke geeignet. 2-dimensionaler Bedienungsraum Mit diesen Geräten kann nur eine Fläche überdeckt werden. Je nach Konstruktion sind dies ebene, zylinder- oder kugelförmige Flächen. Eingebegeräte mit 2-dimensionalem Bedienungsraum 172 W : Methoden der Planung und Organisation

3-dimensionaler Bedienungsraum Ein Handhabegerät/Roboter muss, wenn es/er jeden Punkt eines 3-dimensionalen Arbeitsraums erreichen soll, grundsätzlich über drei Achsen verfügen. Zur Handhabung eines Fertigungselements sind jedoch 3 weitere Freiheitsgrade erforderlich (Positionierung des Effektors („Hand“)). Roboter mit kartesischen Koordinaten Dieser Robotertyp besitzt drei translatorische Achsen und wird dort eingesetzt, wo eine hohe Positioniergenauigkeit gefordert ist. Eine typische Realisierung ist z. B. ein Flächenportal. Roboter mit kartesischen Koordinaten 173 W : Methoden der Planung und Organisation

Roboter mit Zylinder-Koordinaten Derartige Roboter besitzen zwei translatorische und eine rotatorische Achse. Sie sind vielseitiger, aber weniger genau als Roboter mit einem kartesischen Koordinatensystem. Roboter mit Zylinderkoordinaten 174 W : Methoden der Planung und Organisation

Roboter mit Polarkoordinaten Roboter diesen Typs besitzen nur eine translatorische, dafür aber zwei rotatorische Achsen. Damit werden die Variablen eines Kugelkoordinatensystems abgedeckt. Auch hier macht sich gegenüber einem Portalroboter das zusätzliche Rotationsgelenk mit einer Steigerung der Vielseitigkeit, aber einer Abnahme der Genauigkeit bemerkbar. Roboter mit Polarkoordinaten 175 W : Methoden der Planung und Organisation

Roboter mit drei rotatorischen Achsen (Gelenkarm) Roboter mit 3 horizontalen Rotationsachsen Ein Gelenkarmroboter hat vielfältige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere wenn Hindernisse im Arbeitsraum berücksichtigt werden müssen. Seine Steuerung ist allerdings wesentlich aufwendiger als die der zuvor gezeigten Typen (zur Koordinatentransformation s. [RNS94]). 176 W : Methoden der Planung und Organisation

Roboter mit zwei/drei rotatorischen und einer translatorischen Achse (Scara) Roboter mit 3 vertikalen Rotationsachsen Im Prinzip ist ein Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm) ein um 90° gedrehter Gelenkarm. Ein derartiger Roboter ist bei vertikaler Richtung trotz hoher Beweglichkeit sehr steif. Daher eignet er sich besonders für Montageaufgaben, bei denen eine hohe Präzision verlangt wird. 177 W : Methoden der Planung und Organisation

Teilsysteme von Robotern Einteilung der Sensoren [Relo92] 178 W : Methoden der Planung und Organisation

Programmiersysteme [Nava89] 179 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel Hochvakuumpumpenfertigung Magazinierungskonzepte Zur Ermittlung geeigneter, durchgängig verwendbarer Magazinierungsverfahren ist die Veränderung der Werkstückgeometrie während des Bearbeitungsablaufs von entscheidender Bedeutung. Hierzu werden Ablaufpläne für jedes Werkstück erstellt. Die Welle stellt an die Magazinierung die geringsten Anforderungen. Beim Statorring stellt die Geometrieveränderung vom Rohteil als Rohrstück bis zum Ring als fertiges Einzelteil hohe Anforderungen an eine durchgängige Lösung. Der Basisflansch und das Gehäuse stellen vom Grundkörper her keine Problemteile dar. Lediglich die bei einem gewissen Arbeitsfortschritt eingebrachten Anbauteile sind bei der Auslegung zu berücksichtigen. Beim Rotor sind die empfindlichen Flügel zu beachten. 180 W : Methoden der Planung und Organisation

Veränderung der Geometrie im Bearbeitungsprozess Beispiel Welle 182 W : Methoden der Planung und Organisation

Alternative Aufnahmeprinzipien zeigen die folgenden Bilder jeweils mit ihren grundsätzlichen Eigenschaften. Aufnahmeprinzip 1: Lose Magazinierung 183 W : Methoden der Planung und Organisation

