Die Montage ist typischerweise die letzte Phase in der diskreten Fertigung und oft die arbeitsintensivste. Daher beschäftigt die Montage in der Regel die meisten Fabrikarbeiter. Um das Ausmaß solcher Fertigungssysteme zu verdeutlichen: Das Occupational Outlook Handbook 2020-2021 (U.S. Bureau of Labor Statistics, www.bls.gov) schätzt, dass fast 2 Millionen Arbeiter allein in den USA in der Herstellung und Montage tätig sind, wobei der größte Teil dieser Gruppe aus Montagearbeitern besteht. Die Anzahl dieser Arbeitsplätze soll zwischen 2020 und 2030 um 5 % sinken, obwohl diese Prognose vor der politischen Initiative zur Rückverlagerung der Produktion nach den Lieferkettenstörungen von 2020-2021 erstellt wurde.
Die Zahl der Montagearbeiter in China ist deutlich höher, jedoch sind spezifische Daten nicht leicht verfügbar. Zum Vergleich: Das U.S. Bureau of Labor Statistics berichtete, dass 2009 rund 99 Millionen Menschen in Chinas Fertigungssektor beschäftigt waren, im Gegensatz zu 14 Millionen in den USA im Jahr 2020.
Montagearbeit ist überwiegend menschgesteuert, und viele Montageaufgaben – insbesondere solche mit Zykluszeiten von weniger als einer Minute – sind monoton, repetitiv und gelegentlich gefährlich. Während die Automatisierung bestimmte Aufgaben ersetzen kann, gibt es nach wie vor keine Technologie, die so flexibel ist wie menschliche Arbeitskraft. Die größte Herausforderung für Hersteller besteht darin, Montageanlagen so zu gestalten und zu betreiben, dass sie hohe Leistung erbringen, indem sie die Fähigkeiten ihrer Belegschaft nutzen und gleichzeitig sinnvolle Karrieremöglichkeiten bieten.
Menschen waren seit der Erfindung des ersten Werkzeugs, das aus mehr als einem Teil bestehen musste, in die Montage involviert. Abgesehen von einigen frühen Ausnahmen wurden große Produkte traditionell an einem Ort von mehreren geschickten Handwerkern zusammengebaut. Gleichzeitig wurden kleinere Gegenstände typischerweise von einem einzelnen Handwerker mit der Hilfe einiger Lehrlinge in einer kleinen Werkstatt gefertigt. Beispiele für große Produkte, die zu jener Zeit zusammengebaut wurden, sind Schiffe, Eisenbahnwagen und Lokomotiven, während kleinere Produkte Kleidung und Schuhe umfassen. Die Montagefabriken der Ersten Industriellen Revolution, die sich vor allem ab Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelten, brachten diese Handwerker zusammen, um unter einem Dach zu arbeiten.
Dieser Ansatz änderte sich 1913 erneut, als das Fließband in Fords Highland Park-Fabrik eingeführt wurde.
Definition: Die Montage ist jeder Fertigungsprozess, bei dem mehrere, separate Teile als Eingangsmaterial verwendet werden, um ein einziges Erzeugnis zu schaffen.
Gehäuse und Schrauben sind zum Beispiel separate Teile; das Verbinden von zwei Gehäusen mit Schrauben stellt eine Montageoperation dar. Farbe hingegen ist ein Massenprodukt, und das Auftragen von Farbe auf ein Werkstück wird als Fertigung, nicht als Montage betrachtet. Wenn eine elektronische Komponente auf eine Platine gelötet wird, umfasst die Montage die Komponente und die Platine; Lötzinn ist ein Massenprodukt, das im Prozess verwendet wird, aber nicht als Teil betrachtet wird. Diese Unterscheidung ist wichtig, da separate Komponenten und Massenprodukte unterschiedlich verwaltet werden.
In der Fertigung ist die Montagearbeit fast immer repetitiv. Die einzige Ausnahme liegt in der Produktion von kundenspezifischen Produkten; aber selbst in diesen Fällen ist der Prozess so gestaltet, dass die Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Einheiten genutzt werden, etwa durch die Montage eines gemeinsamen halbfertigen Produkts, das am Ende angepasst wird. Die Wiederholbarkeit ermöglicht es den Monteuren, Muskelgedächtnis zu entwickeln und manuelle Montagevorgänge präzise auszuführen, ohne bewusst darüber nachzudenken, während sie dennoch auf Unregelmäßigkeiten achten. Diese Wiederholungen können jedoch die Montagearbeit besonders bei kurzen Zykluszeiten monoton machen.
