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. Dr. h. c. Dr. Ing. E. h. Joachim Milberg und Herrn Prof. DrAng. Gunther Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Foerderung und grosszugige Unterstutzung meiner Arbeit. Bei Herrn Prof. Dr. -Ing. Joachim Heinzl, dem Leiter des Lehrstuhls fur Feingeratebau und Mikrotechnik der Technischen Universitat Munchen, moechte ich mich fur die UEbernahme des Koreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit sehr herzlich bedanken. Daruberhinaus bedanke ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts sowie allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich. Munchen, im Marz 1998 Thomas Loeffler Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1. 1 Ausgangssituation 1 1. 2 Einordnung und Zielsetzung der Arbeit 4 1. 3 Vorgehen im Rahmen der Arbeit 5 2 Stand der Erkenntnisse 7 2. 1 Begriffsbestimmung 7 2. 2 Verfahren der Qualitatslenkung 8 2. 3 Verfahren der Prozesslenkung 14 2. 3. 1 Einfuhrung 14 2. 3. 2 Prozessprufung in der Teilefertigung 17 2. 3. 3 Prozessprufung in der Montage 19 2. 4 Akustische Prufsysteme 23 24 2. 5 Zusammenfassung 3 Grundlagen der Akustik und der akustischen 25 Messtechnik 3. 1 Begriffsbestimmung 25 3. 2 Schallentstehung 28 3. 2. 1 Schallentstehung durch makroskopische Verformung 28 3. 2. 2 SChallentstehung durch mikroskopische Verformung 30 3. 2. 3 Schallentstehung durch Stroemungen 32 3.

