Prozess vs. diskrete Fertigung

Charakterisieren ist menschlich. Angesichts der Unzahl von Industrien und Produktionsstätten auf der Welt, und jedes Jahr werden neue entwickelt, ist es nützlich, sie zu charakterisieren. Auf diese Weise können allgemeine Probleme in vielen Branchen angegangen und möglicherweise mit Branchen einer anderen Kategorie verglichen werden, um alternative Lösungen zu entwickeln.

Im Allgemeinen kann die Fertigung in zwei Arten unterteilt werden:Prozess- und diskrete Fertigung. Zwischen den Kategorien kommt es zu einer gewissen Verwirrung. Manchmal kann eine Einrichtung in eine dieser beiden Kategorien fallen, abhängig von den aktuellen Produktionsmethoden.

Was ist Prozessfertigung?

Die Prozessfertigung ist die Herstellung eines kontinuierlichen Produkts, das nach der Herstellung schwer zu trennen ist. Die erzeugten Produkte werden oft in Behälter für den Verkauf an die Öffentlichkeit abgemessen oder möglicherweise direkt einer anderen Industrieanlage zur Verwendung zugeführt. Häufig haben die Produkte eine große, irreversible physikalische oder chemische Reaktion durchlaufen, so dass die ursprünglichen Bestandteile nicht mehr leicht zu trennen sind.

Abbildung 1 . Sie können sehen, wie die Chemikalien zuerst getrennt und dann in rote Farbe gemischt werden. Video mit freundlicher Genehmigung von Pronto Industrial Paints

Betrachten Sie die Herstellung von Latexfarbe. Die Ausgangsmaterialien umfassen die Komponenten, die den Latex bilden:Färbemittel, Antischaummittel, Verdickungsmittel und andere derartige Bestandteile. Sie werden zusammengemischt, einige Reaktionen laufen ab und die Flüssigkeit fließt in Farbdosen oder wird direkt einem anderen nachgeschalteten Prozess zugeführt.

Die Farbe ist nach der Herstellung schwer zu trennen; die chemischen Reaktionen haben stattgefunden, und es ist unwahrscheinlich, dass die durchschnittliche Person die Verdickungsmittel von der Masse der Flüssigkeit trennen kann, nachdem sie gemischt wurde. Aus diesem Grund wird es als Prozessfertigung bezeichnet.

Was ist diskrete Fertigung?

In der diskreten Fertigung werden Einzelteile oder Vorrichtungen erstellt. Die diskrete Fertigung wird manchmal als „Montage“ bezeichnet, da der Fertigungsprozess typischerweise das Hinzufügen oder Entfernen von Material von einem Gerät während des Transports durch das Werk umfasst. Das Endprodukt kann möglicherweise zerlegt und in die Teile zerlegt werden, aus denen seine Baugruppe besteht.

Fahrzeuge sind ein Beispiel für diskrete Fertigung. Von den Anfängen bei Henry Ford bis hin zum modernen automatisierten Werk geht es immer noch um die Montage. Ein Rahmen wird entlang einer Montagelinie gezogen, wo Motor, Getriebe, Räder und Aufhängungskomponenten montiert werden. Als nächstes werden Sitze und Kombiinstrumente, Karosseriebleche und andere große Komponenten verbaut, gefolgt von Fenstern und diversen Einbauten.

Abbildung 2. Diese Automobilmontagelinie ist ein Beispiel für diskrete Fertigung.

Wenn das Auto vom Fließband rollt, könnte es direkt auf einen Schrottplatz fahren, und die Crew könnte es auf die gleiche Weise zerlegen und jedes dieser Bauteile entfernen. Es traten keine chemischen Reaktionen auf, keine größeren physikalischen Veränderungen; alle gleichen Komponenten sind vorhanden und erkennbar.

Gemeinsamkeiten zwischen Prozess- und diskreter Fertigung

Beide Herstellungsarten erfordern die gleichen Arten von Produktionsparametern. Ob Dosensuppe oder Elektromotoren, Hersteller versuchen, Kosten zu senken und Gewinne zu steigern. Daher messen beide eine Art Durchsatz, d. h. wie viel von etwas den Faktor verlässt, Betriebskosten oder wie viel es kostet, jeden Artikel oder eine Standardvolumeneinheit zu produzieren, und einige andere Parameter.

In beiden Fällen müssen die Ingenieure die Betriebszeit der Geräte verbessern und das Routing und die Werkzeugauslastung optimieren, um die Betriebskosten zu senken. Sie müssen Wege finden, den Nutzen, die Rohstoff- und Arbeitseffizienz zu verbessern und gleichzeitig den Durchsatz für die gesamte Anlage aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen. All dies erfordert eine umfassende Zusammenarbeit der internen Abteilungen.

