Klausurvorbereitung Arbeitsplanung PDF

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Dozent: Herr Göttmann
Studiengang: Wirtschaftsingenieurwesen
Semester: WS2016/2017...

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Arbeitsvorbereitung Arbeitsplanung Arbeitsablaufplanung

Arbeitssteuerung

Arbeitssystemplanung

1. Sie können den Inhalt der Begriffe Arbeitsvorbereitung und Arbeitsplanung, Arbeitsablaufplanung und Arbeitssystemplanung erläutern Arbeitsvorbereitung: Ist die Gesamtheit aller Maßnahmen, die durch Planung, Steuerung und Überwachung der (Teile)-fertigung und Montage von Erzeugnissen, ein wirtschaftliches Optimum aus: - Aufwand (Material, Betriebsmittel, Personal) - und Erzeugnis (qualitätsgerecht, prozesssicher, termingerecht produzierte Erzeugnisse) erreichen sollen.   

Die AV beinhaltet alle vorbereitenden Maßnahmen zur wirtschaftlichen Fertigung von Erzeugnissen. Die Aufgaben unterteilt man in Arbeitsplanung und Arbeitssteuerung. Die Arbeitssteuerung ist zuständig für alle Maßnahmen, die für eine der AP entsprechende, termingerechte Auftragsabwicklung (Wie viel? Wann? Wo? Durch wen?) erforderlich sind.

Arbeitsplanung:  Alle einmalig auftretenden Planungsmaßnahmen zur qualitätsgerechten, prozesssicheren, wirtschaftlichen Herstellung von Erzeugnissen (auftrags- und terminneutral)  Was? Art, Menge, Beschaffenheit des Erzeugnisses  Wie? Organisatorische Abläufe, technische Verfahren  Womit? Material, Betriebsmittel, Personal Arbeitssystemplanung:  Wie wird das Arbeitssystem gestaltet? Betriebsmittel auswählen, dimensionieren, anordnen  Unter Arbeitssystemplanung versteht man die Gestaltung von Arbeitssystemen  In Arbeitssystemen wirken die Systemelemente: Arbeitsaufgabe, Arbeitsablauf, Eingabe, Ausgabe, Mensch, Betriebsmittel, Umwelteinflüsse miteinander, um die Arbeitsaufgabe zu erfüllen.  Durch die Arbeitssystemplanung sollen die Systemelemente so aufeinander abgestimmt werden, dass ein Optimum nach dem Wirtschaftlichkeitsprinzip erreicht wird.  Dies erreicht man durch die Beeinflussung der Systemelemente, beispielsweise durch Planung der Fertigungsmittel, die Lager- und Transportplanung, Personalplanung (Auswahl und Fortbildung), die Flächen- und Gebäudeplanung, bis hin zur Investitionsplanung Arbeitsablaufplanung:  Wie durchläuft ein Produkt das Arbeitssystem (-> Arbeitsplan erstellen)  Die Reihenfolge festlegen wie das Fertigungsprodukt die einzelnen Arbeitsvorgänge durchläuft, Reihenfolge wird im Arbeitsplan festgelegt 2. Sie kennen die Schritte der Arbeitsablaufplanung für die Teilefertigung 1. Planungsvorbereitung 2. Stücklistenverarbeitung Prozessplanung 3. Bestimmung des Ausgangsmaterials 4. Ermittlung der Arbeitsvorgangsfolge (Prozessfolge) 5. Fertigungsmittelauswahl (Maschinen, Vorrichtungen, Werkzeuge, Prüfmittel) Operationsplanung/NC-Programmierung 6. Operations- bzw. Feinplanung (Teil-Arbeitsvorgänge), NC-Programmierung 7. Vorgabezeitermittlung, Arbeitsbewertung 8. Dokumentation (Arbeitsplan, Arbeitsunterweisungen….)

