Hans Barthelmes
Handbuch Industrial Engineering
Vom Markt zum Produkt
Vorwort
6
So nutzen wir dieses Buch
8
Inhaltsverzeichnis
14
TEIL I – Mensch
28
1 Mensch und Menschen
32
1.1? Menschen im Alltag
34
1.2? Menschen: miteinander kommunizieren
36
1.3? Menschen inWirtschaftseinheiten
36
1.4? Menschen und das Ich
37
2 Der Mensch und das
38
3 Menschliches Verhalten –Ursachen und Wirkungen
40
3.1? Wir haben immer einen Grund
40
3.2? Unser Bild vonMenschen
40
3.3? Erkenntnisse über unsere Antriebskräfte
41
4 Der Mensch als Eisberg
42
4.1? Unterbewusstsein und Unbewusstes
42
4.2? Bilder werden magisch
43
5 Bedürfnisse der Menschen
46
5.1? Motivation
47
5.2? Stress undBeanspruchung
49
5.3? Belastung
51
5.4? Ängste
51
5.5? Stressvermeidung
52
6 Anforderungen an Menschen
54
6.1? Führungskompetenz
56
6.2? Verhaltens-/soziale Kompetenz
56
6.3? Fachkompetenz
56
6.4? Methodenkompetenz
56
7 Der Mensch im Unternehmen
58
8 Mensch – Zusammenfassung
60
9 Anhang Liste
62
TEIL II – Markt
70
1 Markt
74
1.1? Der Markt als universeller Ort des Austauschs
75
1.1.1? Marktarten und Marktformen
76
1.1.2? Die Nachfrage, die Bedürfnisse und das Angebot
77
1.1.3? Marktforschung
78
1.1.4? Der Markt und die Preisbildung
79
1.1.5? Der Wirtschaftskreislauf
82
1.1.5.1? Das Marketing
82
1.2? Vertrieb
85
1.3? Die Produktentwicklung
87
1.3.1? Komplexität
88
1.3.2? Produktentwicklungsphasen
90
1.3.3? Entwicklungsmethoden
90
1.3.4? Product Lifecycle Management
91
1.3.5? Werkzeuge der Produktentwicklung
92
1.3.5.1? CAD-Systeme (Computer Aided Design)
92
1.3.5.2? Collaborative Engineering – miteinander!
93
1.3.5.3? Rapid Prototyping
94
1.3.5.4? Berechnung und Simulation
96
2 Praxisbeispiel Antriebsgelenkwelle
98
2.1? Der Markt der Antriebsgelenkwellen
98
2.2? Produktentwicklungen der Antriebsgelenkwellen
103
2.3? Berechnung von Antriebsgelenkwellen
104
2.4? Die Konstruktion der Antriebsgelenkwelle
115
2.5? Versuche und Tests
120
2.6? PPAP
123
3 Praxisbeispiel Massivumformung
124
3.1? Der Markt desMassivumformens
124
3.2? Produktentwicklung Massivumformen
130
4 Markt – Zusammenfassung
134
TEIL III – Mitwelt
138
1 Mitwelt
142
1.1? Die Mitwelt alsFabrikstandort
143
1.1.1? Standortauswahl
144
1.1.2? Bebauungsplan
147
1.2? Gesetze und Rahmenbedingungen
148
1.2.1? Arbeitsschutz und Gesundheitsschutz
149
1.2.1.1? Belastung und Beanspruchung
151
1.2.1.2? Gefährdungsermittlung und -beurteilung
154
1.2.2? Umweltschutz
157
1.2.3? Umweltrecht
160
1.3? Effiziente Nutzung der Ressourcen
161
1.4? Nachhaltigkeit
161
1.5? GesellschaftlicheVerantwortung
162
2 Praxisbeispiel Antriebsgelenkwelle
164
2.1? Blickwinkel des herzustellenden Produktes
164
2.2? Blickwinkel derProduktionsstätte
164
2.3? Planung und Planungsphasen des Layouts
164