Nur weil der Durchsatz in einer Abteilung erhöht wird, bedeutet dies nicht, dass dies die beste Lösung ist. Beispielsweise erhöht die Zugabe von Ferrosilicium zur Schmelze die Fließfähigkeit bei der Stahlherstellung und es wird mehr Stahl produziert. Es neigt jedoch dazu, mit der Ofenauskleidung zu reagieren, was zu häufigeren Wartungsstopps führt. Unabhängig davon, ob Prozess- oder diskrete Fertigung durchgeführt wird, sollten alle Änderungen an der Produktion einen Änderungsabnahmeprozess durchlaufen, um sicherzustellen, dass der Gesamtgewinn steigt.

Abbildung 3. Ein Beispiel für die Verfahrenstechnik ist Stahl, der eine Stranggießanlage verlässt. Bild mit freundlicher Genehmigung von pxfuel

Schließlich, aber am wichtigsten, erfordern beide Arten von Einrichtungen das gleiche Maß an Sicherheitsplanung und -ausbildung. In beiden Arten von Produktionsanlagen gibt es viele Gefahren, und in beiden kommt es zu Verletzungen und Todesfällen. Obwohl die Arbeitsschutzbehörde (OSHA) einige branchenspezifische Protokolle hat, gibt es viele Überschneidungen zwischen den beiden Herstellungskategorien.

Einzigartige Herausforderungen für die Prozess- und Einzelfertigung

Obwohl beide Fertigungsbereiche ähnlich sind, weisen sie auch einige wesentliche Unterschiede auf, die für jede Kategorie zu einzigartigen Herausforderungen führen.

In der Prozessfertigung besteht ein Teil der Herausforderung bei der Optimierung darin, den Rohstoffeinsatz vorherzusagen und die Lieferungen zum richtigen Zeitpunkt zu erreichen (z. B. Just-in-Time oder Lean Manufacturing). Während dies in der diskreten Fertigung ein Problem darstellt, ist es etwas einfacher, die benötigten Teilemengen vorherzusagen.

Wenn beispielsweise ein Elektronikhersteller (diskret) vier kleine Verstärkerchips pro Produkt benötigt, wird er wahrscheinlich ein Vielfaches von vier Chips kaufen. Stellen Sie sich stattdessen eine Stahlgießerei vor, die strukturelle Formen wie I-Träger produziert. Sie gießen und walzen kontinuierlich Stahl, von dem ein Großteil aus Stahlschrott stammt.

Um den Prozess zu Zwecken der Qualitätskontrolle wiederholbar zu machen, werden kleine „Vorlegierungen“ hinzugefügt, um die Chemie geringfügig zu ändern, basierend auf Testproben während des gesamten Prozesses. Abhängig von der Schrottquelle, die aus geschredderten I-Trägern, Geräten, Autokarosserien und anderen Quellen stammen kann, kann die Chemie von Tag zu Tag erheblich variieren.

Dies bedeutet, dass der Vorrat an Vorlegierung, der vorrätig sein muss, in unterschiedlichen Mengen verbraucht wird und unglaublich schwer zu modellieren und vorherzusagen ist. Darüber hinaus befassen sich viele Prozessfertigungsbetriebe mit Artikeln mit kurzer Haltbarkeit, wie Lebensmittel, Chemikalien und anderen, was bedeutet, dass eine Überlagerung dieser Rohstoffe oft zu Abfall führt.

Die diskrete Fertigung hat ihre eigenen Schwierigkeiten. Oft hat die Fertigung im kontinuierlichen Prozess einen offensichtlichen Routing mit sehr kurzer Entscheidungs- und Transportzeit. Chemikalien werden direkt von einem Reaktor zu einer Destillationskolonne geleitet oder Stahlblöcke werden geschnitten und gelangen direkt zum Walzwerk. In der diskreten Fertigung können bearbeitete Teile mehrere Pfade haben, und die Optimierung beinhaltet die Auswahl des logischsten Pfads für jeden Artikel. Dies kann bedeuten, dass die Ausführungsreihenfolge von Prozessanlagen basierend auf Liefer- oder Wartungsplänen geändert oder Produkte nach der Inspektion zur Überarbeitung oder Reparatur zurückgeschickt werden.

Ziehen Sie eine Halterung für eine Lichtmaschine in Betracht. Es erfordert ein gebohrtes Loch, eine Schweißnaht und zwei verschraubte Teile, aber die Reihenfolge spielt keine Rolle. Der Anlageningenieur oder Techniker kann vorausschauen und entscheiden, zuerst die Bohrvorgänge durchzuführen, um einen Bestand aufzubauen. Dann können sie den Bohrer für die routinemäßige Wartung abnehmen und das Inventar an die Schweißstation senden.

Prozess- und diskrete Fertigungsvorgänge sind von ähnlichen Problemen betroffen, haben jedoch auch einige einzigartige Herausforderungen. Da kein Fertigungsvorgang wirklich „prozessual“ oder „diskret“ ist, sollten Ingenieure lernen, Probleme in beiden Bereichen zu lösen, um das Beste aus ihrer Anlage herauszuholen. In den kommenden Wochen werden wir uns mit der für die Verfahrenstechnik benötigten Ausrüstung befassen und wie Fernüberwachung die Prozessindustrie voranbringt.