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 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.

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 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 Dissertation entstand w?hrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mit- arbeiter am Institut fiir Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Techni- schen Universit't Munchen. Den Herren Professoren Dr.-Ing. Dr. h.c. J. Milberg und Dr.-Ing. G. Reinhart, den Leitern dieses Institutes, gilt mein besonderer Dank fiir die wohlwollende Forderung und die groBzugige Unterstutzung dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. H.K. Tonshoff, dem Leiter des Instituts fur Fertigungstech- nik und Spanende Werkzeugmaschinen der Universit't Hannover, danke ich sehr herzlich fiir die Ubernahme des Korreferates und fiir das groBe dieser Arbeit entgegengebrachte Interesse. Daruber hinaus danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit untersttitzt haben, recht herzlich. Insbesondere meinen Kollegen Dipl.-Ing. Thilo Kohne, Dipl.-Ing. Alexander Sabbah, Dipl.-Ing. (FH) Thomas Brandstetter und Dipl.-Ing. Rolf Diesch mochte ich fiir die stets anregende und konstruktive Zusammenarbeit danken.

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 vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tiitigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Prof Dr.-lng. habil. K Pohlandt mochte ich sehr herzlich fur das mir entgegengebrachte Vertrauen und seine stets hilfsbereite Unterstiitzung bei der Anfertigung dieser Arbeit danken. Herrn Prof Dr. Dr. h. c. H J Bunge sowie Herrn Prof Dr.-lng. habil. H. Dietmann danke ich fur die freundliche Ubernahme der Mitberichte, fur die eingehende Durchsicht dieser Arbeit und die sich daraus ergebenden wertvollen Hinweise. Mein Dank gilt weiterhin meinem Lehrer Herrn Prof em. Dr.-lng. Dr. h. c. K Lange fur die Hinfuhrung zur Umformtechnik und fur interessante fachliche Diskussionen. Herrn Prof Dr.-Ing. K Siegert, dem Direktor des Instituts fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart, bin ich fur die Untersrutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit zu Dank verpflich- tet. Mein besonderer Dank gilt meinen Institutskollegen N. Becker, K-J Fann und A. Ruf, mit denen ich in allen Phasen der Arbeit sehr kreativ diskutieren konnte. Ferner mochte ich mich bei allen Kolleginnen und Kollegen am lfU-Stuttgart, die zum Gelin- gen dieser Arbeit beigetragen haben, herzlich bedanken. Nicht zuletzt mochte ich meinen geschatzten Eltern sowie meiner lieben Frau fur deren aus- dauernde Hilfe und Geduld bei der Erstellung dieser Arbeit ein herzliches Vergelt's Gott sagen.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. 1. Milberg und Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung meiner Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing. Dieter Spath, dem Leiter des Instituts fur Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik der Universitat (TH) Karlsruhe, danke ich fur die UEbernahme des Korreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit. Daruber hinaus moechte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich danken. Munchen, im September 1995 Frank Albertz Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis o Tabelle der verwendeten Kurzzeichen und Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 0. 1 Kleine und grosse lateinische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 0. 2 Kleine und grosse griechische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII 0. 3 Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII OA Mathematische Zeichen und Schreibweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX 0. 5 Abkurzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Problem beschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1. 2 Grundsatzliche Loesungsansatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 3 Berucksichtigung des dynamischen Verhaltens in der Entwicklungsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 3. 1 Analyse des Istzustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 3. 2 Beschreibung des Sollzustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 lA Zielsetzung und Arbeitsschwerpunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 Stand der Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. 1 Schwingungserscheinungen an Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. 2 Auswirkung der konstruktiven Gestaltung auf das dynamische Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. 3 Experimentelle Erfassung des dynamischen Verhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2. 4 Berechnung des dynamischen Verhaltens von Gestellstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2. 5 Rechnergestutzter Entwurf von Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 CAD-gestutzter Entwurf von Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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.

