Die systematische Organisation von Fertigungsprozessen bildet das Fundament jeder erfolgreichen Produktion. Eine durchdachte Strukturierung der Arbeitsabläufe ermöglicht die effiziente Herstellung von Gütern in Industriebetrieben. Dabei stehen Unternehmen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, ihre Fertigung zu gestalten.
Die Wahl des passenden Produktionstyps hängt maßgeblich von Faktoren wie Stückzahl, Komplexität und Variantenvielfalt der herzustellenden Produkte ab. Während traditionelle Fertigungsmethoden häufig auf manuelle Arbeit setzen, gewinnt die Integration von automatisierten Systemen zunehmend an Bedeutung. Automatisierung bezeichnet dabei den Einsatz von Maschinen und Robotern, die ohne direktes Eingreifen des Menschen eigenständig Arbeitsschritte ausführen können.
Die Implementierung eines geeigneten Produktionstyps steht in direktem Zusammenhang mit der Wirtschaftlichkeit eines Unternehmens. Eine optimal aufeinander abgestimmte Produktionsorganisation minimiert Durchlaufzeiten, reduziert Lagerbestände und optimiert die Nutzung vorhandener Ressourcen wie Personal, Maschinen und Flächen. Gleichzeitig muss das gewählte System flexibel genug sein, um auf Marktschwankungen und veränderte Kundenwünsche reagieren zu können.
Vergleich der Produktionstypen
| Kriterium | Werkstattproduktion | Reihenproduktion | Transferstraße | Fließproduktionslinie | Flexibles Fertigungssystem |
|---|---|---|---|---|---|
| Organisationsprinzip | Funktionsprinzip | Objektprinzip | Objektprinzip | Objektprinzip | Objektprinzip |
| Materialfluss | Vernetzt | Einheitlich | Synchron, getaktet | Asynchron mit Puffern | Flexibel, automatisiert |
| Automatisierungsgrad | Niedrig | Mittel | Sehr hoch | Hoch | Sehr hoch |
| Puffersysteme | Keine festgelegten | Unbeschränkt | Keine | Zwischen allen Stationen | Integriert |
| Geeignete Stückzahl | Kleine Serien | Mittlere Serien | Große Serien | Mittlere bis große Serien | Variable Serien |
| Flexibilität | Sehr hoch | Mittel | Gering | Mittel | Sehr hoch |
| Transportwege | Lang | Kurz | Minimal | Kurz | Optimiert |
| Personalaufwand | Hoch | Mittel | Niedrig | Niedrig | Niedrig |
| Störungsanfälligkeit | Gering | Mittel | Sehr hoch | Mittel | Gering |
| Investitionskosten | Niedrig | Mittel | Sehr hoch | Hoch | Sehr hoch |
Werkstattproduktion
Die Werkstattproduktion basiert auf dem Funktionsprinzip, bei dem gleichartige Produktionsschritte räumlich zusammengefasst werden. Dies bedeutet, dass Sie beispielsweise alle Bohrmaschinen in einem Bereich, alle Fräsmaschinen in einem anderen und sämtliche Schleifgeräte in einem weiteren Sektor finden. Diese Anordnung wird auch als Verrichtungsprinzip bezeichnet, da sie sich an den auszuführenden Tätigkeiten orientiert.
Ein charakteristisches Merkmal dieser Fertigungsart ist ihre besondere Eignung für die Kleinserienproduktion. Sie ermöglicht die flexible Herstellung unterschiedlicher Erzeugnisse und kann schnell auf Nachfrageschwankungen reagieren. Bei der Produktion durchlaufen die Werkstücke verschiedene Fertigungsstationen, wobei der Materialfluss zwischen den einzelnen Werkstätten variabel gestaltet werden kann.
Die Werkstattproduktion bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich: Durch die räumliche Trennung der Arbeitsschritte entstehen zeitaufwendige Transportwege und erhöhte Lagerkosten. Zudem kann die Auslastung der einzelnen Werkstätten schwanken, da die Kapazitäten der verschiedenen Stationen voneinander abhängig sind. Ein Engpass in einer Werkstatt wirkt sich direkt auf die nachfolgenden Produktionsschritte aus und kann zu Verzögerungen im gesamten Fertigungsprozess führen.
Die vielseitige Einsetzbarkeit der Maschinen und die Möglichkeit, unterschiedliche Produktvarianten herzustellen, machen die Werkstattproduktion besonders interessant für Unternehmen mit einem breiten Produktspektrum. Durch die hohe Flexibilität können Sie auch Sonderanfertigungen und kundenspezifische Anpassungen problemlos realisieren.
Reihenproduktion
Die Reihenproduktion kennzeichnet sich durch eine produktbezogene Anordnung der Fertigungsstationen, die dem Objektprinzip folgt. Dies bedeutet, dass die Maschinen und Arbeitsplätze entsprechend den erforderlichen Bearbeitungsschritten des Produkts aufgestellt sind. Die sequenzielle Anordnung ermöglicht einen geradlinigen Materialfluss durch die Produktion.
Eine Besonderheit dieser Fertigungsart sind die integrierten Pufferzonen zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen. Diese Zwischenlager dienen als temporäre Aufbewahrungsorte für teilgefertigte Produkte und verhindern Produktionsstaus. Das System arbeitet ohne strikte zeitliche Taktung, wodurch die einzelnen Stationen unabhängig voneinander operieren können.
