Sondermaschinenbau

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Getriebemontagestation: Hebe- und Drehvorrichtung zur leichteren Montage von schweren Getriebeblöcken.

Als Sondermaschinenbau bezeichnet man einen Zweig des Maschinenbaus, der Sondermaschinen herstellt. Im Gegensatz zu Serienmaschinen werden diese nicht ″von der Stange″ verkauft, sondern speziell nach Kundenwunsch konstruiert und gefertigt. Dabei reicht die Spanne von der komplett neu entwickelten Maschine bis zu mehr oder weniger umfangreichen kundenspezifischen Anpassungen. Bei diesen Maschinen handelt es sich daher um Einzelanfertigungen, oder sie werden zumindest nur in kleinen Stückzahlen hergestellt. Die Abgrenzung zum ‚normalen‘ Maschinenbau ist allerdings fließend.[1]

Historische Entwicklung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im vorindustriellen Zeitalter, also noch weit vor der Erfindung der Dampfmaschine waren die Handwerker im Prinzip ebenfalls Sondermaschinenbauer, weil sie Geräte und Maschinen in der Regel im Kundenauftrag konstruierten, fertigten und montierten. Den Grundstein zur industriellen Warenproduktion legten die beiden US-Amerikaner Henry Ford und Frederick Winslow Taylor. Ford legte dabei den Grundstein für eine automatisierte Fertigung, während Taylor die Vorteile der Arbeitsteilung und die Aufteilung in kleine Funktionsbereiche propagierte. [2]

Aufgrund dieser Ideen strebten viele Unternehmen und ihre Mitarbeiter eine Serienfertigung und gegebenenfalls die Massenproduktion an. Allerdings waren häufig die Betriebsmittel zur Serien-/Massenproduktion wie beispielsweise Werkzeuge, Pressen und Presswerkzeuge, Schmiedemaschinen und deren Werkzeuge, Spritzgießmaschinen und deren Formen, die Vorrichtungen bis hin zu den Fertigungsanlagen eher Sonderanfertigungen bis hinab zur Stückzahl / Losgröße 1. Mit Etablierung von Industrie 4.0, dem ″Internet der Dinge″ sowie intelligenten Fabriken dürfte sich der Maschinenbau wieder zur Fertigung von extrem kleinen Losgrößen bis hin zu individuellen Sonderanfertigungen quasi wieder zurückverwandeln. [3] Doch schon heute sorgen geänderte Konsumentengewohnheiten, ein wachsender Preis- und Wettbewerbsdruck dafür, dass individuelle Produkte in einer ständig kurzweiligeren Zeit vermehrt nachgefragt werden. Auch dieser Trend begünstigt den Einsatz von äußerst flexiblen Fertigungssystemen und damit Sondermaschinen.

Merkmale des Sondermaschinenbaus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das wesentliche Merkmal einer Sondermaschine ist der Einmalbau, also die exakt auf den Kundenwunsch abgestimmte Entwicklung, Konstruktion und der Bau einer Maschine. Der Mensch mit seiner Kreativität und Intelligenz ist dabei der wesentliche Maßstab, während Mechanismen zur Konzeption und Konfiguration von Kundenaufträgen, algorithmenbasierte Expertensysteme und andere Regelwerke mehr bisher kaum eine Rolle spielen. Zudem fordern viele Kunden verstärkt komplexere und individuelle Lösungen mit einer steigenden Anzahl an Einflußfaktoren, die es zu berücksichtigen gilt. Das bedeutet, dass der Sondermaschinenbauer wesentlich von den Vorgaben und der Genauigkeit der Kundenwünsche abhängig ist. Aussagefähige Angebote können nur dann erstellt werden, wenn das Pflichtenheft so genau wie möglich erstellt werden konnte. Ist das nicht der Fall, kann der Sondermaschinenbauer sehr leicht in eine existenziell bedrohliche Lage gelangen. Leider wird dieses Risiko und die Unwägbarkeiten selten finanziell honoriert. [4]