2.4?Simulation
168
3 Mitwelt – Zusammenfassung
170
TEIL IV – Materialien
172
1 Material
176
1.1? Die Material- oder Werkstoffentwicklung
177
1.2? Die Material- oder Werkstoffentscheidungsfindung
182
1.3? Material- oder Werkstoffkunde
183
1.4? Material- oderWerkstoffeigenschaften
184
2 Materialien: Metalle
190
2.1? Werkstoff Eisen und Stahl
191
2.1.1? Einteilung nach Legierungsbestandteilen
191
2.1.2? Einteilung nach Anwendungsgebieten
191
2.1.3? Verfahren zur Stahlerzeugung
192
2.1.4? Werkstoff Grauguss
195
2.2? Werkstoff Aluminium
195
2.3? Metallschäume
196
2.4? Kunststoffe
197
2.5? Neue Materialien und Werkstoffe
199
3 Materialien – Praxisbeispiel
202
3.1? PraxisbeispielAntriebsgelenkwellen
202
3.2? Praxisbeispiel Massivumformen – Schmiedbare Materialien und Werkstoffe
204
4 Material – Zusammenfassung
206
TEIL V – Maschinen (und Fertigungsverfahren)
208
1 Maschinen, Fertigungsverfahren und Industrial Engineering
214
1.1? Produktionstechnik
214
2 Maschinen im Unternehmen
218
2.1? Fertigungsverfahren
218
2.2? Werkzeugmaschinenallgemein
218
2.3? Maschinenbewegungen – Achsen
220
2.4? Schnittgeschwindigkeit
220
2.5? Vorschub
221
2.6? Spannmittel
221
2.7? Werkzeuge
223
2.8? Fertigungsverfahren der Umformung
224
2.9? Maschinen der spanenden Bearbeitung
224
2.10? Messtechnologie
225
3 Fertigungsverfahren nach
228
3.1? Urformen
230
3.1.1.1? Schwerkraftgießen
231
3.1.1.2 Druckgießen
233
3.1.1.3? Niederdruckgießen
234
3.1.1.4? Schleudergießen
236
3.1.1.5? Stranggießen
237
3.1.1.6? Schäumen
238
3.1.1.7? Tauchformen
239
3.1.1.8? Urformen von faserverstärkten Kunststoffen
240
3.1.1.9? Züchten von Kristallen
241
3.1.2? Urformen aus dem plastischen Zustand
242
3.1.2.1? Pressformen
242
3.1.2.2? Spritzgießen
244
3.1.2.3? Spritzpressen
245
3.1.2.4? Strangpressen
246
3.1.2.5? Ziehformen
247
3.1.2.6? Kalandrieren
248
3.1.2.7? Blasformen
248
3.1.2.8? Modellieren
249
3.1.3? Urformen aus dem breiigen Zustand
249
3.1.3.1? Gießen von Beton und Gips
249
3.1.3.2? Gießen von Porzellan und Keramik
249
3.1.4? Urformen aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand
250
3.1.4.1? Pressen
250
3.1.4.2? Sandformen
251
3.1.4.3? Urformen durch thermisches Spritzen
252
3.1.4.4? Rapid Prototyping
253
3.1.5? Urformen aus span- oder faserförmigem Zustand
255
3.1.5.1? Herstellung von Spanplatten
255
3.1.5.2? Herstellung von Faserplatten
255
3.1.5.3? Herstellung von Papier und Pappe
256
3.1.6 Urformen aus dem gas- oder dampfförmigem Zustand
258
3.1.6.1 Abscheiden aus der Dampfphase in eine Form
258
3.1.7? Punkt entfällt
258
3.1.8? Punkt entfällt
258
3.1.9? Urformen aus ionisiertem Zustand durch elektrolytisches Abscheiden
259
3.1.9.1? Elektrolytisches Abscheiden in eine Form
259
3.2? Umformen
260
3.2.1? Druckumformen