Nachdem zunachst fur CIM-Systeme grosse, hochkomplexe, durchgehend rechnergefuhrte und kunden- spezifische Flexible Fertigungssysteme (FFS) installiert wurden, kommen zunehmend kleine und stufen- weise erweiterbare Standardsysteme zum Einsatz. Fur die effiziente Nutzung solcher Systeme, insbeson- dere in kleinen und mittelstandigen Unternehmen mit heterogenen Fertigungsstrukturen, ist es unabding- bar, der zentralen Stellung des Menschen angemessen Rechnung zu tragen. Der Gestahung ganzheitli- cher, personalbezogener und dynamischer Organisationsstrukturen kommt dabei eine herausragende Rolle zu. Eine im Jahr 1991 bei 13 FFS-Anwendern durchgefiihrte Befragung zum Gesamtnutzungsgrad der Sy- steme offenbarte eine Streuung zwischen 65 bis 95%. Mit Ausnahme von zwei FFS-Einsatzflillen waren die organisatorischen Ausfallraten prozentual gleich oder hoeher als die technischen /1/. Den FFS-Anwen- dem bereitete folglich fast ausnahmslos die Vermeidung organisatorisch bedingter Ausfallzeiten ein gro- sses Problem. Trotz der grossen Anzahl der ingesamt im Einsatz befindlichen FFS und weiterfiihrender Studien herrscht noch immer eine weitgehende Unklarheit uber die Ursachen derartiger Nutzungsgradunterschiede und damit uber die Moeglichkeiten zu deren Beeinflussung. Die Untersuchungen zur direkten Abhangigkeit der organisatorischen Ausfallraten von: - der Auftrags-und Werkstuckspezifik, - der Arbeitsteiligkeit, - der Personalstarke im FFS-Verantwortungsbereich, - der Qualifikation der Mitarbeiter/-innen und - der Schichtorganisation ergaben bisher keine eindeutig interpretierbaren Zusammenhange. Es zeigte sich jedoch, dass die Motiva- tion der Mitarbeiter/-innen und das Entlohnungssystem den Nutzungsgrad der FFS nachhahig beeinflus- sen. Das Untersuchungsergebnis uberraschte die Fachweh, denn diese hatte von der rechnerintegrierten, flexiblen Automatisierung eine weitgehende personelle Unabhangigkeit erwartet /2, 3/. Gegenwartig vollzieht sich bei den FFS-Anwendern und -Herstellern auch deswegen ein grundsatzlicher Bewusstseins- wandel (Bild 1).

Die vorliegende Dissertation entstand neben meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter und als Abteilungsleiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebs- wissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. Joachim Milberg, unter dessen Leitung diese Dissertation entstanden ist, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung meiner Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing. Dieter Spath, dem Leiter des Instituts fur Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik der Universitat Karlsruhe, danke ich sehr herzlich fur sein Interesse an der Arbeit und rur die UEbernahme des Koreferates. Allen Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, machte ich meinen tiefen Dank aussprechen. Schliesslich gilt mein Dank auch meiner Familie und meinen Freunden, deren Motivation, Engagement und Vertrauen wesentlich zum Gelingen meiner Arbeit beigetragen haben. Munchen, im Oktober 1994 Thomas Eder Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -. . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. 3 Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Rechnerunterstutzung in Produktionssystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 1 UEberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2 Rechnerunterstutzte Produktionssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2. 1 Funktionen und Aufbau eines Produktionssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2. 2 Organisationsformen rechnergestutzter Produktionssysteme . . . . . . 8 2. 3 Informationstechnik in Produktionssystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. 3. 1 UEberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. 3. 2 Aufgaben des Informationssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. 3. 3 Randbedingungen des Informationssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2. 3. 4 CAM-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2. 3. 5 EDV-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. 4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3 Planung von Produktionssystemen und ihrer Rechnerunterstutzung . . . . 23 3. 1 UEberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3. 2 Planung von Produktionssystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3. 2. 1 UEberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Die vorliegende Arbeit enstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. Pritschow danke ich herzlich fur seine wohlwollende Unterstutzung und seine wertvollen Anregungen, die zum Gelingen der Arbeit wesent- lich beigetragen haben, sowie fur die UEbernahme des Hauptberichts. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. M. Weck danke ich fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. A. Storr fur die vielen Hinweise. Allen Mitarbeitern des Instituts danke ich fur die zahlreichen Diskussionen, die mich bei der Erstellung dieser Dissertation unterstutzt haben. Insbesondere gilt mein Dank den Herren Dr.-Ing. C. Daniel, Dr.-Ing. R. Angerbauer, Prof. Dr.-Ing. W. Schittenhelm und Herrn Dipl.-Ing. A. Schweiker fur die grundliche Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Anregungen. Nicht zuletzt danke ich meiner Frau Dagmar fur die moralische Unterstutzung und die zahlreichen Urlaubstage und Wochenenden, an denen sie mich entbehren musste.

