Vereinskurier - Ausgabe 9 - Dezember 2003

Dr. Hans Buschbeck, Dr. Günter Schmidt

Das Zentralinstitut für Fertigungstechnik (ZIF) in Karl-Marx-Stadt und seine Wirksamkeit im Maschinenbau der DDR

(Teil 2 - Fortsetzung des Artikels aus Vereinskurier 08)


Die Forschungsarbeit des ZIF auf dem Gebiet der Fertigungsorganisation umfasste sowohl die betrieblichen als auch die überbetrieblichen Aspekte. Zu den Forschungsschwerpunkten der betrieblichen Fertigungsorganisation gehörte die Entwicklung von Typenmustern für die operative Planung, Lenkung und Kontrolle der Produktion bei verschiedenen Erzeugnisarten und Erzeugnis-stückzahlen sowie mit den dem jeweiligen Stand der Datenverarbeitung entsprechenden Methoden. Waren das anfangs solche mathematischen Methoden wie der "kritische Weg" und die Matrizenrechnung, so wurden es nachfolgend die maschinelle Datenverarbeitung mit Hilfe der Lochkartentechnik sowie später die elektronische Datenverarbeitung. Die dazu entwickelten Typenmuster wurden in nahezu allen Betrieben des Maschinenbaues angewendet. Sie gewannen besonders an Bedeutung bei der zunehmenden Vernetzung von Fertigungstechnik und der Fertigungsorganisation als Bausteine für die Gestaltung prozessbezogener Lösungen bei der komplexen Rationalisierung im Maschinenbau.

Zu den Forschungsschwerpunkten der überbetrieblichen Fertigungsorganisation gehörten Untersuchungen zur Konzentration und zur Spezialisierung der Produktion von typischen Maschinenbauelementen. Diese Untersuchungen waren die Grundlage für den Aufbau von zentralen überbetrieblichen Fertigungsstätten im Maschinenbau, so z.B. für Buchsen, für Zahnräder und für Keilriemenscheiben. Weitere Forschungsschwerpunkte waren Kostenbetrachtungen als Basis für die Preisbildung und hiervon ausgehend für die Ausarbeitung von Kostennormativen und von Verflechtungsbilanzen.

Augenmerk wurde am ZIF auch der Forschung auf den Gebieten der Hilfsprozesse und hierbei be-sonders der Transport-, Umschlag- und Lagerprozesse sowie der Instandhaltungsprozesse gewid-met. Bei den TUL-Prozessen führte das zur Einführung von standardisierten Paletten und Behältern für die rationelle Gestaltung der Produktionslager sowie zu effektiven und flexiblen Lösungen für die inner- bzw. für die außerbetrieblichen TUL-Prozesse als geschlossene Transportketten. Eine Pilotlösung hierfür wurde z.B. für den VEB Schraubenfabrik Karl-Marx-Stadt geschaffen. Die innerbetrieblichen TUL-Lösungen dienten auch als Bausteine bei der komplexen Rationalisierung in den Betrieben des Maschinenbaues. Schwerpunkte waren hierbei die klein-mechanische Fertigung und der Transport zwischen den Struktureinheiten. Hierfür wurden Richt-linien geschaffen, die in der Praxis und in der Lehre eine breite Anwendung fanden.

Die planmäßige Instandhaltung von Werkzeugmaschinen erforderte die serienmäßige Durchführung von Generalreparaturen nach dem Typenträgersystem und eine rationelle Organisation in den Reparaturbetrieben. Hierzu wurde vom ZIF ein System der planmäßigen und vorbeugenden Instandhaltung entwickelt, es wurden Instandhaltungsrichtlinien für Maschinen und Anlagen ausgearbeitet und es wurde als Pilotlösung ein zentraler Betrieb zur Reparatur von Werkzeugmaschinen nach dem Typenträgersystem in Karl-Marx-Stadt aufgebaut. Hiervon ausgehend sind mit Unterstützung des ZIF in der Folgezeit eine Reihe weitere, auf bestimmte Typen spezialisierte Betriebe für die Durchführung von Generalreparaturen geschaffen worden.

