Wartung und Inspektion von Werkzeugmaschinen
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Wartung und Inspektion von Werkzeugmaschinen
Geschäfts- und arbeitsprozessbezogene, dual-kooperative Ausbildung in ausgewählten Industrieberufen mit optionaler Fachhochschulreife (GAB) Berufsgruppe Standort Industriemechaniker Salzgitter Wartung und Inspektion von Werkzeugmaschinen Anfängerprojekt im Modellversuch GAB Bearbeitet von Ralf Kabowski Volkswagen Coaching GmbH, Niederlassung Salzgitter und Jürgen Kaese Berufsbildende Schulen Salzgitter-Fredenberg Inhaltsverzeichnis 1 Beschreibung der betrieblichen Aufgabe ......................................................... 3 1.1 Art und Umfang der Arbeiten ........................................................................... 3 1.2 Einbindung in die Geschäfts- und Arbeitsprozesse ......................................... 4 1.3 Ressourcen...................................................................................................... 4 2 Einordnung in das GAB-Curriculum ................................................................. 5 2.1 Bezug der betrieblichen Aufgabe zum Lernbereich ......................................... 5 2.2 Bestimmung der Bildungs- und Qualifizierungsziele für die betriebliche Aufgabe ........................................................................................................... 5 2.3 Abgleich mit den Zielen im Lernfeld (im Berufsbildungsplan) .......................... 6 2.3.1 Betriebliche Bildungs- und Qualifizierungsziele .................................... 6 2.3.2 Schulische Bildungs- und Qualifizierungsziele ...................................... 7 2.4 Schnittstellen zu anderen Lernfeldern.............................................................. 7 2.5 Gestaltungspotenzial der betrieblichen Aufgabe.............................................. 7 3 Dual-kooperative Ausbildungsplanung............................................................. 7 3.1 Inhalte von Arbeiten und Lernen in der betrieblichen Aufgabe ........................ 7 3.1.1 Arbeitsgegenstände .............................................................................. 7 3.1.2 Werkzeuge, Methoden und Organisation.............................................. 7 3.1.3 Anforderungen an Facharbeit und Technik ........................................... 8 3.2 Struktur der Aufgabenbearbeitung ................................................................... 8 3.3 Planung und Abstimmung der Ausbildungsorte und –zeiten............................ 9 4 Betriebliche Ausbildungselemente ................................................................. 10 4.1 Übersicht........................................................................................................ 10 4.2 Exemplarische Beschreibung eines Ausbildungselements ............................ 11 5 Schulische Lernsituationen ............................................................................ 12 5.1 Übersicht........................................................................................................ 12 5.2 Exemplarische Beschreibung einer Lernsituation .......................................... 16 6 Reflexion........................................................................................................ 16 Anhang ..................................................................................................................... 17 2 1 Beschreibung der betrieblichen Aufgabe In der VW-CG sind in allen Lernfeldern (CG-Werkstätten) der gewerblich-technischen Ausbildung Werkzeugmaschinen(Abb.1) im Einsatz. Die Wartung und Inspektion dieser Maschinen wurde bislang häufig nur unregelmäßig und ohne die Einhaltung einer fixierten planerischen Vorgabe durchgeführt. Die Berufsgruppe der Industriemechaniker tritt im Rahmen dieses Projekts als interner Dienstleister für die Lernfelder der CG auf und führt für sie die Wartung und Inspektion der Werkzeugmaschinen durch. Abb. 1 Abb. 2 1.1 Art und Umfang der Arbeiten Zu Beginn des Wartungsauftrages werden den Auszubildenden die Zielsetzung und die Bestandteile dieses Auftrages ausführlich durch den zuständigen Ausbilder erklärt. Nach dem Modell der vollständigen Handlung beginnt die Durchführung des Auftrages mit der Informationsbeschaffung. Dabei informieren sich die Auszubildenden beim „Kunden“ über vorhandene Maschinendokumente, eventuelle Besonderheiten und dem geplanten Wartungstermin. Alle benötigten Unterlagen, Werkzeuge, Hilfsmittel und Ersatzteile werden den Auszubildenden vom zuständigen Ausbilder zur Verfügung gestellt bzw. den Auszubildenden werden die Wege zur Beschaffung gezeigt. Der Arbeitsablauf wird den Auszubildenden erklärt, die Arbeitsregeln und Methoden werden erläutert. Dabei wird die Aufgabenverteilung im Team besprochen und festgelegt. Die Maßnahmen zum Arbeits- und Umweltschutz werden erläutert. Wenn alle Auszubildenden die Planung nachvollziehen können und alle Unklarheiten und Unsicherheiten beseitigt sind, wird die Durchführung des Auftrages freigegeben. Es werden nach Maßgabe der betrieblichen Vorschriften alle erforderlichen Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen durchgeführt (Abb.2) und dokumentiert. Dabei erkennen die Auszubildenden die wirtschaftliche und