Fertigungsprozesse sind unerlässlich, um die Nachfrage nach verschiedenen Konsumgütern zu decken. Die rasante technologische und computergestützte Entwicklung verändert die Fertigungslandschaft grundlegend. Hersteller und Branchenexperten informieren sich daher häufig über die verschiedenen verfügbaren Verfahren.
Dieser Artikel bietet eine ausführliche Auseinandersetzung mit dem Thema „Was ist ein Fertigungsprozess?“. Sie erfahren mehr über die Grundlagen der Fertigung, die verschiedenen Arten von Fertigungsprozessen, Strategien und viele weitere nützliche Informationen.
Was ist Fertigung?
Die Fertigung ist der Prozess der Umwandlung von Rohstoffen oder Komponenten in Fertigwaren durch verschiedene Geräte, Methoden, Techniken und Verarbeitungsprozesse.
Die Güter können entweder für den Konsum oder für industrielle Zwecke bestimmt sein. In den Herstellungsprozessen werden viele verschiedene Werkzeuge und Maschinen eingesetzt, um den jeweiligen Zweck zu erfüllen. Die Herstellung erfolgt üblicherweise in mehreren Schritten und beginnt mit Rohmaterialplatten oder -blöcken.
Beispiel für Fertigungsprozesse
Alles um uns herum ist das Ergebnis von Fertigungsprozessen. Smartphones beispielsweise werden in Großserien hergestellt. Jedes einzelne Bauteil eines Smartphones entsteht in einem separaten Fertigungsprozess. Der Bildschirm wird in einer separaten Produktionsstätte hergestellt. Die Hauptplatine stammt aus der Halbleiterfertigung. Das Gehäuse wird per CNC-Bearbeitung gefertigt.
Geschichte der Fertigung
Die Entwicklung von Fertigungsprozessen ging Hand in Hand mit der Entwicklung der Zivilisation. Im Laufe der Zeit fanden weitere Materialien Verwendung in der Fertigung. Kupfer, Bronze und Eisen wurden zu den Standardwerkstoffen für Werkzeuge, Keramik, Waffen und andere Produkte. Mit der Zunahme der verfügbaren Materialien entwickelten sich auch die Fertigungsmethoden weiter.
Das rasanteste Wachstum der Fertigungsprozesse fand während der industriellen Revolution statt. Prozesse, die traditionell von Hand ausgeführt wurden, wurden maschinell umgesetzt. Technologien wie Dampfkraft und Elektrizität befeuerten den Innovationsdrang in der Fertigung zusätzlich.
Die Entwicklung von Computern führte zur Entstehung der CNC-Technologie (Computer Numerical Control). Sie brachte die Automatisierung in die Fertigungsindustrie. Moderne Fertigungsunternehmen nutzen hochentwickelte Maschinen mit hochautomatisierten Abläufen für die Massenproduktion.
Welche verschiedenen Fertigungsstrategien gibt es?
Unterschiedliche Fertigungsprozesse lassen sich in drei Strategietypen einteilen. Diese Strategien sind:
Lagerfertigung (MTS)
Die Lagerfertigung (Make-to-Stock, MTS) ist eine der traditionellen Fertigungstechniken. Bei der Lagerfertigung werden Produkte auf Basis der potenziellen Nachfrage hergestellt und anschließend eingelagert.
Bei der Lagerfertigungsstrategie (Make-to-Stock, MTS) können Hersteller anhand von Vorverkäufen das Produktionsvolumen schätzen. Schätzungen können auch auf Marktforschung basieren. Die Kunden erhalten das Produkt sofort zum gewünschten Zeitpunkt. Aus diesem Grund war die Lagerfertigungsstrategie in der Vergangenheit die gängigste Fertigungsmethode.
Vorteile der Lagerfertigung
Die Fertigung auf Lager bietet den Vorteil kürzester Lieferzeiten. Die Produkte sind bereits vor der Kundennachfrage fertig. Daher müssen die Kunden überhaupt nicht auf das Produkt warten.
Nachteile der Lagerfertigung
Ein wesentlicher Nachteil der Lagerfertigung sind die hohen Vorlaufkosten. Die Produktion großer Stückzahlen im Voraus erfordert hohe Investitionen. Hinzu kommt das Risiko unverkaufter Produkte, was zu Verlusten führen kann.
Anwendung
Die Bekleidungsindustrie ist ein gutes Beispiel für ein produzierendes Unternehmen, das die MTS-Methode anwendet. Marken lassen Kleidung in großen Mengen herstellen, um die Kundennachfrage zu decken. Bleiben Produkte unverkauft, bieten die Geschäfte Rabatte an, damit neue Bestellungen eingelagert werden können.
Auftragsfertigung (MTO)
Die auftragsbezogene Fertigung (Make-to-Order, MTO) beginnt mit der Produktion, sobald der Kunde die Bestellung aufgibt. Dadurch wird der Nachteil der Lagerfertigung (Make-to-Stock) beseitigt. Es fallen keine hohen Vorlaufkosten an und es besteht kein Risiko, dass Produkte unverkauft bleiben.
Vorteile
Im Fertigungsmodell „Auftragsfertigung“ ist kein großer Produktbestand erforderlich. Nach der Herstellung werden die Produkte direkt ausgeliefert. Dadurch werden Lagerkosten eingespart. Allerdings muss weiterhin ein Bestand der für die Fertigung benötigten Teile vorgehalten werden.
