Vortrag Technologieseminar 2006

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1 PRODUKTIONSSYSTEME Nr. ERW 114 A Vortrag Technologieseminar 2006 Neue Methoden zur montagegerechten Produktgestaltung Prof. Dr.-Ing. Rudolf Bäßler Fachhochschule Rosenheim

2 : Die Herstellkosten werden zu Beginn der Produktentwicklung festgelegt Prof. Dr. Rudolf BäßB äßler Fachhochschule Rosenheim Inhalt: Problem der Umsetzung von Montagegerechter Produktgestaltung Simultaneous Engineering und Montagegerechte Produktgestaltung Möglichkeiten zur Integration von Montagegerechter Produktgestaltung in den Produktentstehungsprozess - Methoden und Wege - Beispiele und Ergebnisse

3 Kostenverantwortung und -entstehung Kostenverantwortung (= Kostenbeeinflussung) Kostenentstehung (= Änderungskosten) In Anlehnung an BMW Beispiele für mögliche Verluste durch unzureichende Qualität Prüfen Nacharbeit Reparatur Ausschuss 2-3 % Garantieleistung und Kulanz 1,5-2% Traditionelle Fehlerkosten Erfassbar und einfach identifizierbar Aber: Nur die Spitze des Eisbergs % Zusätzliche Verluste Weniger offensichtlich: Entgangene Möglichkeiten Störungen im Betriebsablauf und Nutzlaufeinbußen Puffer- und Sicherheitsbestände Gebundenes Kapital Analysieren und Abstellen von Fehlern Wiederhol- und Korrekturschleifen Lieferverzögerungen Projektabbrüche und -verschiebungen Konstruktionsänderungen während der Serie Verzögerte Markteinführung Fehlende Serviceunterlagen Späte Änderungen/ Konstruktionsfreigaben Quelle: VW

4 Kostenfestlegung und Kostenentstehung Selbstkosten [%] % Kostenfestlegung Kostenentstehung Quelle: VDI Richtlinien Entwicklung, Konstruktion AV, Fertigung Mat.wirtsch., Einkauf Verwaltung, Vertrieb Ausgangssituation in Unternehmen Anzahl technischer Änderungen während der Produktentstehung: Angestrebter Verlauf und in der Praxis oft anzutreffender Verlauf Zahl der technischen Änderungen Monate Ziel Monate Praxis 1 3 Monate Serienbeginn + 3 Monate Zeit Prof. Dr.-Ing. R. Bäßler

5 Produktgestaltung und Simultaneous Engineering Simultaneous Engineering Entwicklung / Konstruktion Fertigungsplanung Einkauf W konstr./-bau Q wesen Entwicklung / Konstruktion Zeitersparnis Fertigungsplanung Einkauf W konstr./-bau Q wesen Fertigung sequentieller Ablauf paralleler Ablauf Fertigung Prof. Dr.-Ing. Bäßler Zeit Definition... heißt, Produkte so zu konstruieren, dass deren Montageaufwand ein Minimum erreicht. Dabei müssen die Herstellkosten des Produkts ebenfalls ein Minimum erreichen. Montageaufwand... ist die monetäre Summe aller zur Montage eines Produktes / einer Baugruppe notwendigen manuellen, maschinellen und organisatorischen Aufwendungen sowie aller benötigten Energien und Hilfsstoffe. Prof. Dr.-Ing. R. Bäßler

6 Prozess- Merkmale Produkt- Beschreibung Produkt- Merkmale Anwendungshäufigkeit von Methoden in der dt. Automobilindustrie Wie funktioniert QFD? WAS? WIE? Produkt- Anforderungen Produkt- Merkmale Produkt*) Planung Produktplanung WARUM? Das WAS WIE - Spiel *)Produkt-Planung und Dienstleistungsplanung Produkt- Beschreibung Kompo- nenten- Planung Komponentenplanung Prozess- Merkmale Prozess- Planung Prozessplanung Qualitätssteuerung Produk- tions- Planung Produktionsplanung Service Entsorgung ISC@ J. Saatweber, Bad Homburg

7 Was ist Wertanalyse? (Larry Miles, Vater der Wertanalyse ) Die Wertanalyse ist eine organisierte Anstrengung, die Funktionen eines Produktes / einer Dienstleistung für die niedrigsten Kosten zu erstellen, ohne daß die (erforderliche) Qualität, Zuverlässigkeit und Marktfähigkeit des Produktes / der Dienstleistung negativ beeinflußt werden! Vorgehen bei der Wertanalyse (... orientiert an den Prinzipien von systematischen Vorgehensweisen, festgelegt in DIN ) Wert = Nutzen Aufwand WA nach DIN Projekt vorbereiten 2. Objektsituation analysieren Funktion: - was macht das Teil? was will der Kunde? (Wertanalyse analog QFD) 3. Soll-Zustand beschreiben 4. Lösungsideen entwickeln 5. Lösungen festlegen 6. Lösungen verwirklichen