Aufnahmeprinzip 2: Zentrierdorn 184 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinierungskonzepte: Aufnahmeprinzip Prismenleiste Geeignet für: Stapelmöglichkeiten WS – WS Aufn – WS Aufn Aufn – Aufn ´GRK – Aufn – WS-H GRK – Aufn – WS-V GRK – GRK Statorring x x x x Welle Gehäuse Flansch Rotor 185 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinierungskonzepte: Aufnahmeprinzip Prismenleiste Vorteile: Genau definierte Lage Für mehrere Werkstückgrößen geeignet konstruktiv einfach Teilweise Eignung für automatische Handhabung Nachteile: teilweise aufwendige Kinematik der Handhabungseinrichtung notwendig 186 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinierungskonzepte: Aufnahmeprinzip Formelemente Geeignet für: Stapelmöglichkeiten WS – WS Aufn – WS Aufn Aufn – Aufn ´GRK – Aufn – WS-H GRK – Aufn – WS-V GRK – GRK Statorring x x x Welle Gehäuse Flansch Rotor 187 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinierungskonzepte: Aufnahmeprinzip Formelemente Vorteile: Positioniergenauigkeit kostengünstige Kunststoffkonstruktion Kombination unterschiedlicher Größenordnungen (für Euro-Paletten-Format) Nachteile: Hoher Umschließungsgrad der Werkstücke erschwert automatische Handhabung Für jedes Teil eigene Form erforderlich (Lageraufwand) Keine Flexibilität bzgl. der Größenordnung Geringe Flexibilität bzgl. der Bearbeitungstiefe (Rohling) Geringe Tragkraft Verschmutzung durch Späne und Kühlmittel (Sammeleffekt) 188 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinierungskonzepte In unserem Beispiel wurden die folgenden Aufnahmeprinzipien ausgewählt: Statorring Welle Gehäuse Basisflansch Rotor Zentrierdorn vertikale Achslage Prismenleiste Formelemente Werkstück rohrförmig bis zum Fertig-drehen Werkstücke nach dem Ab-stechen em-pfindlich, verei-nzelt für Mon-tage geeignet 3-Punkt-Anlage nur dann, wenn sie für alle Werkstücke verwendet wird Werkstück muss in Bearbeitungs-lage gewendet werden Vorwiegend rohrförmiges Werkstück Bei Prismenleiste kein Schwen-ken in Bear-beitungsrich-tung notwendig Rohlinge sind aus Vollmaterial => 3-Punkt-Anlage und Zentrierdorn sind nicht durchgängig verwendbar 189 W : Methoden der Planung und Organisation

Zylinderfläche Ebene Fläche Maschine Rohteile- magazin Fertigteile- magazin „Linearportal“ Quelle: 190 W : Methoden der Planung und Organisation

Roboter mit drei rotatorischen Achsen (Gelenkarm) Arbeitsbereich wie Polarkoordinaten Funktionsprinzip Realisierung Quelle: 191 W : Methoden der Planung und Organisation

Quelle: 192 W : Methoden der Planung und Organisation

Vergleich der Alternativen Einlegegerät Ladeportal (Linearportal) Industrieroboter (Gelenkarm) Raumbedarf: Handhabungsgerät Bereitstellung klein klein, 2-achsige Magazinbereitstell. groß, über WZM mittel, 1-achsige Magazinbereitstell. mittel, vor/neben WZM groß, Schutzraum Magazinbereitstell. Behinderung des Zugangs zur WZM gering, seitlich an Spindelstock keine, Portal über WZM groß, Roboter vor WZM Handhabungswege kurz, Bereitstell. seitlich an WZM lang, Bereitstellung neben WZM mittel, Bereitstell. schräg vor WZM Investitionsaufw.: Handhabungsgerät Bereitstellungs-einrichtung gering hoch mittel 193 W : Methoden der Planung und Organisation

Vergleich der Alternativen Einlegegerät Ladeportal (Linearportal) Industrieroboter (Gelenkarm) Mehrmaschinen-beschickung nicht möglich möglich Geschwindigkeit max. 1 m/s; 75 °/s max. 2,5 m/s; 180 °/s max. 300 °/s Positionier- genauigkeit 0,2 - 1,0 mm; 0,05 - 0,2 0,2 - 0,8 mm; 0,04 - 0,2 0,05 - 2,0 mm; 0,08 - 1,2 194 W : Methoden der Planung und Organisation

Bewertung der Alternativen Bewertungs-kriterium Gewich-tungs-faktor Einlege-gerät Linear-portal Flächen-portal Industrie-roboter E T Flexibilität bzgl. Bearbeitungstiefe 3,25 4 13 5 16,25 Zuverlässigkeit 2,75 11 13,75 Manuelle Zugriffsmöglichk. 2,25 9 6 13,5 11,25 3 6,75 Flexibilität bzgl. unterschiedlicher Werkstückgruppen 2 10 Flexibilität innerh. Werkstückgruppe 8 12 195 W : Methoden der Planung und Organisation

Bewertung der Alternativen E = Erfüllungsfaktor; T = Teilwert = Erfüllungsfaktor x Gewichtungsfaktor Erfüllungsfaktoren: 6 = sehr gut; 5 = gut; 4 = befriedigend; 3 = ausreichend; 2 = mangelhaft; 1 = ungenügend Bewertungs-kriterium Gewich-tungs-faktor Einlege-gerät Linear-portal Flächen-portal Industrie-roboter E T Werkstückschutz 1,25 4 5 6,25 Summe 50 71,25 69,5 65 Rang 1 2 3 196 W : Methoden der Planung und Organisation