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3. Sie kennen die Hauptziele der Planungsvorbereitung und können das Ziel „Beeinflussung der Wirtschaftlichkeit vor endgültiger Festlegung der Erzeugnisgestaltung“ näher erläutern (z.B. festgelegte Kosten, verursachte Kosten, Optimierungsspielräume) -

Sammlung/Beschaffung, Kontrolle und Anpassung der Eingangsinformationen Beeinflussung der Wirtschaftlichkeit vor endgültiger Festlegung der Erzeugnisgestaltung (Toleranzen, (de)montage-, transportgerechte Gestaltung, Material, Losgrößen) Sicherung der systematischen Abwicklung der Planungstätigkeiten  Erarbeitung, Anwendung, Vervollkommnung bestimmter Methoden (Stichwort: Methodenplanung) maximale Nutzung vorhandenen Planungswissens

4. Sie kennen die 3 Hauptanforderungen an die Erzeugniskonstruktion bzw. an die Produktgestaltung. Den Begriff der fertigungsgerechten Konstruktion können sie näher erläutern Nutzungsgerecht Konstruktion  beanspruchungsgerecht: Lastfluss, Werkstoff, Verbindung  qualitätsgerecht: Nutzungsdauer, Verfügbarkeit, Ergonomie, Erscheinungsbild (Design) Qualität bestimmt durch: - Grad der Kundenzufriedenheit - Reserven zur Abdeckung möglicher Überlasten Fertigungsgerecht  Herstellung des Werkstoffes  Herstellung der Einzelteile  Oberflächenbehandlung  Montage/Demontage der Einzelteile  Logistik (Transport/Handling)

Arbeitsplanung

Fertigungsgerecht gestalten: - Werkstück so konstruieren, dass Gestalt, Abmessungen, Toleranzen, und Werkstoffeigenschaften die optimale Vorbereitung und Durchführung der Fertigungsprozesse ermöglichen Umwelt- und recyclinggerecht 5. Sichtweisen des Konstrukteurs und des Arbeitsplaners, die sich daraus ergebenden Konsequenzen sowie der Inhalt des Begriffes der „integrierten Produkt- und Prozessgestaltung“ erläutern Technischer Bereich Gestaltungsobjekt Fokus Hauptanforderung

Konstruktion Arbeitsplanung Produkt Prozess Funktion (Nutzung) Fertigung/Montage Nutzungsgerecht Fertigungsgerecht Umweltgerecht Kosten Produktgestaltung

Prozessgestaltung

Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung

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6. Sie kennen die Bedeutung des ISO-Tolleranssystems für Grenzmaße und Passungen (ISO 286) und können in diesem Zusammenhang mit den Begriffen Nennmaß, Toleranzgrad, Grundabmaß, Toleranzklasse und Toleriertes Maß umgehen. (Nur zuordnen können, z.B. Ø36 H7)

Ø 36 h7 (36 = Nennmaß, H = Grundabmaß, 7 Toleranzgrad, H7 Toleranzklasse)

(Spalten 1,3,4)

7. Sie kennen die Bedeutung der ersten 4 Symbole für die Oberflächenkennzeichnung nach DIN ISO 1302 gemäß Tabelle. Sie kennen die Rauheitsmeßgrößen Ra und Rz

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Mittenrauwert Ra: Arithmetisches Mittel der absoluten Profilabweichungen innerhalb der Gesamtmessstrecke, gleichbedeutend mit der Höhe eines Rechtecks, das flächen gleich ist mit den Flächen zwischen Profil Mittellinie und Ist Profil.

Gemittelte Rautiefe Rz: Die Gesamtmessstrecke wird in 5 gleiche Einzelstrecken aufgeteilt, R, ist der arithmetische Mittelwert der 5 Einzelrautiefen Z 1-5Rz= (Z1 .. + Zs) / 5

