Die vorliegende Arbeit entstand wah rend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Zum Dank fOr den ROckhalt wah rend des Entstehens der Arbeit widme ich das Buch meinen Eltem Friedrich und Frieda Nolte. Herm Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Engelbert Westkamper, dem Leiter des IPA und des Insti- tuts fOr Industrielie Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universitat Suttgart, danke ich besonders fOr seine wohlwoliende UnterstOtzung und Forderung, die zur DurchfOhrung und zum Erfolg dieser Arbeit beigetragen haben. Herm Prof. Dr. A. Goldschmidt danke ich fOr die Bereitschaft zur eingehenden Durch- sicht der Arbeit und die wertvolien Hinweise, die sich daraus ergaben sowie fOr die Ubemahme des Mitberichts. DarOber hinaus danke ich alien Mitarbeitem des Instituts, die mich durch ihre anre- gende und konstruktive Kritik, Diskussions- und Hilfsbereitschft zum Gelingen der Arbeit unterstOtzt haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dr.- Ing. Otto Baumgartner, Dr.-Ing. Pavel Svejda sowie Frau Dr.-Ing. Sabine Plischki und den Mitarbeitem der Abteilung Lackiertechnik.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwh) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. Joachim Milberg und Herrn Prof. Dr. -Ing. Gunther Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung meiner Arbeit. Bei Herrn Prof. Dr. -Ing. H. Hoffmann, dem Leiter des Lehrstuhls fur Umformtechnik und Giessereiwesen der TU Munchen der Technischen Universitat Munchen, moechte ich mich fur die UEbernahme des Korreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit sehr herzlich bedanken. Daruberhinaus bedanke ich mich bei allen Mitarbclterinnen und Mitarbcitern des Instituts sowie allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich. Munchen, im Dczembcr 1998 Lothar Bauer Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 1 Einleitung 2 Ausgangssituation und Grundlagen 3 2. 1 Prozesskette zur Fertigung von Bauteilen 3 4 2. 1. 1 Konstruktion 2. 1. 2 Arbeitsvorbereitung 5 8 2. 1. 3 Fertigung 2. 2 Anlagen 9 2. 2. 1 Handhabungsgerate 9 2. 2. 2 Steuerung ll 2. 2. 3 Laseranordnung 12 14 2. 2. 4 Sensorik! Aktorik 2. 3 Randbedingungen fur die Programmierung und Bearbeitung 15 15 2. 3. 1 Einflussgroessen auf die Bearbeitung 2. 3. 2 Restriktionen und Freiraume 17 2. 3. 3 Bearbeitungsstrategien 18 2. 3. 3. 1 Anschnitt 19 2. 3. 3. 2 Bearbeitung von Ecken 19 2. 3. 3. 3 Anstellen des Bearbeitungskopfes an kritischen Konturelementen 20 2. 3. 3.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mit- arbeiter am Institiut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs- einrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Dem Direktor des Instituts, Herrn Professor Dr.-Ing. Dr. h.c. G. Pritschow gilt mein besonderer Dank fur seine Unterstutzung und Foerderung der zu Grunde liegenden Forschungsarbeiten sowie fur die UEbernahme des Hauptberichts. Fur die Erstellung des Mitberichts danke ich sehr herzlich Herrn Professor Dr.-Ing. habil. H. Hugel. Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst danke ich in besonderem Masse fur die sorgfliltige Durch- sicht der Arbeit und seine wertvollen Vorschlaile. Das kollegiale Umfeld am Institut und die Vielzahl von Diskussionen mit meinen Kolleginnen, Kollegen und Studenten haben wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit bei- getragen. Hierfur moechte ich mich bei allen, insbesondere den Kollegen aus der Abtei- lung 4, sehr herzlich bedanken. Ich machte mich an dieser Stelle auch bei den Mitarbeitern der mechanischen und der elektrischen Werstatt fur die gute Zusammenarbeit bedanken. Dieser Dank gilt ebenso den Damen im Sekretariat, in der Bibliothek und im technischen Buro. Mein ganz besonderer Dank gebuhrt meiner Frau Birgit, die mir wahrend der Entstehung dieser Arbeit den notwendigen Ruckhalt gegeben hat.

Die Gestaltung der Arbeitsbedingungen in Industrie, Handwerk, Handel, Dienstlei- stung und Verwaltung ist eine Herausforderung, der sich die Industriegesellschaften in verstarktem MaBe annehmen. Steigende Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit, Flexibilitat, Qualitat und Innovation von Arbeit und Arbeitsergebnis kennzeichnen seit Jahren diese Entwicklung. Ihre ErfOllung ist eine wesentliche Voraussetzung fOr den anhaltenden Erfolg hochentwickelter Wirtschaftssysteme. Gesellschaftlich gleichrangig wird das Ziel anerkannt, die Arbeit menschengerecht zu gestalten und damit zur Gesunderhaltung des arbeitenden Menschen einen wesentlichen Beitrag zu leisten. Erfolgreicher Arbeits- und Gesundheitsschutz ist dabei zunehmend pra- ventiv ausgerichtet, damit durch prospektive Interventionen die Gesundheit der Be- schaftigten Ober die Gestaltung der Arbeit und der Arbeitsbedingungen erhalten und gefordert wird. Zur Gestaltung menschgerechter Arbeitsbedingungen sind geeignete Methoden und Werkzeuge zur Umsetzung von Erkenntnissen der Arbeitswissenschaft notwendig. Grundlegende Bedeutung bei der Arbeitsgestaltung kommt dabei der Ergonomie zu. Ein nach ergonomischen Knterien gestaltetes Arbeitssystem ist Voraussetzung fOr den humanen und wirtschaftlichen Einsatz der mensch lichen Arbeitskraft ILuczak 93, Bullinger 94aJ. Ergonomisch gestaltete Arbeitssysteme fordern das Wohlbefin- den des Menschen, steigern dessen Leistungsbereitschaft, verbessern seine Lei- stungsfahigkeit und erhalten seine Gesundheit. Gleichzeitig tragen sie zur Verbes- serung der Arbeitsergebnisse unter qualitativen und quantitativen Gesichtspunkten bei und dienen somit auch okonomischen Zielen.

