Entwicklung einer hochflexiblen Fertigungszelle für den Einsatz in mittelständischen Betrieben

Flexible Fertigungszellen zur spanenden Bearbeitung (wie etwa Drehen, Fräsen und Bohren) werden bereits bei Serienfertigung eingesetzt. Die derzeitigen Anwendungen sind allerdings vor allem auf wenige verschiedene Produkte, die in großer Zahl produziert werden, beschränkt.

Häufig werden solche flexiblen Fertigungszellen in der Automobilindustrie eingesetzt, beispielsweise bei der vollautomatischen Herstellung großer Mengen Bremsscheiben sowie anderer Produkte für einen bestimmten Autotyp. Endet der Produktlebenszyklus dieses Autotyps, wird die Fertigungszelle aus der Produktion entfernt. Eine Verfahrensweise, die bei sehr großen Stückzahlen wirtschaftlich ist. Mittelständische Unternehmen benötigen hingegen Fertigungszellen, die im 24 Stunden-Dauerbetrieb vollautomatisch stetig neue und verschiedene Werkstücke bei kleinen Stückzahlen bis hin zum Einzelstück wirtschaftlich herstellen können.

Die Entwicklung einer Planungs- und Steuerungssoftware, die dies ermöglicht, ist das Ziel eines Forschungsprojekts, das vom Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der Fachhochschule Köln in Kooperation mit der mittelständischen Firma Maschinenbau Lienenbrügger GmbH (LIDU) durchgeführt wird. Die Planungs- und Steuerungssoftware soll flexible Fertigungszellen (bestehend aus handelsüblichen Bearbeitungsmaschinen, Speichern für Werkzeuge und Werkstücke sowie Kommissionierungssysteme), so auslegen und planen, das sie wirtschaftlich in kleinen und mittelständischen Betrieben eingesetzt werden können. Sind die Anlagen dann im Betrieb, kann die Steuerungssoftware genutzt werden. Gefördert wird das Forschungsprojekt mit knapp 300 000 Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).

Um das Ziel des Forschungsprojekts zu erreichen, müssen bereits in der Planungs- und Auslegungsphase der Fertigungszelle Magazinsysteme, Lagerplätze und Handhabungssysteme mit Blick auf das jeweilige Fertigungsspektrum optimiert werden. Das gleiche gilt für die Reihenfolge und den Umfang von Fertigungsaufträgen. Dazu muss das Team von Prof. Dr. Ulf Müller, der das Labor für Fertigungssysteme der Fachhochschule Köln leitet, eine modulare Software entwickeln, die die Fertigung planen, steuern und dazu Prozessdaten erfassen kann. Zudem muss sie anhand einer ebenfalls zu entwickelnden Systematisierung und Klassifizierung der Auftrags- und Teilevielfalt sowie der Arbeitspläne eine Einschätzung ermöglichen, ob und für welche Teile bzw. Lose eine flexible Fertigungszelle für das jeweilige Unternehmen generell sinnvoll ist.

Daher entwickelt das Labor für Fertigungssysteme der Fachhochschule Köln eine Planungssoftware, die eine simulationsgestützte Planung er komplexen Produktionsprozesse ermöglicht. Dafür müssen alle Teilkomponenten, die an der Produktion beteiligt sind, in einem Gesamtsimulationssystem abgebildet werden. Damit können verschiedene Szenarien von Arbeitsabläufen simuliert und mit Blick auf die jeweilige Maschinenauslastung und damit mit Blick auf ihre Wirtschaftlichkeit bewertet werden.

Bis März 2011 soll ein Prototyp fertig sein und anschließend ein halbes Jahr lang im Test- und Optimierungsbetrieb laufen.

Weitere Informationen:
Fachhochschule Köln

Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik

Labor für Fertigungssysteme  
Prof. Dr. Ulf Müller

Mail ulf.mueller@fh-koeln.de
Dipl.-Ing. Dirk Scheuble  
Tel (0221) 8275 – 2377

Mail dirk.scheuble@fh-koeln.de