technologische Bedeutung und Notwendigkeit von Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen. 3 Bei der Durchführung des Auftrages, besonders bei bestimmten Demontage bzw. Montagetätigkeiten ist auf die richtige Handhabung der Werkzeuge und Hilfsmittel zu achten. Im Sinne einer vorbeugenden Instandhaltung werden darüber hinaus auch intakte Führungen und Dichtungen überprüft. Nach erfolgreicher Instandhaltungsmaßnahme der Werkzeugmaschine wird ihre einwandfreie Funktion von den Auszubildenden kontrolliert und dokumentiert. Anschließend erfolgt die Übergabe an den Kunden. In einer abschließenden gemeinsamen Reflexionsphase der Auszubildenden mit dem zuständigen Ausbilder wird die erfolgte Vorgehensweise noch einmal ausgewertet und der Lernprozess wird auf andere Werkzeugmaschinen übertragen. 1.2 Einbindung in die Geschäfts- und Arbeitsprozesse In der VW-CG sind in allen Lernfeldern (CG-Werkstätten) der gewerblich-technischen Ausbildung Werkzeugmaschinen im Einsatz. Die Wartung und Inspektion dieser Maschinen wird regelmäßig durchgeführt. Die Berufsgruppe der Industriemechaniker tritt im Rahmen dieses Projekts als interner Dienstleister für die Lernfelder der CG auf und führt für sie die Wartung und Inspektion der Werkzeugmaschinen durch. Beim späteren Einsatz der Auszubildenden im Betrieb wird die Wartung und Inspektion im Zuge von TPM (Total Produktive Maintenance) durchgeführt. Hier können sie ihr Wissen anwenden und vertiefen. 1.3 Ressourcen In einem Zeitraum von 3 Wochen führen 13 Auszubildende an 41 Werkzeugmaschinen die erforderlichen Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen in Gruppenarbeit durch. Hierbei werden Sie von einem Ausbilder geleitet. Die Auszubildenden befinden sich zu diesem Zeitpunkt mindestens 6 Monate in der Ausbildung. An Werkzeugen und Unterlagen steht ihnen folgendes zur Verfügung: • Betriebsanleitung (Hauptschmierplan) • Ersatzteilliste • Maschinenabnahmeprotokoll • TPM Instandhaltungsplan • Werkstattwagen • Ersatzteile • Schmiermittel • Handrefaktometer zur Bestimmung des Kühlschmiermittels • Messmittel, Messwellen und Messdorne 4 2 Einordnung in das GAB-Curriculum 2.1 Bezug der betrieblichen Aufgabe zum Lernbereich Die an den Werkzeugmaschinen (einschließlich der Werkstückspannmittel) anfallenden Instandhaltungsarbeiten werden von den Auszubildenden nach vorgegebenen Wartungs- und Inspektionsplänen überwiegend angeleitet durchgeführt. Sie geben dem Auszubildenden einen Überblick, worum es in ihrem Beruf in der Hauptsache geht. Die Auszubildenden erfahren, dass die Erhaltung der Einsatzbereitschaft von Maschinen (technischen Systemen) zu den zentralen Aufgaben des Industriemechanikers zählt. Die Bearbeitung dieser betrieblichen Aufgabe ist dem Lernbereich 1 (Orientierungsund Überblickswissen) zuzuordnen. 2.2 Bestimmung der Bildungs- und Qualifizierungsziele für die betriebliche Aufgabe Ausbildungsabschnitt: Lernbereich 1 • Vermittlung von Orientierungs – und Überblickswissen • Lernbereich 2 • Zusammenhangswissen Übergeordnete Ziele: • Durchführung von Wartungs – und Inspektionsarbeiten an vorhandenen • Betriebseinrichtungen in der CG • Vorbeugende Instandhaltung an technischen Systemen Mit diesen übergeordneten Zielen werden folgende Inhalte vermittelt. • Definition Instandhaltung • Definition Wartung und Erstellung von Wartungsplänen • Definition Inspektion und Erstellung von Inspektionsplänen • Schmiertechniken z.B. Ölbad – Umlauf – und Ölnebelschmierung Kennen und Anwenden • Schmiermittel Kennen und Anwenden • Konstruktion, Bezeichnung und Belastungen des Rillenkugellagers, sowie dessen Montage – Demontage und Wartung • Erkennen und Kennen arbeitsplatzbezogener Umwelteinflüsse • Anfallende Abfälle / Gase des Ausbildungsbereiches umweltgerecht filtern, trennen, lagern und entsorgen 5 2.3 Abgleich mit den Zielen im Lernfeld (im Berufsbildungsplan) 2.3.1 Betriebliche Bildungs- und Qualifizierungsziele Die Auszubildenden informieren sich über die Arbeitssicherheit im Zusammenhang mit Wartungs- und Inspektionsarbeiten. Sie klären die Bedeutung und Notwendigkeit von Wartungsarbeiten. Sie analysieren Werkzeugmaschinen hinsichtlich Schmier- und Verschleißstellen sowie Ölwechselstellen (Abb. 3&4). Sie arbeiten mit Dokumentationen, wie z.B. Betriebsanleitungen, VWWartungsplänen, VW-Inspektionsplänen und Schmierplänen. Sie bestimmen Schmiermittel nach VW-Norm (VW – Materialnr.), deren Menge, Lagerort und Transportwege im VW-Werk SZ sowie den Bestellvorgang. Sie führen Wartungsarbeiten und Inspektionsarbeiten unter Verwendung von Standardwerkzeugen, Betriebs- und Hilfsstoffen sowie Prüfmitteln durch. Alle Aufgabenstellungen orientieren sich am Modell der vollständigen Handlung. D.h. die Auszubildenden müssen sich zunächst informieren, die Informationen auswerten, Arbeitsabläufe planen, eine Entscheidung treffen, die Arbeiten durchführen und abschließend kontrollieren und bewerten. Abb. 3 Abb. 4 6 2.3.2 Schulische Bildungs- und Qualifizierungsziele Die Schülerinnen und Schüler erkennen die wirtschaftliche und bzw. technologische Notwenigkeit von Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen. Sie erklären die Fachbegriffe aus dem Bereich der Instandhaltung. Sie analysieren Wartungs- und Inspektionspläne und erläutern sie. Sie planen Wartungs- und Inspektionsarbeiten und dokumentieren sie. Sie beachten die einschlägigen Bestimmungen zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz. 2.4 Schnittstellen zu anderen Lernfeldern Die anfallenden Instandhaltungsmaßnahmen an den Werkzeugmaschinen berühren das Lernfeld 4 „ Instandhaltung von technischen Systemen“. Hier geht es um die Sicherstellung der Betriebsbereitschaft von Werkzeugmaschinen und die Vermeidung störungsbedingter Ausfallzeit. Dazu wird unter Anwendung geeigneter Methoden, Verfahren und Werkzeuge der Sollzustand der Werkzeugmaschine wieder hergestellt und abschließend eine Funktionskontrolle durchgeführt. 