Identifikation wirtschaftlicher Einsatzgebiete der Sequenzfertigung in der Bohr- und Fräsbearbeitung von Kleinserien

Die Sequenzfertigung ist eine Ausprägungsform der Inselfertigung. Diese orientiert sich an den Prinzipien der Schlanken Produktion und zeichnet sich durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung von Zerspanungsumfängen innerhalb einer aus mehreren Werkzeugmaschinen bestehenden Linie aus. Hierdurch wird ein schlanker Materialfluss mit kurzen Durchlaufzeiten ebenso ermöglicht wie eine hohe Mengenflexibilität aufgrund der manuellen Verkettung und modularen Linienkonfiguration. Gleichwohl sind die wirtschaftlichen Einsatzgebiete gegenüber alternativen Fertigungsstrukturen limitiert. Dies ist vorwiegend auf die austaktungsbedingten Kapazitätsverluste der kapitalintensiven Betriebsmittel sowie den vergleichsweise hohen Personalbedarf zurückzuführen. Zielsetzung der vorliegenden Dissertation war daher die Identifikation wirtschaftlicher Einsatzgebiete der Sequenzfertigung, welche im Kontext einer Bohr- und Fräsbearbeitung von Kleinserien veranschaulicht und einer im untersuchten Anwendungsbereich verbreiteten Komplettbearbeitung gegenübergestellt wurde. In einem dreistufigen methodischen Ansatz wurden zunächst die betrieblichen Einsatzbedingungen der Sequenzfertigung hinsichtlich der Aspekte Organisation, Technik und Mensch konkretisiert. Schwerpunkt bildete hierbei eine Marktanalyse von 25 vertikalen Fräsmaschinen, welche mit einer k-means Clusteranalyse gruppiert wurden. Darüber hinaus wurde der Zeitbedarf eines manuellen Teilewechsels mit MTM-UAS ermittelt. Basierend auf diesen sowie weiteren Eingangsgrößen und Standortfaktoren erfolgte anschließend die Modellierung des operativen Betriebs in Komplettbearbeitung und Sequenzfertigung sowie der damit verbundenen Kostenstrukturen. Neben einer Ermittlung der relativen Fertigungskosten pro Bauteil ermöglichte die Auswertung darüber hinaus eine Gegenüberstellung unterschiedlicher Linienkonfigurationen. Diese wurden an ausgewählten Szenarien veranschaulicht und durch eine Sensitivitätsanalyse abgesichert. Ebenso wurden durch einen programmierten Algorithmus wirtschaftliche Einsatzgebiete identifiziert, welche aus einer Mindestanforderung an die Verteilung der Arbeitsinhalte in Abhängigkeit der jeweiligen Programmlaufzeit und Maschinenanzahl resultierten. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurden innerhalb des vorab definierten Anwendungsbereichs die Einsatzgrenzen der Sequenzfertigung ermittelt, deren Wirtschaftlichkeit bei zunehmender Güte der Austaktung oder Programmlaufzeit sowie der Verwendung kostengünstiger Basismaschinen steigt. Abschließend wurden die Erkenntnisse an drei Praxisbauteilen veranschaulicht.