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E-Book

Fertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure

AutorAlexander Sauer, Reinhard Koether
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl492 Seiten
ISBN9783446454538
FormatePUB
KopierschutzWasserzeichen
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis26,99 EUR
Fertigungstechnik - Ein Überblick für Wirtschaftsingenieure in Theorie und Praxis
Die Fertigungstechnik nimmt wesentlichen Einfluss auf Kosten und Qualität eines Produktes und somit auf die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens. Für den Wirtschaftsingenieur an der Schnittstelle zwischen wirtschaftlicher und technischer Aufgabenplanung ist daher ein fundierter Überblick über die gängigen Fertigungsverfahren unerlässlich.
Im vorliegenden Lehrbuch werden neben den Grundlagen der Fertigungstechnik alle wesentlichen Fertigungsverfahren (Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten) sowie Werkzeugmaschinen mit ihren Steuerungen und Industrieroboter systematisch vorgestellt und die zugehörige Maschinentechnik und Fertigungsautomatisierung beschrieben.
Eine Formelsammlung mit den wichtigsten Berechnungsgrundlagen sowie praxisbezogene Aufgaben mit Lösungen für die Prüfungsvorbereitung ergänzen das Buch. In dieser Auflage wurden die Übungsaufgaben um einen qualitativen Teil ergänzt.
Aktualisierungen in der 5. Auflage:
- Neugestaltung der Kapitel zur Steigerung von Produktivität und Flexibilität, zu Automatisierung und zu Industrierobotern
- Ergänzung um den Aspekt der energieeffizienten Produktion
- eigenes Unterkapitel für den 3D-Druck

Dr.-Ing. Reinhard Koether ist Professor für Fertigungstechnik, Betriebsstättenplanung, Distributions- und Beschaffungslogistik, Produktionstechnik an der Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen der Hochschule München.
Dr. Ing. Alexander Sauer ist Professur an der Universität Stuttgart am Institut für Energieeffizienz in der Produktion.

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Leseprobe
1Grundlagen
1.1 Aufgaben der Fertigungstechnik

Was ist Fertigungstechnik?

Ziel jedes Unternehmens ist die Herstellung von Waren und Dienstleistungen. Waren werden produziert durch:

  • Verfahrenstechnik: Herstellung formloser Stoffe (Bild 1.1)

  • Energietechnik: Umwandlung und Verteilung von Energie (Bild 1.2)

  • Fertigungstechnik: Herstellung von Werkstücken mit definierter Form und definierten Eigenschaften

 

Bild 1.1 Verfahrenstechnische Anlage zur Herstellung von TDI, eines Vorprodukts von Polyurethan (BASF SE)

 

Bild 1.2 Energietechnik ist eine besonders anlagenintensive Produktion: Maschinenhaus eines Kraftwerks mit Kraft-Wärme-Kopplung (Vattenfall)

Fertigungstechnik betrachtet nur einen Teilaspekt industrieller Fertigung. Zur Fertigung gehören:

  • Logistik: Gestaltung des Materialflusses und des begleitenden Informationsflusses.

  • Personal: Organisation, Qualifikation und Führung der Mitarbeiter.

  • Fertigungstechnik: Auswahl der Fertigungsverfahren und Festlegen der Verfahrensparameter.

Die Industrielle Fertigungstechnik ist eine Ingenieurdisziplin.

  • Durch Berechnungen ist das Fertigungsergebnis

    • prognostizierbar,

    • planbar,

    • optimierbar (im Rahmen der Genauigkeit der zugrundeliegenden Methoden).

  • Für Detailoptimierungen sind ergänzende Versuche nötig.

Die Industrielle Fertigung zeichnet sich aus durch:

  • hohe Kapitalausstattung für

  • große Produkte (z. B. Anlagen),

  • große Stückzahlen (z. B. Konsumgüter),

  • arbeitsteilige Fertigung.

Konsequenzen sind:

  • Notwendigkeit der Planung, deshalb Ingenieurarbeit,

  • Notwendigkeit der Organisation der Arbeitsteilung,

  • Notwendigkeit, die arbeitsteiligen Prozesse durch Materialfluss zu verbinden; die Gestaltung des Materialflusses ist Aufgabe der Logistik.

Bedeutung der Fertigungstechnik

Die fertigungstechnische Industrie (Beispiel: Maschinenbau)

  • erwirtschaftet einen höheren Umsatz je Beschäftigten als das vergleichbare Handwerk, weil ein Industriebetrieb mehr Kapital einsetzt und dadurch höhere Produktivität sichert. Wegen des hohen Kapitaleinsatzes in der chemischen Industrie und der Energietechnik müssen dort die erwirtschafteten Umsätze je Beschäftigten noch höher sein (Bild 1.3).

     

    Bild 1.3 Umsatz je Beschäftigten im Jahr 2013 in beispielhaft ausgewählten Branchen der Produktionstechnik; Daten: (Statistisches Bundesamt, 2015)

  • Sie benötigt eine moderate Kapitalausstattung (Bild 1.4),

    • mehr als Dienstleistungsbetriebe,

    • weniger als verfahrenstechnische und energietechnische Betriebe.

