Produktionsmanagement I. Arbeitsvorbereitung / Arbeitsplanung

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1 Produktionsmanagement I - Anhang 6 - Vorlesungsbetreuer: M. Phornprapha, M. Eng. m.phornprapha@wzl.rwth-aachen.de WZL, R. 504 Tel.: A6 Seite I

2 Ausgangsteilbestimmung Auftragsdaten Werkstückdaten Werkstoffdaten Ausgangsteilbestimmung Bestimmung der Rohform Halbzeug Schmiedeteil Auftragsstückzahl: < 000 Auftragsstückzahl: > 000 Stückzahl: 2 Ausgangsmaterial: Stange rund Ermittlung der Rohteildaten Material: Stange rund, blank Durchmesser: Ø = 60 mm Länge: L = L = 45 mm Gewicht: G = 2,21 * 45/100 G = 7,6 Kg Materialkatalog Werkstoff: ST 50 Material: Stange rund, blank Durchmesser[mm] Länge[mm] Gewicht[Kg/100mm] ,97 1,5 2,21,00 Bild 1 Die Ausgangsteilbestimmung dient zur Festlegung von Rohform und Rohteildaten unter Berücksichtigung der Anforderungen des Werkstücks anhand folgender Kriterien: technologische (Gestalt, Oberfläche, Werkstoff), wirtschaftliche (Stückzahl, Beschaffungs- und Bearbeitungskosten), zeitliche (Beschaffungszeit). Die Ergebnisse dieser Planungsfunktion sind: Art/ Form des Ausgangsteils (z.b. Schmiedeteil, Flachstahl, Rundmaterial), Geometrie (z.b. Durchmesser, Länge, Höhe), Gewicht,... A6 Seite 1

3 Arbeitsvorgangsfolgeermittlung Auftragsdaten Rohteildaten verfügbare Fertigungsverfahren Werkstückdaten Arbeitsvorgangsfolgebestimmung Fertigungsablauf AVO 10: Sägen AVO 20: Ablängen und Zentrieren AVO 0: Komplett Drehen AVO 40: Bohren und Gewindeschneiden AVO 50: Fräsen AVO 60: Schleifen Erläuterung Säge: Ausgangsmaterial: Stange rund, mit Aufmaß zum Planen Zentriermaschine: Vorbedingung für: -Drehen -Gewinde schneiden -Bohren Drehmaschine: Vorbedingung für: -Fräsen -Schleifen Bohrmaschine: 2 Axialbohrungren M6 x 20 für die Befestigung eines Deckels Fräsmaschine: Nuten fräsen für Paßfeder mit Paarung P9 Schleifmaschine: Lagersitz auf Nennmaß schleifen Bild 2 Die Arbeitsvorgangsfolge, d. h. die Reihenfolge, durch die ein Stoff oder Körper über schrittweise Verändern der Form und/ oder der Stoffeigenschaften vom Rohzustand in einen Fertigzustand überführt wird, stellt für alle betroffenen Unternehmensbereiche die wichtigste Information zur Herstellung eines Werkstücks dar. A6 Seite 2

4 Fertigungsmittelbestimmung Auftragsdaten Rohteildaten verfügbare Fertigungsverfahren Werkstückdaten Fertigungsmittelbestimmung für Arbeitsvorgang "Komplett Drehen" Kostenstelle/ Lohngruppe Daten des Beispiels - M 1 60/08 M 2 60/08 M Spitzendrehmaschine NCdrehmaschine Kopierdrehmaschine 60/07 Maschinenauswahl max. Durchmesser [mm] max. Länge [mm] Auftragsstückzahl Prozesskosten M1 M2 M M2 M1 M Stückzahl Kostenstelle:60 Lohngruppe :08 Werkzeugauswahl Operation Längsschruppen Werkzeug- Nr Werkzeugkatalog Bezeichnung Skizze Schruppdrehmeißel Längs-HM Schruppdrehmeißel Plan-HM Inv.-Nr Bild Zu jedem Arbeitsvorgang im Arbeitsplan müssen die zur Ausführung erforderlichen Fertigungsmittel/ -hilfsmittel (Maschinen, Vorrichtungen und Werkzeuge) bestimmt werden. Die Auswahl erfolgt dabei zuerst unter Berücksichtigung technischer Einflussgrößen (z.b. Arbeitsraumabmessungen, Maschinengenauigkeit). Die Entscheidung zwischen technisch möglichen Alternativen wird dann unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Kriterien vorgenommen. Dazu werden in der Regel nur die variablen Kosten berücksichtigt, die jedoch auch losfixe Kostenanteile (z.b. zur NC-Programmerstellung) beinhalten können. A6 Seite