2.5 Gestaltungspotenzial der betrieblichen Aufgabe Das Gestaltungspotenzial bei der Durchführung dieser betrieblichen Aufgabe ist gering, da es sich um eine regelmäßig wiederkehrende Arbeit handelt und die inhaltliche Durchführung aufgrund betrieblicher Vorschriften festgelegt ist. Die Gestaltungsmöglichkeiten der Auszubildenden beschränken sich auf die Arbeitsorganisation bei der Durchführung der Inspektion und Wartung. 3 Dual-kooperative Ausbildungsplanung 3.1 Inhalte von Arbeiten und Lernen in der betrieblichen Aufgabe 3.1.1 Arbeitsgegenstände Die betrieblichen Arbeitsgegenstände sind der Wartungs- und Inspektionsauftrag für die konkrete Werkzeugmaschine. Der Unterricht an den Berufsbildenden Schulen nimmt bezug auf Verschleißkomponenten an Funktionsgruppen und -elementen von Werkzeugmaschinen. 3.1.2 Werkzeuge, Methoden und Organisation Betrieblicherseits zählen dazu Auftragsdisposition, Wartungsvorschriften und Betriebsanleitungen, Standard- und Spezialwerkzeuge zur Durchführung des Auftrags, Ermitteln des Wartungs- und Inspektionsbedarfs, Funktionsanalyse durch Sicht- und Geräuschprüfung, Ermitteln möglicher Verschleißursachen, Unterscheiden, Zuordnen und Handhaben von Schmierstoffen entsprechend der Betriebsanleitung, Organisation der Auftragsdurchführung, Arbeitsplatzgestaltung und –ausstattung, Arbeitsorganisation der Ver- und Entsorgung und evtl. Erweiterungsaufträge bei schwerwiegenden Fehlern. Der Beginn der Wartungs- und Inspektionsarbeiten erfolgt in Absprache mit dem Maschinennutzer. In der Schule werden Wartungs- und Inspektionspläne nach DIN 31051, Instandhaltungskonzepte der Anlagenhersteller/-betreiber, mögliche Verschleißursachen und Organisation der Auftragsdurchführung behandelt. 7 Mit unterschiedlicher Akzentuierung befassen sich beide Lernorte mit Betriebs- und Hilfsstoffen, dem Unterscheiden und Zuordnen von Betriebsstoffen, Prüfmitteln. 3.1.3 Anforderungen an Facharbeit und Technik Im Betrieb stehen im Vordergrund die werkstattgerechte Auftragsannahme, die Gestaltung und Organisation der Annahme bzw. Auftragserweiterung, die termingerechte Wartung, die Einhaltung der Arbeits- und Gesundheitsschutzvorschriften, leichte Wartung und Austausch von Komponenten, ökologische Aspekte und Umweltschutzvorschriften. Die Schule legt den Akzent auf die schnelle und zielgerichtete Auswahl benötigter Informationen, die Kenntnis der einschlägigen Arbeits- und Gesundheitsschutzvorschriften, die Beachtung ökologischer Aspekte und der Umweltschutzvorschriften. 3.2 Struktur der Aufgabenbearbeitung Das Modell zeigt die systematische Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Arbeitsaufträgen. Da „Berufsanfängern“ diese Systematik noch nicht „in Fleisch und Blut“ übergegangen ist, achtet der Ausbilder darauf, dass die Auszubildenden dieser Vorgehensweise zunehmend intensiv folgen. 8 3.3 Planung und Abstimmung der Ausbildungsorte und –zeiten Die betriebliche Aufgabe „Wartung und Inspektion von Werkzeugmaschinen“ ist Bezugspunkt für die geplanten Ausbildungselemente und Lernsituationen. Für die Bearbeitung dieser Aufgaben stimmen sich die Lernorte Betrieb und Schule hinsichtlich der schwerpunktmäßigen Vermittlung der Inhalte ab. Die Aufteilung der Inhalte von Arbeit und Lernen ist bewusst nicht curricular im Berufsbildungsplan festgelegt, sondern soll von beiden Lernorten für jedes Projekt bzw. jede betriebliche Aufgabe neu abgestimmt werden. Für die „Wartung und Inspektion von Werkzeugmaschinen“ ist die nachstehende Aufteilung vereinbart worden: Betrieb Schule Informationen über die Arbeitssicherheit im Zusammenhang mit Wartungs- und Inspektionsarbeiten Analyse von Schmierplänen, Schmierstoffkennzeichnung nach DIN Wirtschaftliche Bedeutung der Instandhaltung für das Unternehmen Aufbau von Wartungsplänen Analyse von Werkzeugmaschinen hinsichtlich Schmierstellen, Verschleißstellen, Ölwechselstellen Arbeiten mit Dokumentationen, wie z.B. Betriebsanleitung, VW-Wartungspläne, VWInspektionspläne, Schmierpläne, Bestimmung von Schmierstoffen nach VWNorm (VW-Materialnummer), Mengenbestimmung, Lagerort und Transportwege im VW-Werk Salzgitter, Bestellvorgang Durchführung von Wartungs und Inspektionsarbeiten unter Verwendung von Standardwerkzeugen, Betriebs- und Hilfsstoffen sowie Prüfmitteln Begriffsbestimmung Instandhaltung (Wartung, Inspektion, Instandsetzung) Vergleich Instandhaltungsstrategien (Vorbeugende, inspektions-, ausfallbedingte Instandhaltungsstrategie) Erschließung verschiedener Werkzeugmaschinen des betrieblichen Umfeldes über die Systemanalyse. Grundlagen der Tribologie Auftragsdokumentation Präsentieren von Gruppenergebnissen Der Betrieb informiert