1 Urn bei weitestgehend gesattigten Markten im internationalen 1 Konkurrenzkampf bestehen zu konnen, sind GroBserienfertiger mehr und mehr gezwungen, mit ihrem Produktprogramm dem Indivi- dualismus der Kunden Rechnung zu tragen. Dies fuhrte zu einem bislang noch nicht erreichten AusmaB an Produktdiversifizierung auf allen Produktebenen. Mit der zunehmenden Vielfalt an Pro- dukten ging eine Stuckzahlsplittung einher, so daB einst typi- sche GroBserienfertiger aus wirtschaftlichen Oberlegungen her- aus heute in vielen Fertigungsbereichen mit standig kleiner werdenden Losen bedarfsgerecht fertigen mussen. Urn moglichst viele Fertigungsstufen harmonisch, ohne Variantenkomplexitat betreiben zu konnen, gehen die Empfehlungen dahin, die Varian- ten moglichst weit hinten in der Wertschopfungskette entstehen zu lassen. In der Montage, tiblicherweise der letzten Fertigungsstufe in- nerhalb der Wertschopfungskette, wirkt sich dieser Sachverhalt besonders drastisch aus. Hier herrscht heute der Organisations- typ Mehrproduktlinienfertigung2 mit der LosgroBe eins vor. Die- 3 se hohe Variantenvielfalt, mit den an einem Montagearbeits- platz variantenabhangig stark schwankenden Arbeitsinhalten, 1 Die Serienfertigung kann nach (Dolezalek 81) als ununterbrochene Ferti- gung gleicher Erzeugnisse in der fUr ein Los (optimale LosgroBe) erfor- derlichen Menge definiert werden. Dabei kann das Los ein Teil einer Serie sein, die in mehrere Fertigungslose aufgeteilt wird. Wesentlich dabei ist, daB die gesamte StUckzahl des Loses an jedem Arbeitsplatz ohne Un- terbrechung durch Einrichtearbeit gefertigt wird. Je nach StUckzahl un- terscheidet man Klein-, Mittel- und GroBserienfertigung. 2 In Anlehnung an die im englischen Sprachraum Ubliche Bezeichnung "mix- model-assembly" oder "model-mix-assembly" werden Mehrproduktmontageli- nien, welche die LosgroBe 1 bevorzugen, als Modell-Mix-Montagelinien be- zeichnet (Koether 85).

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mit- arbeiter am Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. Dr. h. c. mult. H. -J. Warnecke danke ich fiir seine wohl- wollende Unterstiitzung und Forderung der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. Dr. h. c. H. -J. Bullinger danke ich fiir die Durchsicht der Arbeit und fiir die Ubernahme des Mitberichts. Allen beteiligten Mitarbeitern des Institutes danke ich fUr ihre freundliche Unterstiit- zung. Besonderer Dank gebiihrt den Herren Dr. -Ing. Dipl. -Inform. W. M. Strommer, Dr. -Ing. E. Degenhart fUr die kritischen Diskussionen und anregende Kritik sowie den Herren Prof. Dr. -Ing. R. D. Schraft und Dr. -Ing. M. Schweizer fUr ihre Forderung. Stuttgart, im Juli 1997 lens-Giinter Neugebauer Inhaltsverzeichnis Seite 12 Abkiirzungen und Formelzeichen 15 1 Einleitung 15 1. 1 Problemstellung 16 Zielsetzung 1. 2 17 1. 3 Vorgehensweise 18 2 Stand der Technik 18 2. 1 Begriffe und Definitionen 19 2. 2 Ausgangssituation 19 2. 2. 1 Programmierverfahren im Oberblick 21 2. 2. 2 Eingabegeriite zur prozeBnahen Bahnprogrammierung 24 2. 2. 3 Verfahren und Geriite zur prozeBfernen Programmierung 2. 2. 4 Ein-und Ausgabegeriite zur graphischen Simulation 27 32 2. 3 Analyse der eingesetzten Geriite 2. 3. 1 Eingabegeriite zur prozeBnahen Programmierung 32 2. 3. 2 Eingabegeriite zur graphischen Simulation 33 35 2. 3. 3 Ausgabegeriite zur graphischen Simulation 3 Entwicklungsschwerpunkte und Anforderungen 37 3. 1 Foigerungen aus der Analyse der Ausgangssituation 37 38 3.