262
3.2.1.1? Walzen
262
3.2.1.2? Freiformen
263
3.2.1.3? Gesenkformen
265
3.2.1.4? Eindrücken
266
3.2.1.5? Durchdrücken
267
3.2.1.6 Umformstrahlen
267
3.2.1.7? Oberflächenveredlungsstrahlen
267
3.2.2? Zugdruckumformen
268
3.2.2.1? Durchziehen
268
3.2.2.2? Tiefziehen
269
3.2.2.3? Drücken
270
3.2.2.4? Kragenziehen
271
3.2.2.5? Knickbauchen
271
3.2.2.6? Innendruck-Weitstauchen
272
3.2.3? Zugumformen
272
3.2.3.1? Längen
272
3.2.3.2? Weiten
273
3.2.3.3? Tiefen
273
3.2.4? Biegeumformen
274
3.2.4.1? Biegeumformung mit geradliniger Werkzeugbewegung
274
3.2.4.2? Biegeumformung mit drehender Werkzeugbewegung
275
3.2.5? Schubumformen
275
3.2.5.1? Verschieben (Schubumformen) mit geradliniger Werkzeugbewegung
275
3.2.5.2? Verschieben (Schubumformen) mit drehender Werkzeugbewegung
276
3.3? Trennen
277
3.3.1? Zerteilen
278
3.3.1.1? Scherschneiden
278
3.3.1.2? Messerschneiden
279
3.3.1.3? Beißschneiden
280
3.3.1.4? Spalten
281
3.3.1.5? Reißen
281
3.3.1.6? Brechen
281
3.3.2? Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden
282
3.3.2.1? Drehen
283
3.3.2.2? Bohren, Senken, Reiben
290
3.3.2.3? Fräsen
292
3.3.2.4? Hobeln, Stoßen
297
3.3.2.5? Räumen
298
3.3.2.6? Sägen
299
3.3.2.7? Feilen, Raspeln
300
3.3.2.8? Bürstenspanen
301
3.3.2.9? Schaben, Meißeln
302
3.3.3? Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden
303
3.3.3.1? Schleifen mit rotierendem Werkzeug
303
3.3.3.2? Bandschleifen
305
3.3.3.3? Hubschleifen
306
3.3.3.4? Honen
307
3.3.3.5? Läppen
308
3.3.3.6? Strahlspanen
309
3.3.3.7? Gleitspanen/Gleitschleifen
310
3.3.4? Abtragen
311
3.3.4.1? Thermisches Abtragen
311
3.3.4.2? Chemisches Abtragen
311
3.3.4.3? Elektrochemisches Abtragen
312
3.3.5? Zerlegen
313
3.3.5.1? Auseinandernehmen
313
3.3.5.2? Entleeren
313
3.3.5.3? Lösen kraftschlüssiger Verbindungen
313
3.3.5.4? Zerlegen von durch Urformen gefügten Teilen
314
3.3.5.5? Zerlegen von durch Umformen gefügten Teilen
314
3.3.5.6? Punkt entfällt
314
3.3.5.7? Ablöten
314
3.3.5.8? Lösen von Klebeverbindungen
314
3.3.5.9? Zerlegen textiler Verbindungen
314
3.3.6? Reinigen
315
3.3.6.1? Reinigungsstrahlen
315
3.3.6.2? Mechanisches Reinigen
315
3.3.6.3? Strömungstechnisches Reinigen
316
3.3.6.4? Lösungsmittelreinigen
317
3.3.6.5? Chemisches Reinigen
317
3.3.6.6? Thermisches Reinigen
320
3.4? Fügen
321
3.4.1? Zusammensetzen
322
3.4.2? Füllen
322
3.4.3? An- und Einpressen
322
3.4.4? Fügen durch Urformen
322
3.4.5? Fügen durch Umformen
322
3.4.6? Fügen durch Schweißen
323
3.4.7? Fügen durch Löten
325
3.4.8? Kleben
326
3.4.9? Textiles Fügen
326
3.5? Beschichten
327
3.5.1? Beschichten aus dem flüssigen Zustand
328
3.5.1.1? Schmelztauchen
328
3.5.1.2? Anstreichen, Lackieren
328
3.5.1.3? Färben
329
3.5.1.4? Emaillieren, Glasieren
329