Tabuflächen für Handhabungseinrichtungen 197 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkstückbereitstellung 198 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Fertigungshilfsmittel
Klassifikation der Fertigungshilfsmittel Definition Fertigungshilfsmittel Fertigungshilfsmittel sind passive Betriebsmittel mit direkter Fertigungsbeteiligung, z. B. Werkzeuge, Messzeuge, Vorrichtungen, Spannmittel, Formen, Modelle usw. Werkzeuge Vorrichtungen 3 Mess- und Prüfmittel 4 Sonstiges 1.1 Maschinen-werkzeuge, z. B. Schaftfräser 1.2 Handwerkzeuge, z. B. Hammer 2.1 Maschinen-bezogene Vorrichtungen, z. B. Spannwinkel 2.2 Werkstück-bezogene Vorrichtungen, z. B. Zentrierscheibe und Schablonen 3.1 Mess- und Prüfgeräte, z. B. Koordinaten-Messgerät 3.2 Messzeuge, z. B. Messschieber Modelle 199 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeuge Als Werkzeug wird hier das montierte, voreingestellte und im Fertigungsprozess nutzbare Komplettwerkzeug angesprochen. Werkzeugteile und Werkzeugbaugruppen 200 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeugfluss 201 W : Methoden der Planung und Organisation

Magazinbauformen mit beweglichen und stationären Werkzeugplätzen 202 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeugdisposition Die Werkzeugdisposition stellt ein Teilgebiet der Materialwirtschaft dar. Im Gegensatz zur Werkzeugbewirtschaftung, die lang- und mittelfristig Bedarfsanalysen durchführt, weist die Werkzeugdisposition einen kurz- bis mittelfristigen Planungshorizont auf. Aufgaben: Ermittlung des auftragsbezogenen Werkzeugbruttobedarfes Ermittlung des auftragsbezogenen Werkzeugnettobedarfes Überprüfung der Verfügbarkeit der Werkzeuge Ermittlung des Vorbereitungsbedarfes Prüfung der Rüstbarkeit Planung der Magazinbelegung Koordinierung der Werkzeugversorgung/-entsorgung Der geplante Starttermin ist das einzige Sortierkriterium für die zu betrachtenden (Werkzeug-) Aufträge. Andere Sortierverhalten sind von untergeordneter Bedeutung. 203 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeugdisposition und -versorgung/-entsorgung 204 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel Motorenfertigung Werkzeugumlauf Teilefertigung Motoren 205 W : Methoden der Planung und Organisation

Ereignisorientierter Werkzeugwechsel 206 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeugwechsel bei Typwechsel 207 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkzeugwechsel bei Schichtwechsel 208 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Fertigungsprinzip
Definition Fertigungsprinzip Das Fertigungsprinzip beschreibt die für ein bestimmtes Erzeugnisspektrum ausgewählten Fertigungsverfahren, deren Anordnung in Arbeitssystemen und der Reihenfolge, in der diese Arbeitssysteme zu durchlaufen sind. Nach DIN 8580 ist Urformen das Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen von Zusammenhalt (DIN 1974). Hierbei kann zwischen Urformen aus dem flüssigen Zustand (Gießen), Urformen aus dem ionisierten Zustand (Galvanoformung) und Urformen aus dem festen Zustand (Sintern) unterschieden werden. Umformen (DIN 8582) ist das Erzeugen eines Teiles durch bildsames (plastisches) Ändern der Form. Sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt werden beibehalten (DIN 1971). Das Umformen erfolgt oberhalb der Fließgrenze eines Werkstoffes; daher können nur Werkstoffe mit einem geeigneten plastischen Verhalten umgeformt werden. Umformprozesse sind durch eine hohe Energiedichte geprägt. 209 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Fertigungsprinzip
Trennen hebt nach DIN 8580 den Zusammenhalt örtlich auf oder vermindert ihn. Die zum Trennen notwendige Energie wird in Trenn-, Verformungs- und Reibleistung umgewandelt und über Werkstück und Werkzeug als Wärme abgeführt. Gruppen des Trennens sind Zerteilen, Spanen mit geometrisch bestimmter und geometrisch unbestimmter Schneide, Abtragen, Zerlegen und Reinigen. Das Fügen verbindet Einzelteile zu Baugruppen oder Endprodukten. DIN 8593 versteht unter Fügen „das Verbinden oder sonstige Zusammenbringen von zwei oder mehr Werkstücken“. Eine mittels Fügen hergestellte Verbindung kann lösbar (z. B. Schrauben) oder unlösbar (z. B. Kleben, Schweißen) sein. Beschichten ist das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf ein Werkstück. Wesentliche Formen der Beschichtung sind nach DIN 8580 das Beschichten aus dem flüssigen, plastischen, breiigen und pulverförmigen Zustand sowie das Beschichten durch Schweißen oder Löten. 210 W : Methoden der Planung und Organisation

Arbeitssysteme – Fertigung
Klassifikation der Fertigungsaufgabe (Fertigungsstrategie) Festlegen des Fertigungsauftrags / Beispiel Blechteile Als Fertigungsauftrag wird hier die Herstellung einer bestimmten Anzahl von Format- oder Führungsteilen aus einer bestimmten Anzahl einer bestimmten Klasse von Blechtafeln verstanden, wobei in Verbindung mit Führungsteilen ggf. Füllteile entstehen können. Formatteile sind Werkstücke, die eine Blechtafel hinreichend ausfüllen und daher nicht mit anderen geschachtelt werden müssen: Der entstehende Verschnitt ist kleiner als ein vorher definierter Grenzwert. Führungsteile füllen zwar einen wesentlichen Teil einer Blechtafel aus, lassen aber noch Fläche für die Anordnung anderer Teile frei. Der oben angeführte Grenzwert wird überschritten. Füllteile werden aufgrund ihrer Größe entweder alleine oder in Kombination mit Führungsteilen geschachtelt. 211 W : Methoden der Planung und Organisation

