T9 M - Eine Serienfertigung planen

Einleitung

Eine Serienfertigung stellt mehrere gleichartige Produkte in einer begrenzten Stückzahl her. Entscheidend ist nicht nur, was hergestellt wird. Entscheidend ist auch, in welcher Reihenfolge, an welchem Arbeitsplatz, mit welchem Materialfluss und mit welchen Prüfungen gearbeitet wird.

In diesem aiMOOC planst Du eine arbeitsteilige Kleinserie auf M-Niveau der Klasse 9. Du lernst, aus einem Produkt und einer Stückzahl einen nachvollziehbaren Fertigungsablauf zu entwickeln. Genau diese Leistung ist prüfungsnah.

Du kannst am Ende:

Fertigungsablauf: Arbeitsschritte in eine sinnvolle Reihenfolge bringen und begründen.
Arbeitsplatzgestaltung: Arbeitsplätze übersichtlich, sicher und passend zur Tätigkeit planen.
Materialfluss: Wege von Material und Werkstücken darstellen und verbessern.
Qualitätskontrolle: Zwischenprüfungen und Endprüfungen an sinnvollen Stellen festlegen.
Taktzeit: abschätzen, welches Arbeitstempo eine Serie benötigt und wo Engpässe entstehen.
Arbeitsteilung: Aufgaben auf Stationen verteilen und Stationen aufeinander abstimmen.

Sicherheitsregel für alle Praxisanteile: Praktische Arbeiten erfolgen nur nach schulischer Unterweisung, unter Aufsicht und mit der erforderlichen persönlichen Schutzausrüstung. Gefährliche Maschinen werden nicht eigenständig benutzt. Arbeiten an Netzspannung sind ausgeschlossen. Elektrische Versuche erfolgen ausschließlich mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung.

Bildungsplanbezug Baden-Württemberg

Der aiMOOC orientiert sich an Technik in der Sekundarstufe I, besonders am Bereich Produktionstechnik. Für das M-Niveau ist wichtig, einzelne Arbeitsschritte zu beschreiben, den Ablauf einer Fertigung zu planen und zu optimieren.

Stand September 2026: Für Schülerinnen und Schüler, die bereits vor dem Schuljahr 2026/2027 in Klasse 7 eingetreten sind, gilt der bisherige Bildungsplan 2016 weiter. Damit ist er für eine aktuelle Klasse 9 weiterhin relevant.

Prüfungsnahe Operatoren: beschreiben – planen – darstellen – begründen – vergleichen – optimieren – prüfen.

Medienauftrag 1: Serienfertigung beobachten

Bildlegende: Historische Automobilmontage. Beobachte nicht nur die Fahrzeuge, sondern die Aufteilung der Arbeit.

Arbeitsauftrag:

Markiere gedanklich mindestens fünf mögliche Arbeitsstationen.
Bestimme die Richtung des Materialflusses.
Suche Stellen, an denen eine Qualitätsprüfung sinnvoll wäre.
Begründe, warum Arbeitsteilung bei vielen gleichartigen Produkten Vorteile haben kann.

Videoauftrag: Beobachte die historische Montagelinie. Notiere drei Merkmale, an denen Du einen festgelegten Fertigungsablauf erkennst. Vergleiche anschließend mit einer modernen Produktion: Welche Aufgaben könnten heute automatisiert sein, welche Prüfentscheidungen bleiben wichtig?

Grundbegriffe

Serienfertigung

Serienfertigung bedeutet: Mehrere gleichartige Produkte werden in einer begrenzten Stückzahl hergestellt. Nach Abschluss der Serie kann auf ein anderes Produkt oder eine andere Variante umgestellt werden.

Beispiel: Eine Schülerfirma fertigt 30 gleiche Tabletständer. Danach wird die Vorrichtung für ein anderes Produkt umgerüstet.

Abgrenzung:

Fertigungsart	Kennzeichen	Einfaches Beispiel
Einzelfertigung	Ein Produkt oder eine individuelle Ausführung	Einzelnes Modell
Serienfertigung	Begrenzte Anzahl gleichartiger Produkte	30 gleiche Ständer
Massenfertigung	Sehr große Anzahl eines weitgehend gleichen Produkts	Industrielles Standardteil

Fertigungsablauf

Fertigungsablauf ist die festgelegte Reihenfolge aller notwendigen Arbeitsschritte vom Ausgangsmaterial bis zum geprüften Produkt.

Ein guter Fertigungsablauf beantwortet fünf Fragen:

Was wird zuerst bearbeitet?
Was muss vor dem nächsten Schritt fertig sein?
Wo wird geprüft?
Wie gelangt das Werkstück zur nächsten Station?
Welche Station begrenzt das Tempo?