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tatigkeit als wissenschaftIicher Mitar- beiter am Institut filr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Oem Leiter des ISW, Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. Pritschow gebiihrt mein besonderer Dank filr die Schaffung der Rahmenbedingungen, die flir das Gelingen dieser Arbeit wesentlich waren, flir seine wohlwollende Ftirderung und die Obemahme des Haupt- berichtes. Herrn Prof. Dr.-Ing. A. Storr danke ieh filr die sorgfaItige Durchsicht und seine wert- vollen Anregungen. Fiir die Erstellung des Mitberichtes gilt mein Dank Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Prof. E.h. H.-J. Bullinger. Das kollegiale Umfeld am ISW, gepragt durch den Willen zur Zusammenarbeit und gegenseitigen Unterstiitzung, hat wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Bei allen Kolleginnen, Kollegen und Studenten, die mich in diesem Sinne unterstiitzt haben, mtichte ich mich ganz herzlich bedanken. Mein besonderer Dank gilt Frau Heinze sowie den Herren Dr.-Ing. C. Daniel, Dipl.-Ing. P. Demel, Dipl.-Ing. G. Hochholzer, Dr.- Ing. W. Schittenhelm und Dr.-Ing. E. Wieland. Herrn R. Wohlfart danke ich filr die technische Unterstiitzung. An dieser Stelle mtichte ich es nieht versaumen, mich bei meinen Eltem Gerda und Karl Angerbauer ganz herzlich filr die Iiebevolle Forderung meiner Ausbildung bis hin zur Promotion zu bedanken. Nicht zuletzt will ich mich bei meiner Frau Ursula und meiner Tochter Katrin filr den moralischen Riickhalt bedanken und mich flir die Zeit entschuldigen, die sie mich ent- behren muBten.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter arn Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. Dr. h. c. G. Pritschow, dem Leiter des Instituts, gebuhrt mein be- sonderer Dank fur die Schaffung der Voraussetzungen, die fur das Gelingen dieser Arbeit wesentlich waren, fur seine wohlwollende Foerderung und fur die UEbernahme des Haupt- berichts. Herrn Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. mult. H. -J. Warnecke danke ich herzlich fur die UEbernahme des Koreferats. Das Klima an einem Institut wird wesentlich durch den Willen zur Zusarmnenarbeit und zur gegenseitigen Unterstutzung, sei es in Form von Anregungen, tatkraftiger Mithilfe oder Kritik, gepragt. Allen Kolleginnen, Kollegen und Studenten, die mich in diesem Sinne bei meiner Tatigkeit und bei der Anfertigung dieser Arbeit unterstutzt haben, gilt mein spezieller Dank. Besonders zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben Gerhard Hochholzer, Fritz Scheurer, Udo Rentschler, Karl-Heinz Wurst und Ronald Angerbauer. 7 Inhalt 1 Einleitung 12 2 Montageanlagen mit Robotern -Aufbau und Programmierung 14 2. 1 Aufbau von robotergestutzten Montageanlagen 15 2. 1. 1 Strukturierung von Montageanlagen 15 2. 1. 2 Steuerungstechnische Struktur 19 2. 2 Programmierung von robotergestutzten Montagestationen 22 2. 2. 1 Arbeitsvorbereitung und Programmierung 22 2. 2. 2 Betriebliches Umfeld der Programmierung 24 2. 2. 3 Unterschiede zwischen der Programmierung von Industrierobotern und der Programmierung von Werkzeugmaschinen 26 2. 2. 4 Programmierverfahren fur Industrieroboter 29 2. 2.