Die im vorliegenden Band dargestellten Forschungsergebnisse entstanden in wesent- lichen Teilen wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fUr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. Alfred Storr danke ich fUr die Ubernahme des Hauptberichtes und fUr seine konsequenten, stets auf strukturelle Klarheit bedachten Korrekturen. Bei Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr. h.c. Hans-Jorg Bullinger bedanke ich mich fUr die Ubernahme des Mitberichtes und fUr einige unkonventionelle PrUfungsfragen. Mein Dank gilt auch meinen ehemaligen Institutskollegen. Vor allen anderen mOchte ich Herrn Dipl.-Ing. Thomas Jost nennen, der auch nach meinem Ausscheiden aus dem Institut die Realisierungsarbeiten mitbetreute und deshalb wesentlich dazu beitrug, daB ich die Arbeit erfolgreich abschlieBen konnte. Herrn Dipl.-Ing. Martin Schluck danke ich fUr einige sehr fruchtbare Diskussionen innerhalb wie auBerhalb des Instituts und fUr seine Bereitschaft, die Testumgebung als Pilotanwender einzusetzen. Herrn Dipl.-Ing. Manfred Gartner verdanke ich tiefe Einblicke in osterreichische Kommunikationstheorie und -praxis und die Herren Dres.-Ing. Gerhard Heger und Klaus Brantner haben die Gelegenheit, meine Arbeit in frUhen Stadien zu lesen und hilfreich zu kommentieren, geduldig ertragen. Die Arbeit ware graue Theorie geblieben ohne die simulative FernunterstUtzung aus Dortmund und Magdeburg von Herrn Dipl.-Inform. Michael RUger. Ais geistiger Vater der Simulationsentwicklungsumgebung CREATE! hatte er mit bewundernswerter Geduld immer ein offenes Ohr fUr die ganz speziellen Anforderungen einer Testumgebung und fUr manch eine "unhandled exception".

Die vorliegene Arbeit entstand wiihrend meiner T!itigkeit als Doktorand in der BMW AG (Munchen) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung (Stuttgart). Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. multo H.-J. Warnecke danke ich fUr die groBziigige Unter- stutzung und F6rderung, welche die DurchfUhrung dieser Arbeit enn6glichte. Herrn Prof. Dr. - Ing. G. Lechner danke ich fiir die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Daruberhinaus danke ich allen Mitarbeitern der BMW AG und des Fraunhofer-Instituts, die mich durch ihre anregende Kritik und Hilfsbereitschaft unterstiitzt haben. Mein beson- derer Dank gilt den Herren Dr. W. Steger, Dr. K. Melchior und Frau Dr. S. Roth - Koch yom Fraunhofer-Institut sowie den Herren Dr. R. Scheiber, Prof. Dr. R. Schuster und Herrn Dip\. -Ing. K. Kloos. Die Arbeit ist meiner Frau und meinen beiden Tochtern Kalina und Alenka gewidmet. InhaItsverzeichnis o Formelzeichen und Abkurzungen ................. . . . . . . . . . 12 . . 1 Einleitung............................................... 15 2 Problemstellung.......................................... 17 2.1 ProduktentstehungsprozeB ....................................... 17 2.2 Anwendungsfeld der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 . . . . . . . . . . . 2.3 Gestaltabweichungen und Streuungen eines Produktes . . . . . . . . . . . . . 20 . . . 2.4 Probleme durch Gestaltabweichungen und Streuungen . . . . . . . . . . . . . 22 . . . 2.5 MaBnahmen zur Minimierung von Gestaltabweichungen und Streuungen 23 3 Zielsetzung und Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 . . . . . . . . 3.1 Zielvorstellung beziiglich der Minimierung von Gestaltabweichungen und Streuungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Weitere Vorgehensweise ......................................... 27 4 Stand der Forschung und Technik ........................... 29 4.1 Elemente der Formsicherung ..................................... 29 4.2 MaBnahmen der praventiven Qualitatssicherung ..................... 31 4.2.1 Grundlagen und Methodeniiberblick .......................... 31 4.2.2 Methoden der Versuchsplanung nach TAGUCHI . . . . . . . . . . . . . 33 . . .

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als Mitarbeiter der Fa. Prantner, Verfahrenstechnik GmbH, Reutlingen, und des Fraunhofer-lnstituts fur Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO), Stuttgart, im Rahmen der BMFT- Foerdermassnahme "Forschungskooperation zwischen Industrie und Wissenschaft", sowie als freier Mitarbeiter am IAO, Stuttgart. Meinen besonderen Dank gilt Herrn Prof. Dr.-lng. habil. Prof. E.h. Dr. h.c. Hans-Joerg Bullinger fur seine grosszugige Foerderung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchfuhrung der Arbeit beigetragen hat. Herrn Prof. Dr.-lng. G. Lechner danke ich fur die UEbernahme des Koreferates und fur seine zahlreichen wertvollen Hinweise, die sich daraus ergaben. Mein Dank gilt auch Herrn Dr.-lng. Joachim Warschat, der durch viele kritische Anregungen und stete Diskussionsbereitschaft einen wesentlichen Beitrag zu dieser Arbeit geleistet hat. Meinen besonderen Dank moechte ich Herrn Dr.-lng. Ralph Richter aussprechen, der mir als Ansprechpartner aus der Industrie relevante Hinweise auf die Praktikabilitat meiner Arbeit gab. Daruber hinaus moechte ich allen Kollegen des IAO und den zahlreichen Studenten fur ihre stete Hilfsbereitschaft, Unterstutzung sowie ausgezeichnete Zusammenarbeit danken. Insbesondere moechte ich hier Herrn Dipl.-lng. Jurgen Matthes sowie Frau cand.-inform. Eva Neuwirth, Herrn cand.-inform. Jurgen Braun und Frau cand.-inform.