Merksatz: Ein Fertigungsablauf ist nachvollziehbar, wenn eine andere Gruppe nach dem Plan arbeiten könnte, ohne die Reihenfolge erraten zu müssen.

Arbeitsplatzgestaltung

Arbeitsplatzgestaltung bedeutet: Werkzeuge, Material, Prüfmittel und Ablagen werden so angeordnet, dass sicher, übersichtlich und mit kurzen Greifwegen gearbeitet werden kann.

Bildlegende: Ein Werkzeugbrett macht vorgesehene Plätze sichtbar.

Untersuchungsauftrag:

Zeige auf dem Bild Bereiche, an denen Werkzeuge eindeutig zugeordnet sind.
Erkläre, wie feste Werkzeugplätze Suchzeit verringern können.
Übertrage die Idee auf eine Schulstation mit Lineal, Schablone, Stift und Prüflehre.
Finde einen möglichen Fehler: Was passiert, wenn Prüfmittel und Ausschussablage am gleichen Platz liegen?

Gute Arbeitsplatzgestaltung: Material kommt von einer klaren Seite an. Fertige Werkstücke verlassen die Station auf einer anderen Seite. Benötigte Gegenstände liegen im günstigen Greifbereich. Prüfmittel sind leicht erreichbar. Ausschuss wird eindeutig getrennt.

Materialfluss

Materialfluss beschreibt den Weg von Material, Teilen und Werkstücken durch die Fertigung.

Ein übersichtlicher Materialfluss vermeidet unnötige Wege, Rücktransporte und Verwechslungen.

Bildlegende: Ein Ablaufdiagramm zeigt Prozesse mit klaren Verbindungen.

Medienauftrag:

Verfolge die Pfeile von Anfang bis Ende.
Markiere gedanklich jede Stelle, an der eine Entscheidung oder Verzweigung möglich ist.
Erstelle anschließend selbst ein Materialflussdiagramm mit mindestens sechs Stationen.
Prüfe, ob ein Werkstück in Deinem Diagramm zurücklaufen muss. Wenn ja, begründe oder verbessere den Ablauf.

Videoauftrag Materialfluss: Beobachte Förderwege, Übergaben und Zwischenlager. Stoppe das Video an drei Stellen. Zeichne jeweils eine Pfeilkette: Quelle → Transport → Station → nächster Schritt. Suche anschließend eine Stelle, an der ein Puffer oder eine Sortierung erkennbar ist.

Qualitätskontrolle

Qualitätskontrolle prüft, ob festgelegte Anforderungen eingehalten werden.

Typische Merkmale sind Maß, Form, Funktion, Oberfläche, Vollständigkeit und sichere Verbindung.

Bildlegende: Ein Messschieber steht beispielhaft für messbare Qualitätsmerkmale.

Untersuchungsauftrag:

Entscheide, welche Produktmerkmale mit einem Lineal, einer Lehre oder einem Messschieber geprüft werden könnten.
Unterscheide Messprüfung und Sichtprüfung.
Begründe, warum eine Prüfung direkt nach einem kritischen Arbeitsschritt oft besser ist als nur eine Endprüfung.

Zwischenprüfung bedeutet: Ein Merkmal wird während des Fertigungsablaufs geprüft.

Endprüfung bedeutet: Das fertige Produkt wird vor Freigabe abschließend geprüft.

Prüfidee: Fehler möglichst dort erkennen, wo sie entstehen. Dann werden fehlerhafte Teile nicht unnötig weiterbearbeitet.

Taktzeitidee

Taktzeit ist die Zeitspanne, in der bei einer abgestimmten Fertigung ein Produkt beziehungsweise Werkstück den nächsten Schritt erreichen soll.

Für eine einfache Schulplanung gilt als Taktzeitidee:

verfügbare Produktionszeit ÷ benötigte Stückzahl = Zeit je Stück

Beispiel: 20 Minuten stehen für 24 Stück zur Verfügung.

20 Minuten = 1200 Sekunden

1200 s ÷ 24 = 50 Sekunden je Stück

Die Stationen sollten im geplanten Ablauf ungefähr in diesen Zeitrahmen passen. Dauert eine Station deutlich länger, entsteht dort ein Engpass.

Bildlegende: Zeitmessung dient der Prozessanalyse. Sie ist kein Wettbewerb gegen Personen.

Messauftrag: Miss bei einer ungefährlichen Papiersimulation fünf Durchläufe. Notiere nicht nur die schnellste Zeit. Nutze mehrere Werte, weil einzelne Messungen schwanken.

Sicherheits- und Ergonomiecheck

Bildlegende: Beispiele für bereitgestellte persönliche Schutzausrüstung. Welche Schutzausrüstung tatsächlich erforderlich ist, legt die schulische Unterweisung fest.

