Produktionstechnik I und II - Cheatsheet

Grundlagen der Produktionstechnik

Definition:

Grundlagen der Produktionstechnik beschäftigt sich mit den grundlegenden Konzepten, Methoden und Werkzeugen der Fertigung und Produktion.

Details:

• Wichtige Fertigungsverfahren: Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaft ändern
• Fertigungsplanung und -steuerung: Planung von Prozessen, Ressourcenmanagement, Zeit- und Kostenkalkulation
• Produktionssysteme und -organisation: Lean Production, Just-In-Time (JIT), Total Quality Management (TQM)
• Kenngrößen/Zahlen zur Bewertung von Produktionseffizienz: Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Qualität
• Mathematische Modelle und Simulationen zur Optimierung von Produktionsprozessen
• Automatisierung und Digitalisierung: Einsatz von Robotik, IoT und Industrie 4.0

Methoden und Tools der Produktionsplanung

Definition:

Effiziente Werkzeuge und Methoden zur Organisation, Planung und Steuerung von Produktionsprozessen.

Details:

• Prognosemethoden: ARIMA, exponentielle Glättung, GARCH
• Kapazitätsplanung: Belastungs- und Kapazitätsabgleich, Netzplantechnik
• Materialbedarfsplanung (MRP): Part Bedarfsvorhersage und Verfügbarkeitsanalyse
• Produktionsprogrammplanung: Heuristiken wie Wagner-Whitin, Transportliniensysteme
• Feinplanung und -steuerung: Kanban, kurzfristige Auftragserstellung
• Simulations- und Optimierungssoftware: ARENA, AnyLogic, Simul8
• ERP-Systeme: SAP, Microsoft Dynamics

Schneid- und Umformtechniken

Definition:

Schneid- und Umformtechniken: Verfahren zur Fertigung und Bearbeitung von Werkstoffen durch Trennen oder Umformen.

Details:

• Schneidtechniken: Werkstofftrennung durch mechanische, thermische oder chemische Verfahren. Beispiele: Drehen, Fräsen, Bohren.
• Umformtechniken: Werkstoffänderung ohne Volumenverlust. Beispiele: Biegen, Ziehen, Walzen.
• Wichtige Parameter: Schnittgeschwindigkeit (v_c), Vorschub (f), Werkzeugstandzeit (T).
• Umformkraft: \[ F = k_f \times A \ \text{mit } k_f: \text{Umformkraftfaktor, } A: \text{Querschnittsfläche} \ \text{(bei gleichmäßiger Verformung)}\]

Statistische Prozesskontrolle

Definition:

Überwachung und Steuerung von Prozessen durch statistische Methoden zur Sicherstellung konstanter Produktqualität.

Details:

• SPC-Werkzeuge: Run-Charts, Kontrollkarten, Histogramme
• Zentrale Kennzahlen: Mittelwert \(\bar{x}\), Standardabweichung \(\sigma\)
• Kontrollkarten: \(\bar{x}\text{-Karte}\), R-Karte, p-Karte
• Oberer und unterer Kontrollgrenzen: \(\text{UCL} = \bar{x} + k \cdot \sigma\) und \(\text{LCL} = \bar{x} - k \cdot \sigma\)

Automatisierungssysteme und -komponenten

Definition:

Automatisierungssysteme und -komponenten sind zentrale Elemente der modernen Produktionstechnik. Sie umfassen die Hardware und Software, die zur Steuerung, Überwachung und Optimierung von Fertigungsprozessen erforderlich sind.

Details:

• Beispiele für Automatisierungskomponenten: Sensoren, Aktoren, Steuerungen (SPS), Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI).
• Wichtige Konzepte: Regelungstechnik, Steuerungstechnik, Prozessüberwachung.
• SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung): Zentrale Einheit in Automatisierungssystemen, programmierbar und flexibel einsetzbar.
• HMI: Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, zur Überwachung und Steuerung der Prozesse.
• Feldbus-Systeme: Kommunikationssysteme zur Vernetzung von Automatisierungskomponenten.
• Durch Automatisierung: Erhöhung der Effizienz, Reduktion der Fehlerquote, Verbesserung der Qualität.

Robotik und ihre Anwendungen in der Produktion

Definition:

Roboter in der Produktion eingesetzt zur Automatisierung und Effizienzsteigerung.

Details:

• Industrieroboter: Schweißroboter, Montageroboter, Lackierroboter
• Vorteile: Präzision, Geschwindigkeit, Konsistenz
• Anwendungen: Automobilindustrie, Elektronikfertigung, Verpackung
• Sensortechnik: Bildverarbeitung, Kraftsensoren
• Programmiermethoden: Online-Programmierung, Offline-Programmierung
• Kollaborative Roboter (Cobots): Zusammenarbeit mit Menschen
• Sicherheitsaspekte: Sicherheitszäune, Lichtschranken, Not-Aus-Schalter

Industrielle IT und Integration von Produktionssystemen

Definition:

Industrielle IT umfasst IT-Lösungen zur Optimierung von Produktionsprozessen. Integration von Produktionssystemen bedeutet die Verknüpfung verschiedener Systeme zur Steigerung der Effizienz.

Details:

• MES: Überwachung und Steuerung der Fertigung.
• ERP: Ressourcen- und Geschäftsprozessplanung.
• SCADA: Datenüberwachung und -kontrolle.
• SPS: Steuerung und Regelung technischer Prozesse.
• IIoT: Vernetzung von Maschinen für Datenaustausch und Prozessoptimierung.
• Integration: Harmonisierung von MES, ERP, SCADA und SPS zur Echtzeit-Datenanalyse und Entscheidungsfindung.

Innovative Fertigungsverfahren wie 3D-Druck

Definition:

Innovative Fertigungsverfahren wie 3D-Druck nutzen additive Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch schichtweises Auftragen von Material.

Details:

• Verfahren: FDM (Fused Deposition Modeling), SLS (Selective Laser Sintering), SLA (Stereolithographie)
• Materialien: Kunststoffe, Metalle, Keramiken
• Vorteile: Schnellere Prototypenentwicklung, komplexe Geometrien, Materialeinsparung
• Nachteile: Materialeinschränkungen, Oberflächenqualität, Produktionsgeschwindigkeit
• Anwendungen: Prototyping, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie