1.  Entstehungshistorie Automatisierung

Das wohl älteste Produktionssystem ist die handwerkliche Fertigung. Sie ist hochflexibel, bezogen auf Kundenwünsche, verursacht jedoch hohe Produktionskosten. Eine Senkung der Produktionskosten durch Steigerung der Stückzahlen ist nur im begrenzten Maße möglich, denn ein jedes Produkt ist eine Einzelanfertigung und benötigt hochqualifizierte Arbeitskräfte. Nach diesem Prinzip wurden bis zum Ende des 19. Jahrhunderts Autos gefertigt.
Doch dann wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts durch die Pionierleistungen zweier Persönlichkeiten aus Amerika der Grundstein für eine automatisierte Fertigung gelegt: Henry Ford (1863-1947) und Frederick Winslow Taylor (1856-1915).
Taylor, der Begründer der wissenschaftlichen Betriebsführung (bekannt als Taylorismus) beschrieb bereits im Jahre 1906 die Vorteile der Arbeitsteilung und die Aufteilung in kleine Funktionsbereiche: 

  • Überschaubarkeit der Teilfunktionen

  • Effektivität durch Spezialisierung

 Taylor beschäftigte sich mit Meßgrößen für die Industrieproduktivität. Er entwickelte u. a. Systeme, um die größtmögliche Leistung aus Mensch und Maschine herauszuholen. Dieses System beruht auf Zeitstudien (siehe auch REFA-Methodenlehre), mit deren Hilfe eine Arbeitsaufgabe mit geringstem Zeitaufwand erledigt werden konnte.

Auf deren Grundlage aufbauend begann die Erfolgsgeschichte von Henry Ford, der vor allem wegen seiner Pionierleistung in der Automobilindustrie bekannt wurde. 1903 gründete er die Firma Ford Motor Company. Der wesentliche Beitrag von Henry Ford war die: 

  • fertigungsgerechte Konstruktion,

  • die Bearbeitung gehärteter Materialien,

  • einfach zu montierende Einzelteile und die

  • Austauschbarkeit der Einzelteile und als Voraussetzung der Austauschbarkeit paßgenaue Einzelteile.

Das führte dazu, das auch weniger ausgebildete Fachleute Montagearbeiten erledigen konnten. Der nächste Schritt war die Lieferung und Bereitstellung der Einzelteile an die Arbeitsstationen.
Um die Produktivität zu steigern setzte Henry Ford im Jahre 1913 nach Vorbild von Taylor die Fließbandtechniken in seinem Werk ein. Das führte zu einer Monotonie am Arbeitsplatz. Gleichzeitig wurde die Arbeitsteiligkeit erhöht. Die hohe Arbeitsteiligkeit ermöglichte den Einsatz kaum ausgebildeter Arbeiter.
Das Produktionssystem war bereits 1920 in der Lage in den Ford Fabriken ca. 7000 Montagearbeiter mit fünfzig verschiedenen Sprachen zu koordinieren. Nicht nur die Einzelteile oder Baugruppen waren leicht austauschbar - auch der Arbeiter war jederzeit ersetzbar.

1955 wurde in den USA der Höhepunkt der Massenproduktion erreicht. Aber schon 5 Jahre zuvor entdeckten die Japaner, daß der Produktlebenszyklus deutlich kürzer wurde. Damit wurde das Jahr 1950 als das Jahr des Starts des „Lean Production“ angesehen. Ausgelöst wurde dieser Schritt durch das Bestreben von Toyota, eine Automobilproduktion im größerem Umfang aufzubauen. Während die großen amerikanischen Automobilunternehmen breit am Markt etabliert waren und über entsprechende Mittel für Anlageinvestitionen verfügten, war der finanzielle Spielraum von Toyota vergleichsweise eingeschränkt. So konnten es sich amerikanische Automobilunternehmen leisten, für jedes Blechteil eine eigene Presse bereitzustellen. Die Ursache lag in den langen Umrüstzeiten der vorhandenen Pressen. Sie lagen in der Größenordnung von einem Tag. Darüber hinaus wurden die Umrüstungen von speziell geschulten Arbeitern vorgenommen. Die Maschinenbediener waren während dieser Zeit beschäftigungslos. Toyota entwickelte aus diesem Grund Werkzeugwechselsysteme. Diese konnten von den Maschinenbedienern ausgeführt werden. Ende der fünfziger Jahre war bereits die Umrüstzeit von einem Tag pro Presseneinheit auf drei Minuten reduziert. Spezielle Einrichter wurden daher nicht mehr benötigt.
„Lean Production“ beseitigt jeden Spielraum der Massenproduktion und bietet das Umfeld einer kreativen Spannung. Es ist das System gegenseitiger Verpflichtung zwischen dem Unternehmen und den Mitarbeitern. „Lean Production“ bedeutet nicht den Rückfall in die „Neohandwerkskunst“, sondern heißt nach wie vor fortschreitende Automatisierung und persönliche Entscheidungsgewalt. Somit ist erkennbar, daß längerfristig die schlanken Industrieunternehmen aus hochqualifizierten Problemlösern besteht, deren Aufgabe es ist, ständig über Wege zur Systemverbesserung nachzudenken (d. h. Kaizen) und keine starren Strukturen zuzulassen. - Und genau darin bestehen die kreativen Aufgaben eines Maschinenbauingenieurs: sowohl organisatorische Talente als auch technisches Problemlösungsdenken muß er besitzen.