Die DurchfOhrung von Revisionen in grol1en Industrieanlagen wie beispielswei- se in Kraftwerken gehort zu den umfangreichsten und komplexesten Mal1nah- men in der Instandhaltung IBIN 901. Die Revision beinhaltet die umfassende Demontage einer Hauptanlage eines Kraftwerkes -beispielsweise einerTurbine -, um den Verschleil1zustand zu begutachten und um daraufhin notwendige Erneuerungen und Aufbereitungen zu veranlassen NET 90, WED 91/. Damit kann zukilnftigen Ausfallen bis zur nachsten Revision vorgebeugt werden. Kraftwerksverfilgbarkeiten von ilber 90 % bestatigen die Richtigkeit dieser Strategie. Hierzu ist es jedoch notwendig, den Revisionsturnus und -umfang festzulegen. An dieser Festlegung, ob der Turnus verlangert bzw. der vorplanbare Umfang reduziert werden kann, um damit Revisionskosten zu sparen, wird gegenwartig intensiv gearbeitet Iz.B. SAG 92, VERW 93/. Dies istjedoch nicht die Problem- stellung, die in dieser Arbeit behandelt werden soil. Vielmehr geht es hier darum, Effekte durch eine Optimierung in der DurchfOhrung von Revisionen zu erzielen. Die Optimierung insbesondere in der DurchfOhrung einer Revision bietet erheb- liche Einsparungspotentiale, die zur Zeit noch nicht ausgeschopft sind. Die Notwendigkeit zur Optimierung der RevisionsdurchfOhrung besteht jedoch unmittelbar, denn die Energieversorgungsunternehmen und insbesondere auch ihre Instandhaltungsabteilungen befinden sich unter einem zunehmendem Druck zur Kosteneinsparung und zur besseren Auslastung der Kraftwerke durch Revisionszeitverkilrzung (-> Kapitel 2).

Das gleichermal1en hohe Erreichen von Kosten- und Zeitzielen, d. h. der Aufbau einer kurzfristigen, termintreuen Lieferbereitschaft zu marktfahigen Preisen, hat 1 sich zur Voraussetzung der Wettbewerbsfahigkeit von Industrieunternehmen entwickelt? Hinzu kommt die Notwendigkeit, sich auf eine hohe Verschiedenartig- keit (Varietat) und einen raschen Wechsel der Kundenanforderungen einstellen zu 3 mOssen. FOr die Oberlebensfahigkeit der Unternehmen ist es daher unverzicht- bar, diesen Anforderungen eine mindestens gleich hohe, bedarfsorientierte Va- 4 rietat des Leistungsprozesses entgegenzusetzen. Dazu mOssen vor allem die Fahigkeiten des Unternehmens zur vorausschauenden Gestaltung und schnellen, 5 bedarfsorientierten Aktivierung von Aktionsparametern zur Abstimmung der Pro- 6 duktionsressourcen verbessert werden. Hohe Anforderungen an diese Aufgabe resultieren daraus, dar! aufgrund der Kostenziele keine RessourcenOberhange, gleichzeitig aufgrund der Zeitziele aber auch keine Ressourcenengpasse auftreten dOrfen (Bild 1_1). 7 Die L6sung dieser Aufgabe hangt davon ab, wie gut die aufgrund der Markterfor- dernisse tatsachlich ben6tigte Varietat des Leistungsprozesses vorausschauend B als Planungsgrundlage erkannt wird. In der vorliegenden Arbeit soli dazu ein Bei- trag geleistet werden, indem ein Verfahren zur Analyse der sich fUr die Ressour- 9 cenabstimmungsplanung des Unternehmens stellenden Probleme entwickelt, Vgl. Gutenberg (1979) S. 11. 2 Vgl. Gubitz (1994) S. 23. 3 Vgl. Warnecke (1992). 4 Diese These beruht Ashby's Law of Requisite Variety ("Only variety can destroy variety", vgl. Ashby (1970), S. 124ft u. S. 207). Zur Obertragung dieses Gesetzes auf die Lenkung von Lei- stungsprozessen im Industrieunternehmen vgl. MZSG (o. J. ) S. 9. 5 Unter Aktionsparametern werden in dieser Arbeit Mar. .

