Flexible Fertigungssysteme

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Flexible Fertigungssysteme (abgekürzt FFS) bestehen aus mehreren miteinander verbundenen numerisch gesteuerten Fertigungsmaschinen (auch als flexible Fertigungs-/ Bearbeitungszellen bezeichnet) und dienen der automatisierten Bearbeitung von verschiedenen fertigungsverwandten Werkstücken. Die Flexibilität wird dabei durch die -im Vergleich mit anderen Systemen- größere quantitative und qualitative Funktionalität des Maschinenverbunds gewährleistet. Durch die vollautomatisierte Integration von Arbeitsgängen lassen sich notwendige manuelle Eingriffe auf ein Minimum reduzieren, wodurch Durchlauf- oder Maschinenstillstandzeiten erheblich verbessert bzw. vermieden werden können.

Aufbau von flexiblen Fertigungssystemen

Ein flexibles Fertigungssystem setzt sich typischerweise aus einer zentralen Rechnersteuerung, einem Transport- und Lagersystem für den automatisierten Materialfluss und die darüber verbundenen einzelnen Bearbeitungsmaschinen zusammen. Hinzu kommen häufig spezielle Werkstück- und Werkzeugspeicher (Magazine), Spannplätze für die Fixierung der Werkstücke, Pufferplätze entlang des Transportsystems sowie Zellensteuerungen für die einzelnen Bearbeitungszellen.

Funktionsweise von flexiblen Fertigungssystemen

Die Funktionsweise flexibler Fertigungssysteme basiert auf der integrierten hierarchischen Rechnersteuerung mit einem Leitrechner an der Spitze, die das System zentral steuert und koordiniert. Dadurch ist ein FFS in der Lage, fertigungsverwandte Werkstücke aus einem vordefinierten Spektrum in einer wahlfreien Reihenfolge und ohne Verzögerung durch Umrüstvorgänge zeitgleich zu bearbeiten. Das gesamte System kann dabei weitestgehend automatisiert werden.

Werkzeugmagazine, die mit den notwendigen Werkzeugen bestückt sind, ermöglichen einen schnellen und reibungslosen Werkzeugwechsel. Das Aufspannen der Werkstücke auf spezielle Werkzeugträger erfolgt in der Regel an separaten Spannplätzen. Anschließend werden sie über das Transportsystem an den Bearbeitungsmaschinen justiert.

Die charakteristische Flexibilität dieser Fertigungssysteme bringt es mit sich, dass häufig unterschiedliche (aber fertigungsverwandte) Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden. Damit wird es notwendig, den Bearbeitungsfortschritt jedes Werkstückes zu erfassen. Dies wird von der Rechnersteuerung wahrgenommen, die auch eventuelle Zwischenlagerungen und die weiteren Bearbeitungen berechnet.

Einteilung von flexiblen Fertigungssystemen

Eine gängige Methode FFS anhand bestimmter Merkmale zu unterteilen, basiert auf einem Stufenmodell. Dabei wird zwischen einstufigen, mehrstufigen und kombinierten Fertigungssystemen unterschieden:

Einstufige Fertigungssysteme

Bei einstufigen Fertigungssystemen werden Bearbeitungsmaschinen mit ausschließlich identischen Bearbeitungsfunktionen eingesetzt. Die Maschinen können sich also gegenseitig ersetzen.

Mehrstufige Fertigungssysteme

Anders als bei einstufigen Systemen kommen hier Bearbeitungsmaschinen zum Einsatz, die jeweils auf eine unterschiedliche Bearbeitung spezialisiert sind. Sie ergänzen sich in Ihrer Funktionalität.

Kombiniertes Fertigungssystem

Kombinierte Fertigungssysteme verbinden die Eigenschaften der beiden bereits erwähnten Systeme. Sie verwenden Maschinen, die sich sowohl gegenseitig ersetzen aber auch ergänzen können.

Planung und Realisierung von flexiblen Fertigungssystemen

Die Einrichtung eines flexiblen Fertigungssystems setzt eine intensive und umfangreiche Planungsphase voraus, bei der zahlreiche technische und wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt werden müssen. Grundlegende Analysen können etwa über entsprechende Simulationsmodelle realisiert werden, mit deren Hilfe unter anderem die Wirtschaftlichkeit eines geplanten FFS beurteilt werden kann. Dabei gilt es, alle relevanten Kriterien sorgfältig gegeneinander abzuwägen, um so schließlich eine validierte Investitionsentscheidung treffen zu können.

Dem großen Rationalisierungspotential eines flexiblen Fertigungssystems stehen hohe Investitionskosten und der Bedarf an hochqualifiziertem Personal für die Bedienung gegenüber. Die Realisierung eines solchen Systems ist also nur dann sinnvoll, wenn eine Betriebliche Situation gegeben ist, bei der die Rationalisierungsvorteile voll ausgespielt werden können. Somit liegt der Entscheidung für ein FFS häufig ein langfristiger Bedarf an hohen Stückzahlen zugrunde, bei dem genau diese Vorteile zum Tragen kommen.

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