5 Vorgabezeitbestimmung Auftragsdaten Rohteildaten verfügbare Fertigungsverfahren Werkstückdaten Vorgabezeitbestimmung für den Arbeitsvorgang Komplett Drehen Lfd. Nr Arbeitsschritte Einspannen Reitstock positionieren rechte Seite komplett Drehen Umspannen Stufe Drehen Werkzeugwechsel Fase rechts Drehen Werkzeugwechsel Einstechdrehen Ausspannen Gesamt Grundzeit Verteilzeit (Zv = 12%) Erholzeit (Zer = 8%) Stückzeit (te) th tn (min) (min) 0,0 0,15 1,08 1,60 0,40 0,05 0,0 0,0 0,0 0,15 0,0 0,06 0,25 0,15 1,22,90 5,12 0,61 0,41 6,14 1. Einspannung 2. Einspannung = Arbeitsschritt Arbeitsschritt umfasst Längsdrehen, Fase Drehen, Freistiche Drehen Rüstzeit: tr = 4,6 min (Tabellenwert) Bild 4 Die Methoden zur Bestimmung der Vorgabezeiten haben einen unterschiedlichen Genauigkeitsgrad. Gängige Verfahren sind: Schätzen (Erfahrungswerte), Verwenden von Planzeitwerten (Tabellen), Zeitaufnahme, Berechnen. Die Haupt- und Nebenzeiten werden entweder pro Arbeitsvorgang bestimmt, oder es erfolgt eine Feinplanung des Arbeitsvorgangs mithilfe von Teilarbeitsvorgängen (Arbeitsschritten), wobei die Zeiten dann pro Teilarbeitsvorgang ermittelt werden. Die Stückzeit für den Arbeitsvorgang ergibt sich aus der Summe von Haupt- und Nebenzeiten der Teilarbeitsvorgänge unter Berücksichtigung von Zuschlägen für die Verteil- und Erholzeit. A6 Seite 4

6 Vorgabezeitberechnung eines Teilarbeitsvorgangs Vorgabezeitberechnung Stufe-Drehen Lfd. Nr. Arbeitsschritte th tn Nebenzeittabelle (Kst. 60) Anstellen Stufendrehen (Längsdrehen) Zurückfahren Messen 0,05 0,10 0,10 0,10 Anstellen Zurückfahren Messen Drehoperation tn (min) Rücklauf mm tn (min) Messlänge mm tn (min) Längs 0, ,10 0, ,10 0,11 Plan 0, ,12 0, ,12 0,1 Gesamt 0,05 0,0 Hauptzeitberechnung (th): Schnittwerttabelle Schruppen (Formeln siehe Hauptzeittabelle) Werkstoff: St50 Schneidstoff: P25 th = π*d*l*i i = D-d f*vc*1000 2*ap Längsdrehen Plandrehen D = 60; d = 45; L = 0 { (Maße aus der Zeichnung) ap (mm) 8,0 6,0 ap = 7,5; f = 0,6; vc = 180 f (mm) 0,6 0,5 vc (m/min) th 0,05 min Bild 5 Für die Vorgabezeitermittlung eines Teilarbeitsvorgangs ist eine Aufgliederung des Teilarbeitsvorgangs in Arbeitsstufen möglich. Die Haupt- und Nebenzeitermittlung erfolgt dann pro Arbeitsstufe. In dem Beispiel wird die Ermittlung der Hauptzeit mithilfe einer Hauptzeitformel (vgl. Übung) gezeigt, wobei die technologischen Daten einer Schnittwerttabelle entnommen werden. Zur Bestimmung der Nebenzeitanteile wird hier eine Nebenzeittabelle genutzt. A6 Seite 5