Nachteile
Ein wesentlicher Nachteil der auftragsbezogenen Fertigung ist die lange Lieferzeit. Die Produktion beginnt erst, wenn die Kundenbestellung eingeht. Daher muss der Kunde auf das Produkt warten. Allerdings bietet dieses Modell den Vorteil, dass Kundenfeedback in die Produktionsphase einfließen kann.
Anwendung
Ein wichtiger Anwendungsbereich der auftragsbezogenen Fertigung ist die Herstellung von Verteidigungsgütern. Die Produktion beginnt, sobald der Kunde die Bestellung aufgibt. So können Hersteller auch die Kundenwünsche berücksichtigen. Zudem besteht kein Risiko, dass die Produkte veralten.
Zusammenbauen (MTA)
Beim Modell „Make to Assemble“ (MTA) werden die Einzelteile eines Produkts im Voraus gefertigt. Die Endmontage erfolgt jedoch erst nach der Bestellung durch den Kunden. Dieses Modell ist auch als „Assemble to Configure“ (ATC) oder „Configure to Order“ (CTO) bekannt.
Vorteile
Die Auftragsfertigung vereint einige Vorteile der Direktfertigung und der Fertigung auf Bestellung. Da die Komponenten im Voraus gefertigt werden, ist die Wartezeit nach der Bestellung durch den Kunden sehr kurz. Darüber hinaus kann das Produkt an die spezifischen Kundenwünsche angepasst werden. Der Kunde kann das Produkt nach seinen Präferenzen gestalten.
Nachteile
Die Fertigung mit Montage weist auch einige Nachteile der beiden vorherigen Fertigungsmodelle auf. Die Vorfertigung der Bauteile erfordert eine hohe Anfangsinvestition. Zudem erfolgt die Montage erst nach der Bestellung durch den Kunden. Daher entstehen weiterhin Wartezeiten.
Anwendung
Ein gutes Beispiel für die Montage durch Montage ist das Laptop-Herstellungsmodell. Hersteller lagern Komponenten wie Arbeitsspeicher, Gehäuse, Speicher, Bildschirm und vieles mehr. Diese Teile werden dann auf vielfältige Weise montiert, um die Nachfrage der einzelnen Kunden zu decken.
Welche verschiedenen Herstellungsverfahren gibt es?
Es stehen viele verschiedene Fertigungsverfahren zur Verfügung, um unterschiedliche Ergebnisse zu erzielen. Einige dieser Fertigungsverfahren sind:
Bildung
Umformverfahren verändern die Form des Materials, ohne es zu schneiden. Dieses Verfahren basiert auf der plastischen Verformung von Werkstoffen. Es ist jedoch nur begrenzt anwendbar, da nicht alle Materialien plastisch verformbar sind. Versucht man beispielsweise, Glas zu biegen, zerbricht es.
Das Umformen zeichnet sich durch niedrige Fertigungskosten und vernachlässigbaren Materialverlust aus. Es wird häufig zur Herstellung von Metallprodukten eingesetzt. Allerdings lassen sich damit keine einzigartigen Merkmale oder inneren Geometrien in den Produkten erzeugen.
Gängige Beispiele für Umformprozesse sind:
- Schmieden
- Extrusion
- Gewinderollen
- Beugung
- Stempeln
- Wenden
Anwendung der Umformung
Umformverfahren werden für eine breite Palette von Metall- und Legierungsprodukten eingesetzt. Gängige Beispiele für Umformverfahren sind:
- Rohre
- Turbinenringe
- Metallplatten
- Download
- Autorahmen
Casting
Beim Gießen wird das Material geschmolzen und in eine Form des gewünschten Produkts gegossen. Nach dem Abkühlen entsteht das fertige Teil. Mit dem Gießverfahren lassen sich Formen unterschiedlicher Komplexität herstellen. Das Gießen zählt zu den ältesten Fertigungsmethoden und wurde ursprünglich zur Herstellung von Metallmünzen und Skulpturen eingesetzt.
Gießen zählt zu den kostengünstigeren Fertigungsmethoden. Es eignet sich jedoch nur für Materialien, die geschmolzen und in die gewünschte Form gebracht werden können. Daher wird es hauptsächlich für Metalle und einige Kunststoffe eingesetzt.
Gängige Anwendungsgebiete von Gießverfahren sind:
- Bergbauausrüstung
- Automobilindustrie
- Verteidigungsteile
- Kunst- und Skulpturenprojekte
- Haushaltsarmaturen
Der Übergang zu
Das Fügeverfahren dient dazu, zwei unterschiedliche Teile miteinander zu verbinden. Es kommt bei der Herstellung komplexer Produkte zum Einsatz. Die direkte Fertigung eines komplexen Produkts ist mitunter nicht realisierbar. Daher wird die Produktion in die Herstellung mehrerer einfacher Teile und deren anschließendes Zusammenfügen unterteilt.