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und im Rahmen eines interdisziplinaren Forschungsprojektes des Fraunhofer Instituts fUr Produktionstechnik und Automatisierung IPA Stuttgart mit den den franzosischen Instituten: L.P.LA.M. Laboratoire Plasmas Reactifs en Interaction Avec les Materiaux (CNRS / ONERA) sowie am L.P.G.P. Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas, Universite Paris-Sud, Orsay. Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr. h. c. mult. Dr. -Ing. H.-J-Warnecke fUr die groBzUgige UnterstUtzung und Forderung welche die Durchflihrung dieser Arbeit ermoglichte. Herrn Prof. Dr. rer. nat. A. Lunk danke ich fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Hinweise, die sich daraus ergaben. DarUber hinaus danke ich allen Mitarbeitern der Institute die durch kritische Anregungen, konstruktive Diskussionen aber auch durch ihre Hilfsbereitschaft und Motivation zu dieser Arbeit beigetragen haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dr.-Ing. D. Mann, Dr.-Ing. W. Olbrich, Fr. Dill und Hr. P. Willems. FUr die UnterstUtzung an den franzosischen Instituten mochte ich insbesondere den Herren Dr. J. Jolly, Dr. J. Perrin, Dr. G. Baravian, Dr. G. Sultan, Dr. P. Kae-Nun und Dr. M. Ganz danken, mit denen sich Uber die sehr fruchtbare Zusammenarbeit auch eine freundschaftliche Verbundenheit entwickelt hat. Der RUckhalt meiner Familie und guter Freunde, die geholfen haben auch schwierige Situationen zu bestehen, motivierte mich immer wieder bei der DurchfUhrung dieser Arbeit. Ich widme daher dieses Buch meinen Eltern und Sylvie.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen- schaftlicher Mitarbeiter am Institut fUr Arbeitswissenschaft und Techno- logiemanagement (IAT) der Universitat Stuttgart und am Fraunhofer Institut fUr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO). Stuttgart. Sie wurde durch die Europatsche Union 1m Forschungsprogramm ESPRIT innerhalb des Projektes DISCO gerordert. Herm Prof. Dr.-Ing. habn. H.-J. Bullinger. geschaftsfUhrender Direktor des Instituts fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universitat Stuttgart sowie Leiter des Fraunhofer Instituts fUr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO). gilt mein besonderer Dank fUr seine wohlwollende Unterstutzung und Forderung der Arbeit. Herm Prof. Dr.-Ing. A. Storr. stellvertretender Direktor des Instituts fUr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. danke ich sehr fUr die Obernahme des Mitberichts. seine eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Verbesserungsvorschlage. Stellvertretend fUr aIle Kolleginnen und Kollegen des IAT und lAO. die mir durch kritische Diskussionen und Anregungen bei der Erarbeitung der Dissertation geholfen haben. danke ich Herm Dr. T. Otterbein. Herm Dr. K.-P. Fahnrich gilt mein besonderer Dank fUr seine genaue Durchsicht der Arbeit und die konstruktlve Kritik. Nicht vergessen mochte ich die Herren M. Klander. C. Le Bars und D. Butka fUr die Unterstutzung bei der Um- setzung des Modells. Ebenso gilt mein Dank dem gesamten HDISCO- Team". Stellvertretend mochte ich hier die Herren Bel und Perona nennen. die zu vielen interessanten Diskussionen beigetragen haben. Nicht zu vergessen Herm Dr. M. Kroneberg. der nicht nur durch die lnitiierung des Projekts den Grundstein fUr die Arbeit legte.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IP A), Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Professor Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. H.-J. Warnecke, vormals Leiter des Instituts und jetziger Prasident der Fraunhofer-Gesellschaft, fur seine grosszugige Unterstutzung und Foerderung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchfuhrung dieser Arbeit beigetragen haben. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Siegert danke ich fur die UEbernahme des Mitberichts und die sehr eingehende Durchsicht der Arbeit. Herrn Prof. Dr.-Ing. R.D. Schraft und Herrn Dr.-Ing. M. Schweizer sowie allen Kollegen des Instituts und der grossen Anzahl von Studenten, die mich direkt oder indirekt bei dieser Arbeit unterstutzt haben, danke ich an dieser Stelle sehr herzlich. Besonders erwahnen moechte ich hierbei Herrn Dipl.-Ing. C. Bark, Herrn Dr.- Ing. T. Schmaus, Herrn Dr.-Ing. U. Zeile, Herrn Dipl.-Ing. H. Scheihing, Herrn Dipl.-Ing. J. Neugebauer, Herrn Dipl.-Ing M. Reimann sowie Herrn K. Killmann. Ganz besonders danke ich aber meiner Frau Regina sowie meinen beiden Kindern Vincent und Valentin. Durch Ihre Geduld und Unterstutzung haben sie ganz wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Ihnen soll daher dieses Buch gewidmet sein.

Trennschleifer sind universell einsetzbare Werkzeuge und deshalb fur Anwendungen in Berufund Freizeit weit verbreitet. Allein in der Bundesrepublik Deutschland wurden 1994 nach einer Auf- stellung des Statistischen Bundesamtes insgesamt 3.538.445 elektrisch angetriebene Trenn- und Geradschleifer produziert /1/. Geradschleifer und Trennschleifer werden vom Statistischen Bun- desamt in einer Statistik gefuhrt. Diese Produktionsziffer (Bild 2) unterstreicht die wichtige Stel- lung dieser Werkzeuge. Das Werkzeug Trennschleifer, das im Mittelpunkt dieser Arbeit steht, ist jedoch auch ein sehr unfalltrachtiges Arbeitsmittel (Bild 3). Seit vielen Jahren werden von techni- schen Aufsichtsbehorden, Interessens- verbanden sowie Werkzeug-und Trenn- scheibenherstellern intensive Bemtihun- gen unternommen, durch qualitativ ver- besserte Scheiben und intensiver Auf- klarungsarbeit tiber die Risiken beim Umgang mit diesem gefahrlichen Werk- zeug das Arbeiten mit dem Trennschlei- fer sicherer zu machen. Oer Erfolg die- ser Bemlihungen wird in der seit 1961 kontinuierlich gesunkenen Gesamtzahl der Arbeitsunfalle sichtbar /3/. Der freihandgefuhrte elektrisch ange- triebene Trennschleifer (Bild I) ist ein herausragendes Beispiel fur ein Ar- beitsmittel, das zwar als robust und wenig storanfallig gilt, jedoch in def Un- fallstatistik, im Gegensatz zu der insge- sam! riicklaufigen Zahl von melde- pflichtigen Arbeitsunfallen, iiber- Bild I: Freihand-Trennen mit dem Trennschleifer /2/ dUfchschnittlich haufig aufgefuhrt wird. Seit dem 01.01.1991 waren die gewerb- lichen Berufsgenossenschaften auch fur das Gebict def ehemaligen DOR zustandig und integrier- ten die dort vorgefallenen Arbeitsunfalle in ihre Statistiken Darin liegt eine mogliche Begriindung fur die signifikante Zunahme der Unfalle ab dem Jahr 1991 -14- ..