7 Systematik der Standardarbeitsplanerstellung und -nutzung Bildung von Werkstückgruppen ähnlicher Teile metrisches Gewinde Standardarbeitsplanerstellung Whitworth- Gewinde metrisches Feingewinde Standardisierung der Werkstückgruppen WZL-Arbeitsplanung Arbeitsvorgangsstruktur Maschinendaten Werkzeugdaten Planungsregeln Vorgabezeiten Dokumentation der Planungsinformationen Nutzung Zeichnung Standardarbeitsplan Anpassung/ Erweiterung Aktueller Arbeitsplan Bild 6 Für eine Teilefamilie (Werkstückgruppe) werden Standardarbeitsabläufe ermittelt, die in Standardarbeitsplänen dokumentiert werden. Der Arbeitsplaner ordnet das Werkstück einer Teilefamilie zu und kann dann den zugehörigen Standardarbeitsplan nutzen. Der Arbeitsplan für das Werkstück entsteht durch die Kombination der erforderlichen Wahlarbeitsgänge des Standardarbeitsplans. A6 Seite 6

8 Informationsgrundlagen und Inhalt eines NC-Programms Werkstück Geometrie Technologie NC-Programmblatt P P2 Bearbeitungssegment Werkstücknullpunkt P7 P6 P4 P1 P5 Z Startpunkt Maschine x z Maschinendaten Satz Nr. Kreismittelpunktabstand Wegbedingung Wegbefehle Vorschubbefehl Drehzahlbefehl Werkzeugbefehl Hilfsfunktionen N G Z I K F S T M % N01 G95 N02 N0 N04 G00 G Wohin wird gefahren? N05 G01 Wie wird gefahren? 6000 Bewegungsdaten S 50 M04 T010 M06 Maschinendaten Schnittwerte Technologische Daten Bild 7 Als Eingangsinformationen für die Erstellung des NC-Programms müssen neben den Werkstückdaten (Geometrie- und Technologiedaten) auch Angaben zu der einzusetzenden Bearbeitungsmaschine vorliegen. Das Ergebnis der (manuellen) Programmierung ist ein Teileprogramm im Satzformat gemäß DIN , das die explizite Vorgabe aller Bewegungen, Funktionen und Werte für die Durchführung der Bearbeitung enthält. A6 Seite 7

9 Arbeitsplanung in Abhängigkeit von der Fertigungsart ARBEITSPLANUNG Einzel- und Kleinserienfertigung Serienfertigung ANFORDERUNGEN DATENÜBERGABE Genauigkeit Aktualität Reproduzierbarkeit Automatisierungsgrad Fertigungsart Anteil Facharbeiter Losgröße FERTIGUNG Organisatorische Daten Rohmaterialdaten Arbeitsvorgänge Teil-Arbeitsvorgänge Maschinengruppen Kostenstellen Restzeiten Zeiten je Einheit Schnittwerte Zusatztexte % Stück 1 h Nr. MGR AVO t e ABSAEG FRAES S - BO SCHLEIF Nr. MGR Art der Arbeit ABSAEG t e = 5,1; t R = 2,1 FREAS t e = 8,06; t R = 2,1 s = 140 mm/min v = 80 m/min 15 durchschnittliche Abweichung der ermittelten von der gemessenen Vorgabezeit +20% - Auftragsstückzahl Planungsaufwand % - 80 Stück 6 h Bild 8 Aus der Analyse der betrieblichen Randbedingungen kann die notwendige Planungstiefe ermittelt werden. Aus ihr können die Rationalisierungsziele abgeleitet werden. A6 Seite 8