Unternehmen stehen heute vor einer Entwicklungs-bzw. Wachstumsschwelle, die durch den gesellschaftlichen Wandel gepragt wird. Entscheidungen, die jetzt getroffen werden, sind fur den Werdegang und die weitere Ent- wicklung des Unternehmens sehr wichtig. Insbesondere die Standortdiskussion bzw. die Beantwortung der Frage "Neubau oder Umstrukturierung" ist von weitreichender Bedeutung. Herausragende Personen aus Wirtschaft und Forschung geben zu diesem Thema Impulse und Entscheidungshilfen und berichten aus der Praxis. Ich wunschen der Tagung "Fabrikstrukturen im Zeitalter des Wandels - welcher Weg fuhrt zum Erfolg?" gutes Gelingen und freue mich, Sie im November in Stuttgart begrussen zu durfen. Stuttgart, im November 1995 Prof. Dr. -lng. Dr. h. c. mult. H. -J. Warnecke Inhalt Marktorientiertes Produzieren in dynamischen 9 Strukturen Engelbert Westkamper Modulare Fabrikstrukturen in der 23 Automobilproduktion Adolf Klauke Unternehmenskultur leben und weitergeben 43 Reinhold Wurth Gestaltung logistikgerechter Fabrikstrukturen: 59 Simultane Entwicklung von Fabriklayout und Steuerungskonzept bei einem KFZ-Zulieferer Hans-Peter Wiendahl Neuplanung versus Revitalisierung von 85 Fabriken Siegtried Wirth Die Fabrik auf der grunen Wiese: Wie planen 1 09 und realisieren? Michael Mezger Statt Reissbrett: Simulationsgestutzte Planung 125 neuer Werke fur die Behandlung und Instandhaltung der ICE-Zuge im Jahr 2000 Richard Spiess Dynamische Werkstrukturen: Der Weg zur 14 7 rechtlich selbstandigen Fertigung am Beispiel der Carl Schenck AG Gerhard Engelken Form follows flow -die Fabrik der Zukunft als 165 Innovationszentrum Gunther Henn Strategien fur die Produktion im 195 21.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Meinen herzlichen Dank spreche ich an dieser Stelle Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. G. Pritschow aus, dem Direktor des Instituts, der mir grossen Freiraum zur selbstandigen Verwirklichung eigener Ideen liess, meine Arbeiten am Institut sehr wohlwollend unter- stutzt sowie den Hauptbericht ubernommen hat. Herrn Prof. Dr. H. Tiziani, Leiter des Instituts fur technische Optik, danke ich fur sein grosses Engagement an dieser Forschungsarbeit sowie fur die Erstellung des Mitberichtes. Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst danke ich fur die sehr sorgfaltige Durchsicht des Ma- nuskriptes und seine inhaltlich wertvollen Vorschlage und Anregungen. Herzliehst gedankt sei ebenfalls der Vielzahl von Kolleginnen und Kollegen sowie den Studenten, die mich bei den Untersuchungen unterstutzt und zu zahlreichen fachlichen Diskussionen angeregt haben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Dipl.-Ing. G. Harnrnann fur die ausserst kollegiale Zusarnrnenarbeit und sein Interesse an der Arbeit sowie meiner Familie fur ihr Verstandnis. Wesentliche Teile dieser Forschungsarbeit wurden vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie gefoerdert.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. DrAng. A. Storr fur seine Unterstutzung und seine kritischen Anregungen bei der Erstellung dieser Arbeit sowie fur die UEbernahme des Hauptberichts. Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Pritschow, dem Leiter des Instituts, fur die Foerderung der Forschungsarbeiten, die Grundlage dieser Arbeiten sind. Fur die UEbernahme des Mitberichts danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H.-I. Bullinger. Danken moechte ich auch allen Mitarbeitern und Studenten des Instituts, insbesondere den Kollegen der Gruppe "Fertigungstechnische Programmiersysteme", die mit zum Ge- lingen dieser Arbeit beigetragen haben. Wolfgang Hofmeister -7- Inhaltsverzeichnis Abkurzungsverzeichnis 8 Symbole und Formelzeichen 9 1 Einleitung und Problemstellung 11 2 Stand der Technik 13 2.1 Neue CNC-Maschinenentwicklungen bei Drehmaschinen 13 2.2 Programmierung neuer Maschinenentwicklungen 16 2.2.1 Entwicklungsstand bei NC-Programmiersystemen 16 2.2.2 Problemstellungen bei der Programmierung 21 2.2.3 Anforderungen an die NC-Programmierung 24 2.3 Neue Softwarekonzepte zur Entwicklung modularer Programmier- systeme 26 2.4 AufgabensteIlung 29 3 Systemstruktur zur Programmierung der neuen Maschinene- wicklungen 31 3.1 Untergliederung der Systemstruktur 34 3.1.1 Subsystem .Bearbeitungsablaufbeschreibung. 