In der ersten Hälfte der 60er Jahre erfolgte in der Maschinenbauproduktion der DDR zunehmend ein Übergang von der verfahrensspezialisierten zur gegenstandsspezialisierten Fertigung. Konzentrierte sich bisher die betriebliche Rationalisierung vorwiegend auf das Fertigungsverfahren am jeweiligen Arbeitsplatz, so war jetzt der gesamte technologische Prozess bis zur Fertigstellung des Einzelteiles das Rationalisierungsobjekt. Aus diesem Grund wurde der technologische Prozess in der Teilefertigung stärker als bisher zum Forschungsschwerpunkt am ZIF mit dem Ziel der Entwicklung prozessbezogener Fertigungskonzepte. Ein solches Fertigungskonzept war der gegenstandsspezialisierte Fertigungsabschnitt (GFA). Der GFA wurde geprägt

  • durch eine effektive Fertigungstechnik auf den nach dem Fließprinzip angeordneten Fertigungsmitteln,
  • durch eine rationelle Fertigungsorganisation mit solchen Lenkungsmitteln wie z.B. mit Lochkartentechnik ausgerüsteten Disponentenarbeitsplätzen und
  • durch flexibel gestaltete TUL-Prozesse.

Während viele der bisher genannten Forschungsergebnisse des ZIF als Bausteine in die Gestaltung dieses Konzeptes einfließen konnten, erforderte die nutzenswirksame Anwendung von GFA eine bestimmte Fertigungsstückzahl, die in der Mehrzahl der Maschinenbaubetriebe "von Haus aus" nicht vorhanden war. Aus diesem Grund wurden Lösungen zur Vergrößerung der Fertigungsstückzahl und damit zur Erhöhung der Serienmäßigkeit benötigt. Ausgehend vom konstruktiv-technologischen Ähnlichkeitsprinzip wurden am ZIF solche Lösungen entwickelt. Hierzu gehörten Teileklassifikatoren und Analysenmethoden, mit denen unter Nutzung der Lochkartentechnik das betriebliche Teilesortiment klassifiziert und erfasst werden konnte. Nachfolgend wurden sowohl konstruktiv als auch technologisch ähnliche Werkstücke mit Hilfe von Typenvertretern zu Teilegruppen zusammengefasst. Auf dieser Basis war es jetzt möglich, bei vergrößerter Fertigungsstückzahl eine effektive Gruppenbearbeitung in GFA durchzuführen.
Durch die Verallgemeinerung der Erfahrungen und Erkenntnisse aus den GFA-Pilotlösungen, die vom ZIF in solchen Karl-Marx-Städter Maschinenbaubetrieben wie dem Großrehmaschinenbau "8. Mai", der Werkzeugmaschinenfabrik "Fritz Heckert" und dem Wirkmaschinenbau realisiert wurden und in denen neben einer erheblichen Produktivitätserhöhung auch eine Verkürzung der Durchlaufzeit um bis zu 60% nachgewiesen werden konnte, erreichte dieses Fertigungskonzept im Maschinenbau der DDR eine breite Anwendung. Zur umfassenden Nutzung der Gruppenbearbeitung sind die Ergebnisse des ZIF in Richtlinien zusammengefasst und veröffentlicht worden, wobei zu diesen Richtlinien auch die bekannte "Lochkarte 61" gehörte. In der Folgezeit wirkte das ZIF weiter an der wissenschaftlichen Fundierung des konstruktiv-technologischen Ähnlichkeitsprinzipes mit dem Ergebnis der Entwicklung und Standardisierung von allgemeingültigen Klassifizierungssystemen für Einzelteile (TGL 28260) und für technologische Prozesse (TGL 31471). Beide Systeme bildeten später auch die Basis zur Bestimmung von repräsentativen Fertigungsaufgaben für die automatisierten Fertigungskonzepte.