Der Erfolg eines Unternehmens hangt im wesentlichen von der Fahigkeit ab, innovative Produkte, die in Qualitat und Preis dem Kundenbedarf entspre- chen, schnell auf den Markt zu bringen 1111. Produktlebenszeiten und Pro- duktentwicklungszeiten haben sich in den letzten Jahren stark verkurzt. Die durchschnittliche Produktentwicklungszeit wird sich, laut einer 1996 durchge- fuhrten Studie, an der Unternehmen der Branchen Elektrotechnik und Ma- schinenbau sowie Kfz-Zulieferer teilnahmen, um ca. 30 % in den nachsten 5 Jahren vermindern. Bei einem Betrachtungszeitraum von 1990 bis 2000 ent- spricht dies, laut der Studie, einer Reduzierung von ca. 50 % /25/. Ein Schlusselfaktor fur die Optimierung von Zeit, Kosten und Qualitat ist die enge Zusammenarbeit von Produktentwicklung/-konstruktion, Montagepla- nung und Produktion bereits wahrend der Produktentwicklungsphase. Hierbei ist es erforderlich, die Produktentwicklung im Sinne des Concurrent und Si- multaneous Engineering soweit als moeglich parallel durchzufuhren 126/, 11151 um fruhzeitig alle erfolgskritischen Belange zu uberprufen. Um die Produktentwicklung zu beschleunigen und die Arbeitsvorbereitung schneller und wirtschaftlicher durchfuhren zu koennen, sind neue, innovative Planungswerkzeuge erforderlich. Die Aufgabe der Forschung liegt vor allem in der Bereitstellung des Wissens und der Werkzeuge, mit denen die Prozess- kette von der Idee bis zum produktionsreifen Produkt wirksam unterstutzt werden kann 1116/.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. Pritschow danke ich sehr herzlich fur seine wohlwollende Unterstutzung bei der Durchfuhrung meiner Arbeiten sowie fur die UEbernahme des Hauptberichts. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c E. Westkamper danke ich sehr herzlich fur die Bereitschaft zur UEbernahme des Mitberichts. Herrn Dr.-Ing. F. KrauB gilt mein besonderer Dank fur die grundliche Durchsicht des Manuskripts und seine wertvollen Anregungen. Die kollegiale Zusammenarbeit am Institut und den regen fachlichen Austausch habe ich sehr geschatzt. Dies gilt insbesonders fur meine "alten" Kollegen aus der Gruppe von K.-H. Wurst: Arrnin Horn, Bemd Renz, Roland Wagner, Wemer Schmid und Hans Gronbach sowie fur meine, jungen" Kollegen aus der Sensorgruppe: Peter Demei, Stephen McCorrnac und Karsten Haug. Zu Dank verpflichtet bin ich auch den vielen Studienarbeitern und Hiwis, allen voran Konstantin Baxivanelis, Tang Long Tran und Martin Schreck. Mein Dank geht nicht zuletzt auch an meine Ehefrau Birgit fur ihre Begleitung und moralische Unterstutzung.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westkamper, der mir die erfolgreiche Durchfuhrung dieser Arbeit an seinem Institut ermoeglicht hat. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. U. Heisel danke ich fur die UEbernahme des Mitberichts und die eingehende Durchsicht der Arbeit. Mein Dank gilt auch Herrn Dr.-Ing. J. Troeger fur die wertvollen Hinweise, die sich bei der Durchsicht der Arbeit und der anschliessenden Diskussion ergaben. Aus dem grossen Kreis der Kollegen am Institut, die mich durch ihre Mitarbeit und anregende Kritik unterstutzt haben, moechte ich Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. R. D. Schraft, Herrn Dr.-Ing. M. Schweizer, Herrn Dr.-Ing. H. Dreher, Herrn Dipl.-Ing. J. C. Spingier, Herrn Dipl.-Ing. F. Visel und Herrn Dipl.-Ing. W. Haase erwahnen. Ihnen allen sowie den Studenten, die am Gelingen meiner Arbeit beteiligt waren, gilt mein herzlicher Dank. Ganz besonders danke ich meiner Frau Jutta und meiner Tochter Julia Isabel, die mit viel Verstandnis und mancherlei Verzicht zum Gelingen dieser Arbeit wesentlich beigetragen haben. Dieses Buch widme ich in grosser Dankbarkeit meinem verstorbenen Vater, der meinen Werdegang gepragt und mir diesen ermoeglicht hat.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fiir Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) und am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IP A), Stuttgart. Zum Dank fur den Ruckhalt wahrend des Entstehens der Arbeit widme ich das Buch meiner Familie. Fur ihre Unterstutzung und ihr Verstandnis danke ich ganz besonders meiner Frau Nicola. Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westkamper fur die grosszugige Unterstutzung und Foerderung meiner Arbeit sowie Herrn Prof. Dr. rer. nat. R. Gadow fiir die UEbernahme des Koreferates und die konstruktive Durchsicht der Arbeit. Daruber hinaus danke ich allen Mitarbeitern des Instituts, die mich in zahlreichen Diskussionen mit Anregungen und Kritik sowie durch ihre Mitarbeit unterstutzt haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dr. G. Kampschulte, Dipl.-Ing. (FH) T. Bolch, Dr.-Ing. D. Mann, Dipl.-lng. P. Markschlager, Dipl.-lng. T. Lux, Dipl.-Phys. M. Ecke!, Dipl.-lng. A. Scheibe und Dipl.-lng. J. Stadlbauer. Des weiteren danke ich Herrn Dr.-Ing. W. OEsterle von der Bundesanstalt fur Materialforschung und -Prufung (BAM) in Berlin fur die Durchfuhrung der TEM- und SAD-Untersuchungen sowie Herrn Dipl.-Ing. D. Scherer vom Institut fur Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universitat Stuttgart fur die Durchfuhrung der Rauheitsuntersuchungen. Ebenso danke ich Herrn Dipl.-Phys. R. Reiche vom Institut fur Festkoerperanalytik und Strukturforschung (IFS) des IFW Dresden fur die Durchfuhrung der WDX-Untersuchungen.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wisenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) und am Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart in Kooperation mit dem Betriebswirtschaftlichen Institut der Universitat Stuttgart (Abteilung IV: Lehrstuhl fur Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Betriebs wirtschaftliche Planung). Herrn Prof. Dr. Erich Zahn danke ich sehr fur die wissenschaftliche Unterstutzung und wohlwollende Foerderung der Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing. habil. Dr. h. c. Prof. E. h. H. -J. Bullinger danke ich fur seine eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden konstruktiven Hinweise. Weiterhin danke ich meiner Famile fur ihre Geduld und Unterstutzung sowie den Arbeitskollegen am IAO, die stets fur ein kritische fachliche Diskussion zur Verfugung standen. Goeppingen, im Marz 1998 Alexander Roos Inhaltsverzeichnis 1 AUSGANGSSITUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3 DER BEZUGSRAHMEN FUER DIE GESTALTUNGSAUFGABE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3. 1 BEGRIFFSBESTIMMUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3. 1. 1 Geschaftsprozesse . . . . 26 3. 1. 2 Dienstleistungsunternehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3. 1. 3 Konfigurationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ 3. 2 DIENSTLEISTUNGSSPEZIFISCHE VERFAHRENSANFORDERUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3. 3 ENTWICKLUNGSSTAND THEORETISCHER ERKENNTNISSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3. 3. 1 Relevante Erkenntnisfelder fur die organisatorische Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3. 3. 2 Formen des Wandels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . w 3. 3. 3 Basiskonfigurationen fur die Durchfuhrung von Reorganisationsvorhaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3. 3. 4 Management of Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3. 4 EMPIRISCH GEPRAEGTE MANAGEMENTANSAETZE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3. 4. 1 Business Reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3. 4. 1. 1 Der Ansatz des Business Reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3. 4. 1. 2 Varianten des Business Reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3. 4. 1. 3 Unterschiede beim Reengineering: Ein statistischer Befund . . . .

