Handbuch Industrial Engineering - Vom Markt zum Produkt

Hans Barthelmes

Handbuch Industrial Engineering

Vom Markt zum Produkt

2013

608 Seiten

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ISBN: 9783446429260

 

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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