8. Sie kennen die Aufgaben der Stücklistenverarbeitung in der Arbeitsplanung.  Kontrolle auf Vollständigkeit und Richtigkeit der Konstruktionsstückliste  Ergänzung fertigungsrelevanter Positionen  Fertigungsgerechte Strukturierung (ablaufplanungsgerecht, montagegerecht)  Anlegen bzw. Ergänzen der Materialstammsätze mit fertigungsrelevanten Informationen (Rechner)  Stückliste dokumentieren (Rechner) Sie können in diesem Zusammenhang erläutern, welche unterschiedlichen Sichtweisen Konstrukteur und Arbeitsplaner auf die Erzeugnisstrukturierung haben und welche Konsequenzen dies für dies für die Strukturierung der Stückliste hat. Sie können daraus Schlussfolgerungen für die Zusammenarbeit von Konstrukteur und Arbeitsplaner ziehen. Typische Merkmale der Erzeugnisgliederung aus Sicht der Konstruktion  funktionsorientierter Aufbau (BG= Funktionseinheit)  fachbereichsorientiert (BG-Gliederung widerspiegelt getrennte Konstruktionsbereiche wie Mechanik, Elektrik, Hydraulik) Typische Anforderungen an die Erzeugnisgliederung aus Sicht der Arbeitsplanung  fertigungsgerechter Aufbau (BG= vormontierbare und vorprüfbare= montagegerechte Einheit)  prozessorientierter Aufbau (BG= arbeitsplatzbezogene Bereitstellungs- und Montageeinheit, vorübergehende Montage für Anpassungsarbeiten)  konfigurationsorientierter Aufbau ( Trennung in kundenneutrale und kundenspezifische, austauschbare BG) 9. Sie kennen den Begriff „PDM-System“ und können den Begriff inhaltlich erläutern. Von den angegebenen 6 typischen Aufgabenkomplexen eines PDM-Systems können Sie mindestens 4 nennen. PDM-Systeme (Product Data Management): Software zur abteilungsübergreifenden, konsistenten Verwaltung von Produktdaten (z.B. technische Dokumente, CAD-Modelle, NC-Programme usw.) als Informationsbasis für Produktentwicklung und –herstellung)

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10. Sie kennen den Unterschied zwischen Identifizieren bzw. Ident(ifikations)nummer und Klassifizieren bzw. Klassifikationsnummer Identifizieren: Definition:  Ist das eindeutige und unverwechselbare Erkennen eines Objektes anhand von Identifizierungsmerkmalen- Identifikationsnummer Eigenschaften/Besonderheiten:  Je Identifizierungsnummer gibt es nur ein Objekt, z.B. Einzelteil  Kann unabhängig von Klassifizierungsnummer existieren; einfachste Form: Zählnummer Ziele:  Jede zu einer Sache gehörige Unterlage (Zeichnung, Stückliste, Arbeitsplan, Verkaufsunterlage…) erhält die Identifikationsnummer der Sache (Ausnahmen: Varianten und Sorten) Klassifizieren: Definition:  Ist das Einordnen von Objekten in Gruppen (Klassen), die nach vorgegebenen Merkmalen gebildet worden sind- Klassifikationsnummer/Ordnungsnummer Eigenschaften/Besonderheiten:  Je Klassifizierungsnummer kann es mehrere Objekte geben  Die jedoch nicht identisch, sondern nur gleich hinsichtlich der Klassenmerkmale sind (z.B. wellenförmige Einzelteile)  Kann unabhängig von Ident.-Nr. vergeben und verändert werden  Muss frei von dispositiven Merkmalen sein Ziele:  Durch Ordnung der Unterlagen nach Klassifizierungsnummern Rückgriff auf bestehende Lösungen und Entwicklung neuer Lösungsmöglichkeiten, d. h.  Wiederverwendung von Teilen und Baugruppen  Entwicklung von Standardwerten (Zeiten, Kosten usw.)  Standardisierung allgemeiner Lösungen 11. Sie können den wirtschaftlichen Sinn der Systematisierung bzw. Klassifizierung des Werkstückspektrums mit jeweils drei Beispielen für Konstruktion und AP begründen. Ziel der Werkstücksystematik: Vereinheitlichung und Wiederverwendung von Einzelteilen, Baugruppen, Erzeugnissendamit verbunden: - Wiederverwendung vorhandener Unterlagen wie Erzeugnisgliederung, Zeichnungen, Stücklisten, Arbeitsplänen - Wiederverwendung eingesetzter Maschinen, Werkzeuge, Vorrichtungen, Fördermittel Führt zu: - Reduktion der Teilevielfalt - Vereinfachung von Abläufen - Erhöhung der Wirtschaftlichkeit über den gesamten Produktionsprozess (Konstruktion, Arbeitsplanung, Produktion) Konstruktion: - Standardisierung - Suche von Teilen mit ähnlicher Funktion/ähnlicher Geometrie - Wiederverwendung von Einzelteilen, Baugruppen, Erzeugnissen - Verringerter Konstruktions- und Dokumentationsaufwand Arbeitsplanung: - Standardisierung von Planungsinformationen und –regeln - Suche von Teilen mit ähnlicher Bearbeitung (Technologie) - Wiederverwendung/leichtere Anpassung von vorhandenen Unterlagen - NC-Programmierung: Bearbeitungsmakros für Teilefamilien