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 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-lnstitut fur Produktionstechnik und Automatisierung (I PA), Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-lng. h.c. mult. H.-J. Warnecke, Prasident der Fraunhofer Gesellschaft, fur seine grosszugige Unterstutzung und Foerderung, die zur erfolgreichen Durchfuhrung dieser Arbeit beigetragen hat. Herrn Prof. Dr.-lng. K. Langenbeck danke ich fur die UEbernahme des Mitberichts und die eingehende Durchsicht der Arbeit. Bedanken moechte ich mich bei Herrn Prof. Dr.-lng. Dr. h.c. R. D. Schratt und Herrn Dr.-lng. M. Schweizer, bei allen Kolleginnen und Kollegen sowie Studenten, die mich am Institut durch ihre konstruktive Mitarbeit unterstutzt haben. Vor allem die Zusammenarbeit mit Herrn Dr.-lng. T. Weisener, Herrn Dr.-lng. U. Zeile, Herrn Dr.-lng. M. Kahmeyer und Herrn Dr.-lng. W.-D. Schneider hat mir viel bedeutet. Meinen Eitern danke ich fur die stete Foerderung und dafur, dass sie die Voraus- setzungen fur meinen Werdegang geschaffen haben.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen- schaftliche Mitarbeiterin am Institut fUr Industrielle Fertigung und Fabrikbe- trieb in Stuttgart. Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. multo H.-J. Warnecke fUr die groB- ziigige Unterstiitzung und Forderung, die zum Erfolg meiner Arbeit beitrugen. Herrn Prof. Dr. rer. nat. A. Goldschmidt danke ich fUr die wohlwollende Unter- stiitzung als Koreferent und die eingehende ziigige Durchsicht der Disserta- tion. Hervorheben mochte ich meinen Dank an Herrn Dr. rer. nat. U. Zorll fiir die sorgfaltige Durchsicht der Arbeit und die damit verbundenen wertvollen fachli- chen Hinweise und Anregungen. Dariiber hinaus danke ich allen Mitarbeitern und Studenten des Institutes, die mich durch ihre anregende Kritik und Hilfsbereitschaft unterstiitzt und zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Besonderer Dank gilt den Herren Dipl.-Ing. P. Svejda, Dr.-Ing. O. Baumgartner, Dr.-Ing. D. Mann, T. Weische- del, Dipl.-Ing. K. Schiitz, M. Wolf sowie den Damen Dipl.-Ing. R. Straub (FH), Dipl.-Ing. M. Svejda (FH), Dipl.-Ing. T. Erhardt (FH), D. Albecker, Dipl.-Des. K. Heide-Schafer sowie Herrn Dipl.-Ing. S. Klein und Herrn Dipl.-Ing. M. Cudazzo (FR). AbschlieBend danke ich Herrn Prof. Dr. G. Meichsner von der Fachhochschule fUr Druck, Stuttgart, fiir die Durchfiihrung von Haftfestigkeitspriifungen sowie Frau A. GuBmann fUr die sprachliche und grammatikalische Korrektur der Ar- beit.

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 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 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 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.

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.

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 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 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.

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 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.