Zur Rationalisierung der Montageprozesse im Maschinenbau konzentrierte sich die Forschung im ZIF besonders auf die montagegerechte Konstruktion und auf die Optimierung von Montageverrichtungen bei der Gestaltung von Montagearbeitsplätzen sowie auf rationelle technische und organisatorische Lösungen für die Erhöhung der Kontinuität und der Flexibilität in den Montageabschnitten. Pilotlösungen für optimale Montagearbeitsplätze wurden z.B. in der Werkzeugmaschinenfabrik Aschersleben realisiert und die Pilotlösung eines flexiblen Montageabschnittes wurde in der Werkzeugmaschinenfabrik "Fritz Heckert" in Karl-Marx-Stadt erprobt. Die Verallgemeinerung der Forschungs- und Erprobungsergebnisse des ZIF erfolgte in Form von Typenlösungen zur Unterstützung der Montagerationalisierung in den Betrieben des Maschinenbaues.
Bis zur Mitte der 60er Jahre hatte sich das ZIF durch seine praxisbezogene Forschung zu einem Motor für die komplexe Rationalisierung im Maschinenbau und darüber hinaus in der metallverarbeitenden Industrie der DDR entwickelt. Es hatte im Stadtzentrum von Karl-Marx-Stadt ein neues Institutsgebäude mit Laboratorien, Versuchsfeldern und Schulungsräumen sowie mit einer Werkstatt zum Bau von Versuchs- und Funktionsmustern bezogen. Außer dem Bereich Umformtechnik in Zwickau konnten dadurch die Außenstellen in Leipzig und Dresden, sowie die in Karl-Marx-Stadt dezentral untergebrachten Institutsteile, aufgelöst und das inzwischen auf 700 Mitarbeiter angestiegene Potential hier konzentriert werden. Als forschende und als mobilisierende Kraft half das ZIF, in den Betrieben moderne und effektive technologische Lösungen zum Einsatz zu bringen. Das wissenschaftlich-technische Niveau der Forschungsergebnisse hatte sich ständig erhöht und die Breitenwirksamkeit erfolgte auf vielfältige Weise. So wurde z.B. auf der Grundlage der entwickelten Pilot- und Typenlösungen sowie der Anwendungsrichtlinien eine Schulung von etwa 3000 Lehrgangsteilnehmern pro Jahr durchgeführt. Weiterhin fand in Leipzig mit der "Technika" eine zweite Technologie-Lehrschau statt, die weithin großes Interesse fand.
Durch die sich rasch entwickelnde Mikroelektronik und durch die damit verbundenen Auswirkungen auf die elektronische Rechentechnik und auf die flexible Automatisierung erfolgten in der Mitte der 60er Jahre sowohl im Hinblick auf die Durchführung als auch auf die Vorbereitung der Produktion international tiefgreifende Veränderungen. Bei der Teilefertigung wurde es mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und von Bearbeitungszentren jetzt möglich, an einem Arbeitsplatz nicht nur einzelne Arbeitsgänge, sondern ganze Arbeitsabläufe automatisiert durchzuführen. Mit dieser arbeitsplatzbezogenen Automatisierung wurde erreicht, dass sich die Flexibilität, die Produktivität und die Effektivität der Produktion im Maschinenbau gegenüber der konventionellen Fertigung wesentlich erhöhten. Für die Arbeiter an den Maschinen und für die Technologen in der Produktionsvorbereitung begann hierdurch ein Umbruch in ihrer bisherigen Arbeit. Die Arbeiter mussten ihr Augenmerk von der Bedienung auf das Einrichten und Überwachen der Maschinen verlagern und die Technologen mussten lernen, die numerisch gesteuerten Maschinen (NCM) zu programmieren.
Um diese Veränderungen im Maschinenbau der DDR zu unterstützen, wurde die NC-Einsatzforschung in das Profil des ZIF aufgenommen. Die Ergebnisse wurden in Form von Einsatz- und Programmierrichtlinien in den Betrieben genutzt und in den Mittelpunkt von Anwenderschulungen des ZIF gestellt.