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12. Sie wissen was eine Sachmerkmalleiste (SML) ist und welche Funktion sie hat. Sie kennen den Unterschied zwischen Sach- und Relationsmerkmal und zwischen Merkmal und Merkmalausprägung und können für ein vorgegebenes Beispiel diese voneinander unterscheiden. (keine Definition) SML: Zusammenstellung und Anordnung der relevanten Sachmerkmale für eine definierte Gegenstandsgruppe Sie dienen zum Zusammenfassen, Abgrenzen und Auswählen von genormten und nicht genormten Gegenständen, die einander ähnlich sind.

Im Rahmen der Klassifikation werden Dinge und Sachverhalte nach bestimmten Gesichtspunkten geordnet. Ein Klassifizierungssystem beschreibt dabei die Gegenstände produktneutral auf der Basis von Eigenschaften. Die Sachmerkmalleiste ist ein Prinzip zur direkten Umsetzung von charakteristischen Merkmalen bzw. Daten in eine von Suchalgorithmen verarbeitbare Form. Das System der Sachmerkmalleisten basiert darauf, dass Teile in Gruppen größtmöglicher Ähnlichkeit zusammengefasst und die Eigenschaften der so benannten Teile als (Sach-) Merkmale tabellarisch erfasst werden. Wichtige Vorteile von Sachmerkmalleisten: Benutzerfreundlichkeit: Keine speziellen Kenntnisse über die Klassifizierungssystematik erforderlich, Aufwand bei der Verschlüsselung von Merkmalen Merkmalsausprägungen als bei herkömmlichen, kodierten Klassifizierungssystemen -

Nomierung: überbetriebliche Nutzungsmöglichkeit, kein Aufwand zuer Eigenerstellung; Schnittstelle zur Übernahme in ERP-Systeme, z.B. SAP/R3, wird durch DIN angeboten

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Änderungsfreundlichkeit: Hinzufügen oder löschen eines Merkmals leicht möglich, z. B. bei der unternehmensspezifischen Anpassung der SML nach DIN oder beim Erstellen vollkommen eigener betrieblicher SML

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Geometriebibliotheken: für diverse CAD-Bibliotheken werden die durch DIN 400x genormten Teilegruppen als Geometriebibliotheken angeboten; spezielle CAD-Normteiledatei nach DIN 4001 verfügbar

z.B. Preis, Lieferant usw.

13. Sie können aktuelle Anwendungshindernisse und sich daraus ergebende Erfordernisse für die WerksstückKlassifikation benennen und begründen, warum auch leistungsfähige Suchalgorithmen keine echte Alternative zur Klassifikation darstellen.

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Ausgangsmaterial = Werkstoff + Ausgangsform (Rohteil, Halbzeug, …)

14. Sie können die Ziele (nach Priorität) und die Entscheidungsmöglichkeiten des Arbeitsplaners bei der Bestimmung des Ausgangsmaterials nennen. Ziele (Reihenfolge nach Priorität): 1. Qualität (Erreichen der geforderten Geometrie und Eigenschaften mit statistischer Sicherheit – technologische Kriterien) 2. Termine/Kapazitäten – organisatorische Kriterien 3. Wirtschaftlichkeit: Summe aus Beschaffungskosten + Bearbeitungskosten =Minimum Entscheidungsmöglichkeiten des Arbeitsplaners - Halbzeugauswahl (Stange, Rohr, Blech….) - Bearbeitungszugabe - Sonstige Zuschläge (Ausschuss, Serienlauf…) zur Bestimmung des Materialbedarfs (Rohrmaße/Einsatzgewicht – Fertigmaße/-gewicht) Sie können genauer angeben, wie die Wirtschaftlichkeit beim Vergleich von mehreren Alternativen für das Ausgangsmaterial zu bestimmen ist. (V06-92,93) Wahl des Ausgangsmaterials durch Kostenvergleich