Anordnungsmöglichkeiten für Blechteile 212 W : Methoden der Planung und Organisation

Definition einer geeigneten Fertigungsstrategie Blechteile besitzen in der Regel Konturen, die zwar Ausschnitte aufweisen, ansonsten aber durch eine rechteckige Hüllkontur beschrieben werden können. Damit kann bei der Auswahl der Fertigungsstrategie ein Blechteil durch die Hüllabmessungen, den Werkstoff, die Blechdicke, Losgröße und Jahresstückzahl beschrieben werden. 213 W : Methoden der Planung und Organisation

Statische Bewertung der Strategie Variable eines Fertigungsauftrags sind die zugeordneten herzustellenden Teile und die Abmessungen der gewählten Blechtafel. Ein Teil wird bezüglich eines bestimmten Tafelformats Formatteil, wenn der Grenzwert für den Verschnitt unterschritten wird; andernfalls ist es ein Führungs- oder Füllteil. Führungsteile können bezüglich eines bestimmten Tafelformats in die gezeigten Fälle eingeteilt werden. Lässt sich keine Zuordnung treffen, handelt es sich um ein Füllteil. Jedem Fall kann nun unter Verwendung der Hüllkonturen realer Teile eine entsprechende Kenngröße für den Verschnitt zugeordnet und die günstigste Variante ausgewählt werden. 214 W : Methoden der Planung und Organisation

Dynamische Bewertung der Strategie Bisher waren die Füllteile lediglich Platzhalter, die in einer konkreten Situation entsprechend dem Fertigungsprogramm gefüllt werden müssen. In diesem Zusammenhang kann für die generelle Wahl von Strategien (und den dafür erforderlichen Betriebsmitteln) eine zusätzliche Abschätzung vorgenommen werden: Hierzu wird die Anzahl grundsätzlich (von Werkstoff, Blechdicke und Stückzahl her) geeigneter Füllteile (Teilenummern) ermittelt. Bezieht man diese Anzahl auf die Anzahl der Arbeitstage je Jahr und setzt dabei voraus, dass Führungsteile durch Füllteile nicht verzögert werden dürfen und (am selben Tag) als Teilebedarf auftreten müssen, dann kann man hier eine Wahrscheinlichkeitsaussage über die Realisierungschancen machen. Gegebenenfalls entfallen dann einige Fertigungsstrategien aufgrund einer zu geringen Realisierungschance. 215 W : Methoden der Planung und Organisation

Zuordnung von Fertigungsaufgaben und Fertigungsmitteln (Fertigungsprinzip) Fertigungsprinzipien für die Herstellung von Biegeteilen 216 W : Methoden der Planung und Organisation

Quantitative Kapazität 217 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung des quantitativen Kapazitätsbedarfs beim Streifenschneiden 218 W : Methoden der Planung und Organisation

Definition Fertigungssteuerung Fertigungssteuerung ist die Aufgabe, für ein gegebenes Fertigungssystem – ausgehend von gegebenen Daten – Solldaten, die in sich und mit den Ausgangsdaten konsistent sind, für einen definierten, zielgerichteten Ablauf des Fertigungsprozesses festzulegen, dem Fertigungsprozess vorzugeben und diesen auf Inkonsistenzen abzuprüfen. Die Fertigungssteuerung basiert auf Modellen der Fertigung, die Informationen über augenblickliche und zukünftige Zustände in der Fertigung enthalten. Ihr Funktionsumfang besteht darin, existierende und entstehende Inkonsistenzen zwischen diesen Zuständen der Fertigung unter Beachtung der durch die Fertigungsmodelle gegebenen Restriktionen und orientiert in Richtung definierter Ziele zu beseitigen. Ein Fertigungssteuerungsverfahren ist eine festgelegte oder erzeugte Folge von Transformationen der Solldaten (anhand eines Modells der Fertigung), so dass die durch die Fertigungssteuerungsaufgabe gestellten Anforderungen (Konsistenz, Restriktionen, Ziele) erfüllt werden. 219 W : Methoden der Planung und Organisation

Grundstruktur der Informationsbereitstellung/Steuerung in einem Fertigungssystem 220 W : Methoden der Planung und Organisation

Auftragsverwaltung Die Auftragsverwaltung liegt an der Schnittstelle zu dem jeweils übergeordneten Planungs-/ Steuerungssystem. Sie bildet den Speicher für ankommende und noch nicht abgearbeitete Aufträge in der Detaillierung der übergeordneten Ebene. Die Aufträge können durch ein Erzeugnis, durch einen Zustand (bestimmter Ort bei einem Lager- oder Transportsystem sowie bei einem NC-Programm) oder ein Erzeugnis in einem bestimmten Zustand (Teil x, Arbeitsvorgang y) ausgedrückt werden. Sie enthalten Termin- und Mengenangaben. Abgeschlossene Aufträge werden bis zur Kommunikation mit und der Übermittlung der Rückmeldedaten an die übergeordnete Ebene zwischengespeichert. 221 W : Methoden der Planung und Organisation