8 Wie ist das FMEA-Formblatt zu bearbeiten? aus Teilsystem System System mit mit Anforderungen Anforderungen Fehler für Gesamtsystem Fehlerursache Fehlerfolge Stammdaten: um eine gute Dokumentation, auch für andere FMEA s zu gewährleisten, sind die Stammdaten vollständig anzugeben Funktionen, Forderungen: System-FMEA-Produkt aus den definierten Funktionen, Merkmalen werden potentielle Fehler (Art) incl. Fehlernr. eingetragen System-FMEA-Prozeß aus der definierten Arbeitsfolge werden potentielle Fehler (Art) incl. Fehlernr. eingetragen Fehlerfolgen und Fehlerursachen werden ermittelt Quelle: VW Design for X Design for Assembly DFM Design for Manufacture Fertigungsgerechte Produktgestaltung Optimieren der Teile-, Prozess- und Werkzeugkosten Design for Service Optimierung der Serviceaufgaben Kundenzufriedenheit erhöhen und Garantiekosten reduzieren Design for Environment Recyclinggerechte Produktgestaltung Steigerung der Wiederverwertbarkeit der Produkte nach dem Produktlebenszyklus

9 Design For Manufacture (DFM) ist...ein Werkzeug zur Ermittlung der kostenoptimalen Kombination von Herstellprozess und Material. mechanische Bearbeitung Blasformen Druckguß (Heißkammer) Druckguß (Kaltkammer) Extrusion Spritzguß Heißschmieden Präzisionsguß (Wachsauschmelzverfahren) Pulvermetallurgie Sandguß (automatisch, manuell, halbautomatisch) Schaumformen Stanz- und Biegeprozesse Quelle: BMW Das Prinzip von DFA (Manuelle Montage) Design Index Montagezeit (MZ) Handhaben der Teile (HZ) Fügen der Teile (FZ) DI = 3 x MTZ MZ x 100 Montagekosten (MK) MK = 0,4 x MZ Lohnkosten (cent / s) min. Montagezeit 3 s Zeit zum montieren eines ideal konstruierten Teiles geschätzte min. Anzahl an Teilen (MTZ) Prof. Dr.-Ing. R. Bäßler Relativbewegung zu anderen Teilen notwendig? Unterschiedliches Material oder Trennung notwendig? Trennung aus Montage- oder Demontagegründen notwendig?

10 DFA-Ablaufphasen IST-Analyse visionärer IDEAL-Zustand praktikabler REAL-Zustand Phase 1 : Bestehendes IST-Konzept im Team analysieren. Phase 2 : Mit Hilfe eines systematisierten Ablaufplans einen idealen Zustand kreieren. Phase 3 : Durch Zurücknahme von Extremen zu einem realisierbaren REAL-Zustand kommen. Demonstrationsbeispiel Kugelschreiber Unterteil Haltegummi ZSB Miene Feder 1 Feder 2 Oberteil unteres Klickteil Druckknopf oberes Klickteil Klemmteil

11 Beispiel Kugelschreiber 4 Teile 1 [D= 10; L = 122] 2 [D= 13; L = 57] 3 [D= 5,5; L = 32] Prof. Dr.-Ing. R. Bäßler 4 [D= 5; L = 107] 1 Unterteil 3 Feder 2 Druckknopf 4 ZSB Miene Beispiel Kugelschreiber 4 Teile DfA-Arbeitsblatt Teammitglieder: Produkt: Kugelschreiber, 4Teile Stand vom: Ist-Zustand Zeitkalkulation N N Alpha Beta Handhabe- HZ Füge- FZ MTZ MZ Bemerkungen Teile Baugruppen A1 A1 Code A2 A2 Code A3 A3 Montagezeit Teile (Anzahl) (Anzahl) 4 ZSB Miene , ,50 1 3,00 nötig 3 Feder , ,50 1 7,34 nötig 0,00 1 Gehäuse , ,50 1 3,00 nötig 2 Druckknopf , ,00 1 4,73 nötig 0,00 Gesamt 4 7,57 10, ,07 Legende: N Anzahl Teile / Baugruppen FZ Zeit zum Fügen alpha Symmetriewinkel MTZ minimale Anzahl an Teilen Bezugszeit: 3 beta Symmetriewinkel MZ Montagezeit HZ Zeit zum Handhaben Design Index: 66,41 Prof. Dr.-Ing. R. Bäßler

12 Beispiel aus der Elektroindustrie: Verstärkersystem -1- Quelle: Kathrein Beispiel aus der Elektroindustrie: Verstärkersystem -2- Quelle: Kathrein