Die Montage wird hauptsächlich durch das Verbinden von Teilen charakterisiert, das als Hauptaufgabe gilt. Es sind jedoch auch zusätzliche, vorgelagerte oder nachgelagerte Aktivitäten wie Handhabung, Inspektion und Anpassung erforderlich. Montageaktivitäten lassen sich wie folgt kategorisieren:
Montagetätigkeiten lassen sich in verschiedene Ebenen unterteilen, einschließlich Vor- und Endmontage. Eine Vormontage ist eine Komponente, die separat zusammengebaut wird, aber dazu bestimmt ist, mit anderen Komponenten zu einem größeren Endprodukt integriert zu werden. Vormontagen können direkt im Endprodukt verwendet oder in höherstufige Vormontagen integriert werden.
Eine Stückliste (BOM) dokumentiert die Struktur des Produkts. In einem effizienten Montageprozess werden die gleichen Komponenten und Vormontagen in mehreren höherstufigen Vormontagen und Endprodukten verwendet.
Entscheidungen, die früher im Herstellungsprozess getroffen werden, beeinflussen die Leichtigkeit der Montage und die Qualität der Endprodukte. Ein Produkt, das nicht für die Montage entworfen wurde, kann mehr Verbindungselementtypen enthalten, als notwendig sind, was den Einsatz verschiedener Werkzeuge erfordert, oder es kann Vormontagen zusammenfügen, die nicht kompatibel sind. Dadurch wird die Montage oft zu einem Sammelbecken für Fehler, die in den vorangehenden Prozessen gemacht wurden. Um diese Fehler zu beheben, müssen Montageprozesse äußerst flexibel sein, und menschliche Arbeitskräfte sind entscheidend, um diese Flexibilität zu gewährleisten. Obwohl die Automatisierung voranschreitet, ist die Montage stärker von menschlicher Arbeitskraft abhängig als die Fertigung. Menschen sind besonders schwer zu ersetzen in Prozessen, die mit Fehlern und Anomalien umgehen. Daher muss die Gestaltung von Montageprozessen menschliche Bediener in den Mittelpunkt stellen und die Vielfalt der Belegschaft in Bezug auf Größe, Alter und Geschlecht berücksichtigen.
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Die beiden Schlüsselfaktoren, die die Montageleistung beeinflussen, sind die Teileversorgung und die Gestaltung der Montagetätigkeiten. Die Teileversorgung ist das wichtigste Element zur Bestimmung der Produktivität in der Montage. Eine häufige Beschwerde von Monteuren, Vorgesetzten und Managern lautet: "Wenn wir nur alle Teile hätten, die wir brauchen, könnten wir alles problemlos montieren!" Dies unterstreicht die Bedeutung der Koordination mit den Abteilungen für Logistik und Beschaffung, um einen reibungslosen Montageablauf zu gewährleisten. Allerdings können sich Montagetrupps nicht ausschließlich auf Zulieferer verlassen; sie müssen auch auf die Werkslogistik achten, die das letzte Glied in der Lieferkette darstellt und unter ihrer Kontrolle liegt.
Die Werkslogistik bezieht sich darauf, wie ein Teil physisch vom Entladebereich bis in die Hände des Monteurs gelangt. Dieser Prozess kann unterschiedlich ausfallen – manchmal kann der Monteur das Teil einfach mit ausgestrecktem Arm erreichen, während er in anderen Fällen 20 Schritte laufen muss, um es von einem Regal zu holen. Die interne Organisation des Montagebereichs bestimmt diese Unterschiede in der Teilehandhabung.
Der zweite wesentliche Faktor für die Produktivität der Montage ist die Gestaltung der Montagetätigkeiten, einschließlich:
Wie bereits erwähnt, umfasst die innerbetriebliche Logistik eine Reihe von miteinander verbundenen Prozessen, darunter die Beschaffung von Rohmaterialien, die Koordination mit Lieferanten, das Bestandsmanagement und die Sicherstellung, dass Produkte zur richtigen Zeit am richtigen Ort ankommen. Dazu gehören der Empfang, die Handhabung und Lagerung von eingehenden Rohmaterialien, Komponenten und Teilen, sobald sie in das Werk gelangen, sowie deren Transport zu den verschiedenen Produktionslinien und Arbeitsstationen.
Es gibt zwei Hauptbereiche der innerbetrieblichen Logistik: den Prozess des Entladens von Rohmaterialien (sowie das entsprechende Beladen der Fertigprodukte) und die Materialversorgung der einzelnen Montagestationen.