Fügen kann die Produktionskosten bei der Herstellung komplexer Teile senken. In manchen Fällen ist Fügen die einzig praktikable Methode zur Produktfertigung. Fügen bietet zudem den Vorteil, dass im Fehlerfall nur ein Teil des Produkts ausgetauscht werden kann, anstatt das gesamte Produkt ersetzen zu müssen. Beispiele für Fügeverfahren sind:
- Lötung
- Hartlöten
- Mutter-Schrauben-Befestigungselemente
- Fingergelenke
- Kleben
- Harzbindung
- Kniehebelgelenk
- Splintverbindung
Die meisten Konsumgüter werden durch Fügeverfahren hergestellt. Beispielsweise werden bei Elektronikartikeln unzählige kleinere Bauteile durch Fügeverfahren miteinander verbunden. Beispiele für Fügeverfahren sind:
- Elektronische Geräte
- Flugzeuge
- Automobiles
- Smartphones
- Möbel
Molding
Das Formen ähnelt dem Gießverfahren. Dabei wird das geschmolzene Material in eine Negativform des Endprodukts gegossen. Diese Negativform wird als Gussform bezeichnet. Während Gießen hauptsächlich bei Metallen Anwendung findet, werden beim Formen Kunststoffteile hergestellt.
Das Formenverfahren erfordert hohe Anfangskosten für die Herstellung der Formen. Auch die Produktionsvorlaufzeit ist lang. Sobald die Formen jedoch gefertigt sind, eignet sich das Verfahren für die Massenproduktion. Die Formen können wiederverwendet werden, wodurch die Produktionskosten sinken.
Gängige Formgebungsverfahren sind beispielsweise:
- Spritzgießen
- Formpressen
- Strangpressen
- Spritzguss
- Thermoformen
- Reaktionsspritzguss
- Kronenformteil
Das Spritzgießen findet vielfältige Anwendung bei Konsumgütern, wie zum Beispiel:
- Verpackungen für Lebensmittel
- Medizinische Teile
- Automobilindustrie
Additive Fertigung
Beim additiven Fertigungsverfahren entsteht ein Produkt durch schichtweises Auftragen von Material. Das Material wird unter Wärmezufuhr aufgetragen. Der Schichtauftrag wird in der Regel durch automatisierte Software gesteuert.
Das additive Fertigungsverfahren eignet sich für Materialien, die sich durch Hitze formen lassen. Dazu gehören Metalle und bestimmte Kunststoffe. Additive Fertigungsverfahren ermöglichen einen hohen Grad an Individualisierung. Die Vorlaufzeit ist kurz. Die eigentliche Produktionszeit kann jedoch länger sein.
Die verschiedenen Arten von additiven Fertigungsverfahren sind:
- 3D Druck
- Gerichtete Energiedeposition
- Binderdüsen
- Materialextrusion
- Blattlaminierung
- Pulverbettfusion
- Mehrwertsteuerpolymerisation
Das additive Fertigungsverfahren findet in der Fertigungsindustrie vielfältige Anwendung. Einige dieser Anwendungen sind:
- Schmuckherstellung
- Medizinische Implantate
- Spezielle Maschinenzahnräder
- Automobilkomponenten
- Roboter
Subtraktive Fertigung
Die subtraktive Fertigung dient der Teileherstellung durch kontrolliertes Abtragen von Material. Sie wird auch als spanende Bearbeitung bezeichnet . Es ist das vielseitigste Verfahren und eignet sich für alle Materialarten.
Die Bearbeitungsprozesse werden durch computergesteuerte numerische Steuerung (CNC) geregelt . Diese ermöglicht die automatisierte Bewegung der Werkzeuge bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit und Präzision. Subtraktive Fertigungsverfahren sind die dominierende Technologie in den meisten Fertigungsindustrien. Die meisten Lohnfertigungsbetriebe nutzen diese Technologie.
Einige gängige subtraktive Fertigungsverfahren sind:
Welche verschiedenen Arten der Fertigung gibt es?
Die Fertigung eines Bauteils kann auf vielfältige Weise erfolgen. Diese Ansätze haben unterschiedliche Anforderungen, Anwendungsbereiche und Ergebnisse. Die verschiedenen Fertigungsarten sind:
Wiederholte Fertigung
Serienfertigung bezeichnet die großflächige Produktion kleinerer Bauteile, die anschließend montiert werden. Sie zeichnet sich durch eine starre Fertigungslinie aus, die eine extrem schnelle Produktion großer Stückzahlen ermöglicht. Um den Produktionszeitrahmen einzuhalten, ist bei diesem Fertigungsverfahren keine individuelle Anpassung möglich.
Die hohe Produktionsgeschwindigkeit erfordert, dass die Rohmaterialien direkt neben der Produktionslinie gestapelt werden. Die Produktionsabläufe bei der Serienfertigung sind nicht komplex. Die fertigen Produkte werden nach ihrer Herstellung chargenweise zur späteren Verwendung versandt.
On-Demand-Fertigung
Die bedarfsorientierte Fertigung basiert stark auf Individualisierung. Die Produktion erfolgt in kleinen Serien nach Eingang der Kundenbestellung. Kunden können die gewünschten Produktspezifikationen festlegen. Dieses Produktionsmodell erfordert geringe Anfangsinvestitionen. Kunden leisten häufig eine Anzahlung.
Die bedarfsorientierte Fertigung hat den Nachteil langer Vorlaufzeiten. Ein Auftrag geht erst in Produktion, nachdem der Kunde seine Bestellung mit allen Anforderungen aufgegeben hat. Daher kann die Produktionszeit in diesem Prozess sehr lang sein.