Planung Die Planung hat die Aufgabe, die Vorgabe-/Rahmendaten der übergeordneten Ebene über die Zuordnung von Auftrag und Ablaufstruktur mit detaillierenden Elementarvorgängen in geplante Daten der betrachteten Ebene (Beginn-/Endereignise) umzusetzen. Dabei kann die Zuordnung zur Auftragsstruktur von der Planung selbst oder von der Auftragsverwaltung vorgenommen werden. Ggf. wird die Ablaufstruktur – wie beim DNC-Betrieb – von der Auftragsverwaltung mitgeliefert. Die Planung kennt alle gegebenen Restriktionen wie Betriebsmittelkapazität und -verfügbarkeit (Maschinenverfügbarkeit, begrenzte Speicher für Materialien und Werkzeuge usw.). Dazu muss der aktuelle Systemzustand zu Beginn der Abarbeitung einer Ablaufstruktur übernommen und zu Ende der Abarbeitung zwischengespeichert (Materialien, Potentialfaktoren) werden. 222 W : Methoden der Planung und Organisation

Auftragsdurchsetzung Die Auftragsdurchsetzung hat die Aufgabe, die Plandaten an die in den einzelnen Elementaraufgaben angesprochenen Fertigungssysteme niederer Ordnung im Sinne von Auftragsdaten weiterzugeben und eine plangerechte Ausführung bzw. Umsetzung anzumahnen. Diese Übergabe ist ggf. termingesteuert. Daher muss die Auftragsdurchsetzung immer davon Kenntnis haben, welcher Elementarvorgang als nächster auszuführen ist und welche Elementarvorgänge bereits als erledigt zurückgemeldet wurden. Materialien/Potentialfaktoren Hier wird der Zustand an den Eingangs- und Ausgangsspeichern für alle benötigten Materialien und alle benötigten Potentialfaktoren wie Maschinen, Menschen, Fahrzeuge, Lagerplätze, Werkzeuge, Förderhilfsmittel usw. zwischengespeichert. 223 W : Methoden der Planung und Organisation

Ablaufstruktur Die Ablaufstruktur kann auf vergleichsweise hoher Ebene ein einfacher, linearer Arbeitsplan sein. Werden Speicher, Werkzeuge und Fördermittel betrachtet, dann ist die Ablaufstruktur ein komplexer, nebenläufiger Graph, der beschreibt, wie über die Zuordnung von Materialien, Potentialfaktoren und Transformationsvorgängen zum Auftrag dieser erfüllt werden soll (Material, Maschine, Arbeitsplan bei einem Zerspanvorgang; Material, Fördermittel, Förderweg als Wegeabschnitt bei einem Fördervorgang). Auf einer detaillierten Ebene ist die Ablaufstruktur ein NC-Programm, das eine Maschine, einen Roboter, ein fahrerloses Fahrzeug oder ein Regalbediengerät steuern kann. 224 W : Methoden der Planung und Organisation

Mensch/Rechner-Schnittstelle Dies ist das Bedien- und Anzeigesystem einer Steuerung. Gezeigt wird der aktuelle Zustand des Fertigungssystems. Ggf. kann hier aktiv in das Geschehen eingegriffen und mit Hand gesteuert oder Havarien behoben werden. Schnittstelle zur unterlagerten Ebene Diese Schnittstelle ist unabhängig davon, ob direkt ein Modul eines Fertigungssystems angesprochen werden kann (Auftrag an ausführende Ebene) oder ob – insbesondere dann, wenn weitere Restriktionen näher betrachtet werden müssen (z. B. Engpass-Situation beim Werkzeug durch andere Aufträge) – eine weitere Planungs-/ Steuerungsebene folgt, die sich ihrerseits mit ihren Plandaten in die Vorgaben der betrachteten Ebene einzufügen hat. Dann wird der Elementarvorgang der betrachteten Ebene zum Auftrag der unterlagerten Steuerungsebene. Für alle als Plandaten übermittelten Vorgaben sind die tatsächlichen bzw. auf der unterlagerten Ebene mit einer detaillierten Ablaufstruktur ermittelten Planwerte zurückzugeben. 225 W : Methoden der Planung und Organisation

Planungs- und Steuerungshierarchie 226 W : Methoden der Planung und Organisation

Fertigungssteuerung von Fertigungssystemen 2. Ordnung: Beispiel SICOMP SICOMP Ablaufstruktur: Eine Menge von Aufträgen wird von einem übergeordneten Fertigungslenkungs-System in der geplanten Reihenfolge der Durchführung übermittelt. Ein Auftrag über ein bestimmtes Werkstück wird mit einem Arbeitsplan durchgeführt, der mit einer Spannoperation beginnt und mit einer Abspannstation endet. Es wird ein Werkstückträger mit oder ohne Spannvorrichtung verwendet; Werkzeuge werden über die Werkzeugliste eines NC-Programms abgerufen. Zwischen Auf- und Abspannen kann eine beliebige Sequenz von Stationen durchlaufen werden. Prinzipielle SICOMP-Ablaufstruktur 227 W : Methoden der Planung und Organisation

SICOMP-Daten zur Vereinbarung einer Station 228 W : Methoden der Planung und Organisation

SICOMP-Daten zur Vereinbarung eines Liegeplatzes 229 W : Methoden der Planung und Organisation

SICOMP-Daten zur Spezifikation einer Station 230 W : Methoden der Planung und Organisation

SICOMP-Daten zur Spezifikation eines Werkzeuges 232 W : Methoden der Planung und Organisation