Die Ent- und Beladevorgänge umfassen Aspekte wie:
Das Hauptziel der Logistik an den Montagestationen besteht darin, die Bedürfnisse der Produktionsmitarbeiter zu erfüllen, indem unnötiges Gehen, Materialhandling und Zeitverschwendung minimiert werden. Um dies zu erreichen, müssen alle für eine bestimmte Aufgabe benötigten Materialien leicht verfügbar und in einem praktischen Materialbereich in der Nähe des Arbeitsplatzes positioniert sein.
Bei der Festlegung des besten Standorts für jedes Teil im Montagebereich sollten mehrere wichtige Faktoren berücksichtigt werden:
Darüber hinaus sollten große Teilebehälter so angeordnet sein, dass sie sich nicht gegenseitig blockieren, um einen effizienten Materialfluss sicherzustellen. Behinderungen können zu Verzögerungen, Fehlern und verringerter Produktivität führen. Ein freier, ungehinderter Zugang zu jedem Behälter ermöglicht die problemlose Entnahme der Teile und fördert so die Effizienz.
Um die Organisation aufrechtzuerhalten, sollten alle Teilebehälter und -regale eindeutig markierte Positionen auf dem Boden haben. Die Implementierung eines Koordinatensystems an der Montagestation ist besonders nützlich. Jedes Teil kann einer bestimmten Koordinate zugewiesen werden, die dann in das Produktionsplanungsmodul Ihres ERP-Systems integriert werden kann. Dieses System kann sowohl für große als auch kleine Teile verwendet werden und hilft, den Lieferprozess vom Lager zur Montagestation zu automatisieren. Automatisierte Arbeitsaufträge können generiert werden, und sogar AGVs (Automated Guided Vehicles) können den gesamten Teilelieferprozess in der Fabrik übernehmen (siehe auch: RFID Automation).
Was ist der Montageprozess in der Fertigung?
Der Montageprozess ist die letzte Phase in der diskreten Fertigung, bei der mehrere verschiedene Komponenten zu einem fertigen Produkt zusammengeführt werden. Er umfasst häufig Aufgaben wie das Verbinden von Teilen durch verschiedene Methoden (z. B. Verschrauben, Schweißen) und ist typischerweise arbeitsintensiv. Die Montage sorgt dafür, dass alle Komponenten effizient und korrekt zusammengefügt werden, und ist somit ein entscheidender Schritt bei der Herstellung hochwertiger Produkte.
Wie beeinflusst das Design eines Montageprozesses die Produktivität?
Das Design des Montageprozesses hat einen erheblichen Einfluss auf die Produktivität. Eine sorgfältige Planung der Teileplatzierung, der Arbeitsabläufe und ergonomischer Aspekte kann Zeit und Aufwand minimieren. Ein gut gestalteter Montagebereich stellt sicher, dass häufig verwendete Teile leicht zugänglich sind, was die Belastung der Arbeiter verringert und Optimierungsmängel reduziert. Ein intelligentes Layout in Kombination mit effektiver innerbetrieblicher Logistik kann die Produktionsgeschwindigkeit und die Qualität des Outputs erheblich verbessern. Mehr dazu unter: Prozessdesign in der Fertigung
Kann die Automatisierung menschliche Arbeiter im Montageprozess vollständig ersetzen?
Obwohl die Automatisierung voranschreitet, bleiben menschliche Arbeitskräfte in vielen Bereichen des Montageprozesses unverzichtbar. Bestimmte Aufgaben, insbesondere solche, die Flexibilität, Problemlösungsfähigkeiten und die Fähigkeit erfordern, Fehler oder Anomalien zu bewältigen, sind schwer zu automatisieren. Menschen bieten die nötige Anpassungsfähigkeit für Prozesse mit hoher Variabilität oder kundenspezifischen Produkten, was sie trotz der fortschreitenden Automatisierung in vielen Montageprozessen unersetzlich macht.
Der Montageprozess ist in der Fertigung entscheidend und verbindet Effizienz mit menschlicher Anpassungsfähigkeit. Sein Erfolg hängt von einer sorgfältigen Gestaltung ab, die reibungslose Arbeitsabläufe, eine ergonomische Platzierung der Teile und die Integration von Automatisierung, wo möglich, gewährleistet. Ein gut organisierter Montagebereich kann Zeitverluste verringern und die Produktivität steigern, doch ebenso wichtig ist die effektive Teileversorgung. Dies führt zum breiteren Bereich der Intralogistik, der sich auf die Optimierung der Materialbewegung innerhalb einer Anlage konzentriert. Durch die Verfeinerung der Intralogistik können Hersteller sicherstellen, dass Teile nahtlos zur Montagelinie fließen und so die Effizienz und Leistung des Montageprozesses weiter verbessern.
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Quellen:
(1) Baudin M., Netland T. (2023): Introduction to Manufacturing. New York: Routledge