Die Marktstellung eines produzierenden Untemehmens wird zukiinftig maBgebend durch seine Flihigkeit bestimmt, schnell auf gelinderte Nachfragesituationen reagieren zu kiinnen. Das bedeutet die Beherrschung von Marktanforderungen wie wachsende Erzeugnisvielfalt bei abnehmender Produktlebensdauer, sinkende LosgriiBen und imrner kiirzere Produktdurch- Iaufzeiten. Die Flexibilitlit des Untemehmens wird darnit zum entscheidenden Wettbewerbs- vorteiI. Sie bestimrnt die Funktionen und Systeme der Planungs-und Betriebsebenen eines Untemehmens 11, 7, 112/. Markt, Kunde I t - technische organisatorische Planungsebenen Planungsebenen Logistik und Entwicklung und Rechnungswesen Konstruktion / Kapazitats. Produkt- Auftrage Korrektur bedarfe definition lOll, = V . . = . . . . . c: Produktionsplanung- Arbeits- . III I' und -steuerung vorbereitung . l!l: werden /37/. Die meisten eingesetzten PPS-Systeme planen in zu groBen Zyklen und nehmen auf die Erfordemisse der Betriebsebene wenig Riicksicht. So werden KostenstelIen, Kapazitaten, Zeiten und Mengen nur abstrakt und in grober DetaiIlierung verwaltet. Als klein- ste zu verplanende Zeiteinheit (Zeitraster) wird meist ein Tag vorgegeben.

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tiitigkeit als Leiter des Vorfiihr- und Vertriebszentrums der Firma MARO AG in Kornwestheim Am Fraunhofer Institut fUr Produktionstechnik und Automation (IPA) wurde mir die Moglichkeit der Externenpromotion gegeben. Herm Prof. Dr.h.c.mult. Dr.-Ing. H.-J. Warnecke danke ich ganz besonders fUr die Moglichkeit, als Externer diese Arbeit zu realisieren. Ohne seine groBziigige Unterstiitzung und Forderung wiire diese Arbeit nicht moglich geworden. Herrn Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger danke ich fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und Hinweise, die sich daraus ergaben. Dariiberhinaus danke ich allen Mitarbeitern des Instituts, die mich immer als einen der Ihren aufgenommen und in vielfaltiger Weise unterstiitzt haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K Melchior, Dr.-Ing. Wilhelm Steger, der als mein personlicher Betreuer mir jederzeit mit Rat und Tat zur Seite stand. Nicht vergessen mochte ich auch Herm Dipl.-Ing. H. Kehrer, der mit viel Engagement im Rahmen von Studien- und Diplomarbeit zu dieser Arbeit beigetragen hat. SchlieBlich danke ich herzlich Herrn Prof. Dr.-Ing. Th. Garbrecht und seiner Frau Dr. med. D. Garbrecht fur allzeit tatkriiftige Hilfe und menschliche Zuneigung. Meiner Frau Elfi fUr Unterstiitzung, Riickhalt und Errnunterung DankeschOn. Ohne sie wiire mein Weg nicht moglich gewesen.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mit- arbeiter der Fraunhofer Technologie-Entwicklungsgruppe (TEG), Stuttgart. Ich danke Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. E. Westkamper fUr die wohlwollende Forderung und UnterstOtzung, die das DurchfOhren meiner Arbeit ermoglichte. Herrn Prof. Dr. rer. nat. R. Gadow danke ich fUr die Obernahme des Korreferats und die wertvollen Hinweise und Anregungen, welche sich aus der Durchsicht und der Dis- kussion des Manuskripts ergaben. Herrn Dipl.-Ing. D. Maier, dem Leiter der Fraunhofer Technologie-Entwicklungsgruppe, mochte ich fUr das Vertrauen danken, das er in mich gesetzt hat. Von meinen Koliegen, die mich bei der DurchfUhrung der Arbeit durch ihre konstruktive Kritik und Vorschlage sowie ihren wissenschaftlichen Rat unterstOtzt haben, mochte ich Herrn Dipl.-Ing. H. Egner, Herrn Dr.-Ing. D. Boley, Herrn Dr. rer. pol. J. Schafer-Kunz, Herrn Dipl.-Ing. S. Schroth, Herrn Dipl.-Ing. P. Frey, Herr M. Huber, Herrn Dr.-Ing. W. Engeln, Herrn Dipl.-Ing. H. Volz, Herrn Dr.-Ing. K. Kille und Herrn Dipl.-Ing. C. Mai hervorheben. An der erfolgreichen Umsetzung haben insbesondere Herr A. Bawidamann, Herr A. Hedrich und Herr T. Hofmann sowie Herr H. Martinetz, Fa. Ridi Leuchten GmbH, Frau L. Schuhmacher fUr die Bearbei- wesentlichen Anteil. Mein besonderer Dank gilt tung des Manuskripts. Herzlich bedanke ich mich bei meiner Frau Caren Mitschke, die mir die notwendigen zeitlichen Freiheiten einraumte, mich standig entlastete und mich durch ihr begeisternde Art kontinuierlich motivierte.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart (IFF) und am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Mein besonderer Dank gilt den Leitern des Instituts, Herrn Univ.-Prof. Dr. h.c. mult. Dr.-Ing. H. J. Warnecke und Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. E. Westkamper, fur ihre grosszugige Unterstutzung und Foerderung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchfuhrung meiner Arbeit beigetragen haben. Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ch. Weber, Leiter des Instituts fur Konstruktionstechnik/CAD der Universitat des Saarlandes, danke ich fur die eingehende Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Hinweise, die sich daraus ergeben haben. Aus dem grossen Kreis der Kollegen aus dem Institut, die mich durch ihre Mitarbeit und anregende Kritik unterstutzt haben, moechte ich die Herren Dr. K. Melchior, Dipl.-Ing. Ch. Mai, Dr.-Ing. U. Lubbe, Dr.-Ing. W. Rauh und Dipl.-Ing. A. Robeck erwahnen. Ihnen allen, sowie Herrn Dipl.-Kfm. A. Knosp, der mich bei der Dokumentationserstellung unterstutzte, und Frau M. Behrend, die den Rechtschreibfehlern und den stilistischen Ungereimtheiten auf der Spur war, gilt mein besonderer Dank. Einen wichtigen Part zum Gelingen dieser Arbeit haben das Feldmaterial der Firma IEF Werner, Furtwangen, und die vielen fruchtbaren Diskussionen mit den Unternehmenspartnern der Projektgemeinschaft 6.5 des Verbundprojektes "Qualitatssicherung bei der Integration umfangreicher Systeme" beigetragen. Besonders erwahnen moechte ich in diesem Zusammenhang Herrn Dipl.-Ing. R. Werner.

Die vergangenen Jahre haben gezeigt, dass es fur Unternehmen, die weiterhin erfolgreich am Markt agieren wollen zwingend notwendig geworden ist, neue Wege zu gehen. Ein Patentrezept fur den richtigen Schritt in die Zukunft gibt es jedoch nicht. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Einflussgroessen muss sich jedes Unternehmen individuelle Loesungen, unter Zuhilfenahme von bestehenden und neuen Methoden und Werkzeugen, erarbeiten. Inwieweit der gewahlte Weg der richtige ist, kann nur die Zukunft zeigen. Bereits heute jedoch koennen einige Unternehmen beachtliche Erfolge vorweisen. Wie diese erzielt wurden und welche Rahmenbedingungen und Anforderungen dabei eine Rolle gespielt haben, soll mittels dieser Tagung verdeutlicht werden. Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme und hoffen Ihnen wertvolle Anregungen mitgeben zu koennen. Stuttgart, im September 1996 Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. Engelbert Westkamper Inhalt Manufacturlng on Demand Engelbert Westkamper 9 Zukunftssicherung durch die Einfuhrung dezentraler, dynamischer Strukturen Adolf Gartner 25 Optimierung der Auftragsabwicklung durch Auftragsteams Fritz Unden 47 Management wandelbarer Produktionsnetz- werke Stefan Koenig 71 Entwicklung eines Kooperationsverbundes am Beispiel Mercedes Benz Sudafrika (MBSA) Lothar Aldinger 87 Kooperieren mit Kunden und Konkurrenten Peter Pleus 99 Wenn Wachstum an Grenzen stoesst - Herausforderung SOdostasien Benedikt Boucke 127 Ein Unternehmensbeispiel fur die strategische NeuausrIchtung In Europa Eberhard Merz 157 Organisation von Loglstikprozessen fur inter- nationale Beschaffungsstrukturen Thomas Mlynek 159 Manufacturing on Demand Engelbert Westkamper 11 Manufacturing on Demand Professor Dr. -Iog. Dr. h. c. E. Westkamper Institut fiir industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb, Fraunhofer-Institut fiir Produktionstechnik und Automatisierung Stuttgart 1.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stutt- gart. Herrn Prof Dr. h. c. mull. Dr. -Ing. H-J. Warnecke danke ich fur die wohlwollende Un- terstutzung und Foerderung, die die Durchfuhrung dieser Arbeit ermoeglichte Mein Dank gilt ebenfalls Herrn Prof Dr. h. c. Dr. -Ing. G. Pritschow fur die UEbernahme des Mitberichts und fur die vielen wertvollen Hinweise, die sich aus der eingehenden Durchsicht und Diskussion des Manuskripts ergeben haben Bei allen Mitarbeitern des Institutes, die mir durch kritische Anregungen und stete Hilfs- bereitschaft die Erstellung der Arbeit sehr erleichtert haben, bedanke ich mich ebenfalls recht herzlich. Ganz besonders danken moechte ich Herrn Dr. -Ing. M. Schweizer, Herrn Dr -Ing. A Merklinger, Herrn Dipl. -Inform. J. Luz, Herrn Dr. -Ing. C. Hartfuss, Herrn Dipl. -Ing C Schaeffer, Herrn Dr. -Ing. S Forster und Herrn Prof Dr. -Ing. R-D Schraft Herzlich bedanken moechte ich mich auch bei meiner zukunftigen Frau, Birgit Brauer, die mich durch Ihre Geduld, ihr Verstandnis und ihren Rat bei der Erstellung dieser Arbeit sehr unterstutzt und motiviert hat. Stuttgart, im Mai 1996 Joachim Mullerschoen Inhaltsverzeichnis o. Abkurzungen und Formelzeichen 12 1. Einleitung 14 I I Problemstellung 14 1. 2. Zielsetzung 15 1. 3. Vorgehensweise 15 2 Ausgangssituation 17 2. 1 Definitionen und Begriffe 17 2. 2. Serviceroboterfahrzeuge 19 2. 2. 1 Teilkomponenten von Serviceroboterfahrzeugen 19 2. 2. 2 Fuhrung von Serviceroboterfahrzeugen 21 2. 2.