35 3.1.2 Subsystem .Nutzerinterface. 36 3.1.3 Subsystem .Bearbeitungssimulation.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen- schaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswis- senschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Professor Dr. -Ing. Joachim Milberg gilt mein besonderer Dank fur seine wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchfuhrung der Arbeit beigetragen hat. Bei Herrn Professor Dr. -Ing. Klaus Ehrlenspiel, dem Inhaber des Lehrstuhls fur Konstruktion im Maschinenbau an der Technischen Universitat Munchen moechte ich mich fur seine kritische Durchsicht der Arbeit und die UEbernahme des Koreferats bedanken. Allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften und des Instituts fur Produktionstechnik GmbH, allen Studenten und allen Freunden, die mich bei der Arbeit unterstutzt haben, moechte ich ebenso meinen herzlichen Dank aussprechen. Heinrich Zet/mayer Munchen, im Mai 1994 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einfuhrung 1 1. 1 Themenkreis und Problematik 1 1. 2 Ziel der Arbeit 3 1. 3 Vorgehensweise 4 2 Problemanalyse und Stand der Technik 6 2. 1 UEbersicht und Zielsetzung 6 2. 2 Produktionsplanung und -steuerung in der Einzel-und Kleinserienproduktion 6 2. 2. 1 Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung 6 2. 2. 2 Auftragsabwicklung in der Einzel-und Kleinseri- produktion 9 2. 2. 3 Aufgabenkomplexitat in der Betriebspraxis 11 2. 3 Stoerungsproblematik in der Einzel-und Kleinserienproduktion 13 2. 3. 1 Stoerungen 13 2. 3. 2 Stoerungsbehandlung 14 2. 3. 3 Anforderungen an eine Problemloesung 18 2. 4 Bestehende und relevante Loesungsansatze 20 2. 4. 1 Produktionsregelung und DV-gestutztes Stoerungsmanagement 20 2. 4.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steue- rungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Dem Institutsleiter, Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. Pritschow gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an der Arbeit und fur die hilfreichen Anregungen sowie kri- tischen Diskussionen, die zum Gelingen der Arbeit beige- tragen haben. Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. U. Heisel fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Herrn Prof. Dr.-Ing. A. Storr und Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst danke ich fur ihre sorgfaltige Durchsicht des Manu- skripts und ihre inhaltlich wertvollen Vorschlage und An- regungen. Herzlich bedanken moechte ich mich auch bei allen Kolle- ginnen und Kollegen sowie Studenten fur die gute Zusam- menarbeit und die gemeinsam verbrachte, schoene Instituts- zeit. Besonders erwahnen moechte ich hier Herrn Dr.-Ing. Dipl.-Inform. H. Schumacher, Herrn Dr.-Ing. Dipl.-Inform. M. Bauder, Herrn Dr.-Ing. E. Wieland, Herrn Dipl.-Inform. R. Angerbauer, Frau Dipl.-Wi .-lng. S. Gsottschneider, Herrn Dipl.-lng. G. Hochholzer, Herrn Dipl.-Ing. T. Jost und Herrn Dipl.-Ing. F. Martin. Oliver Frager 7 Inhaltsverzeichnis Abkurzungen 1. Einleitung 11 Roboterbestuckte Fertigungszellen 2.

Die yorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter des Zentrums Fertigungstechnik Stuttgart. Herro o. Prof. em. Dr.-lng. Dr. h.c. Kurt Lange danke ich herzlich fUr das mir entgegengebrachte Vertrauen sowie die konsequente und groBziigige Unterstiitzung bei der DurchfUhrung meiner Untersuchungen. Herro Prof. Dr.-lng. K. Langenbeck danke ich fUr die freundliche Ubernahme des Mitberichts und die sich daraus ergebenden wertvollen Anregungen. Weiterhin gilt mein Dank Herro Professor Jean-Loup Chenot yom Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris fUr die Moglichkeit zur DurchfUhrung der 3D-FEM- Simulationen sowie Herro Prof. Dr.-lng. Klaus Siegert fUr die Unterstiitzung bei der DurchfUhrung der sich anschlieBenden Experimente mit den Einrichtungen des lnstituts fiir Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herro Dipl.-lng. Achim Ruf und seiner Numerik-Gruppe fUr die wertvollen Ratschlage und die kreative Unterstiitzung bei der DurchfUhrung und Auswertung der Simulationen. Ferner mochte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des lnstituts fUr Umformtechnik sowie bei meinen Studentinnen und Studenten bedanken, die mich tatkrliftig bei der Anfertigung meiner Arbeit unterstiitzt haben.