Ziel und Vorgehensweise bei der Wahl des Ausgangsmaterials • Wirtschaftliches Ziel der Wahl des Ausgangsmaterials:  Beschaffungskosten + Bearbeitungskosten  Minimum • Vorgehensweise: – Variantenvergleich (stückbezogen/auftragsbezogen) – Summierung aller Kostenbestandteile bis zu einem identischen (vergleichbaren) Werkstückzwischenzustand  erfordert gemeinsame Betrachtung mit Arbeitsvorgangsfolge • Hoher Aufwand für fundierten Variantenvergleich  Entscheidungshilfen für die betriebliche Praxis – Grenzstückzahlvorgaben für Ausgangsteilvarianten – technolog. Kenngrößen (-> verfahrensspezif. Faktoreinsatzmengen) – Relativkostenkataloge – Standardarbeitspläne (Ähnlichkeitsplanung) 15. Sie können für den Begriff „near net shape“ einen deutschsprachigen Begriff angeben und kurz erläutern, in welchem Zusammenhang der Begriff in der Regel gebraucht wird.

= endkonturnahe Teile (Werkstücke) Das bedeutet, dass die Teile eine so hohe Formgenauigkeit haben, dass sie nicht mehr nachbearbeitet werden müssen. Dadurch lässt sich die kostenaufwendige spanende Bearbeitung komplexer Bauteile vermeiden. 7

16. Sie kennen die wesentlichen Unterschiede zwischen warmgewalztem und blankem Halbzeug für das Beispiel „Rundstab“ und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Fertigung (Bearbeitungszugabe!, vgl. auch Übung 5) und für die Materialkosten.

x x

x

2-4

Fertigmaß + Bearbeitungszugabe = Rohmaß =>Da beim warmgewalzten Rundstab die äußere Materialschicht abzutrennen ist, ist die Differenz zwischen Abmessungen des Fertig- und des Ausgangsteils größer => schlechtere Materialausnutzung War mgewal z t eHal bz eugewei s ene i neWal z hautauf ,di eni chtf r ei v onZunders ei nmus s .Di eTol er anz ens ol c herHal bz eugei s tni c hts ehr f ei n,esmus sdaherei neBear bei t ungs z ugabeber ück s i c ht i gtwer den. Bl ankgez ogeneHal bz eugewei s enei neger i nger eTol er anzhi ns i c ht l i c hderMaßhal t i gk ei tundderz ul äs s i genWel l i g k ei tauf .Häufi gk önnen s ol c heHal bz ugeohnebes onder eBear bei t ungei nges et z twer den.

Sie können daraus Schlussfolgerungen für jeweils technisch und wirtschaftlich sinnvolle Einsatzbereiche ziehen.

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17. Sie können mit den Begriffen Bearbeitungszugabe und Aufmaß umgehen und diese anwenden (keine Defi).

Bearbeitungszugabe: - bezieht sich auf das Rohteil - wird beim Bestellen dazugegeben, da das Halbzeug durch z.B. Beulen, Poren, Zunder ungenaues Maß enthält

Aufmaß: - „Hautschicht“ die zum Nachbearbeiten drauf gelassen wird

Zwischen Bearbeitungszugaben auf den Durchmesser oder auf die Länge unterscheiden Durchmesser Abdrehen der Walzkruse Längsrunddrehen Schruppen, Schlichten, Schleifen

Länge Plandrehen

18. Sie wissen was Relativkosten sind und wie diese angewendet werden. Sie sind in der Lage, einen Variantenvergleich mit Hilfe von Relativkosten-Kennzahlen durchzuführen. Werkstoff S235 16MnCr5 AlMg3F23

