Montage: Definition, Anwendung, Ablauf

Definition der Montage

Die VDI-Richtlinie 2860 definiert den Begriff Montieren als „die Gesamtheit aller Vorgänge, die dem Zusammenbau von geometrisch bestimmten Körpern dienen. Dabei kann zusätzlich formloser Stoff (z.B. Gleit- und Schmierstoffe, Kleber usw.) zur Anwendung kommen". Aufgrund der komplexen Struktur moderner industrieller Produkte sind viele räumlich und zeitlich voneinander getrennte Arbeitsschritte und Ausführungsfolgen im Montageprozess erforderlich.
Montagen bestehen im Wesentlichen aus Fügeprozessen, wie sie in der DIN 8593 spezifiziert sind, sowie aus Werkstückhandhabungsfunktionen gemäß der VDI-Richtlinie 2860. Zusätzlich zu diesen Kernfunktionen beinhaltet die Montage Tätigkeiten wie Justieren und Kontrollieren sowie spezielle Operationen wie Markieren, Erwärmen, Kühlen, Reinigen und Entgraten.
Wichtige Ziele der Montage sind die Senkung der Kosten und die Steigerung der Produktivität, was durch effiziente Abläufe und den Einsatz geeigneter Technologien erreicht werden kann. Dabei spielt auch die Qualitätssicherung eine zentrale Rolle, um sicherzustellen, dass die Endprodukte den geforderten Qualitätsansprüchen gerecht werden.

Definition der Montagetechnik

Montagetechnik umfasst die Werkzeuge, Maschinen, Anlagen und Methoden, die zur Durchführung von Montageprozessen eingesetzt werden.
Industriell hergestellte Produkte bestehen üblicherweise aus zahlreichen Einzelteilen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren hergestellt werden. Die Montage hat die Aufgabe, diese Teile innerhalb einer festgelegten Zeit zu einem komplexeren Produkt mit definierten Funktionen zusammenzufügen.

Anwendungsgebiete der Montage

Montage und Montagetechnik kommen in nahezu allen Bereichen der industriellen Produktion zum Einsatz. Typische Anwendungsgebiete sind die Automobilindustrie, der Maschinenbau, die Elektronikfertigung, etc.. In der Automobilindustrie werden beispielsweise zahlreiche Komponenten wie der Antriebsstrang, die Karosserie und die Elektronik in der Montage präzise zusammengefügt.

Arten des Montagevorgangs

Der Montagevorgang wird in Primär- und Sekundärmontage unterteilt.

Die Primärvorgänge (PV) umfassen alle Aufwendungen an Zeit, Energie, Informationen und Teilen, die zur Vervollständigung eines Produkts und zur Wertschöpfung während der Montage beitragen. Beispiele hierfür sind das Greifen, Einlegen oder Einschrauben von Teilen, um das Produkt fertigzustellen. Die Zeitdauer des Vorgangs dient als Messgröße.

Sekundärvorgänge (SV) beinhalten alle notwendigen Aufwendungen an Zeit, Energie und Informationen, die aufgrund des gewählten Montageprinzips anfallen, aber keine direkte Wertschöpfung am Produkt bewirken. Beispiele hierfür sind das Weitertransportieren, Wenden, Ablegen oder erneute Greifen von Teilen, ohne dass das Produkt dem Endzustand näherkommt. Auch hier wird die Zeitdauer des Vorgangs als Messgröße herangezogen.

Ablauf der Montage

Generell wird die Montageaufgabe in drei Phasen unterteilt:

Vormontage: Dies umfasst das Zusammenfügen von Einzelteilen zu Baugruppen erster Ordnung.
Zwischen-/Teilmontage(n): Hier werden Baugruppen erster Ordnung und gegebenenfalls Einzelteile zu Baugruppen zweiter bis n-ter Ordnung montiert.
Endmontage: Diese Phase beinhaltet das Zusammenfügen von Einzelteilen und Baugruppen aller Ordnungen zu einem fertigen Erzeugnis.

Diese Phasen sind insbesondere bei komplexen, modularen oder plattformbasierten Produkten erforderlich, ebenso bei der räumlichen Verteilung der Montage an unterschiedlichen Standorten.

Kennzahlen und Beurteilung der Montage

Bei der Gestaltung von Montagesystemen hat sich die Unterscheidung zwischen Handhabungs- und Fügeoperationen in Primär- und Sekundärvorgänge als eine effektive Methode zur Bewertung des wirtschaftlichen Wirkungsgrads bewährt. Dies gilt sowohl für die Entwicklung neuer als auch für die Verbesserung bestehender Montagesysteme. Die aus diesem Konzept entwickelte Primär-Sekundär-Analyse (PSA) ermöglicht die Ermittlung des wirtschaftlichen Wirkungsgrads der Montage als quantitatives Bewertungskriterium und identifiziert dadurch Optimierungs- und Rationalisierungspotenziale.

Der wirtschaftliche Wirkungsgrad W_M wird berechnet, indem die Summe der Zeitdauern aller Primärvorgänge ins Verhältnis zur Summe der Zeitdauern aller Primär- und Sekundärvorgänge gesetzt wird. Es gilt:

Der auf diese Weise berechnete Wirkungsgrad ermöglicht eine klare Aussage über die Effizienz eines Montageplatzes, einer Montagestation oder eines Montagesystems. Dies gilt sowohl für manuelle Montageplätze als auch für stärker mechanisierte Montagetechniken bis hin zu vollautomatischen Montagesystemen.