Die räumliche Nähe der aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritte minimiert Transportwege und reduziert damit verbundene Kosten. Durch die flexible Pufferung können Produktionsschwankungen ausgeglichen werden, was zu einer stabileren Gesamtleistung führt. Diese Vorteile werden jedoch durch erschwerte Bestandskontrollen aufgrund der dezentralen Zwischenlager relativiert.
Die fehlende Zeittaktung ermöglicht den Mitarbeitenden eine selbstständigere Arbeitsweise. Die Reihenproduktion stellt einen Kompromiss zwischen starrer Fließfertigung und flexibler Werkstattproduktion dar und eignet sich besonders für mittlere Produktionsmengen mit moderater Variantenvielfalt.
Fließproduktion mit Transferstraße
Die Transferstraße repräsentiert einen hochautomatisierten Fertigungstyp, bei dem Roboter und Maschinen den Produktionsprozess dominieren. Die menschliche Arbeitskraft konzentriert sich hauptsächlich auf die Qualitätssicherung und Anlagenüberwachung.
Das System basiert auf dem Objektprinzip, bei dem sich die Anordnung der Maschinen strikt am Produktionsablauf orientiert. Die Werkstücke durchlaufen die Fertigungsstationen in einem fest definierten, technisch vorgegebenen Rhythmus. Ein Beispiel hierfür ist die Motorenproduktion, bei der aus einem Metallblock durch verschiedene Bearbeitungsschritte wie Bohren und Fräsen ein montagefertiger Motor entsteht.
Die synchrone Taktung des Materialflusses ermöglicht außerordentlich kurze Durchlaufzeiten und minimale Transportwege. Da die Werkstücke fest mit dem Transportsystem verbunden sind und keine Zwischenlagerung erforderlich ist, entfallen zusätzliche Lagerkosten.
Diese Fertigungsart eignet sich ideal für große Stückzahlen eines einzelnen Produkttyps. Allerdings birgt die starre Verkettung der Prozesse auch Risiken: Bei Ausfall einer einzelnen Station kommt die gesamte Produktion zum Stillstand. Zudem gestalten sich Umrüstungen für andere Produkte oder Produktmodifikationen aufwendig und kostenintensiv.
Fließproduktionslinie
Die Fließproduktionslinie unterscheidet sich von der Transferstraße durch ihren asynchronen, also zeitlich unabhängigen Materialfluss. Diese Fertigungsform ermöglicht es, Werkstücke individuell zwischen den Produktionsstationen zu bewegen, ohne an einen festen Takt gebunden zu sein.
Ein wesentliches Merkmal sind die Pufferzonen zwischen den Bearbeitungsstationen. Diese Zwischenlager dienen als Ausgleichsspeicher und ermöglichen einen kontinuierlichen Produktionsablauf – beispielsweise bei der Herstellung von Pfostenträgern, wie man sie auf dieser Seite findet, gibt es häufig solche Puffersysteme. Die nachgelagerten Stationen können sich bei Bedarf aus diesen Speichern bedienen.
Für einen optimalen Produktionsfluss ist die ausgewogene Leistungsfähigkeit aller Fertigungsstationen entscheidend. Ein voller Puffer blockiert die vorgelagerte Station, während ein leerer Puffer die nachfolgende Station zum Stillstand bringt. Diese Pufferzonen spielen besonders bei technischen Störungen eine wichtige Rolle, da sie temporäre Ausfälle einzelner Stationen ausgleichen können.
Die Fließproduktionslinie kombiniert die Vorteile einer systematischen Fließfertigung mit der Flexibilität unabhängiger Arbeitsschritte. Die Integration von Pufferzonen erhöht die Systemstabilität und reduziert die Anfälligkeit für Produktionsunterbrechungen, erfordert jedoch eine sorgfältige Planung der Pufferkapazitäten.
Flexible Fertigungssysteme (FFS)
Ein flexibles Fertigungssystem vereint computergesteuerte Bearbeitungszentren mit einem automatisierten Transportsystem. Die Integration von Pufferzonen ergänzt dieses hochmoderne Produktionskonzept und ermöglicht eine dynamische Fertigung verschiedener Produktvarianten.
Der Fertigungsprozess beginnt an speziellen Spannplätzen, wo die Werkstücke auf Paletten fixiert werden. Das automatisierte Transportsystem, bestehend aus Förderbändern oder schienengeführten Robotern, verbindet die einzelnen Bearbeitungszentren. Diese Multifunktionsmaschinen können durch automatischen Werkzeugwechsel verschiedene Bearbeitungsschritte wie Fräsen, Bohren oder Polieren ausführen.
Die zentrale Computersteuerung koordiniert sämtliche Produktionsabläufe und ermöglicht eine flexible Anpassung der Fertigungsprozesse. Sie bestimmt die Bearbeitungsreihenfolge und steuert den Materialfluss zwischen den Stationen. Durch wenige Einstellungsänderungen können Sie unterschiedliche Produktvarianten auf denselben Anlagen fertigen.
Die Bearbeitungszentren verfügen über Werkzeugmagazine, die einen autonomen Austausch der Werkzeuge ermöglichen. Diese Flexibilität in Kombination mit der vollautomatischen Steuerung erlaubt eine effiziente Komplettbearbeitung verschiedener Produktgruppen innerhalb eines Systems. Das FFS vereint damit die Vorteile einer automatisierten Produktion mit der Anpassungsfähigkeit an wechselnde Fertigungsanforderungen.