Sicherheitscheck vor jeder Praxisphase:

Ist die Tätigkeit von der Lehrkraft freigegeben?
Wurde die Station erklärt und unterwiesen?
Ist die erforderliche Schutzausrüstung vorhanden?
Sind Wege, Ablagen und Notbereiche frei?
Werden nur freigegebene Werkzeuge und Maschinen benutzt?
Sind gefährliche Maschinen ausschließlich unter der vorgesehenen schulischen Aufsicht in Betrieb?
Gibt es bei elektrischen Versuchen nur freigegebene sichere Kleinspannung?

Ergonomie: Häufig benötigte Teile liegen nahe. Werkstücke werden nicht über Kreuz weitergereicht. Unnötiges Bücken, Strecken und Verdrehen wird vermieden. Wechsel zwischen Tätigkeiten kann einseitige Belastung reduzieren.

Vom Produkt zur Kleinserie

Beispielprodukt für die Planung

Für die Planung verwenden wir einen Kartenständer aus Karton mit Stecklasche. Die konkrete Form kann von der Lehrkraft vorgegeben werden.

Warum eignet sich dieses Beispiel?

Die Arbeitsschritte lassen sich klar trennen.
Die Serie kann zunächst vollständig mit Papier- oder Kartonmodellen simuliert werden.
Maße, Faltung, Passung und Funktion sind prüfbar.
Materialfluss und Arbeitsteilung werden sichtbar.
Gefährliche Maschinen sind für die Simulation nicht erforderlich.

Wichtig: Wird das Konzept später auf Holz, Metall oder Kunststoff übertragen, gelten die schulische Unterweisung, die Maschinenregeln und die vorgeschriebene Schutzausrüstung.

Produktanforderungen festlegen

Vor dem Ablauf steht das Produkt.

Beispiel für eine Kleinserie von 24 Kartenständern:

Merkmal	Anforderung	Prüfart
Außenmaß	nach Zeichnung beziehungsweise Schablone	Messprüfung
Stecklasche	passt ohne starkes Drücken	Funktionsprüfung
Faltkante	an markierter Position	Sicht- und Maßprüfung
Stand	Produkt kippt bei normaler Nutzung nicht	Funktionsprüfung
Oberfläche	sauber, lesbar beschriftet, ohne grobe Beschädigung	Sichtprüfung

Prüfungsregel: Anforderungen müssen so formuliert sein, dass man entscheiden kann: erfüllt oder nicht erfüllt.

Fertigungsablauf entwickeln

Ein möglicher Ablauf:

Material bereitstellen → Zuschnitt prüfen → Markieren → Falten/Formen → Steckverbindung herstellen → Zwischenprüfung → Kennzeichnen → Endprüfung → Verpacken

Das ist noch kein vollständiger Produktionsplan. Für eine Serie müssen Stationen, Zeiten, Materialübergaben und Zuständigkeiten ergänzt werden.

Arbeitsstationen planen

Beispiel mit vielen Stationen:

Station	Aufgabe	Eingang	Ausgang	Prüfpunkt
S0 Auftragsvorbereitung	Stückzahl, Zeichnung, Material und Karten bereitstellen	Auftrag	freigegebener Satz	Vollständigkeit
S1 Materialbereitstellung	Kartonzuschnitte in Losen bereitstellen	Rohmaterial	Materialstapel	Materialart und Anzahl
S2 Maßübertragung	Bezugslinien mit Schablone markieren	Zuschnitt	markiertes Teil	Linienlage
S3 Formbearbeitung	freigegebene ungefährliche Bearbeitung nach Vorgabe	markiertes Teil	Formteil	Kontur
S4 Falten/Formen	Kanten an Vorgaben formen	Formteil	gefaltetes Teil	Faltlage
S5 Montage	Stecklaschen beziehungsweise freigegebene Verbindung fügen	gefaltetes Teil	montiertes Teil	Verbindung sitzt
S6 Zwischenprüfung	kritische Maße und Funktion prüfen	montiertes Teil	freigegebenes Teil	Prüfkarte
S7 Kennzeichnung	Serienkennzeichen anbringen	freigegebenes Teil	gekennzeichnetes Teil	Lesbarkeit
S8 Endprüfung	Vollständigkeit, Funktion und Oberfläche prüfen	gekennzeichnetes Teil	Gutteil oder Sperrteil	Endprüfkarte
S9 Verpackung	Gutteile zählen und geordnet ablegen	Gutteile	fertige Serie	Stückzahl

Materialflussdiagramm 1: lineare Kleinserie

S0 → S1 → S2 → S3 → S4 → S5 → S6 → S7 → S8 → S9

Vorteil: Der Weg ist leicht verständlich.