3.5.1.5? Beschichten durch Gießen
329
3.5.1.6? Drucken, Bedrucken
330
3.5.1.7? Beschriften
330
3.5.2? Beschichten aus dem plastischen Zustand
330
3.5.2.1? Spachteln
330
3.5.3? Beschichten aus dem breiigen Zustand
331
3.5.3.1? Putzen, Verputzen
331
3.5.4? Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand
331
3.5.4.1? Wirbelsintern
331
3.5.4.2? Elektrostatisches Beschichten
333
3.5.4.3? Beschichten durch thermisches Spritzen
334
3.5.5? Punkt entfällt
337
3.5.6? Beschichten durch Schweißen
337
3.5.6.1? Schmelzauftragsschweißen
337
3.5.7? Beschichten durch Löten
338
3.5.7.1? Auftragsweichlöten
338
3.5.7.2? Auftragshartlöten
338
3.5.8? Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand
339
3.5.8.1? Vakuumbedampfen
339
3.5.8.2? Vakuumbestäuben
340
3.5.9? Beschichten aus dem ionisierten Zustand
341
3.5.9.1? Galvanisches Beschichten
341
3.5.9.2? Chemisches Beschichten
342
3.6? Stoffeigenschaften ändern
343
3.6.1? Verfestigung durch Umformen
344
3.6.1.1? Verfestigungsstrahlen
344
3.6.1.2? Verfestigen durch Walzen
345
3.6.1.3? Verfestigen durch Ziehen
346
3.6.1.4? Verfestigen durch Schmieden
346
3.6.2? Wärmebehandeln
346
3.6.2.1? Glühen
346
3.6.2.2? Härten
347
3.6.2.3? Isothermisches Umwandeln
348
3.6.2.4? Anlassen, Auslagern
348
3.6.2.5? Vergüten
349
3.6.2.6? Tiefkühlen
349
3.6.2.7? Thermochemisches Behandeln
350
3.6.2.8? Aushärten
350
3.6.3? Thermomechanisches Behandeln
350
3.6.3.1? Austenitformhärten
350
3.6.3.2? Heißisostatisches Nachverdichten
351
3.6.4? Sintern, Brennen
351
3.6.5? Magnetisieren
352
3.6.6? Bestrahlen
352
3.6.7? Photochemische Verfahren
352
3.6.7.1? Belichten
352
4 Maschinen und Fertigungsverfahren –
354
5 Maschinen und Fertigungsverfahren –
358
TEIL VI – Methoden
360
1 Methoden
366
1.1? IMS – Integrierte Managementsysteme
366
1.2 SWOT-Analyse
377
1.3 Effizienzanalyse
377
1.4 Risikoanalyse
379
1.5 Kundenzufriedenheitsanalyse
382
1.6 Machbarkeitsanalyse
383
1.7 Investitionsstudie/-analyse
384
1.8 FTA (Ursache-Wirkung)
384
1.9 Prozess- und Schnittstellenanalyse
385
1.10 Kernkompetenz- undWertkettenanalyse
386
1.11 Brainstorming
386
1.12 Audit
387
1.13 CAx-Anwendung mitSimulation
388
1.14 Benchmarkanalyse
391
1.15 Projektmanagement
392
1.16 FMEA
392
1.17 KVP-Management
393
1.18 Balanced Scorecard
393
1.19 Stakeholderanalyse
394
1.20 Lebenszyklusanalyse
395
1.21 ABC-Analyse undPareto-Diagramm
397
1.22 TPM
398
1.23 SPC – MFU/PFU
403
1.24 Poka Yoke
404
1.25 Weitere Methoden
404
1.25.1? Methoden der Entscheidung
404
1.25.2? Entgeltsysteme
404
1.25.3? Systemanalyse
405
1.25.4? Lastenheft und Pflichtenheft
405
1.25.5? Bestellung
405
1.25.6? Maschinenabnahme
406
1.25.7? Innovationsmanagement
406
2 Methoden – Praxisbeispiel
408
2.1? Praxisbeispiel Antriebsgelenkwelle