10 Aufbau der Teilevielfalt in einer Werkzeugmaschine Anzahl der verschiedenen Einzelteile Teileart Normteile Schrauben Stifte Passfedern Ähnlichkeitsteile Deckel Zahnräder Gehäuse Buchsen Wellen Lagerböcke Hebel Produktspezifische Teile Betten Schlitten Bild 9 Durch die Werkstückanalyse können Teile nach Ähnlichkeitskriterien gruppiert werden (vgl. werkstückbeschreibende Klassifizierungssysteme, z.b. Opitz-Schlüssel). Ähnlichkeitsteile bieten eine Einsatzmöglichkeit für Standardarbeitspläne. Im Unterschied zur Werkstückanalyse ordnet die ABC-Analyse das Teilespektrum nach quantifizierbaren Kriterien, z.b. nach den verursachten Kosten. A6 Seite 9

11 Zeitaufwand für Tätigkeiten bei der Arbeitsplanerstellung Tätigkeiten Zeitaufwand - Auftrag prüfen auf Vollständigkeit - Material vorhanden 4 - Zeichnung lesen - Rücksprache Konstruktion - Fertigungstechnische Kontrolle - Rücksprache Werkstatt Ähnlichkeitsteile suchen - Arbeitsvorgangsfolgeermittlung - wirtschaftlicher Verfahrensvergleich 0 - Prüfung/ Korrektur der Arbeitsvorgangsfolge 5 - Zeitkalkulation 15 - Auftrag abschließen - Weitergabe des Arbeitsplans zur Datenerfassung - Datenerfassung - Endprüfung Zeit min Basis: Erfassungszeit 2 Wochen, 80 Arbeitspläne, 5-8 Arbeitsvorgänge/ Plan Bild 10 Mit der Tätigkeitsanalyse werden Rationalisierungspotentiale in der Arbeitsplanung aufgedeckt. A6 Seite 10

12 Anwendung von Planungshilfsmitteln in der Arbeitsplanung Planungshilfsmittel Anwendungsbereich Normen, Vorschriften, Richtlinien Wiederholteilkatalog ähnliche Arbeitspläne Standardarbeitspläne Relativkostenkatalog Materiallagerkatalog Materialprospekt des Handels Maschinenkatalog, Maschinenkartei Vorrichtungs-, Messmittel-, Lehrenkat. Werkzeugkatalog Schnittwerttabelle Zeitrichtwertkatalog Tabelle mit Maschinenstundensätzen Lohnkostentabelle Stücklistenverarbeitung Ausgangsteilbestimmung Arbeitsplanerstellung Arbeitsvorgangsfolgebestimmung Maschinenauswahl Vorrichtungsauswahl Werkzeugauswahl Vorgabezeitberechnung NC-Programmierung Sonderbetriebsmittelplanung Bild 11 Die Tabelle ordnet die Hilfsmittel der Arbeitsplanung den Tätigkeiten zu, die sie unterstützen. Mit einem Relativkosten-Katalog können beispielsweise alternative Verfahren für eine kostenoptimale Bearbeitung ausgewählt werden. Die Maschinenkarte liefert dem Arbeitsplaner Informationen zur Auswahl und zum Einsatz von Maschinen. In Richtwerttabellen werden in Abhängigkeit von Werkstoff/ Schneidstoffpaarungen technologische Einstellbedingungen festgehalten, die nach verschiedenen Zielkriterien wie maximale Standzeit oder minimale Kosten ausgerichtet sind. A6 Seite 11

13 Relativkosten für verschiedene Schweißverfahren Werkstoff: St 5 a Relativkosten Schweißnahtdicke a MIG/MAG-Schweißen Metall-Lichtbogenschweißen Unterpulverschweißen Legende: MIG: MAG: Metall-Intergas-Schweißen Metall-Aktivgas-Schweißen nach: Busch Bild 12 Mit einem Relativkosten-Katalog können alternative Verfahren für eine kostenoptimale Bearbeitung ausgewählt werden. A6 Seite 12