Auf dem Gebiet der Produktionsvorbereitung bildete neben der NC-Einsatzforschung die rechnerunterstützte Ausarbeitung der technologischen Dokumentation (AUTOTECH) einen weiteren und neuen Forschungsschwerpunkt am ZIF. Die hier erreichten Ergebnisse trugen wesentlich dazu bei, dass sich im Maschinenbau und darüber hinaus in der metallverarbeitenden Industrie der DDR die Automatisierung der technologischen Vorbereitung der Produktion schnell durchsetzen konnte. Durch den wissenschaftlich-technischen Fortschritt in der mikroelektronischen Steuerungstechnik und in der Prozessrechentechnik ergab sich am Ende der 60er Jahre die Möglichkeit, Lösungen zur Automatisierung durchgängiger technologischer Prozesse zu entwickeln. Auf der Basis der prozeßbezogenen Automatisierung wurde so die weitgehende Komplettbearbeitung von Teilesortimenten durch Fertigungssysteme möglich. Mit den flexiblen Fertigungssystemen "PRISMA 2" zur Bearbeitung von prismatischen Werkstücken sowie "ROTA FZ 200" zur Bearbeitung von rotations-symmetrischen und verzahnten Werkstücken wurden vom Werkzeugmaschinenbau der DDR national und auch international richtungsbestimmende Lösungen in der Teilefertigung geschaffen, an deren technologischer Entwicklung und Erprobung auch das ZIF maßgeblich mitgewirkt hat.
Beteiligt war das ZIF auch an der Ausarbeitung solcher wissenschaftlich-technischer Strategien des Maschinenbaues wie z.B. Technologieprognosen, der Konzeption zur Gründung von Ingenieurbüros für Rationalisierung, der "Grundsatzordnung Technologie" zur Neugestaltung der technologischen Informationsbeziehungen in den Betrieben sowie dem "Einheitssystem Werkzeugmaschinen" als der perspektivischen Erzeugnisstrategie des Werkzeugmaschinenbaues.

Bis zum Ende der 60er Jahre hatte sich das ZIF unter der Leitung solcher verdienstvoller Persönlichkeiten wie Prof. Willy Nebel (Gründungsdirektor des ITO), Dipl.-Ing. Walter Zeitel (Direktor von 1958 bis 1960), Dipl.-Ing. Karl Straube (Direktor von 1960 bis 1962) und Prof. Erich Päßler (Direktor von 1962 bis 1970) zum führenden wissenschaftlich-technischen Zentrum der komplexen Rationalisierung im Maschinenbau der DDR und zu einem international anerkannten technologischen Forschungsinstitut mit etwa 1000 Mitarbeitern entwickelt. Von den erzielten Forschungsergebnissen wurden 290 patentiert und waren damit niveaubestimmend. Durch die im Eigenverlag erschienene Schriftenreihe von mehr als 100 Broschüren mit technologischen Forschungsergebnissen, durch die fachspezifische Loseblattsammlung und durch die "ZIF-Mitteilungen" mit aktuellen Informationen für alle Betriebe des Maschinenbaues sowie durch die im institutseigenen Filmstudio gestalteten 30 technologischen Lehrfilme erfolgte eine breitgefächerte Information über die Ergebnisse des Institutes und damit für die Betriebe eine "Anleitung zum Handeln". Insgesamt neun der am ZIF tätigen Wissenschaftler wurden zu Professoren an die Hochschulen und Universitäten der DDR berufen und konnten so die Studenten mit den neuesten technologischen Erkenntnissen vertraut machen.

Mit zahlreichen Partnerinstituten der sozialistischen Länder arbeitete das ZIF auf der Basis von Arbeitsplänen zusammen und zu dem im Abstand von vier Jahren vom ZIF veranstalteten "Internationalen Kongress Metallbearbeitung" traten renommierte Wissenschaftler aus allen entwickelten Industrieländern auf.

Im Jahr 1970 erfolgte in der DDR-Wirtschaft eine grundlegende Veränderung durch die Zusammenführung von Industriebetrieben zu Kombinaten als neue Wirtschaftseinheiten. Im Gefolge der Spezialisierung und der Konzentration des Produktionspotentials im Werkzeugmaschinenbau wurde auch eine Neuprofilierung des Wissenschaftspotentials durchgeführt. Ein Ergebnis dieser Neuprofilierung war die Fusion des Zentralinstitutes für Fertigungstechnik mit dem Institut für Werkzeugmaschinen und mit dem Institut für Werkzeuge und Vorrichtungen zum Forschungszentrum des Werkzeugmaschinenbaues (FZW). Hauptaufgabe dieses neuen Institutes war es, künftig wissenschaftlich-technischen Vorlauf sowohl für die Erzeugnisentwicklung als auch für die Erzeugnisherstellung in den vier neuen Kombinaten des Werkzeugmaschinenbaues zu schaffen. Hierfür konnte das ZIF künftig alle seine technologischen Erkenntnisse und seine Erfahrungen einbringen.