408
2.1.1? Methodenmöglichkeiten
408
2.1.2 Arbeitsvorbereitung –Prozessschritte und Prozesse
415
2.1.3 Kalkulation
436
2.1.4 Lastenheft
448
2.1.5 Angebots-, Verfahrens- undKostenvergleiche
460
2.1.6 Verfahrensvergleiche
463
2.1.7 Detailplanung Maschinen
463
2.1.8 Detailplanung Spannsysteme
464
2.1.9 Detailplanung Werkzeuge
472
2.1.10 Operations- und Pru?fpläne
479
2.1.11 Arbeitssysteme
479
2.1.12 Produktion
479
2.2? Planungsliste einer Investitionsstudie
480
2.2.1? Zusammenfassung (Seite 1)
481
2.2.2? Überblick Phase 1 und 2 – Produktion und Produktionsumfeld (Seite 2)
482
2.2.3? Überblick Phase 3 und 4 – Produktion und Produktionsumfeld (Seite 3)
483
2.2.4? Überblick Phase 1 und 2 –Kosten Industrial Engineering und Entwicklung (Seite 4)
484
2.2.5? Überblick Phase 3 und 4 –Kosten Industrial Engineering und Entwicklung (Seite 5)
485
2.2.6? Detailplanung Phase 1 Festgelenk Gelenkaußenteil (Seite 6)
486
2.2.7? Detailplanung Phase 2 Festgelenk Gelenkaußenteil (Seite 7)
487
2.2.8? Detailplanung Phase 3 Festgelenk Gelenkaußenteil (Seite 8)
488
2.2.9? Detailplanung Phase 4 Festgelenk Gelenkaußenteil (Seite 9)
489
2.2.10? Detailplanung Phase 1 Festgelenk Kugelnabe (Seite 10)
490
2.2.11? Detailplanung Phase 2 Festgelenk Kugelnabe (Seite 11)
491
2.2.12? Detailplanung Phase 3 Festgelenk Kugelnabe (Seite 12)
492
2.2.13? Detailplanung Phase 4 Festgelenk Kugelnabe (Seite 13)
493
2.2.14? Detailplanung Phase 1 Festgelenk Kugelkäfig (Seite 14)
494
2.2.15? Detailplanung Phase 2 Festgelenk Kugelkäfig (Seite 15)
495
2.2.16? Detailplanung Phase 3 Festgelenk Kugelkäfig (Seite 16)
496
2.2.17? Detailplanung Phase 4 Festgelenk Kugelkäfig (Seite 17)
497
2.2.18? Detailplanung Phase 1 Verschiebegelenk Gelenkaußenteil (Seite 18)
498
2.2.19? Detailplanung Phase 2 Verschiebegelenk Gelenkaußenteil (Seite 19)
499
2.2.20? Detailplanung Phase 3 Verschiebegelenk Gelenkaußenteil (Seite 20)
500
2.2.21? Detailplanung Phase 4 Verschiebegelenk Gelenkaußenteil (Seite 21)
501
2.2.22? Detailplanung Phase 1 Verschiebegelenk Kugelnabe (Seite 22)
502
2.2.23? Detailplanung Phase 2 Verschiebegelenk Kugelnabe (Seite 23)
503
2.2.24? Detailplanung Phase 3 Verschiebegelenk Kugelnabe (Seite 24)
504
2.2.25? Detailplanung Phase 4 Verschiebegelenk Kugelnabe (Seite 25)
505
2.2.26? Detailplanung Phase 1 Verschiebegelenk Kugelkäfig (Seite 26)
506
2.2.27? Detailplanung Phase 2 Verschiebegelenk Kugelkäfig (Seite 27)
507
2.2.28? Detailplanung Phase 3 Verschiebegelenk Kugelkäfig (Seite 28)
508
2.2.29? Detailplanung Phase 4 Verschiebegelenk Kugelkäfig (Seite 29)
509
2.2.30? Detailplanung Phase 1 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 30)
510
2.2.31? Detailplanung Phase 2 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 31)