14 Dokumentation von Maschinendaten Bild 1 Die Maschinenkarte (z.b. AWF-Karte) liefert dem Arbeitsplaner Informationen zur Auswahl und zum Einsatz von Maschinen. A6 Seite 1

15 INFOS-Richtwerttabellen für das Drehen Vorschub f (mm) AACHEN Wärmebehandlung geglüht auf BG Zugfestigkeit 500 N/mm 2 Oberfläche vorgedreht VSTAND=571 Schnittgeschwindigkeit Schneidteil E=-0,20 γ=6 Schnitttiefe a p (mm) Richtwertempfehlung für das Außenlängsdrehen F=-0, α= Härte 148 HB k c1,1 =144 G=-0,20 v cmax =50m/min λ=0 1-m c =0,86 H=0,24 v cmin =200 χ=70 Schnittgeschw. V c (m/min) Schnittkraft F c (dan) Schnittleistg. P (kw) Volumenrate (cm /min) Standzeit T = 10 min VB max = 0, mm Werkstoffnummer 1.75 Werkstoff 1CrMo 4 4 Plattenform SPUN Beschichtetes Hartmetall Besonderheiten Mehrbereichssorte Anwendungsbereich P M K I N F O S nach: EAPT Bild 14 In Richtwerttabellen werden in Abhängigkeit von Werkstoff/ Schneidstoffpaarungen technologische Einstellbedingungen festgehalten, die nach verschiedenen Zielkriterien wie: - maximale Standzeit oder - minimale Kosten ausgerichtet sind. A6 Seite 14

16 Anwendungsmöglichkeiten von Zugriffssystemen auf Planungshilfsmittel Planungshilfsmittel Normen, Vorschriften, Richtlinien Wiederholteilkatalog ähnliche Arbeitspläne Standardarbeitspläne Relativkostenkatalog Materiallagerkatalog Materialprospekt des Handels Maschinenkatalog, Maschinenkartei Vorrichtungs-, Messmittel-, Lehrenkat. Werkzeugkatalog Schnittwerttabelle Zeitrichtwertkatalog Tabelle mit Maschinenstundensätzen Lohnkostentabelle Identnummer Klassifizierung Suchsysteme (Suchsystem) Werkstückorientierte Klassifizierung Verfahrensorientierte Klassifizierung Kreuzliste Alphabetisches Inhaltsverzeichnis Nummer Indextabelle Sachmerkmalleiste Bild 15 Die Vielzahl der Dokumente und Hilfsmittel ist nur durch einen systematischen Zugriff zu nutzen. Die unterschiedlichen Planungshilfsmittel können mit den aufgeführten Zugriffssystemen verwaltet werden. A6 Seite 15

17 Dokumentation der Auswahlkriterien in Entscheidungstabellen 1801 Härten Auswahlkriterien 1901 Drehen Auswahlkriterien 2001 Nuten ziehen Auswahlkriterien 2101 NC-Bohren Auswahlkriterien 2201 Schleifen Auswahlkriterien 2002 Nuten fräsen Auswahlkriterien Dokumentation in Entscheidungstabellen Bedingungen Arbeitsvorgangsnummer Maßnahmen Nut vorhanden Nutbreite<=10 F.-Gewicht<=10 Rohdurchm.>20 Werkstoff C45 Rohlänge>=250 AV 802 vorhanden NIMM AV GEHE NACH AV 2101 GEHE NACH AV 2402 ENTSCHEIDUNGSTABELLE lfd. Nr R1 REGELN R2 R Bild 16 In IT-Systemen zur Arbeitsplanerstellung (CAP: Computer Aided Planning) ist die Planungslogik häufig in Form von Entscheidungstabellen implementiert. A6 Seite 16