Numerische Steuerungen Jede numerische Steuerung basiert auf den drei Komponenten Rechnersteuerung drehzahlgeregelter Antrieb Positionserfassungssystem, unabhängig davon, ob es sich um eine Werkzeugmaschine, eine Meßmaschine, einen Roboter oder ein Fördergerät handelt. Damit lassen sich Bewegungsbahnen, Vorschub/Fördergeschwindigkeit, Schnittgeschwindigkeiten/Geschwin- digkeiten von Teleskopgabeln/usw., Schnitttiefen/Regaltiefen, Werkzeugwahl sowie Kräfte und Drehmomente automatisch einstellen. „Numerische Steuerung“ oder „NC (Numerical control)“ sagt aus, dass ein bestimmter Ablauf als Folge von Zahlen ausgedrückt wird. Das Aufstellen dieser Zahlenfolge wird als NC-Programmieren bezeichnet, wobei ein NC-Programm aus Sätzen aufgebaut ist, die ihrerseits aus Wege- und Schaltinformationen aufgebaut sind (Wegeinformationen G, X, Y, ...; Schaltinformationen F, T, S, M). 233 W : Methoden der Planung und Organisation

Aufbau einer numerischen Steuerung 234 W : Methoden der Planung und Organisation

Von einer NC-Steuerung wird gesprochen, wenn der betreffende Ablauf von einem Datenträger in die Gerätesteuerung eingelesen und gleichzeitig ausgeführt wird. Damit ist die Steuerung „fest verdrahtet“. Eine Änderung des Ablaufs kann nur über eine Änderung des Datenträgers erreicht werden. Bei einer CNC-Steuerung (Computer numerical control) werden NC-Programme in einem geräteeigenen Speicher eingelesen und von dort aus für die Abarbeitung, aber auch zur Änderung des Programms aufgerufen. Damit ist eine Änderung vor Ort („Werkstattprogrammierung“) möglich. Zusatzfunktionen: Betriebsdatenerfassung, maschinen- und steuerungsinterne Diagnose, Werkzeugverschleißkorrektur und Standzeitüberwachung, Werkstückwechsel, grafische Simulation der Bearbeitung direkt an der Maschine. 235 W : Methoden der Planung und Organisation

Im DNC-Betrieb (Direct numerical control) sind mehrere CNC- und NC-Maschinen mit einem Leitrechner verbunden, der die NC-Programme in einer Bibliothek verwaltet und diese zeitgerecht an die einzelnen Maschinen verteilt. Eine Programierung und Änderung kann direkt am zentralen Leitrechner durchgeführt werden. Zusätzliche Funktionen: Steuerung des Auftragsablaufs im Fertigungssystem Meldung und Verarbeitung des Fertigungsfortschritts Einbeziehung von Messmaschinen, Handhabungssystemen und Werkzeugvoreinstellgeräten Diagnose-, Auswertungs- und Erfassungsfunktionen Rückübertragung von an der Maschine veränderten NC-Programmen 236 W : Methoden der Planung und Organisation

Bei einer NC-Steuerung müssen nicht alle Bewegungsachsen einer kontrollierten Bewegung unterliegen: Punktsteuerung: Es wird ein in zwei Achsen festgelegter Punkt mit einem nicht kontrollierten Verfahrweg (z. B. Eilgang) angefahren. Das Werkzeug ist beim Verfahren nicht im Eingriff; dies erfolgt vielmehr erst nach Erreichen der Sollstellung. Gerätetechnische Realisierungen: Bohr-, Stanz- und Punktschweißmaschinen. Streckensteuerung: Achsparalleles Verfahren mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist während der Bewegung geregelt und das Werkzeug während des Verfahrens im Eingriff. Streckensteuerungen sind heute vergleichsweise selten. Gerätetechnische Realisierungen: Fräsmaschinen und Bohrwerke. Bahnsteuerung: Eine Bahnsteuerung erlaubt eine begrenzte Anzahl von Bahnkurven, in der Regel Gerade und Kreis, mit bestimmter Geschwindigkeit zu durchlaufen. Aus Geraden- und Kreisabschnitten lassen sich über einen Interpolator mehr oder weniger beliebige Konturen zusammensetzen. (Linearinterpolation: Gerade, Schräge, Kegel; Zirkularinterpolation: Kreisbögen oder Kurve höheren Grades (Spline)). 237 W : Methoden der Planung und Organisation

M-Funktionen einer Fräsmaschine 238 W : Methoden der Planung und Organisation

Das folgende Bild zeigt ein Programm, in dem ein Dreieck und ein Kreis gefräst werden. Beispiel für eine Fräsbearbeitung 239 W : Methoden der Planung und Organisation

Das folgende Bild gibt im folgenden die Erläuterung zu den einzelnen Zeilen. Erläuterung des Programms im letzten Bild 240 W : Methoden der Planung und Organisation