Maßanfertigung
Kundenspezifische Fertigung ist untrennbar mit Spezifität verbunden. Diese Produktionsweise orientiert sich an den individuellen Kundenspezifikationen und umfasst häufig Einzelanfertigungen oder Kleinserien eines bestimmten Produkts. Die Kunden geben die genauen Produktparameter vor, vom Design bis zur Funktionalität.
Die Anfangsinvestition ist in der Regel moderat, da die Produktion erst nach Auftragsbestätigung beginnt. Vorauszahlung ist üblicherweise Teil des Transaktionsprozesses.
Die kundenspezifische Fertigung birgt jedoch auch Herausforderungen. Da sie auf Einzelbestellungen basiert, kann die Lieferzeit für jedes Produkt erheblich sein.
Die Fertigung beginnt erst nach Auftragserteilung und Bereitstellung detaillierter Spezifikationen, was zu erheblichen Verzögerungen bei der Lieferzeit führen kann.
Montagelinienfertigung
Die Fließbandfertigung nutzt die fertigen Produkte aus der Serienproduktion. Es handelt sich um ein schnelleres Fertigungsverfahren, da lediglich das Zusammenfügen verschiedener Komponenten erforderlich ist.
Fließbänder waren die treibende Kraft der industriellen Revolution. Die meisten Massenproduktionsindustrien nutzen das Fließbandmodell. Nachdem die Produkte im Montagewerk gefertigt wurden, werden sie an die Kunden ausgeliefert. In der Regel ist nach der Montage keine Nachbearbeitung erforderlich.
Diskrete Fertigung
Die diskrete Fertigung umfasst die Herstellung von identifizierbaren, voneinander verschiedenen Produkten. Dabei werden auch die zur Herstellung verwendeten Rohstoffe nachverfolgt. Produktvarianten lassen sich schnell realisieren. Die Automobilproduktion ist ein gutes Beispiel für diskrete Fertigung. Die Speiseölproduktion hingegen ist ein Beispiel für nicht-diskrete Fertigung, da die einzelnen Produkteinheiten nicht voneinander unterschieden werden.
Lohnfertigung
Die Einzelanfertigung findet in kleinen Werkstattbereichen statt. Es gibt keine Fließbandfertigung. Diese Fertigungsmethode eignet sich für die Herstellung von Kleinserien. Die Produkte sind in der Regel kundenspezifische Aufträge, die auf den jeweiligen Anforderungen des Kunden basieren. Dieses Produktionsmodell ist gängig für den Maschinenbau in anderen Branchen. Es wird auch für die Herstellung von Spezialteilen für die Luft- und Raumfahrt sowie die Schifffahrt eingesetzt.
Massenproduktion
Die Massenproduktion umfasst die Herstellung eines Standardprodukts in sehr großen Mengen. Dieses Fertigungsmodell kann verschiedene Prozesse und Technologien nutzen, um die Produktionsmengen zu erreichen. Moderne Massenproduktionslinien zeichnen sich durch einen hohen Automatisierungsgrad und den Einsatz von Robotern aus. Aufgrund der hohen Automatisierung verfügt eine Massenproduktionslinie über einen eigenen Bereich für Qualitätskontrolle und Inspektion.
Kontinuierliche Prozessfertigung
Die kontinuierliche Fertigung arbeitet rund um die Uhr ohne Unterbrechungen. Dieses Fertigungsverfahren eignet sich für fließfähige Produkte. Typische Beispiele für kontinuierliche Fertigungsprozesse sind Ölraffinerien, Gasanlagen, Kraftwerke, Wasseraufbereitungsanlagen usw.
Die in der kontinuierlichen Fertigung eingesetzten Maschinen laufen rund um die Uhr. Die Prozesse verlaufen alle gleichbleibend und ohne Abweichungen. Dieses Verfahren ist das Gegenteil der Chargenfertigung.
Serienfertigung
Die Chargenfertigung umfasst die Produktion einer begrenzten Stückzahl. Die Produktion wird gestoppt, sobald die festgelegte Stückzahl erreicht ist. Nach einer Pause wird die Produktion wieder aufgenommen. Die Produktionsmenge richtet sich üblicherweise nach der Kundenbestellung.
Die Produkte einer Charge weisen eine hohe Konsistenz auf. Zwischen zwei verschiedenen Chargen können jedoch Abweichungen auftreten. Die Wartezeit zwischen den Chargen ermöglicht die Qualitätskontrolle und Maschinentests. Zudem vereinfacht sie die Lagerverwaltung und -nutzung.
Lean Manufacturing
Lean Manufacturing konzentriert sich auf maximale Produktivität und minimale Verschwendung. Verschwendung umfasst mehr als nur nicht verwendete Materialien. Sie beinhaltet alle Aktivitäten und Produkte, für die der Kunde nicht bezahlen würde. Lean Manufacturing zielt darauf ab, diese überflüssigen Produkte und Prozesse zu eliminieren. Dadurch steigert der Lean-Manufacturing-Prozess die Produktionsqualität und verkürzt gleichzeitig die Durchlaufzeiten.
HMLV-Fertigung (High-Mix Low-Volume)
Die Fertigung von Produkten mit hoher Produktvielfalt in kleinen Stückzahlen (High-Mix Low-Volume, HMLV) ist ein Produktionsansatz, der sich auf die Herstellung einer breiten Produktpalette in relativ kleinen Stückzahlen konzentriert. Im Gegensatz zur Massenproduktion, die die Herstellung standardisierter Artikel in großem Umfang betont, legt die HMLV-Fertigung Wert auf Flexibilität, Individualisierung und schnelle Produktwechsel. Dieses Fertigungsmodell wird häufig in Branchen eingesetzt, in denen sich die Kundenanforderungen häufig ändern und die Produkte spezielle Designs oder Konfigurationen erfordern.