über betriebsspezifische Gegebenheiten, die Schule vergleicht die betriebliche Vorgehensweise mit allgemeingültigen Vorschriften (z.B. VWSchmiermittelkennzeichnung / Kennzeichnung nach DIN.) Die schulische Erarbeitung von Inhalten basiert auf konkreten betrieblichen Gegebenheiten. Schulische Aufgabenstellungen berücksichtigen die betriebliche Informationsrecherche. Die theoretischen Inhalte werden zwischen der CG und der BBS abgesprochen, dabei ist eine Dopplung bei der Vermittlung von Inhalten in Betrieb und Schule durchaus denkbar. Der betriebliche Auftrag für das Lernfeld 1 und der Unterricht in der Schule werden möglichst zeitnah durchgeführt. Da die Auszubildenden eines Einstelljahres in der 9 Volkswagen Coaching GmbH Salzgitter in 3 Gruppen und in der Berufsbildenden Schule in 2 Klassen aufgeteilt sind und für die drei Ausbildungsgruppen die Ausbildung des ersten Lernfeldes des Berufsbildungsplanes zu unterschiedlichen Zeiten statt findet, kann dies aufgrund der zeitlichen Verschiebung nicht so umgesetzt werden. Bei der unterrichtlichen Erarbeitung des Lernfeldes 1 ist bei den Schülern einer Klasse von unterschiedlichen Erfahrungen auszugehen. Durch die gewählte Vorgehensweise ist eine größtmögliche Planungssicherheit bei der Vermittlung von Inhalten in Betrieb und Schule gewährleistet, ohne von den Zielen des GAB-Modellversuchs entscheidend abzuweichen. 4 Betriebliche Ausbildungselemente 4.1 Übersicht Die Auszubildenden informieren sich mit Unterstützung des Ausbilders über den Auftrag Wartung und Inspektion an Werkzeugmaschinen. Dazu stellen die Auszubildenden anhand der Wartungs- und Inspektionspläne fest, welche Werkzeugmaschinen gewartet werden müssen. Sie sprechen sich mit dem Maschinennutzer über den Zeitpunkt der Wartungsarbeiten ab. Es werden nach Maßgabe der betrieblichen Vorschriften alle erforderlichen Wartungs- und Inspektionsarbeiten durchgeführt und dokumentiert. Dabei erkennen die Auszubildenden, wie wichtig die Sicherstellung der Betriebsbereitschaft von Werkzeugmaschinen für den Arbeits- und Geschäftsprozess einer Abteilung ist. Die für die Arbeiten benötigten Betriebsanleitungen, Ersatzteile, Abnahmeprotokolle und Hilfsmittel werden den Auszubildenden zur Verfügung gestellt bzw. müssen beschafft oder angefertigt werden. Unter Beachtung der betrieblichen Vorgaben (hier auch besonders die Maßnahmen zum Arbeits- und Umweltschutz) wird der Arbeitsablauf diskutiert und festgelegt. Die Arbeitsregeln und –methoden werden, soweit erforderlich, vom Ausbilder erläutert. Dabei wird die Aufgabenverteilung im Team besprochen und festgelegt. Wenn Einigung über die Planung erzielt worden ist und alle Nachfragen geklärt sind, wird der Auftrag durchgeführt. Hier ist bei bestimmten Wartungs- und Inspektionsarbeiten auf die richtige Handhabung bestimmter Werkzeuge und Meßmittel zu achten. Bei der Inspektionsarbeit „Überprüfen des Rundlaufes eines 3 Backenfutters an einer Drehmaschine“ ist z.B. darauf zu achten, dass die Messwelle fachgerecht aufgenommen wird, und die Messmittel (Messuhr mit 0,01 mm Genauigkeit) fachlich richtig eingesetzt werden. Nach Beendigung der Wartungs- und Inspektionsarbeiten an den Werkzeugmaschinen kontrollieren die Auszubildenden die einwandfreie Funktion. Alle durchgeführten Arbeiten werden von den Auszubildenden auf speziellen Wartungs- und Inspektionsblättern dokumentiert. Anschließend übergeben die Auszubildenden die Werkzeugmaschine an den Maschinennutzer. Die Auszubildenden füllen die verarbeiteten Verbrauchsmittel wie z.B. Schmieröl und Dichtungen wieder auf. Die Bezugsquellen sind die Maschineninstandhaltung und 10 das Ersatzteillager. Angefallenes Altöl wird in der zuständigen Fachabteilung entsorgt. In einer abschließenden gemeinsamen Reflexionsphase der Auszubildenden mit dem zuständigen Ausbilder wird die Durchführung des Auftrags noch einmal ausgewertet. 4.2 Exemplarische Beschreibung eines Ausbildungselements Rundlaufüberprüfung eines 3 Backenfutters an einer Drehmaschine Die Auszubildenden informieren sich im Inspektionsplan welche Arbeiten an der Drehmaschine durchgeführt werden müssen und beschaffen sich alle für die Arbeiten benötigten Werkzeuge und Messmittel. Die Messwelle wird in das 3 Backenfutter der Drehmaschine eingespannt, dabei ist darauf zu achten, dass keine Fremdkörper (z.B. Späne) mit aufgenommen werden. Der Magnetständer mit der Messuhr wird auf die saubere und gratfreie Führungsbahn der Drehmaschine aufgesetzt. Die Messuhr wird an den Umfang der Messwelle angestellt und dabei gleichzeitig auf Null gestellt. Der Rundlauf wird an zwei Stellen der Messwelle gemessen. Einmal an der Aufnahme (Messpunkt a) und zum zweiten in einem Abstand vom halben max. Drehdurchmesser (Messpunkt b). Die Drehmaschine wird mit der kleinsten Drehzahl in Betrieb gesetzt und am Messpunkt a wird der Ausschlag des Messuhrzeigers abgelesen und in das Protokoll eingetragen. Der selbe Vorgang wird an Messpunkt b wiederholt. Liegen die gemessenen Werte innerhalb der Toleranz übergibt der Auszubildende die Drehmaschine an den Maschinennutzer. Liegen die gemessenen Werte jedoch außerhalb der zulässigen Toleranz muss der Auszubildende in Absprache mit dem Nutzer die notwendige Instandsetzung der zuständigen Instandhaltung melden und die Stilllegung der