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr. -lng. Dr. h. c. G. Pritschow danke ich sehr herzlich fur seine wohlwollende Unterstutzung, seine Anregungen, die zum Gelingen der Arbeit wesentlich beigetragen haben, sowie fur die Ubernahme des Hauptberichts. Herrn Prof. Dr. -lng. Dr. -Ing. E. h. M. Weck danke ich fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Allen Mitarbeitern des Instituts danke ich fur die kollegiale, offene und konstruktive Atmosphare der Zusammenarbeit. Mein Dank gilt insbesondere Herrn Dr. -lng. G. Krebser und Herrn Dipl. -Ing. M. Steffen, die mich durch kritische Hinweise und Diskussionen in vielfaltiger Weise unterstutzt haben. Gerd Junghans -7- Inhaltsverzeichnis Abkurzungen und Begriffe 10 Symbole und Bezeichnungen 11 1 Einleitung 12 2 Analyse von Simulationssystemen 14 2. 1 Aufgaben und Einsatzbereiche eines Simulationssystems 15 2. 2 Klassifizierung von Fertigungsverfahren aus der Sicht der Simulation 18 2. 3 Geometriedatenverarbeitung 20 2. 3. 1 Anforderungen an die Geometriedatenverarbeitung 22 2. 3. 2 Analyse von 2D-Geometriemodellen 25 2. 3. 2. 1 RadiergrafIk 25 2. 3. 2. 2 Kantenzugdarstellung 26 2. 3. 2. 3 Bewertung 27 2. 3. 3 Analyse von 3D-Geometriemodellen 28 2. 3. 3. 1 Linienorientierte Modelle 28 2. 3. 3. 2 Fiachenorientierte Modelle 29 2. 3. 3. 3 Volumenorientierte Modelle 29 2. 3. 3. 4 Spezielle Modelle fur die rechnerische Kollisionskontrolle 34 2. 3. 3. 5 Bewertung 35 2. 4 Datenversorgung 36 2."

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Milberg, dem Leiter dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchfuhrung dieser Arbeit beigetragen haben. Herrn Prof. DrAng. K. Feldmann, dem Leiter des Lehrstuhls fur Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Universitat Erlangen- Nurnberg, danke ich fur die UEbernahme des Koreferates und die kritische Durchsicht der Arbeit. Daruberhinaus moechte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich danken. Munchen, im Mai 1994 Andreas Engel Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einfuhrung 1 1. 1 Einleitung 1 1. 2 Stroemungstechnische Problemfelder in der Produktionstechnik 3 1. 2. 1 Allgemeines 3 1. 2. 2 Immissionsminimierung bei der Lasermaterialbearbeitung 4 1. 2. 2. 1 Grundlagen der Lasermaterialbearbeitung 4 1. 2. 2. 2 Lasersicherheit 6 1. 2. 2. 3 Planung und Einsatz von Absauganlagen 8 1. 2. 3 Stroemungs technische Optimierung komplexer Reinra- fertigungen 9 1. 3 Ziel der Arbeit und Vorgehensweise 10 2 Stand der Technik 13 2. 1 Zielsetzung 13 2. 2 Hilfsmittel fur die stroemungstechnische Optimierung von Produktions- systemen 13 2. 2. 1 Einsatz von Experimenten 13 2. 2. 2 Einsatz von Stroemungssimulationswerkzeugen 14 2. 3 Grundlagen der numerischen Stroemungssimulation 16 2. 3. 1 Zugrundeliegende physikalische Modellgleichungen 17 2. 3. 2 Diskretisierungsverfahren 22 2. 3.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut rur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart sowie bei der Forschungs- und Ingenieurgesellschaft fiir Steuerungstechnik, Stuttgart. Herrn Prof Dr.-Ing. G. Pritschow danke ich herzlich rur die wohlwollende Unter- stutzung und die wertvollen Anregungen bei der Durchfiihrung meiner Arbeiten sowie fiir die UEbernahme des Hauptberichtes. Auch Herrn Prof Dr. H.-J. Warnecke gilt mein Dank rur die Erstellung des Mit- berichtes. Ebenso moechte ich mich herzlich bei meinen Kollegen am Institut bedanken, die immer bereit waren zu fruchtbaren und kritischen Diskussionen, was Inhalt und Fortgang der Arbeit wesentlich positiv beeinflusst hat. Hervorheben moechte ich besonders Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst rur die kritische und sorgfaltige Durchsicht des Manuskriptes. Auch den Kollegen aus meiner Arbeitsgruppe Herrn Dip!. Ing. A. Horn und Herrn Dip!. Ing. R. Wagner danke ich rur die kollegiale und freundschaftliche Zusammenarbeit. Nicht zuletzt gilt mein Dank meiner Frau rur die verstandnisvolle Begleitung wahrend meiner wissenschaftlichen Arbeiten.