Alle anfallenden Kosten (einschließlich aller Änderungen) und die gewünschten Gewinnmargen müssen daher zur Sicherung der Wirtschaftlichkeit in den Verkaufspreis in der Regel in einer einzigen Transaktion berücksichtigt werden. Dies führt daher zu höheren Anschaffungskosten, als beim herkömmlichen Maschinenbau, bei dem unter anderem die Entwicklungskosten auf mehrere Maschinen aufgeteilt werden können. Aufgrund der geringen Verkaufsmengen im Sondermaschinenbau ist die Ausnutzung von Skaleneffekten selten möglich. Ungeplante, nicht kalkulierte Kosten reduzieren zudem den Gewinn. Häufig entstehen Mehrkosten aufgrund von Fehlern, welche behoben werden müssen. Fehler, die nach der Auftragsvergabe auftreten, sind meist die kostenintensivsten, da diese eine Wiederaufnahme vieler Leistungen zur Folge haben können (Neukonstruktion, Neufertigung). Besondere Bedeutung kommt der Funktion der Sondermaschine zu. Die Funktionssicherheit der Maschine ist vorab schwieriger prüf- und verifizierbar, als dies bei Standardlösungen der Fall ist, welche sich oft in der Praxis bereits bewährt haben. Je höher der Individualisierungsgrad der Leistung, desto unvergleichbarer wird diese Sonderlösung mit bestehenden Maschinen und Verfahren. Ohne Referenzen und Erfahrungswerte besteht die Gefahr, dass der Kunde das Funktionsrisiko höher einstuft und Absicherungen gegen Ausfälle verlangt. Vertrauensbildende Maßnahmen durch den Vertrieb können kundenseitigen Absicherungsforderungen und damit zusätzlichen Kosten für den Anbieter entgegenwirken. Der hohe Komplexitäts- und Individualisierungsgrad des Sondermaschinenbaus bietet Anbietern allerdings auch die Chance, höhere Margen als im standardisierten Maschinenbau zu realisieren und eventuell lukrative Nischen zu besetzen.[5]

Auftragsorientierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Unternehmen des Sondermaschinenbaus arbeiten in erster Linie auftragsorientiert, das bedeutet, dass die Produktentwicklung ein wesentlicher Teil der Auftragsabwicklung darstellt. Die Produkte des Sondermaschinenbaus stellen spezialisierte, oftmals mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur dar. Es werden in der Regel absolute Einzelstücke gefertigt oder maximal Kleinserien produziert. Durch den weitreichenden Kundeneinfluss sind nicht nur während der Produktentwicklung, sondern auch während der Fertigung und selbst noch in der Montage zu jeder Zeit Änderungen in größerer Zahl zu erwarten, die entsprechend koordiniert und gesteuert werden müssen. Im Hinblick auf die Produktion werden Bauteile meist in größerem Umfang fremdbeschafft. Die Auftragsabwicklung stellt daher den Kernprozesse des Sondermaschinenbaus dar. Sie umfasst alle Tätigkeiten, die zur Bearbeitung einer Kundenanfrage und dem sich in der Folge eventuell ergebenden Auftrags erforderlich sind.[6] [7]

Unternehmensstrukturen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der typische Sondermaschinenbau entwickelt sich meist aus zwei Szenarien heraus: Ein bereits etabliertes Maschinenbauunternehmen erhält von seinen Kunden verstärkt Wünsche nach Sonderlösungen; oftmals auf Basis bestehender Maschinen oder Anlagen. So bestellte beispielsweise das US-Unternehmen Williamson Printing aus Dallas, Texas, auf der Fachmesse drupa vier Sondermaschinen mit insgesamt 51 Druckwerken bei der Heidelberger Druckmaschinen AG. Dabei handelt es sich meist um Druckwerke aus dem Serienbau, welche jedoch in einer größeren Anzahl und in einer speziellen Anordnung konfiguriert werden. Durch einen modularen Aufbau der Druckmaschinen kann der Hersteller kundenindividuelle und spezielle Konfigurationen außerhalb der Serienproduktion leichter anbieten. Die Nachfrage nach solchen Sondermodellen - auch ″customized machines″ genannt - steigt bei vielen Serienherstellern ständig an. Dabei werden die Vorgaben immer komplexer, da sich die Kunden dadurch besser spezialisieren und differenzieren können und damit einen eigenen Wettbewerbsvorteil erreichen. [8]

Der zweite klassische Weg zum Sondermaschinenbauer geht von der Konstruktionsseite aus. Sucht ein Unternehmen eine Sondermaschine, wendet sich dieses oft an ein ihm bekanntes Konstruktionsbüro, damit dieses bei der Entwicklung der Sondermaschine behilflich ist. Steht die Entwicklung und Konstruktion, fordert der Kunde das Konstruktionsbüro oft auf, auch gleich die Sondermaschine bei einem Fertigungsbetrieb in Auftrag zu geben und den Bau der Maschine zu überwachen. Als Konstrukteure wissen die Mitarbeiter des Konstruktionsbüros in der Regel am besten, wie die Maschine auszusehen und wie sie zu funktionieren hat. Zudem lassen sich notwendige Änderungen (egal ob aufgrund eines zusätzlichen Kundenwunsches oder weil ein eigener Fehler passiert ist) in Zusammenarbeit mit dem Fertigungsbetrieb sehr viel schneller und direkter ausführen. Hat solch ein Konstruktionsbüro den Auftrag erfolgreich abgewickelt und ein Interesse daran, die Fertigung teilweise oder ganz selber zu übernehmen, um seine Kunden noch besser bedienen zu können, entwickelt sich dieses zum Sondermaschinenbauer.[9]

Branchen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Grundsätzlich ist der Sondermaschinenbau in allen Branchen anzutreffen. Das reicht von der Automobilindustrie, über die Bauwirtschaft, Chemiebranchen und Druckereien bis hin zur rohstoffverarbeitenden Industrie mit ihren Sand- und Kiesgruben sowie Steinbrüchen oder die Werft- und Zigarettenindustrie.