Wege zur Herstellung des Dreiecks 241 W : Methoden der Planung und Organisation

Beispiel Hochvakuumpumpenfertigung (Beispiel für die Planung einer spanenden Fertigung) Fertigungsprinzip Bei der Planung des Maschinenparks wird von vorgegebenen Fertigungskonzepten (Werkstattfertigung/Inselfertigung) ausgegangen. Für die Basisflanschfertigung sind zunächst zwei alternative Bearbeitungsablaufvarianten in der weiteren Betrachtung zu berücksichtigen: getrennte Bearbeitung auf Drehmaschine und Bearbeitungszentrum Komplettbearbeitung auf Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen bzw. Dreh-Fräs-Zentrum Aufgrund von Bearbeitungsversuchen und Herstelleranfragen wird die getrennte Dreh-/ Fräsbearbeitung favorisiert. 242 W : Methoden der Planung und Organisation

Inselfertigung Für die einzelnen Werkstückgruppen Statorring Welle Gehäuse Rotor Basisflansch werden Fertigungsinseln gebildet. Die darin enthaltenen Werkzeugmaschinen sind bei dieser Fertigungsform i. a. nicht optimal ausgelastet und die Anzahl der Maschinen gleichen Typs innerhalb einer Insel ist oftmals gering; damit entsteht bei einem Ausfall oder bei einer anderen Störung ein Engpass, der von der (den) übrigen Maschine(n) nicht überbrückt werden kann. Durch Erhöhung der Stückzahl können die benötigten Kapazitäten nur in soweit bereitgestellt werden, wie dies die noch verfügbaren Reserven bzw. die räumlichen Verhältnisse der einzelnen Inseln zulassen. Die Inselfertigung ermöglicht die Zusammenfassung fertigungstechnisch ähnlicher Werkstückfamilien Basisflansch und Gehäuse sowie Rotor und Statorring. Durch diese steuerungstechnische Zusammenfassung wird ein Kapazitätsausgleich zwischen den betreffenden Fertigungsinseln erreicht. Dies bietet den Vorteil einer erhöhten Flexibilität bei der Auftragseinlastung. 243 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkstattfertigung Bei der Werkstattfertigung werden die Teilefamilien nicht getrennt. Die Werkstücke durchlaufen die einzelnen Fertigungsbereiche (z. B. die Dreherei) losweise in einem beliebigen Teilemix; dies bedeutet, dass nach jedem Auftrag die Maschine für das neue Werkstück u. U. komplett neu gerüstet werden muss. Dadurch erhöht sich die Durchlaufzeit der Teile erheblich; durch den Teilemix wird die Fertigung unübersichtlich. Zur optimalen Kapazitätsausnutzung der Werkzeugmaschinen wird eine komplizierte Fertigungslenkung benötigt, die es aber auch ermöglicht, beim Ausfall einer Maschine die Fertigung – wenn auch mit verringerter Leistung – aufrecht zu erhalten, da die zur Verfügung stehenden Betriebsmittel bei dieser Fertigungsart noch Kapazitätsreserven besitzen. 244 W : Methoden der Planung und Organisation

Vergleich Werkstattfertigung / Inselfertigung 245 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung des quantitativen Kapazitätsbedarfs an Maschinen Zur Ermittlung des Kapazitätsbedarfs der zukünftigen Hochvakuumpumpen-Fertigung werden neue Losgrößenklassen festgelegt, die in erster Näherung den zukünftigen Erfordernissen Rechnung tragen sollen. Weiterhin wird als Grundlage ein Dreischichtbetrieb (wo kapazitätsmäßig notwendig) mit acht Stunden pro Schicht und 240 Arbeitstagen pro Jahr bei 80%iger Auslastung zugrunde gelegt. Lediglich die dritte Schicht wurde im Planungsstadium nur mit halbem Kapazitätsangebot berücksichtigt, um eine Sicherstellung der geforderten Stückzahlen zu gewährleisten. Die erforderlichen Betriebsmittelbelegungszeiten werden für verrichtungs- (Werkstattfertigung) und teilebezogene (Inselfertigung) Fertigungsorganisationsformen untersucht. 246 W : Methoden der Planung und Organisation

Besonderes Augenmerk ist den Bearbeitungen auf den Drehmaschinen zu widmen, da sie die höchste Kapazitätsnachfrage aller Bearbeitungen aufweisen. Bei der Werkstattfertigung sind insgesamt sieben, bei der Inselfertigung acht Drehmaschinen erforderlich. Davon ist je eine Drehmaschine für die Wellenbearbeitung aus dem vorhandenen Maschinenpark. Für die Drehbearbeitung der vier anderen Werkstücke werden gleiche Maschinen vom Typ Gildemeister GDM 90 MC vorgesehen. Als weitere Investition wird ein Bearbeitungszentrum für die Basisflanschbearbeitung vorgeschlagen. Die restlichen Maschinen sollen aus dem bestehenden Maschinenpark übernommen werden. 247 W : Methoden der Planung und Organisation