Green Manufacturing
Grüne Fertigung ist ein Produktionsprozess, der auf umweltfreundliche Verfahren und Materialien setzt. Die Prozesse der grünen Fertigung verursachen minimale Schadstoffemissionen. Die Materialien sind in der Regel wiederverwendbar. Der Großteil der bei einem grünen Fertigungsprozess anfallenden Abfälle wird recycelt.
Die Umstellung von konventioneller auf umweltfreundliche Fertigung kann Investitionen erfordern. Langfristig können umweltfreundliche Fertigungsprozesse jedoch kostensparend sein. Zudem suchen immer mehr Verbraucher nach umweltfreundlichen Alternativen.
Prozessfertigung
Die Prozessfertigung umfasst eine großtechnische Produktionslinie, die auf einem einheitlichen Rezept basiert. Die so hergestellten Produkte sind nicht zu unterscheiden. Daher kann die Prozessfertigung als Gegenstück zur diskreten Fertigung betrachtet werden. Beispielsweise zählt eine Butterfabrik zur Prozessfertigung. Auch Saftproduktionsanlagen sind Teil der Prozessfertigung.
Mehrere Prozessfertigungsindustrien können zu einer diskreten Fertigungsanlage kombiniert werden. Beispielsweise ist Butter ein Prozessfertigungsprodukt. Auch die Kartonverpackung für Butter wird prozessgefertigt. Zusammen ergeben diese beiden jedoch ein diskretes Fertigungsprodukt.
Smart Manufacturing
Intelligente Fertigung nutzt künstliche Intelligenz in der Produktion. Der intelligente Fertigungsprozess ist eine hervorragende Methode zur Optimierung des Bestandsmanagements. Zudem kann er den Produktionsprozess effizient an die Nachfrage anpassen. Funktionen wie intelligente Simulationen helfen, Probleme in der Montagelinie vorherzusagen, bevor sie auftreten.
Intelligente Fertigungstechniken lassen sich mit allen anderen Fertigungsmethoden integrieren. Diese Integration ermöglicht es der Fertigungsindustrie, Kosten zu senken und die Produktivität mithilfe von Datenanalysen zu steigern. Darüber hinaus können intelligente Fertigungstechniken auch Engpässe in Produktionssystemen beseitigen.
Welche unterschiedlichen Fertigungsindustrien gibt es?
Es gibt viele verschiedene Arten von Fertigungsindustrien. Jede Branche hat ihre spezifische Struktur und bevorzugte Fertigungsstrategien. Diese verschiedenen Fertigungsindustrien sind:
Automobilindustrie
Die Automobilindustrie zählt gemessen am Umsatz zu den größten Branchen weltweit. So ist beispielsweise die Toyota Motor Corporation der zweitumsatzstärkste Fertigungssektor der Welt.
Die hohe Nachfrage und die hohen Umsätze der Branche ermöglichen es Automobilherstellern, modernste Technologien und Verfahren einzusetzen. Die moderne Automobilfertigung nutzt hybride Fertigungsmodelle für eine herausragende Qualitätskontrolle.
Luft- und Raumfahrtindustrie
Die Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt hochinnovative Fertigungstechnologien. Die dort hergestellten Anlagen müssen extremen Bedingungen standhalten. Daher wird jedes Bauteil individuell gefertigt, um den höchsten Standards der Branche gerecht zu werden.
Verteidigungsindustrie
Die Verteidigungsindustrie funktioniert ähnlich wie die Luft- und Raumfahrtbranche. Verteidigungsteile benötigen robuste Metalllegierungen und innovative Werkstoffe, um den Belastungen im Einsatz standzuhalten. Die Rüstungsindustrie setzt in der Regel auf bedarfsorientierte Fertigung mit hohem Individualisierungsgrad.
Maschinenbauindustrie
Maschinenhersteller beliefern andere Branchen mit Werkzeugen und Ausrüstungen. Diese Branchen fertigen kundenspezifische Aufträge, um die Produktionsanlagen ihrer Kunden optimal auszustatten. Die Ausrüstungen werden in sehr begrenzten Stückzahlen produziert. Dadurch wird die Gefahr veralteter Lagerbestände aufgrund technologischer Entwicklungen vermieden.
Elektronik-Industrie
Elektronikhersteller kombinieren Massenproduktionsmethoden mit Fließbandfertigung. Kleinere Bauteile wie Leiterplatten, Halbleiterbaugruppen, Prozessoren, Displays usw. werden in eigenen Produktionslinien gefertigt. Die Endmontage erfolgt dann in einem späteren Schritt im Werk des Herstellers.
Lebensmittel
Lebensmittel werden im Allgemeinen in kontinuierlichen Produktionsprozessen hergestellt. Große Rohstoffbestände werden vorgehalten. Die produzierten Artikel werden anschließend mit den Lebensmittelverpackungen versehen. Die fertigen Produkte werden in einem Chargenproduktionsprozess ausgegeben.