Am häufigsten und bekanntesten dürfte der Sondermaschinenbau im Bereich Automobilindustrie, der Elektrik- und der Elektronikindustrie sowie im Maschinenbau selbst sein. In der chemischen sowie in der kunststoffverarbeitenden Industrie dominieren zwar auch Sondermaschinen, die sind jedoch per Definition dem Anlagenbau sowie der Verfahrenstechnik zuzuordnen.

Bezeichnungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

So vielfältig die Einsatzgebiete, so unterschiedlich sind die Bezeichnungen der Sondermaschinen. Am bekanntesten dürften allerdings die Montageanlagen, die Mess-, Prüf- und Sortieranlagen sowie Handhabungseinrichtungen und Robotiksysteme sein.

Eine kleine Auswahl an Bezeichnungen wären: Besäumsägen, Beschickungsanlagen, Doppelabschiebeportal, Eckumsetzer, Glasleistensäge, Gurtbandförderer, Haspel, Kantenbesäumung, Konfektionieranlagen, Kurvenbänder, Pakettrommelwender, Palettierer, Papierrollensäge, Querschiebewagen, Regalbediengerät, Riemenförderer, Rollenbahn, Rollenförderer, Schneidestation, Schwingförderer, Sortier- und Zuführtechnik, Stapelsystem, Sternwender, Takttischautomat, Trommelwender, Umsetzer, Vakuumwender, Verfahrwagen, Vielblattsäge und anderes mehr.

Modulbauweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da der Sondermaschinenbau sehr aufwändig und größtenteils recht komplex ist, versuchen viele der Anbieter, diese durch eine Modulbauweise doch wieder zu standardisieren, und wenn es auch nur teilweise ist. So hat sich in den 70er und 80er Jahren die Aluminiumprofiltechnik zusammen mit bestimmten Verbindungs- sowie Funktionselementen stark durchgesetzt. Dank der Entwicklung von Feldbussystemen sowie der immer kompakteren Elektrik/Elektronik, konnten Module mit integrierten Steuerungssystemen konstruiert werden, die sich je nach den Bedürfnissen der Kunden einfach zusammenstecken lassen. Sonderlösungen sind dann nur im Einzelfall vonnöten und sie sind weitaus weniger komplex als wenn eine komplett neue Sondermaschine entwickelt, konstruiert und gebaut werden muss. Forderungen der Automobilindustrie nach Sondermaschinen, welche nicht nur für ein einziges Fahrzeugmodell, sondern für mehrere geeignet sein müssen, förderten diese Modulbauweise. [10] [11]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Pöschl, S.; Helbig, T.; Jacobi, H.-F.; Bauernhansl, T. Prof.: Aktuelle Forschungsansätze für den Sondermaschinenbau. wt Werkstattstechnik online, Nr. 106. Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG, Düsseldorf November 2016, S. 851–856.
  2. 1. Entstehungshistorie Automatisierung. Abgerufen am 7. November 2016.
  3. Dt. Sparkassenverlag BranchenReport: Maschinenbau. 11. Juli 2016, abgerufen am 7. November 2016.
  4. 2.2 Schwierigkeiten bei der technischen Auftragsklärung. Abgerufen am 7. November 2016.
  5. Investitionsgütermarketing - Begriffe und Abgrenzung des Maschinenbaus. 21. September 2014, abgerufen am 7. November 2016.
  6. Einsatz von Produktdatenmanagement-Systemen im Sondermaschinenbau für die Automobilindustrie – PDF-Datei. 2010, abgerufen am 7. November 2016.
  7. Wolfrath Bär: Produktionsplanung und Auftragsbearbeitung im Industriebetrieb. Th. Gabler, 1977.
  8. Sondermaschinen von Heidelberg sorgen für eindrucksvolle und faszinierende Druckprodukte. 30. August 2005, abgerufen am 7. November 2016.
  9. Firmenhistorie Roschiwal + Partner Ingenieur GmbH. Abgerufen am 7. November 2016.
  10. Vom Sondermaschinenbauer zum Anbieter des MB Systembaukastens - PDF-Datei. Abgerufen am 7. November 2016.
  11. Ein weltweiter Zulieferer von automatisierter Produktionsausrüstung für die Elektronik- und Mechanikindustrie. Abgerufen am 7. November 2016.