Drehmaschine veranlassen. Das Ergebnis der Inspektionsarbeit wird im Abnahmeprotokoll dokumentiert (Abb.5). Abb. 5 11 5 Schulische Lernsituationen 5.1 Übersicht Für die Industriemechaniker ist aus dem Berufsbildungsplan ein lernfeldstrukturierter schulischer Lehrplan in Anlehnung an die Rahmenlehrplanvorgaben der KMK extrahiert worden (siehe Materialien). Während für die betriebliche Ausbildung Ausbildungselemente der Wartung, Inspektion und Instandsetzung vermittelt werden, richtet die Schule den Fokus nur auf Wartung und Inspektion. Die schwerpunktmäßige Thematisierung des Gebietes „Instandsetzung“ erfolgt anhand der Bearbeitung des betrieblichen Arbeitsauftrages „Instandsetzung von defekten kolbenstangenlosen Pneumatikzylindern “ innerhalb des Lernfeldes 4. Die didaktische Schwerpunktbildung bei den schulischen Lernsituationen wird aus der nachstehenden Grafik deutlich. Wartung & Inspektion von WZM LF 1 Auftrag Lernsituation Unterrichtssequenz Zeit Leitfragen Erarbeiten von Funktion/Aufbau WZM W Schmierplan/Wartungsplan E R Wartung K und Z Inspektion E der WZM Welche Schmierstoffe werden ver M Was ist beim Umgang mit Schmier stoffen Betriebsanweisung 30 h Welche Instandsetzungsfehler können werden? Instandhaltungsmaßnahmen Was muss wie nach der Instand Instandhaltungsstrategien I N E - haltung der WZM überprüft werden? C H Welche Instandhaltungsstrategien auftreten, wie können sie verhindert Schmierung S - zu beachten? werden angewendet? didakt . Fokus A - punkten erfolgt die Auswahl? U G - wendet und nach welchen Gesichts Bedienungsanleitung Systemanalyse Analyse des Systems WZM Werkzeugmaschine didakt . Fokus Funktionsanalyse Aus welchen Teilsystemen besteht das System WZM und welche Teilfunktionen treten auf? 10 h Verschleißuntersuchung Tribologie Welche Teile bewegen sich ? Wo entsteht Verschleiß? Wie lässt sich Verschleiß vermindern? Der Unterricht zum Lernfeld 1 „Wartung und Inspektion von technischen Systemen“ orientiert sich an der Bearbeitung entsprechender Leitfragen (siehe Abbildung), die analog auch auf alle anderen betrieblichen Aufträge aus diesem Lernfeld bezogen werden können. So werden z. B. die Grundbegriffe der Instandhaltung nach DIN 31051 u.a. ebenso erarbeitet wie die Grundlagen der Tribologie. In der Schule wird das Lernfeld 1 in Absprache mit der VW-CG exemplarisch am Beispiel einer Drehmaschine erarbeitet. Dabei wird von einem Wartungsauftrag für 12 eine Drehmaschine ausgegangen. Für diese Maschine liegt die Bedienungsanleitung mit Schmierplan vor, so dass die Schüler daran das Lesen von Bedienungsanleitungen beispielhaft erlernen. Dabei wird die Schmierstoffnormung ebenso wie der umweltbewusste Umgang mit Schmierstoffen erarbeitet. Exemplarisch für einen Schmierstoff erstellen die Schüler eine Betriebsanweisung auf der Grundlage des Sicherheitsdatenblattes für den Schmierstoff. Ausgehend von der Notwendigkeit und Bedeutung von Wartungs- und Inspektionsarbeiten, werden die Grundbegriffe der Instandhaltung nach DIN 31051 u.a. ebenso erarbeitet wie die Grundlagen der Tribologie. Dabei stellt sich die Frage nach Bauteilen der Drehmaschine, die einen Verschleiß unterliegen. Bei der Betrachtung dieser Baugruppen/Funktionsgruppen wird in das systemtechnische Denken und das Zerlegen technischer Systeme (hier Drehmaschine) in Funktionseinheiten und Funktionsgruppen/Funktionselementen eingeführt. 13 Übersicht über die Lernsituationen: LernBeschreibung der Lernsituation situation Kompetenzzuwachs Inhalte Medien Leistungsnachweise/ Lernzielkontrollen 1.1 Analyse des Wartungsauftrages Wartungs- und Inspektionspläne erläutern, einschlägige Normen interpretieren Schmierstoffarten Schmierstoffnormung, Schmierplan, Bedienungsanleitung, Normenauszüge 1.2 Erstellen von Betriebsanweisungen Gruppenpräsentation erstellen Arbeitssicherheits- u. Umweltschutzvorschriften, Sicherheitszeichen, Sicherheitsdatenblä Gruppenpräsentter, tation 1.3 Vergleich von Instandhaltungsstrategien Wartungs- und Inspektionsarbeiten planen Wartung und Inspektion im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung, Zeichnungen, Stücklisten Anleitungen Wartung und Inspektionspläne nach DIN 31051 1.4 Analyse des Systems Werkzeugmaschine Gruppenzeichnungen lesen, Maschinen- und Gerätetechnik (DIN 40150), Funktionsanalyse, Funktionale Einrichtungen: z.B. Stütz- u. Trageinheiten, Energieübertragungseinheiten, Funktionsgruppen / Funktionselemente: z.B. Führungen, Lager, Getriebe/Zahnräder Zeichnungen, Stücklisten 1.5 Verschleißuntersuchungen an Werkzeugmaschinen Verschleißkomponeten ermitteln, Grundlagen der Tribologie, Schmiermittel, Normung Schmiermittellisten, Abnahmeprotokoll 1.6 Abschließende LZK 14 5.2 Exemplarische Beschreibung einer Lernsituation Analyse eines Schmierplanes Die Schüler bearbeiten in Gruppenarbeit den Arbeitsauftrag „Analyse Schmierplan“. Sie analysieren den Schmierplan und entschlüsseln mit Hilfe der bereitgestellten Informationsmaterialien (z.B. Kennzeichnung der Schmierfette) die eingesetzten Schmierstoffe und deren Eigenschaften. Im Experimentalunterricht suchen die Schüler in Gruppenarbeit die im Schmierplan angegebenen Schmierstellen an konkreten Drehmaschinen auf. Sie kennzeichnen die Schmierstellen nach • Häufigkeit der Wartung, • eingesetztem Schmierstoff, • Anzahl der Schmierpunkte