Textilindustrie
Textilien werden in der Regel in großen Produktionslinien hergestellt. Die fertigen Produkte werden direkt an die Geschäfte geliefert, anstatt eingelagert zu werden. Ältere Produkte werden oft mit Preisnachlass verkauft, um Platz für neue Ware zu schaffen.
Chemische Verarbeitung und Herstellung
Die chemische Industrie verarbeitet Rohstoffe zu Produkten wie Bleichmittel, Öl, Kosmetika, Bodenreinigern usw. Diese Industrien arbeiten in der Regel in der Prozessfertigung. Die fertigen Chemikalien werden anschließend in speziellen Behältern verpackt und später in der Endmontage verarbeitet. Der Prozess nutzt das Chargenverfahren.
Pharmaindustrie
Die Pharmaindustrie zählt zu den größten Produktionsbranchen. Sie stellt Medikamente, Impfstoffe und andere Medizinprodukte her. Die Arbeitsweise der Pharmabranche ähnelt der von Chemieanlagen. Die Produkte werden lange vor der Nachfrage der Verbraucher hergestellt. In diesem Sektor besteht ein hohes Risiko des Produktverfalls.
Herstellung von Baustoffen
Die Baustoffindustrie beschäftigt sich mit der Herstellung und Verarbeitung von Beton, Holz, Ziegeln und anderen Rohstoffen. Die Produktionsmodelle in diesem Sektor sind sehr vielfältig und hängen vom jeweiligen Projekt, dem Kunden und der Bestellmenge ab.
Metallverarbeitung
Die Metallverarbeitung befasst sich mit der Aufbereitung von Metallrohstoffen für die Weiterverarbeitung. Sie deckt den Bedarf der Automobil-, Landwirtschafts-, Maschinenbau-, Luftfahrt- und vieler anderer Branchen. Die Metallverarbeitung kann in Einzelanfertigungen oder in größeren Produktionslinien erfolgen.
Kunststoffherstellung
Die Kunststoffverarbeitung setzt üblicherweise Verfahren wie das Spritzgießen ein. Dabei werden Kunststoffe direkt in die gewünschte Endform gebracht. Kunststoffe, die sich durch Wärme verformen lassen, eignen sich gut für additive Fertigungstechnologien wie den 3D-Druck.
Möbelherstellung
Die Möbelindustrie nutzt je nach Betriebsgröße unterschiedliche Produktionsmethoden. Kleinere Betriebe setzen beispielsweise auf Einzelanfertigung und bedarfsorientierte Fertigung. So können sie die Produktionsmenge flexibel an die Marktnachfrage anpassen. Dies erleichtert auch das Bestandsmanagement.
Größere Hersteller können die Serienfertigung nutzen, um Aufträge vor dem Marktbedarf fertigzustellen. Das Produktionsvolumen ist jedoch aufgrund von Marktschwankungen und des erforderlichen Kapitals begrenzt.
Papierherstellung
Die Papierindustrie stellt eine breite Produktpalette her. Zu den gängigen Produkten gehören Zeitungen, Notizbücher, Bücher, Karton, Dekorationsartikel und viele weitere Papierwaren. Die Betriebe können im Chargen- oder im Prozessfertigungsbetrieb arbeiten. Die Technologie ist in der Regel einfach, da die verwendeten Bauteile relativ wenige Unterschiede aufweisen.
Energie
Der Energiesektor produziert Kraftstoffe und kraftstoffbasierte Produkte. Die Öl- und Gasindustrie ist ein gutes Beispiel dafür. Diese werden in Prozessanlagen hergestellt. Der Energiesektor setzt komplexe und innovative Maschinen ein, um den anspruchsvollen Einsatzbedingungen standzuhalten.
Schritte im Herstellungsprozess
Im Allgemeinen folgt der Fertigungsablauf einer ähnlichen Abfolge von Ereignissen. Diese Ereignisse sind:
1. Das Produkt konzipieren
Zunächst erstellt der Hersteller eine Vorauswahl der Produkte, die er fertigen möchte. Dazu gehört es, eine allgemeine Vorstellung vom Produkt zu haben. Es ist in dieser Phase noch nicht zwingend erforderlich, die genauen Produktmerkmale zu kennen.
2. Produktforschung
Die Produktrecherche beginnt, sobald der Hersteller eine grundlegende Vorstellung vom Produkt hat. In dieser Phase können die Produktmerkmale aufgelistet werden. Hersteller suchen außerdem nach Konkurrenzprodukten und analysieren die Marktnachfrage. Ein Businessplan hilft dabei, die Produktionsmenge und die Skalierungsstrategie festzulegen. Verschiedene Produktmaterialien werden in dieser Phase in die engere Auswahl genommen.
3. Produktdesign
Das Produkt wird in technischen Zeichnungen visualisiert. Diese Zeichnungen berücksichtigen die Abmessungen aller Produktmerkmale. Außerdem werden das Produktmaterial und alle weiteren Produktanforderungen festgelegt. Anschließend geht das Produkt in die Prototypenphase.
4. Prototypentests
Die Prototypenerstellung umfasst die Anfertigung von Produktmodellen. Diese Modelle sollten dem Endprodukt so ähnlich wie möglich sein. Der Prototyp vermittelt dem Hersteller eine Vorstellung davon, wie das Produkt aussehen wird. Etwaige größere Probleme des Produkts werden in dieser Phase behoben.