€/kg 0,80 1,20 3,05

k*G

kg/dm³

Kosten bez. auf Gewicht

Masse/Volumen

1,00 1,50 3,81

7,85 7,85 2,70

€/dm³

k*V Kosten bez. auf Volumen

6,28 9,42 8,24

1,0 1,5 1,3

Relativkosten: Bewertungskennzahlen zum Kostenvergleich technisch gleichwertiger Lösungsvarianten - häufigste oder kostengünstigste Lösung = Bezugsgröße - Kosten der anderen Varianten werden dazu ins Verhältnis gesetzt

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-

19. Sie können an einem Beispiel die grundsätzlichen Einflussgrößen erläutern, die die Auswahl des geeigneten Ausgangsteils (Halbzeug/Stab bzw. „Stange“, Gussteil, Schmiedeteil) bestimmen.

Schmiedeteile günstig bei hohen Stückzahlen, jedoch teuer in Kleinserienfertigung Gussteile geeignet für mittelhohe Stückzahlen Halbzeug nur günstig bei Kleinserienfertigung oder Einzelfertigung

Kostendegression pro Stück Einflussgrößen zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von Ausgangsmaterial (Beispiele) Ausgangsmaterial Bemerkungen Rundstab(„Stange“) • keine besonderen Vorrichtungen, Werkzeuge, Lehren notwendig • großes Zerspanvolumen -> lange Bearbeitungszeiten • kaum Stückzahleffekte Schmiedeteil

• hoher Kosten- und Zeitaufwand für Herstellung Schmiedegesenk • Nachbearbeitung erforderlich, je nach Verfahren unterschiedlich aufwändig

Gussteil

• Kosten und Zeit für Gussmodell • geringe Bearbeitungskosten (geringe Bearbeitungszugaben, Nachbearbeitung nur an einigen Stellen notwendig)

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20. Sie können den Zusammenhang zwischen der geforderten Toleranz (IT-Toleranzgrade; Form- und Lageabweichungen) und/oder der Oberflächenbeschaffenheit (Rauheitswerte) eines Formelementes an einem Werkstück und der zu dessen Herstellung geeigneten Fertigungsverfahrens erläutern. 21. Sie können den Inhalt und Bedeutung des Begriffes „Zwangsfolge“ erläutern und mindestens 3 Beispiele dazu angeben. Bsp. Klausuraufgabe => Festlegung der richtigen Reihenfolge für eine Anzahl vorgegebener Arbeitsvorgänge für ein Werkstück. Zwangsfolgen sind aus technisch-technologischer Sicht zwingend notwendig  Es muss erst ein Loch gebohrt werden, um anschließend ein Gewinde hinein schneiden zu können.  Aufgrund von leichten temperaturbedingten Formveränderungen, muss die Wärmebehandlung (Vergüten, Verzug ca. 0,1mm) einer Feinbearbeitung (Schleifen, Formgenauigkeit ca. 0,005mm) vorausgehen.  Bohren – Senken – Reiben  Schruppen – Schlichten – Wärmebehandlung - Feinbearbeitung

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22. Sie können verschiedene Konzepte zur Produktivitätserhöhung erläutern und dafür Beispiele angeben. Sie können den Begriff „hauptzeitparallel“ erklären und erläutern, warum angestrebt wird, Rüst-, Spann-, Mess- und andere Vorgänge „hauptzeitparallel“ durchzuführen. (Verbindung zu V11)

Bsp. Welle (wie könnten folgende technische Ausstattungsmerkmale von BearbZentr die Produktivität erhöhen?) 

Zweiter Werkzeugrevolver



Angetriebene Werkzeuge, gesteuerte C-Achse



Stangenlademagazins



Gegenspindel

23. Sie können am Beispiel des Drehens die Begriffe „Schruppen“ und „Schlichten“ erklären.

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25. Sie kennen folgende Begriffe und können diese für die Verfahren „Quer-Plandrehen“ und „LängsRunddrehen“ anwenden. (nicht definieren) Außendurchmesser Innendurchmesser Schnitttiefe Anzahl der Schnitte Werkstücklänge (hier gemein...