Werkstattfertigung 248 W : Methoden der Planung und Organisation

Inselfertigung 250 W : Methoden der Planung und Organisation

Maschinenauslastung 252 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung des quantitativen Kapazitätsbedarfs an Förder- und Lagermitteln Für das zukünftige Hochvakuumpumpen-Produktionszentrum gibt es vier Bereiche, zwischen denen Materialflussbeziehungen bestehen. Die Fertigung (EG) mit einem Hochregallager und die Montage (HG) befinden sich in der neuen Hochvakuumpumpen-Halle. Das Rohmateriallager und verschiedene Bearbeitungen (z. B. Schweißen, Galvanisieren, Härten, etc.) befinden sich außerhalb der Fertigungs-/Montagehalle. Als Grundlage für die Materialflussbetrachtungen werden zunächst Restriktionen bestimmt, die die Einzelbeziehungen beeinflussen. So werden beispielsweise die Paletten von der Fertigung über das Lager mit einem Vertikalförderer zur Montage gebracht. Im Kommissionierbereich der Montage werden die Teile in Montagelosgrößen entnommen und die danach nur noch teilgefüllten Paletten solange wieder ins Lager zurückgegeben, bis diese vollständig entleert sind und von der Montage ins Rohteillager gefördert werden. Daraus resultiert auch das höchste Fördervolumen von ca Paletten/Jahr zwischen Fertigung bzw. Lager und Montage. 253 W : Methoden der Planung und Organisation

Ein weiterer Förderschwerpunkt liegt zwischen der Hochvakuumpumpen-Halle und der externen Bearbeitung (rd Pal./Jahr). Für diesen Förderprozeß ist ein über Display- oder Funksteuerung in den Informationsfluss eingebundener Gabelstapler vorgesehen. Innerhalb des Fertigungsbereichs liegt das Hauptförderaufkommen zwischen dem Lager und den Drehmaschinen, der Erodier-/Schränkzelle sowie den Prüfstationen. Das Förderaufkommen sowie der aus der im folgenden beschriebenen Simulation ermittelte erforderliche Arbeitsvorrat lassen das Fördern einzelner Paletten für sinnvoll erscheinen. 254 W : Methoden der Planung und Organisation

Materialflussdarstellung 255 W : Methoden der Planung und Organisation

Die Simulation des Vertikalförderers soll lediglich nachweisen, dass das geplante Förderaufkommen von diesem bewältigt werden kann. Bei der Erstellung des Simulationsmodells zeigt sich, dass die angestrebte Auslegung der Ein- und Ausschleusstrecken (eine Strecke zum Ein- und Ausschleusen von Paletten) kaum umsetzbar ist. Eine Änderung dieser Strecken in zwei unabhängige Strecken wird empfohlen. Das Förderaufkommen von ca Fördervorgängen pro Jahr wird vom Vertikalförderer bei einer Auslastung von ca. 30 % bewältigt. Die Simulation der Fertigung hat zum Ziel, die Auslastung des dort eingeplanten Regalbediengerätes zu bestimmen, und Aussagen über Umlaufbestände in der Fertigung und Durchlaufzeiten der einzelnen Lose zu erhalten. Die Simulationsergebnisse weisen für das Regalbediengerät eine Gesamtauslastung von lediglich 23 % aus (gemessen über einen Simulationszeitraum von einem Jahr). Das Regalbediengerät ist damit kein Engpass. Grundlage für die Berechnung der Laufzeiten ist eine Einteilung in Lagerfachklassen. 256 W : Methoden der Planung und Organisation

Berechnung der Lagerfachgröße 257 W : Methoden der Planung und Organisation

Der Umlaufbestand zeigt während der gesamten Simulationszeit keine steigende Tendenz. Der Maximalwert während des Simulationszeitraumes von einem Jahr beträgt 210 Paletten. Die Auswertung der Durchlaufzeiten zeigt deutlich die Abhängigkeit der Liegezeit vom Arbeitsinhalt der zu fertigenden Lose. Die Durchlaufzeit schwankt für Statorringe zwischen 0,5 und 10,5 Wellen zwischen 12 und 24 Gehäuse zwischen 4 und 15.5 Basisflansche zwischen 13 und 27 Rotoren zwischen 13,5 und 30 Arbeitstagen. 258 W : Methoden der Planung und Organisation

Der Liegezeitanteil schwankt je nach Losgröße für Statorringe zwischen 37 % und 97 % Wellen zwischen 43 % und 92 % Gehäuse zwischen 24 % und 97 % Basisflansche zwischen 24 % und 90 % Rotoren zwischen 13 % und 74 %. Durch die Änderung der Losgröße können die Durchlaufzeiten optimiert werden. 259 W : Methoden der Planung und Organisation

Liegezeit Losgröße Entwicklung des Liegezeitanteils in Abhängigkeit von der Losgröße (Statorring) 260 W : Methoden der Planung und Organisation

Integration in ein Gesamtkonzept Für die Anordnung der Werkzeugmaschinen sowie der Handhabungs- und Magazinierungseinrichtungen wird für die Werkstattfertigung wie auch für die Inselfertigung ein Prinziplayout erarbeitet, aus dem eine mögliche Anordnungsvariante hervorgeht. Die Abwägung der Vor- und Nachteile von Werkstatt- und Inselfertigung sowie die der Erhöhung der Mitarbeitermotivation durch Identifikation mit einem Produkt oder Werkstück und damit eine Erhöhung der Qualität, lässt trotz ihrer nicht detailliert abzuschätzenden monetären Auswirkungen die Mehrinvestition in die Inselfertigung für gerechtfertigt erscheinen. 261 W : Methoden der Planung und Organisation

Maschinenbezeichnungen für Anordnungsplan 262 W : Methoden der Planung und Organisation

Anordnungsplan Werkstattfertigung 263 W : Methoden der Planung und Organisation

Inselfertigung mit Kapazitätsabgleich 264 W : Methoden der Planung und Organisation

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