5. Produktherstellung
Nach Abschluss der Prototypenphase beginnt die Kleinserienfertigung des Produkts. Diese Einheiten sind für Endkunden bestimmt. Die Hersteller sammeln Feedback von den Kunden zu ihren Erfahrungen mit dem Produkt.
6. Rückkopplungsschleife
Das Kundenfeedback fließt in die Produktentwicklung ein. Das überarbeitete Teil wird anschließend mit den neuen Änderungen gefertigt. Auch zu diesen Änderungen können die Kunden Feedback geben. Dieser Feedback-Zyklus wird über mehrere Iterationen fortgesetzt, bis das Produkt perfektioniert ist.
7. Offizielle Veröffentlichung
Das Endprodukt wird offiziell auf den Massenmarkt gebracht. In dieser Phase gibt es keine Produktionsbeschränkungen. Die Produktion erfolgt in Stückzahlen, die die Kundennachfrage decken können.
Vor- und Nachteile der Fertigungsindustrie
Der Fertigungssektor bietet viele Vorteile, hat aber auch einige Einschränkungen. Diese sind:
Vorteile der Fertigung
- Skalierbarer Sektor
- Sehr profitabel
- Flexibel
- Anpassbare Investition
Nachteile der Fertigung
- Sich ständig weiterentwickeln
- Abhängig vom Angebot
- Betriebskosten
Risiken in der Fertigung
Die Fertigung erfolgt unter Berücksichtigung bestimmter Risiken. Zu den mit der Fertigung verbundenen Risiken gehören unter anderem:
Diebstahl von geistigem Eigentum
Der Diebstahl geistigen Eigentums ist ein häufiges Problem in der Fertigungsindustrie. Er tritt auf, wenn das Design oder die Rezeptur eines Produkts von Dritten gestohlen und unter einem anderen Namen hergestellt wird. Dies kann für den Hersteller zu Verlusten führen, da er das Produkt selbst entwickelt hat.
Produkt-Rückrufe
Es kommt vor, dass ein schwerwiegender Produktmangel unbemerkt bleibt. Dies führt zu Produktrückrufen durch den Hersteller. Produktrückrufe können sehr kostspielig sein und zu erheblichen Verlusten führen.
Unterbrechung der Lieferkette
Das Lieferkettenmanagement ist entscheidend, sobald das Produkt auf den Markt kommt. Allerdings bestehen zahlreiche Risiken von Lieferkettenunterbrechungen. Beispielsweise kann es zu Transportverzögerungen kommen. Es kann zu Engpässen bei bestimmten Rohstoffen kommen. Maschinen können ausfallen. Solche Unterbrechungen können Verzögerungen und damit verbundene finanzielle Verluste verursachen. Auch Geschäftseinbußen sind möglich.
Rohstoffe
Der Preis eines Produkts basiert auf den Rohstoffpreisen während der Produktentwicklungsphase. Diese Preise können jedoch später ohne Vorankündigung steigen. Hersteller haben nicht die Freiheit, die Produktpreise so frei anzupassen. Dies kann dazu führen, dass die Herstellungskosten die Verkaufspreise übersteigen.
Veraltete Techniken
Fertigungstechnologien entwickeln sich rasant. Hersteller verfügen nicht immer über die nötigen Investitionen, um sich an diese technologischen Entwicklungen anzupassen. Industriemaschinen sind sehr teuer. Die regelmäßige Modernisierung der Anlagen führt daher zu unerschwinglichen Kosten für die Hersteller.
Die größten Herausforderungen, denen sich Hersteller im heutigen Geschäftsumfeld gegenübersehen
Die Hersteller stehen heute in den meisten Branchen vor bestimmten Herausforderungen. Diese Herausforderungen sind:
- Wettbewerb: In allen Fertigungsbranchen herrscht ein starker Wettbewerb. Das bedeutet, dass die Hersteller zusätzliche Mittel investieren müssen, um die Produkteigenschaften zu verbessern und das Produkt zu vermarkten.
- Umweltsorgen: Die Fertigungsindustrie ist mit einem gewissen CO₂-Fußabdruck verbunden. Einige Sektoren sind diesbezüglich riskanter als andere.
- Cyberangriffe: Moderne Unternehmen nutzen IT-Systeme zur Datenspeicherung. Dies birgt das Risiko von Cyberangriffen. Datenpannen infolge von Cyberangriffen verursachen enorme Verluste und können zur Schließung von Unternehmen führen.
- Personalentwicklung: Die Hersteller müssen mehr investieren, um qualifizierte Arbeitskräfte zu gewinnen. Angesichts des Fachkräftemangels müssen sie in die Weiterbildung ihrer Mitarbeiter investieren.
- Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen: Die meisten Produktionsbranchen unterliegen regulatorischen Bestimmungen. Diese Bestimmungen können sich auf die Qualitätskontrolle des Endprodukts, die Arbeitsbedingungen oder die Datensicherheit beziehen.
Wichtige Faktoren im Herstellungsprozess
Es gibt bestimmte Faktoren, auf die sich jeder Hersteller für einen optimalen Prozess konzentrieren muss. Diese Faktoren sind:
- Produktqualität: Das Produkt muss akzeptable Qualitätsstandards erfüllen. Andernfalls gilt es als Ausschussware. Dies kann zu Reputationsverlusten oder finanziellen Einbußen für die Marke führen.
- Produktionskosten: Produkte haben einen festgelegten Marktwert. Hersteller sorgen dafür, dass die Produktionskosten deutlich unter diesem Wert liegen, um profitabel zu bleiben.