und • Bezeichnung der zu schmierenden Bauteile. Die Drehmaschinen werden dazu entsprechend vorbereitet, so werden z.B. Abdeckungen, hinter denen Schmierstellen liegen, vorher abgebaut. Durch den Experimentalunterricht lernen die Schüler den konkreten Aufbau von Werkzeugmaschinen (Drehmaschinen) kennen, bevor sie Verschleißuntersuchungen an Werkzeugmaschinen anstellen und die Analyse des Systems Werkzeugmaschine vornehmen. Abschließend erstellen die Schüler einen Wartungsplan für die Drehmaschine nach DIN. 6 Reflexion Als äußerst positiv hat sich die nahezu zeitgleiche Theorievermittlung der Berufsbildenden Schule erwiesen. Es findet eine sinnvolle Verknüpfung von Theorie (Schule) und Praxis (Betrieb) statt. Die frühe Vermittlung des Themas Wartung und Inspektion verschafft den Auszubildenden einen Überblick über die Wichtigkeit einen störungsbedingten Ausfall von Maschinen zu minimieren und dadurch den Geschäfts- und Arbeitsprozess einer Abteilung nicht zu stören. Die Auszubildenden werden in die Lage versetzt in späteren betrieblichen Ausbildungsstellen die Wartung und Inspektion im Rahmen von TPM für die Abteilung durchzuführen. Von den Auszubildenden wird die Vermeidung der Doppelbeschulung begrüßt, so Das im Betrieb das Handeln im Vordergrund steht. Da in der Vergangenheit die Wartung und Inspektion der Werkzeugmaschinen unregelmäßig durchgeführt wurde ist mit diesem Projekt ein Instrument geschaffen wurden die Wartungsarbeiten regelmäßig durchzuführen. 16 Anhang Die nachstehenden Materialien stellen ein Angebot dar, das Ausgangspunkt für die konkrete Ausbildung/Unterricht sein kann. Durch entsprechende Modifizierungen können daraus auch relativ leicht Vorlagen für Flipcharts, Plakate, Mindmaps, Tafelbilder u.a. entwickelt werden, um die nötige methodische Variationsbreite der Ausbildung/Unterrichts zu gewährleisten. 17 Lernfeld 1 des Berufsbildungsplanes der Industriemechaniker Lernfeld 1 Lernbereich 1 Wartung und Inspektion von technischen Systemen Zeit Betrieb Schule Der Wartung als eine Maßnahme der Instandhaltung kommt eine besondere Bedeutung zur Bewahrung des Sollzustandes von technischen Systemen zu. Daher muss die weit verbreitete Crash–Philosophie, bei der erst bei einem Ausfall des technischen Systems Maßnahmen der Instandhaltung ergriffen werden, durch ein Bewusstsein für Konzepte des Total–Productive–Maintenance (TPM) ersetzt und die Bereitschaft der Umsetzung durch die Belegschaft gestärkt werden. Grundlage für die Wartung technischer Systeme sind die bestehenden Wartungspläne. Für technische Systeme, zu denen keine Wartungspläne existieren, müssen Wartungspläne neu erstellt werden. Die Dokumentation der durchgeführten Wartung ist ein notwendiger Bestandteil dieser beruflichen Arbeitsaufgabe. Bildungs- und Qualifizierungsziele an den Lernorten Betrieb Schule Die Auszubildenden führen Wartungsaufgaben unter Anwendung geeigneter Methoden, Verfahren und Werkzeuge durch und beurteilen diese. Die Schülerinnen und Schüler erklären die Fachbegriffe aus dem Bereich der Instandhaltung. Sie erkennen die wirtschaftliche bzw. technologische Notwendigkeit von Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen. Sie erkennen Zusammenhänge zwischen Verschleißerscheinungen und Anlagenstörungen und nutzen betriebliche und herstellerspezifische Wartungsanweisungen. Sie ermitteln den Bedarf an Betriebsstoffen unter Berücksichtigung betrieblicher Vorgaben und beachten bei der Entsorgung die Umweltschutzverordnungen. Die Schülerinnen und Schüler erstellen Übersichten über technische Systeme aus der Facharbeit der Industriemechanik. Sie beschaffen bzw. erstellen Wartungs- und Inspektionspläne und erläutern diese. Sie planen nach Auftrag Wartungs- und Inspektionsarbeiten und dokumentieren sie für den Kunden. Sie beachten die einschlägigen Bestimmungen zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz. Inhalte von Arbeit und Lernen Gegenstände Werkzeuge Anforderungen • Der Wartungsauftrag • Die Wartung und Inspektion an technischen Systemen • Verschleißkomponenten an Produktionsanlagen bezogen auf Alter, Standzeit und Beanspruchung • Funktionsgruppen und -elemente von Maschinen, Anlagen, Handhabungsgeräten und Transportsystemen • Wartungs- und Inspektionspläne nach DIN 31051 • EDV/Maschinendatei, Auftragsdisposition, Ersatzteildisposition • Standard-/Spezialwerkzeuge • Betriebs- und Hilfsstoffe • Prüfmittel • Wartungsvorschriften und Betriebsanleitungen • Werkstattgerechte Auftragsannahme • Gestaltung und Organisation der Annahme bzw. Auftragserweiterung • Termingerechte Wartung • Schnelle, zielgerichtete Auswahl benötigter Informationen • Arbeits- und Gesundheitsschutz (Gefahrstoffe, Arbeit in automatisierten Anlagen) • Gestaltung von Produktionsanlagen für schnelle und zuverlässige Wartungsdiagnose und kostengünstige Wartung • Leichte Wartung und Austausch von Komponenten (elektrische und mechanische Komponenten) • Einfache und zuverlässige Überwachung (Diagnose) • Ökologische Aspekte und Umweltschutzvorschriften Methoden • • • • • Service- und Reparaturkonzepte der Anlagenhersteller Erheben des Wartungs- und Austauschbedarfs Funktionsanalyse durch Sicht- und Geräuschprüfung Mögliche Verschleißursachen ermitteln Methoden der funktionalen Einrichtung von Maschinen und Anlagen • Unterscheiden, Zuordnen und Handhaben von Betriebsstoffen (Schmierstoffe, Öle, Bohremulsionen, usw.) entsprechend der Betriebsvorschriften Organisation • • • • • • Arbeits- und Betriebsorganisationsformen Organisation der Auftragsdurchführung Erweiterungsauftrag bei schweren Fehlern Arbeitsplatzgestaltung und –ausstattung Arbeitsorganisation: Ver- und Entsorgung Eigenständige Kontrolle der Anlage vor Inbetriebnahme 18 Lernfeld 1 des schulischen Lehrplans Wartung und Inspektion von technischen Systemen Zeit: 60 Stunden (Stand 13.05.02) Zielformulierung: Die Schülerinnen und Schüler erklären die Fachbegriffe aus dem Bereich der Instandhaltung. Sie erkennen die wirtschaftliche bzw. technologische Notwendigkeit von Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen. Die Schülerinnen und Schüler erstellen Übersichten über im Betrieb vorhandene technische Systeme. Sie beschaffen und erstellen Wartungs- und Inspektionspläne und erläutern diese. Sie planen nach Auftrag Wartungs- und Inspektionsarbeiten und dokumentieren sie für den Kunden. Sie beachten die einschlägigen Bestimmungen zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz. Inhalte: Grundsätze der Kunden-Lieferanten-Beziehung Grundbegriffe der Instandhaltung nach DIN 31 051 / 31 052 / 31 054 Wartung und Inspektion im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung Wartungs- und Inspektionspläne nach DIN 31 051 Grundlagen der Tribologie Schmiermittel, Normung Maschinen- und Gerätetechnik (DIN 40150) Funktionsanalyse • Funktionale Einrichtung • Funktionsgruppen • Funktionselemente • Umgang mit Wartungsvorschriften und Betriebsanleitungen • Arbeitssicherheits- und Umweltschutzvorschriften • Ökologische Aspekte 19 Lern- und Arbeitsaufgabe 1.1 01. Lern- und Arbeitsaufgabe Durchführen von Wartungs- und Inspektionsarbeiten an vorhandenen Betriebseinrichtungen in der VW CG und betrieblichen Fertigungsbereichen. 02. Zuordnung zu der beruflichen Arbeitsaufgabe BAG 1: Wartung technischer Systeme 03. Zuordnung zu einem Lernbereich Lernbereich 1 Vermittlung von Orientierungs- und Überblickswissen Berufsorientierte Arbeitsaufgaben Angeleitete Aufgabenbearbeitung 04. Zeitrahmen 8 Wochen 05. Gruppengröße Eine Bearbeitung soll möglichst im Team erfolgen. 06. Inhaltliche Beschreibung Die Instandhaltung hat im Rahmen der modernen Fertigungsplanung eine wesentliche Bedeutung für die Produktion. Sie muß einen reibungslosen Fertigungsprozeß sicherstellen. Dabei umfaßt sie alle Maßnahmen zum Erhalten und Wiederherstellen der Funktionsfähigkeit von technischen Systemen (Motoren, Handhabungsgeräte, Werkzeugmaschinen, Meßzeuge, Spannvorrichtungen). Wartung und Inspektion sind neben der Instandsetzung zwei hauptsächliche Bereiche der Instandhaltung. Alle Maßnahmen, wodurch die Abnutzung und der Verschleiß von Bauteilen und Baugruppen vermindert werden, bezeichnet man als Wartung. Inspektion umfaßt das Prüfen und Bewerten des Verschleißes von Bauteilen und Baugruppen. Inspektionen werden in festgelegten , regelmäßigen Abständen durchgeführt. Der Umfang der anzuleistenden Arbeiten beinhaltet: • Die Auftragsannahme über den Kunden • Die Auftragsplanung / Arbeitsplanung • Das Prüfen von Schmier- u. Kühlmittel, Justieren von Bauteilen, Erstellen von Wartungs- u. Inspektionsplänen. 20 07. Eingangsvoraussetzungen 08. Kompetenzerweiterungen • Fachkompetenzen • Die Funktions- und Qualitätskontrolle • Eine Auftragsbezogenen Kosten- und Zeitplanung • Die Übergabe an den Kunden Keine • Lesen, Anwenden und Erstellen von technischen Unterlage • Unterscheiden, Zuordnen und Handhaben von Werkund Hilfsstoffen • Planen und Steuern von Arbeits- und Bewegungsabläufen; Kontrollieren und Beurteilen der Ergebnisse • Warten von Arbeits- und Betriebsmitteln • Prüfen und Einstellen von einzelnen Funktionen an Baugruppen durch Messen und Erfassen von Arbeitswegen und Betriebswerten • Einrichten von Arbeitsplätzen • Warten von Maschinen und Systemen • Prüfen und Einstellen von Funktionen; Inbetriebnahme von Maschinen, Anlagen und Systemen sowie Erhalten ihrer Betriebsfähigkeit • Methodenkompetenzen • Personal- u. Sozialkompetenzen • Beachten der Unfallverhütungsvorschriften und arbeitsplatzspezifischen Arbeitssicherheitsbestimmungen • Beachten und Anwenden der Umweltschutzverordnungen • Planung der eigenen Arbeit • Modularisierung der Aufgabe (vom Ganzen zum Teil) • Arbeitsergebnisse protokollieren • Funktions-, Qualitäts- u. Kostenanalyse • Arbeit in der Gruppe zielorientiert organisieren • Verantwortung für das Arbeitsergebnis übernehmen • Fragen stellen und Fragen beantworten • Identifikation mit dem Arbeitsergebnis 21 09. Methodische Hinweise Verfügbare Medien Zur methodischen Umsetzung der Lern- und Arbeitsaufgabe finden Sie genauere Hinweise unter Punkt 6 der „Allgemeinen Handlungsanleitung“ im entsprechenden Lernbereich. Verwenden Sie für den Auftrag folgende Medien: 10. Qualitätssicherung (Lernbegleitung) • Tabellenbuch • Fachbuch • ...................... • ...................... • ...................... • ...................... Nach Abschluß jeder Bearbeitungsphase erfolgt zwischen den Auszubildenden und dem Ausbilder/ Ausbildungsbeauftragten eine Reflexion / Dokumentation des Lernprozesses. Dabei sollen u. a. folgende Fragestellungen bearbeitet werden: • Wie haben sich