Verschiedene Fertigungssysteme im Überblick

Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Fertigungssysteme entwickelt, die durch Produktdesign, Wirtschaftlichkeit und Technologie angetrieben werden. In diesem Beitrag wird auf die verschiedenen Ansätze zur Herstellung von Produkten eingegangen und welche Fertigungssysteme für welche Zwecke geeignet sind.

Fertigungssysteme können sich auf die übergeordnete Unterscheidung zwischen diskreter und Prozessfertigung beziehen. Im Großen und Ganzen handelt es sich bei ersterer um Baugruppen aus standardisierten Teilen, die später wieder demontiert werden können, wie z. B. Autos und Computer. Letztere ist eine chemische Umwandlung, wie z. B. bei Lebensmitteln und Pharmaprodukten.

Am anderen Ende des Spektrums der Fertigungssysteme stehen fortschrittliche Methoden wie Lean Manufacturing, die darauf abzielen, Ineffizienz im Prozess zu beseitigen. Hier konzentrieren wir uns auf die Definition der mittleren Ebene: die verschiedenen Systeme, auf denen die Anlageninfrastruktur basiert, egal ob Prozess oder diskret.

Verschiedene Arten von Fertigungssystemen

Die gesamte Fertigung fällt unter eines dieser fünf großen Fertigungssysteme und reicht von der Einzelanfertigung über die Massenfertigung bis hin zur modernen Mass Customization.

Kundenspezifisches Fertigungssystem

Kundenspezifische Fertigung beschreibt die Herstellung von maßgeschneiderten Produkten, die in der Regel von einem qualifizierten Handwerker auf Bestellung gefertigt werden. Sie ist eine relative Seltenheit in der modernen Gesellschaft und in der Regel für High-End-Varianten von gewöhnlichen Produkten reserviert. Maßgeschneiderte Anzüge, handgefertigte Möbel und Hochzeitstorten sind alles gute Beispiele.

Diskontinuierliches Fertigungssystem

Die diskontinuierliche Fertigung kann auch als Chargenproduktion bezeichnet werden - begrenzte Auflagen ähnlicher Produkte, in der Regel zur Erfüllung bestimmter Aufträge. Obwohl oft Maschinen zum Einsatz kommen, verlassen sich die Hersteller von intermittierenden Produkten in der Regel auf qualifizierte Arbeiter, die zwischen verschiedenen Produkten wechseln können. Kleidung ist ein groß angelegtes Beispiel, das oft diskontinuierlich produziert wird, um der Nachfrage nach bestimmten Designs gerecht zu werden.

Kontinuierliches Fertigungssystem

Die kontinuierliche Fertigung ist das, was sich Laien unter dem Begriff "Massenfertigung" vorstellen. Die Produktionslinien sind so eingestellt, dass sie das gleiche Produkt produzieren, oft 24 Stunden am Tag, kontinuierlich, mit der Erwartung, dass die Nachfrage das Angebot trifft. Bei der kontinuierlichen Fertigung wird in der Regel die Fließbandmethodik angewendet. Durch die Skaleneffekte werden die Kosten pro Einheit so niedrig wie möglich gehalten, was die kontinuierliche Fertigung unglaublich effizient macht - aber nur, wenn die Mengen die Inflexibilität rechtfertigen können.

Flexibles Fertigungssystem

Die flexible Fertigung erfüllt die gleichen Chargenmengen wie die diskontinuierliche Fertigung, jedoch mit weniger Abhängigkeit von Fachkräften. Stattdessen ermöglicht ein hoher Grad an Robotik und Automatisierung, dass die Maschinen schnell zwischen verschiedenen Produkten und Linien umgestellt werden können. Aufgrund der Geschwindigkeit der Umstellung wird die flexible Fertigung manchmal auch als "agile Fertigung" bezeichnet. Das System erfordert hohe Anfangsinvestitionen und eine umfangreiche Vorplanung, kann aber günstigere Stückkosten - bei noch größerer Flexibilität - bieten als die diskontinuierliche Fertigung, sobald die Anlage in Betrieb ist.

Massenanpassung

Massenanpassung liefert individuell angepasste Produkte im Massenmaßstab und Produktionslinien können für einfache Anpassungen ausgelegt sein. Die Konvergenz von digitalem Design und Fertigung kann es Kunden jedoch ermöglichen, hochkomplexe Anpassungen selbst zu entwerfen, die automatisch an automatisierte Produktionslinien weitergeleitet werden, die sich ohne Umrüstzeit anpassen können. Da die Kunden immer mehr Personalisierung erwarten - und die Technologie immer leistungsfähiger wird - wird die Massenanpassung in vielen Branchen schnell zur bevorzugten Produktionsmethode.

Nutzen Sie die digitale Fertigung für den Übergang zwischen Systemen

Die Massenanpassung wird durch digitale Fertigungstechnologie und -techniken ermöglicht. Software für das Product Lifecycle Management (PLM) vereinheitlicht Design- und Konstruktionsdaten, die in Benutzeroberflächen für die Kundenanpassung übersetzt werden können. Diese Informationen können dann in automatisierte Produktionslinien eingespeist werden.

Selbst statische Produktionsumgebungen - wie solche, die für eine kontinuierliche Produktion vorgesehen sind - können digitale Fertigungstechniken nutzen. Die Effizienzgewinne, die durch Echtzeit-Zustandsüberwachung und fortschrittliche maschinelle Lernanalysen ermöglicht werden, können Chargenläufe und ein gewisses Maß an kundenspezifischer Anpassung selbst bei unflexiblen Fertigungslinien wirtschaftlich machen. Da sich die kundenspezifische Massenfertigung in der Branche immer mehr durchsetzt, wird eine solche Anpassungsfähigkeit - der nahtlose Übergang zwischen verschiedenen Fertigungssystemen - immer wichtiger, um wettbewerbsfähig zu sein.