- Modularität: Das Fertigungssystem sollte flexibel genug sein, um auf etwaige Schwankungen in der Lieferkette reagieren zu können. Diese können durch veränderte Nachfrage oder durch neue, erforderliche Produktvarianten bedingt sein.
- Effizienz: Sämtlicher im Produktionsprozess entstehender Abfall stellt potenziell einen Verlust dar. Hersteller sind bestrebt, Abfall zu minimieren, um die Effizienz zu maximieren. Abfall umfasst unerwünschtes Material, Teile und ungenutzte Arbeitskräfte.
- Sicherheit: Es ist wichtig, die Sicherheit der Beschäftigten und des Arbeitsplatzes zu gewährleisten. Arbeitnehmer benötigen ein sicheres Arbeitsumfeld. Sicherheit wird durch Schutzmaßnahmen an den Anlagen und in den Arbeitsabläufen erreicht.
- Produktmarketing: Marketing ist im heutigen Geschäftsumfeld von entscheidender Bedeutung. Hersteller müssen ihre Produkte vermarkten, um im Wettbewerb bestehen zu können.
Was sind die Herstellungskosten?
Die Herstellungskosten umfassen alle Investitionen, die für die Produktion eines Produkts notwendig sind. Sie setzen sich aus den Preisen für Rohstoffe, Löhne, Energiekosten usw. zusammen. Die primären Kosten sind die Preise für Rohstoffe und Arbeitskräfte, die direkt während der Produktion anfallen. Diese werden als Betriebskosten bezeichnet.
Zusätzlich fallen Kosten für Material und Energie an, die nicht direkt vom Produkt verbraucht werden. Diese indirekten Kosten werden als Fertigungsgemeinkosten bezeichnet. Produktionskosten lassen sich leicht berechnen. Die Berechnung der Fertigungsgemeinkosten kann jedoch komplexer sein.
Wie berechnet man die Fertigungsgemeinkosten?
Die Berechnung der Fertigungsgemeinkosten kann verschiedene Faktoren umfassen, wie zum Beispiel:
- Wartung der Ausrüstung
- Reparaturen
- Finanzierung und Hypotheken
- Versicherung
- Waste Management
- Indirekte Versorgungsmaterialien wie Schmierstoffe, Kühlmittel, Klebstoffe, Reinigungsmittel usw.
Die Zukunft der Fertigung
Fertigungsprozesse entwickeln sich seit ihren Anfängen stetig weiter. Die Zukunft hält noch komplexere Fertigungstechnologien bereit. Folgende Aspekte sind dabei zu beachten:
- Internet der Dinge (IoT): Das Internet der Dinge verändert die Art und Weise, wie moderne Produkte hergestellt werden. Maschinen können nun Feedbackdaten in den Produktionsprozess einspeisen, wodurch Engpässe beseitigt und die Effizienz gesteigert werden.
- Robotik: Roboter übernehmen die Montagelinien für die automatisierte Produktion. Dies gewährleistet eine schnellere Produktion und einen unterbrechungsfreien Rund-um-die-Uhr-Betrieb.
- Nachhaltige Herstellung: Nachhaltige Fertigung zielt darauf ab, umweltfreundliche Rohstoffe und Verfahren einzusetzen. Dadurch werden die negativen Auswirkungen von Fertigungsprozessen auf das Ökosystem reduziert.
- Künstliche Intelligenz (KI): Künstliche Intelligenz verbessert die Fertigung durch Bedarfsprognosen, die Erweiterung des Kundenstamms und die vorausschauende Wartung von Anlagen.
Fazit
Die obigen Informationen bieten eine detaillierte Analyse der Fertigung und ihrer Bedeutung. Sie kennen nun die verschiedenen Fertigungsmethoden und deren Funktionsweise bei der Verarbeitung von Rohstoffen. Aufgrund der rasanten Innovationen in der Branche verschafft Ihnen die Kenntnis der neuesten Fertigungstechnologien einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.
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Häufig gestellte Fragen
Hier finden Sie Antworten auf einige häufig gestellte Fragen zum Thema Fertigung:
1. Ist die Fertigungsindustrie ein gutes Geschäft?
Ja, die Fertigungsindustrie ist ein wichtiger Wirtschaftszweig. Sie unterstützt direkt oder indirekt alle anderen Branchen. Daher wird es immer eine Nachfrage nach der Fertigungsindustrie geben.
2. Was sind die Hauptziele der Fertigungsindustrie?
Das Hauptziel der Fertigungsindustrie ist die Herstellung von Produkten, für die Kunden und andere Unternehmen bereit sind zu zahlen. Die Produkte werden nach vorgegebenen Spezifikationen und Verfahren in akzeptabler Qualität gefertigt.
3. Worin besteht der Unterschied zwischen Fertigung und Produktion?
Die Fertigung ist die Herstellung greifbarer Güter durch die Verarbeitung von Rohstoffen. Produktion ist ein umfassenderer Begriff, der die Schaffung jeglicher Wertgegenstände einschließt. Dies können Produkte, Waren, Rohstoffe oder auch Dienstleistungen sein. Daher kann die Stahlherstellung ein Produktionsprozess sein. Die Softwareentwicklung hingegen ist eine Produktionsmethode, aber kein Fertigungsprozess.