die Auszubildenden organisiert ? • Welche Vorgehensweise wurde gewählt ? • Welche Probleme/Schwierigkeiten sind im Verlauf aufgetreten ? • In welcher Zeit sind die Auszubildenden zu welchen Ergebnissen gekommen ? • Welche konkreten Erfahrungen/Erkenntnisse lassen sich ableiten / gewinnen ? Die Bewertung des Lernerfolges fließt in das EFA- System ein. 22 Aufgabe Wählen Sie eine Werkzeugmaschine aus, bei der eine Wartung vorgenommen werden muss. Entnehmen Sie der Betriebsanleitung bzw. dem Wartungsplan welche Arbeiten durchgeführt werden müssen. Tragen Sie in den Protokollbogen die durchzuführenden Wartungsarbeiten (lt. Bedienungsanleitung) ein. Erstellen Sie einen Arbeitsplan für die Durchführung der Wartungsarbeiten einschließlich der notwendigen Werkzeuge und Hilfsstoffe! Führen Sie die notwendigen Arbeitssicherheitsmaßnahmen in ihrem Plan auf! Wie und wo entsorgen Sie umweltgerecht die bei der Wartung anfallenden Altöle, Hilfsstoffe und Hilfsmittel( z.B. Putzlappen)? Führen Sie die Wartungsarbeiten in der abgestimmten Form durch und dokumentieren Sie das Ergebnis. Kontrollieren Sie das Ergebnis Ihrer Arbeit mit dem AusbilderIn und beurteilen Sie gemeinsam die Qualität Ihrer Arbeit. Aufgaben zum Messen mit der Messuhr Welche Form- und Lageabweichungen messen Sie mit der Messuhr? Geben Sie die grafischen Symbole für die Eigenschaften an! Was versteht man unter einer Toleranz? Geben Sie die grafischen Symbole an für: • Rundlauf • Planlauf • Symmetrie • Parallelität • Rechtwinkligkeit Führen Sie mit einer Messuhr Übungen zum Plan- und Rundlauf durch! Welche Anzeigegenauigkeit haben Messuhren? Welche Hilfsmittel gibt es zur Befestigung der Messuhren? Welche Fehler können beim Messen mit der Messuhr auftreten? Welche Ursachen gibt es für diese Fehler? Wie lassen sich die Fehler vermeiden? 23 Inspektionsarbeiten Maschinen – Art Inventar – Nr. Soll – Ist – Vergleich soll ist Bemerkung Sichtvergleich i.O. n.i.O. Bemerkung 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 Zeitaufwand / Stunden Inspektionsarbeiten wurden durchgeführt am: durch: 24 Arbeitsauftrag: Die Drehmaschine Weiler Condor ist nach Schmierplan zu warten. 1. Welche Informationen kann man dem Schmierplan entnehmen? 2. Ergänze die in der Tabelle verwendeten Symbole. 3. Welche in der Tabelle verwendeten Symbole entsprechen der DIN 51502 und welche Symbole sind herstellerspezifische Ergänzungen? 4. Erläutere die Normbezeichnungen folgender Schmierstoffe: 5. a. CG68 – DIN 51502 b. CL46 – DIN 51502 c. K2K – 20 – DIN 51502 In der Normbezeichnung werden „Viskosität“ und „Walkpenetration“ angegeben. Erläutere diese Begriffe mit Hilfe des Informationsblattes. 6. Suche an der Drehmaschine Weiler Condor die im Schmierplan angegebenen Schmierstellen 1 bis 12 und markiere sie mit farbigen Karten. Farbliche Zuordnung der Karten: Schmierung täglich ⇒ grün Schmierung wöchentlich ⇒ blau Schmierung vierteljährlich ⇒ lachsfarben Die Karten sollen folgende zusätzliche Informationen enthalten: - Baugruppenbezeichnung der Schmierstelle und Anzahl der Schmierpunkte, - genormtes Schmierstoffsymbol, - Schmierstoffbezeichnung 25 7. Übertrage die Namen der Schmierstellen (Baugruppenbezeichnungen) in den Schmierplan. 26 Schmierplan: Symbole Schmierstoffsorte Zähigkeit Qualitäten Symbol Kind Lubricant Viscosity Qualities Schmieröl 68 mm2/s 40° Je nach Hersteller 46 mm2/s 40° Je nach Hersteller 46 mm2/s 40° SHELL Tellus 133 Wälzlagerfett Tropfpunkt Je nach Hersteller Bearing grease Drop point Machine oil CG68 – DIN 51502 Getriebeöl Gear oil CL46 – DIN 51502 Getriebeöl Gear oil CL46 – DIN 51502 min. 160°C / 132°F K2K – 20 – DIN 51502 27 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 Baugruppen der Drehmaschine 28 Arbeitsauftrag: Ergänze die Tabelle über die Bezeichnung der Baugruppen der Drehmaschine. Ordne dabei die Nummern aus der Zeichnung Baugruppen der Drehmaschine (Arbeitsblatt 6) den aufgeführten Bezeichnungen in der Tabelle zu: Nr. Bezeichnung Spindelstock Bettschlitten Meißelhalter Querschlitten Reitstock Drehmaschinenbett Leitspindel Oberschlitten Schlosskasten 6.1.1.1 Zugspindel Getriebekasten Schaltwelle Gestell stufenlos verstellbares Zugmittelgetriebe Zahnräder 29 Kennzeichnung der Schmierfette Zusatzbuchstaben für die Einsatztemperatur Einsatztemperatur in °C - 20 bis + 50 - 20 bis + 60 - 20 bis + 80 - 20 bis + 100 - 20 bis + 120 - 20 bis + 140 über 140 Konsistenz und Walkpenetration von Schmierfetten Walkpenetration in Konsistenzklasse 1/10 mm 445 bis 475 000 400 bis 430 00 355 bis 385 0 310 bis 340 1 265 bis 295 2 220 bis 250 3 175 bis 205 4 130 bis 160 5 85 bis 115 6 Zusatzbuchstabe B C E G K N R Kennzeichnung wichtiger Schmierfette im Maschinenbau Schmierfettbasis Geometrisches Symbol Kennbuchstabe(n) Gleit- und Wälzlager Führungen (- 90°C bis + 140°C Einsatztemperaturen über + 140°C hohe Druckbelastung (-20°C bis 140°C) tiefe Einsatztemperaturen bis – 55°C geschlossene Getriebe offene Getriebe, Verzahnungen Dichtungen und Gleitlager K KH KP KTC G OG M E FK PG Mineralöl Synthetisches Öl Einsatzgebiet Grundeigenschaften entsprechen denen der Schmierfette auf Mineralölbasis SI Kennzeichnungsbeispiel K 3E Symbol = Schmierfett auf Mineralölbasis K Gleit- und Wälzlagerfett 3 Klasse 3 für beinahe festes Wälzlagerfett E - 20°C bis +80°C 30