Methoden der Montage

In Bezug auf die Produktgestaltung lassen sich Montageprozesse anhand folgender Methoden optimieren: Standardisierung von Bauteilen und Verfahren, Baukastensysteme, Einzelteilgestaltung, Toleranzen, Definition und Überwachung von Qualitätsmerkmalen, Auswahl geeigneter Fügeverfahren sowie Spezifikation passender Verbindungselemente.

Organisation der Montage

Die Einzelplatzmontage ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Montageschritte zur Fertigstellung eines Produktes von einer einzelnen Person an einem einzigen Arbeitsplatz durchgeführt werden.
Die Baustellenmontage ist eine Variante der Einzelplatzmontage, die für größere Montageobjekte angewendet wird. Bei dieser Methode wird das ortsfeste Montageobjekt von mehreren Beschäftigten innerhalb eines Arbeitsbereichs vollständig montiert.
Bei der Gruppenmontage werden, ähnlich wie bei der Einzelplatzmontage, Montageoperationen an einem ortsfesten oder stationären Montageobjekt durchgeführt.
Bei der Inselmontage werden Montagebereiche einschließlich ihrer Betriebsmittel und Materialien in einem speziellen Montagebereich zusammengefasst, in dem ähnliche Produkte oder Produktfamilien möglichst vollständig montiert werden.
Im Gegensatz zur Inselmontage erfolgt bei der Werkstattmontage keine Zusammenfassung der Montagestationen nach Produktfamilien, sondern nach dem Verrichtungsprinzip.
Die Reihenmontage arbeitet nach dem Fließprinzip, bei dem die Montagestationen entsprechend der Aufgaben und der Arbeitsvorgangfolge geordnet sind.
Die Taktstraßenmontage oder getaktete Fließmontage arbeitet nach dem Fließprinzip, bei dem ein bewegtes Montageobjekt von Station zu Station an den stationären Arbeitsplätzen entlang geführt wird.
Die kombinierte Fließmontage zeichnet sich dadurch aus, dass ein kontinuierlich oder periodisch bewegtes Montageobjekt entweder über einen festgelegten Abschnitt eines Förderbands oder über mehrere Arbeitsplätze hinweg von einer Arbeitsperson begleitet wird.
One-Piece-Flow-Systeme arbeiten nach dem Fließprinzip, ähnlich wie bei der Einzelplatzmontage, wobei jedoch eine einzelne Arbeitskraft die erforderlichen Arbeitsschritte an einem Montageobjekt ausführt.

Arten der Montagetechnik

Manuelle Montage

Bei der manuellen Montage führt der Mensch die Montagevorgänge selbst aus und steht dabei wie bei kaum einem anderen Fertigungsprozess im Mittelpunkt. Er nutzt seine Hände, Fingerfertigkeit, Sinnesorgane und Intelligenz, um die Montage unter Einsatz von Hilfsmitteln wie Werkzeugen, Vorrichtungen und Lehren durchzuführen.

Hybride Montagesysteme

Hybride Montagesysteme, auch teilautomatisierte Systeme genannt, kombinieren Automatikstationen mit manuellen Arbeitsplätzen. Die manuelle Montagearbeiten übernimmt entweder Tätigkeiten, die nicht einfach zu automatisieren sind, oder solche, die aufwendig zu automatisieren wären, während sich die Automatisierung auf kosteneffiziente, häufig wiederholende und leicht automatisierbare Arbeitsschritte konzentriert.

Automatische Montagesysteme

Automatische Montagesysteme, wie z.B. Automaten oder Roboter, führen Montageaufgaben auf ihrem spezifischen technischen Niveau und entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Aufgabe aus. Eine optimale Abstimmung aller erforderlichen Füge-, Handhabungs-, Förder-, Mess- und Prüfsysteme ist hierbei entscheidend.

Rolle der Montagetechnik

Montagetechnik kommt in allen Phasen der Montage zum Einsatz: von der Vormontage einzelner Komponenten bis zur Endmontage des fertigen Produkts. Sie wird genutzt, um die Effizienz, Präzision und Geschwindigkeit der Montageprozesse zu erhöhen. Durch den Einsatz von Montagetechnik werden Fehler reduziert, die Produktqualität gesteigert und die Produktionskosten gesenkt.

Umsetzung und Erfolgsfaktoren von Montage und Montagetechnik

Die erfolgreiche Umsetzung von Montage und Montagetechnik hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zu den zentralen Erfolgsfaktoren zählen die effiziente Planung und Gestaltung der Montageprozesse, die Auswahl geeigneter Technologien und Werkzeuge sowie die Schulung und Qualifizierung des Personals. Auch die Integration von Qualitätskontrollen und kontinuierlichen Verbesserungsmaßnahmen spielt eine entscheidende Rolle, um die Produktivität und Qualität zu steigern.
Die Einbindung eines professionellen Dienstleisters bei der Auswahl und Implementierung von Montage und Montagetechnik bietet entscheidende Vorteile. Ein erfahrener Partner wie das IPH bringt spezialisiertes Know-how und umfangreiche Expertise ein. Dadurch können Unternehmen sicherstellen, dass ihre Montageprozesse effizient und kosteneffektiv gestaltet sind, was letztlich zu einer nachhaltigen Wettbewerbsfähigkeit führt.

Montagetechnik: Arten, Prozesse und Erfolgsfaktoren