Produktionsautomatisierung - Finite Elemente

Die Produktionsautomatisierung ist ein Bereich, der sich mit der Automatisierung von Prozessen in der Produktentwicklung, der Produktionsplanung und der Produktion beschäftigt. Ihr Ziel ist es, einzelne Prozesse zu beschleunigen, um einen Vorteil im Wettbewerb zu erlangen. Dies geschieht, indem technische Einrichtungen zwischen Mensch und Maschine geschaltet werden, die menschliche Fähigkeiten ergänzen oder ersetzen. Dies führt zu einer größeren Autonomie des Produktionsprozesses. Die Disziplin ist noch relativ jung, erfährt aber aufgrund des intensiven Wettbewerbs unter den Unternehmen eine rasche Ausdifferenzierung und Weiterentwicklung. Ein Teilbereich der Produktionsautomatisierung ist die schnelle Produktentwicklung.

Aufgaben und Ziele

Die Produktionsautomatisierung ist für Fertigungsunternehmen zu einem wichtigen Thema geworden, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Zu den Zielen der Produktionsautomatisierung gehören die Verkürzung der Produktionszeiten, die Senkung der Kosten, die Erleichterung menschlicher Arbeit, die Steigerung von Qualität und Produktivität sowie eine flexiblere Produktion. Industrie 4.0 ist das neueste Schlagwort in diesem Bereich und bezeichnet die vollständige Virtualisierung ganzer Produktionslinien. Allerdings ist die Umsetzung dieser Technologie in Deutschland aufgrund der Unausgereiftheit einiger Technologien und hoher Investitionsrisiken noch zögerlich. Japan und die Vereinigten Staaten hingegen haben sich die Automatisierung der Produktion bereits zum Leitziel gesetzt. Die Einbindung wirtschaftlicher Prozesse in eine virtuelle Umgebung zur Effizienzsteigerung setzt sich durch die Integration von Teilsystemen wie der computergestützten Fertigung für Produktentstehung, Produktionsplanung, Überwachung, Ressourcen- und Projektmanagement immer mehr durch.

Produktentwicklung

Simultaneous Engineering, bei dem verschiedene Entwicklungsphasen parallel ablaufen, ist eine Möglichkeit, den Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen. Dieser Ansatz erfreut sich zunehmender Beliebtheit, vor allem in der Automobilindustrie, wo die Nachfrage nach kürzeren Durchlaufzeiten steigt. Durch die Verkürzung einzelner Entwicklungsphasen und den Einsatz von Time-to-Market-Maßnahmen können Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil erzielen, indem sie ihre Produkte früher auf den Markt bringen. Der VW Golf ist ein Paradebeispiel für diesen Trend, dessen Entwicklungszyklus in den letzten vier Jahrzehnten immer kürzer und effizienter wurde.

Produktionsplanung

Der Einsatz von Rapid Prototyping und Rapid Tooling ermöglicht eine frühe Funktionsanalyse und eine hohe Anschaulichkeit in der Prototyping-Phase. Außerdem führt die Parallelisierung der Produktionsplanung zu einer höheren Gleichzeitigkeit und einer kürzeren Markteinführungszeit. Um dies zu erreichen, wird die Produktionsplanungssoftware mit der Maschinen- und Entwicklungssoftware verknüpft, um die Ausfallzeiten aufgrund von Fehlern zu minimieren. Diese Prozesse sind besonders wichtig in Branchen mit kurzen Entwicklungszyklen, wie z. B. der Automobil- und Technologiebranche, und bieten Wettbewerbsvorteile für Unternehmen, die sie effektiv einsetzen.

Produktion mit automatisierten Verfahren

Rapid-Manufacturing-Verfahren werden für kurze Produktionszeiten oder komplexe Bauteile eingesetzt, die auf andere Weise nicht fertiggestellt werden können. Diese Verfahren haben jedoch begrenzte Materialeigenschaften und Fertigungstoleranzen und sind nur für die Prototypenserienfertigung geeignet. Für komplexe Bauteile werden NC-Programmiersysteme bevorzugt, wobei im Preprozessor aus den Konstruktionsmodellen CLDATA-Formate generiert werden, die im Postprozessor in universell kompatible NC-Codes umgewandelt werden. An den Entwicklungsprozess schließt sich die Fertigungsplanung und Fertigungssteuerung an, die zur Markteinführung und zum Beginn des Produktlebenszyklus führt.

Aufgaben und Ziele

Produktentwicklung

Produktionsplanung

Produktion mit automatisierten Verfahren

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