     

    Bild 1.4 Durchschnittliche Investitionen je Arbeitsplatz im Jahr 2012 in beispielhaft ausgewählten Branchen der produktionstechnischen Industrie; Daten: (Institut der deutschen Wirtschaft, 2015)

  • Sie bietet deshalb eine breite Vielfalt von Betriebsgrößen

    • von der Garagenfirma

    • bis zum Weltkonzern wie Siemens oder Daimler.

  • Sie bietet relativ viele Arbeitsplätze: knapp 20 % der Beschäftigten in Deutschland haben ihren Arbeitsplatz im verarbeitenden Gewerbe (Bild 1.5), davon etwa ein Drittel in typischen fertigungstechnischen Betrieben, wie Maschinen- und Fahrzeugbau. Allerdings nimmt der Anteil der Beschäftigten im verarbeitenden Gewerbe ab. Gründe sind:

    • Auslagerung von Dienstleistungen (z. B. EDV-Dienstleistungen) („Unternehmensdienstleistungen“ im Bild 1.5)

    • Verlagerung von Produktion in ausländische Standorte

  • Sie erzeugt zusammen mit anderen Branchen des produzierenden Gewerbes den wesentlichen Beitrag zum Exportüberschuss Deutschlands und ist damit die Grundlage für den Wohlstand einer breiten Bevölkerung (vgl. dazu z. B. [Rürup; Heilmann]).

  • Sie kann ihre Produkte leicht exportieren und steht deshalb im internationalen Wettbewerb (durchschnittliche Steigerung der Arbeitsproduktivität zwischen 2005 und 2014 um 2 % pro Jahr in der Automobilindustrie, 0,3 % pro Jahr im Maschinenbau, Daten: [Statistisches Bundesamt 2016]).

     

    Bild 1.5 Anteil der Erwerbstätigen in Wirtschaftsbereichen in Deutschland im Jahr 2014; Daten: (Institut der deutschen Wirtschaft, 2015)

Im internationalen Vergleich ist in Deutschland der Anteil des produzierenden Gewerbes an der Wirtschaftsleistung (genauer: der Anteil an der Bruttowertschöpfung) hoch (Bild 1.6). In anderen Industrieländern hat die Bedeutung der Produktion gegenüber den Dienstleistungen abgenommen. Nur in den einzelnen Niedriglohnländern Europas und in einigen Schwellenländern ist der Anteil des produzierenden Gewerbes noch höher.

 

Bild 1.6 Anteil des produzierenden Gewerbes an der Brutto-Wertschöpfung einer Volkswirtschaft ‒ ausgewählte Beispiele für Industrieländer, europäische Niedriglohnländer und Schwellenländer (Statistisches Bundesamt, 2015)

Konsequenzen für Wirtschaftsingenieure:

Das Wirtschaftsingenieurstudium qualifiziert nicht vorrangig für typische Dienstleistungsbranchen wie Handel, Gastronomie oder Finanzdienstleistungen; auch im öffentlichen Dienst sind nur wenige Wirtschaftsingenieure beschäftigt.

  • Mit hoher Wahrscheinlichkeit finden Wirtschaftsingenieure ihre spätere Tätigkeit in einem fertigungstechnischen Betrieb

    und/oder

  • Wirtschaftsingenieure pflegen Kunden- und Lieferantenbeziehungen zu einem fertigungstechnischen Betrieb.

Beispielhafte Berufsfelder für Wirtschaftsingenieure, bei denen fertigungstechnisches Wissen vorteilhaft sein kann:

  • Arbeitsvorbereitung, Fertigungsplanung,

  • Qualitätssicherung,

  • Fertigungslogistik,

  • Einkauf,

  • Controlling,

  • Investitionsplanung,

  • Marketing und Verkauf von Investitionsgütern.

1.2 Hauptgruppen der Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Die DIN 8580 gliedert die Fertigungsverfahren in 6 Hautgruppen (Bild 1.7):

 

Bild 1.7 Fertigungsverfahren nach DIN 8580

  • Urformen z. B. Gießen (Bild 1.8), Sintern

  • Umformen z. B. Walzen, Schmieden

  • Trennen z. B. Fräsen, Brennschneiden

  • Fügen z. B. Schrauben, Schweißen (Bild 1.9)

  • Beschichten z. B. Lackieren, Galvanisieren

  • Stoffeigenschaften ändern z. B. Härten

     

    Bild 1.8 Urformen, Fertigungsverfahren Gießen: Sandguss mit verlorener Form (Hering)

     

    Bild 1.9 Fügen, Fertigungsverfahren Schweißen: Widerstandspunktschweißen (Hering)

Wegen der breiten Anwendung und der wirtschaftlichen Bedeutung konzentriert sich das vorliegende Buch auf die Metallbearbeitung und deren Maschinen. In den Kapiteln 2 bis...

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