511
2.2.32? Detailplanung Phase 3 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 32)
512
2.2.33? Detailplanung Phase 4 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 33)
513
2.2.34? Detailplanung Phase 1 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 34)
514
2.2.35? Detailplanung Phase 2 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 35)
515
2.2.36? Detailplanung Phase 3 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 36)
516
2.2.37? Detailplanung Phase 4 Verschiebegelenk Tripode Gelenkaußenteil (Seite 37)
517
2.2.38? Detailplanung Phase 1 Zwischenwelle (Seite 38)
518
2.2.39? Detailplanung Phase 2 Zwischenwelle (Seite 39)
519
2.2.40? Detailplanung Phase 3 Zwischenwelle (Seite 40)
520
2.2.41? Detailplanung Phase 4 Zwischenwelle (Seite 41)
521
2.2.42? Detailplanung Phase 1 Montage (Seite 42)
522
2.2.43? Detailplanung Phase 2 Montage (Seite 43)
523
2.2.44? Detailplanung Phase 3 Montage (Seite 44)
524
2.2.45? Detailplanung Phase 4 Montage (Seite 45)
525
2.2.46? Detailplanung Phase 1 Sonstige Kosten (Seite 46)
526
2.2.47? Detailplanung Phase 2 Sonstige Kosten (Seite 47)
527
2.2.48? Detailplanung Phase 3 Sonstige Kosten (Seite 48)
528
2.2.49? Detailplanung Phase 4 Sonstige Kosten (Seite 49)
529
2.2.50? Detailplanung Phase 1 Sonstige Kosten (Seite 50)
530
2.2.51? Detailplanung Phase 2 Sonstige Kosten (Seite 51)
531
2.2.52? Detailplanung Phase 3 Sonstige Kosten (Seite 52)
532
2.2.53? Detailplanung Phase 4 Sonstige Kosten (Seite 53)
533
3 Methoden – Zusammenfassung
534
TEIL VII – Management
536
1 Management allgemein
540
2 Kompetenzen im Management
542
3 Management ist schwierig
546
4 Projektmanagement
550
4.1? Projektablauf
550
4.2? Projektinteressen
551
4.3? Projektarbeit
552
5 Management und Industrial Engineering
554
5.1? Das IndustrialEngineering allgemein und die Planung
554
5.2? Aufgaben des Industrial Engineerings – Ziele
554
5.3? Planungsverfahren
556
6 Managementsysteme
558
7 Management – Praxisbeispiel
560
8 Management – Zusammenfassung
562
TEIL VIII – Miteinander
564
1 Das Miteinander
568
2 Teamarbeit
574
3 Regeln für eine offene
580
4 Selbstmanagement
582
4.1? Selbstmanagement im Beruf
583
5 Grundlagen der Moderation – Phasen
584
6 Problem oder Aufgabe lösen
586
7 Industrial Engineering
590
7.1? Die Bedeutung des Industrial Engineerings
590
7.1.1? Funktionen des Industrial Engineers
590
7.1.2? Organisationsmöglichkeit des Industrial Engineers
591
7.2? Industrial Engineering und die Entwicklung
593
7.3? Industrial Engineering und Controlling
594
7.4? Industrial Engineering und Joint Ventures
595
8 Miteinander – Praxisbeispiele
596
9 Miteinander – Zusammenfassung
600
Sachverzeichnis
602
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