Die vorliegende Arbeit entstand in den U.S.A. wahrend meiner Tatigkeit als Research Associate am Engineering Research Center for Net Shape Manufacturing (ERC/NSM) an 'The Ohio State University' in Columbus, Ohio. Herrn o. Professor em. Dr.-lng. Dr. h.c. Kurt Lange danke ich fur seine ausdauernde und wohlwollende Unterstutzung bei der Planung, Durchfuhrung und Fertigstellung dieser Arbeit. Trotz weiter Entfernung waren sein Vertrauen und seine wertvollen Anregungen entscheidend fur den erfolgreichen Abschluss der Arbeit. Herrn Professor Dr. Taylan Altan, Direktor des ERC/NSM, danke ich besonders fur die Gelegenheit am ERC/NSM arbeiten zu koennen, und fur die fortlaufende Unterstutzung der Arbeit. Allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des ERC/NSM, sowie besonders meinen studentischen Mitarbeitern danke ich fur Ihre Hilfe und tatkraftige Arbeit im Rahmen des Projekts. Die Mittel zur Durchfuhrung dieser Untersuchung wurden von der National Science Foundation der Vereinigten Staaten von Amerika, sowie den Mitgliedsfirmen des ERC/NSM zur Verfugung gestellt. Wahrend der ersten beiden Jahre wurde der Auslandsaufenthalt von der Landesgraduiertenfoerderung des Landes Baden-Wurttemberg und des DAAD unterstutzt. Allen Institutionen sei an dieser Stelle fur die Foerderung gedankt.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer Institut Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Zum Dank fur den Ruckhalt wahrend des Entstehens der Arbeit widme ich das Buch meiner Frau und meinen Kindem. Herro Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westkaemper und Herro Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult. H.-J. Warnecke danke ich fur die wohlwollende Unterstiitzung und Forderung meiner Arbeit. Mein Dank gilt auch in gleicher Weise Prof. Dr. rer. nat. B. Hofflinger fUr die Durchsicht der Arbeit und die Ubernahme des Mitberichts. Ich danke allen Kolleginnen und Kollegen fiir die Unterstutzung und konstruktive Kritik wahrend der Entstehung meiner Arbeit. Mein Dank gilt dabei insbesondere Herro Dr.-Ing. Bernhard Klumpp, Herrn Dr.-Ing. M. Schweizer und Herro Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. R. D. Schraft. Einen besonderen Dank mochte ich Herrn Dipl.-Ing. W. Schafer und Herrn Dipl.-Ing. J. SchlieBer vom IPA sowie Herro Dipl.-Ing. P. Staudt-Fischbach von der TEMIC Semiconductor Itzehoe GmbH fUr die ausdauernde Diskussionsbereitschaft wahrend der Entstehung dieses Werkes aussprechen.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Den Herren Professoren Dr. -Ing. Joachim Milberg und Dr. -Ing. Gunther Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die langjahrige gute und vertrau- ensvolle Zusammenarbeit sowie fur die wertvollen Hinweise und Anregungen. Herrn Prof. Dr. -Ing. Klaus Feldmann, dem Leiter des Lehrstuhls fur Fertigungsautomati- sierung und Produktionssysternatik der Universitat Erlangen-Nurnberg, danke ich sehr herzlich fur die UEbernahme des Korreferates und das meiner Arbeit entgegen gebrachte Interesse. Schliesslich moechte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts, insbesondere den Kollegen der "Lasercrew", sowie allen Studenten und Freunden, die mich bei der Erstellung dieser Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich bedanken. Munchen, im Dezember 1995 Wilhelm Trunzer Meinen Eltern Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Stand der Technik bei der sensorgestutzten Roboterbahnbearbeitung 4 3 Sensorsysteme zur Erzeugung von Bewegungsinformation 10 3. 1 Komponenten des Gesamtsystems 10 3. 2 Anordnung der Komponenten 11 3. 3 Anforderungen an ein System zur 3D-Konturverfolgung 13 3. 3. 1 Anforderungen an das Sensorsystem 13 3. 3. 1. 1 Anforderungen an den Sensorkopf 13 3. 3. 1. 2 Anforderungen an Sensorrechner und Sensorsystem 15 3. 3. 2 Anforderungen an das Robotersystem 17 3. 3. 2. 1 Anforderungen an die Roboterrnechanik 18 3. 3. 2. 2 Anforderungen an die Robotersteuerung 19 3. 4 Physikalische Prinzipien 20 3. 4. 1 Nicht-optische Sensoren 22 3. 4.