1960 wurde das Zeitalter der flexiblen Fertigung eingeläutet. Der Übergang von Einzelautomaten zu numerisch gesteuerten Maschinen führte nochmals zu einer Produktivitätssteigerung.
Zusammenfassend bleibt festzustellen, daß der Maschinenbauingenieur entscheidende Merkmale des "Lean Production" aufweisen kann: 

  • schafft das Umfeld einer kreativen Spannung

  • fortschreitende Automatisierung ist gefragt

  • keine starren Strukturen - ständige Systemverbesserung (Kaizen)

  • fordert eine ständige Qualifizierung der Mitarbeiter

  • ist hochmotivierend

Der Beruf des Maschinenbauingenieurs ist einer der schönsten und spannensten Arbeitsgebiete zugleich, weil er sich immer auf eine schöpferisch kreativen Arbeit freuen kann. 

Die technische Entwicklung brachte ab 1975 mit der Verbreitung von Computern in Industrieunternehmen einen bis daher nicht gekannten Fortschritt bei der Datenverarbeitung und Steuerungstechnik. Mit ihnen wurde es möglich, größere Datenmengen zu verarbeiten, auszuwerten und für eine Rationalisierung in der Automatisierung zu sorgen. Sowohl der logistische als auch der steuerungstechnische Aufwand wurde deutlich reduziert und vereinfacht. Komplizierte Ablaufsteuerungen, seien es pneumatische oder motorische Bewegungsabläufe, konnten ohne Eingriff an der Hardware vorgenommen werden. Softwarebefehle ermöglichten die Beschreibung durch Anweisungstexte in einzelnen Programmzeilen. Mit leistungsfähigeren Rechnern konnte man Bahnen im 3-dimensionalen Raum berechnen. Mehrere motorisch getriebene Achsen konnten dadurch auf einer vorausberechneten Bahn gelenkt werden. Im Zuge der Flexibilisierung gewann der Einsatz von Robotern immer mehr an Bedeutung. Heute sind Achssysteme mit mehreren Freiheitsgraden in der Automatisierungstechnik nicht mehr wegzudenken. Sie haben sich zu einem festen Bestandteil in Fertigungslinien etabliert. Wachsender Preis- und Wettbewerbsdruck sowie geänderte Konsumentengewohnheiten unterstützen weiterhin den Trend nach Einsatz von flexiblen Fertigungssystemen (Sondermaschinen) durch die zunehmende Forderung nach individuellen Produkten in unserer kurzweiligen Zeit.
Wegen der Zunahme und Bedeutung des Rechnereinsatzes in den unterschiedlichen Unternehmensbereichen war es sinnvoll, alle in einem Unternehmen vorhandenen Rechner aufeinander abzustimmen, um einen durchgängigen Informations- und Datenfluß zu gewährleisten. Diese Integrationsidee wurde unter dem Begriff CIM (engl.: Computer Integrated Manufactoring; deutsch: Fertigung im Rechnerverbund) zusammengefaßt.
Mit der Vernetzung aller Rechner im Unternehmen wurden die klassischen Produktionsfaktoren zunehmen durch den Produktionsfaktor Information ergänzt. Logische und zwangsläufige Schlußfolgerung ist die Nutzbarmachung der Informationen aus allen Bereichen des Rechnereinsatzes. Mit der Vernetzung aller Rechner im Unternehmen können Arbeitsergebnisse verbessert und Entscheidungen abgesichert werden. (Die Verantwortung für die getroffenen Entscheidungen bleiben aber nach wie vor beim Menschen.) Unter anderem wurde die Online-Datenerfassung und Herstellungsdokumentation ermöglicht. Vorangetrieben wurde das wiedereinmal von der Automobilindustrie. So müssen die Prüfdaten bei der Funktionsprüfung sicherheitsrelevanter Produkte, wie sie uns allen aus dem Automobil (z. B. Airbag) bekannt sind, zusammen mit den Chargendaten sämtlicher Einzelteile erfaßt und gespeichert werden.
Keine Frage, daß die Automatisierung durch den globalisierten Wettbewerb auch in Zukunft immer weiter vorangetrieben wird.

© by Rainer Weller