Risiko: Wenn eine Station zu langsam ist, stauen sich Werkstücke davor.

Materialflussdiagramm 2: Qualitätsrückmeldung

S1 → S2 → S3 → S4 → S5 → S6
S6 Gut → S7 → S8 → S9
S6 Fehler → Sperrablage → Fehlerursache klären

Wichtig: Ein fehlerhaftes Teil wird nicht einfach unbemerkt in den normalen Materialfluss zurückgelegt.

Materialflussdiagramm 3: Parallelstation gegen Engpass

Angenommen, die Montage S5 dauert länger als die anderen Schritte.

S4 → S5A → S6
S4 → S5B → S6

Zwei gleich eingerichtete Montageplätze können den Engpass verringern. Das ist aber nur sinnvoll, wenn genügend Personal, Werkzeuge und Material vorhanden sind.

Technische Entscheidung: Mehr Stationen sind nicht automatisch besser. Aufwand und Nutzen müssen zusammenpassen.

Zeitkarten und Takt

Zeitkarte: Vorlage

Zeitkarte	Eintrag
Station	____________________
Tätigkeit	____________________
Startbedingung	____________________
Messung 1	______ s
Messung 2	______ s
Messung 3	______ s
Messung 4	______ s
Messung 5	______ s
typischer Zeitbereich	______ bis ______ s
beobachteter Fehler	____________________
Verbesserungsidee	____________________

Hinweis: Zeitkarten dienen hier der Prozessplanung. Sie sollen keine Personen gegeneinander ausspielen.

Beispiel-Zeitkarten einer Simulation

Station	Zeit je Teil	Bewertung bei 50 s Taktidee
S1 Bereitstellen	18 s	Reserve vorhanden
S2 Markieren	34 s	passend
S3 Formbearbeitung	39 s	passend
S4 Falten	31 s	passend
S5 Montage	46 s	knapp
S6 Zwischenprüfung	24 s	Reserve vorhanden
S7 Kennzeichnen	21 s	Reserve vorhanden
S8 Endprüfung	36 s	passend

Auswertung: S5 liegt mit 46 Sekunden am nächsten an 50 Sekunden. Schon kleine Störungen können dort einen Stau erzeugen.

Simulation A: 24 Stück in 20 Minuten

Verfügbare Zeit: 20 min = 1200 s.

Stückzahl: 24.

Taktzeitidee: 1200 s ÷ 24 = 50 s je Stück.

Auftrag: Vergleiche jede Stationszeit mit 50 Sekunden.

Selbstkontrolle:

Lösungshinweis: Keine Beispielstation liegt über 50 s. S5 ist mit 46 s aber der wahrscheinlichste Engpass. Zusätzliche Wege, Materialsuche oder Nacharbeit können die Station über den Zielwert bringen.

Simulation B: 36 Stück in 24 Minuten

Verfügbare Zeit: 24 min = 1440 s.

Stückzahl: 36.

Taktzeitidee: 1440 s ÷ 36 = 40 s je Stück.

Auftrag: Prüfe die Beispiel-Zeitkarten erneut.

Selbstkontrolle:

Lösungshinweis: S5 mit 46 s überschreitet die Taktzeitidee. Mögliche Verbesserungen sind das Aufteilen des Arbeitsinhalts, eine bessere Vorrichtung oder zwei gleichartige Montageplätze. S3 mit 39 s ist ebenfalls sehr knapp.

Simulation C: Engpass mit Papiermarken

Material: 12 Papiermarken, Stationskarten und Stoppuhr.

Ablauf ohne gefährliche Werkzeuge:

Eine Papiermarke steht für ein Werkstück.
Jede Station erhält eine festgelegte einfache Tätigkeit, zum Beispiel Symbol prüfen, Karte drehen oder Markierung ergänzen.
Nach einem Signal wird das Werkstück weitergegeben.
Eine Station erhält absichtlich mehr Arbeit.
Beobachte, wo sich Papiermarken sammeln.
Ändere den Ablauf und wiederhole.

Beobachtungsfrage: Vor welcher Station entsteht der größte Bestand?

Transfer: Ein wachsender Stapel vor einer Station ist ein Hinweis auf einen Engpass oder eine schlechte Abstimmung.

Arbeitsteilige Kleinserie planen

Rollen verteilen

Eine arbeitsteilige Serie benötigt klare Zuständigkeiten.

Rolle	Aufgabe	Darf nicht verwechselt werden mit
Produktionsleitung	Ablauf überwachen, Material und Reihenfolge koordinieren	eigenmächtigem Umgehen von Sicherheitsregeln
Stationsverantwortung	eigene Station nach Plan durchführen	Änderung des Produkts ohne Freigabe
Materiallogistik	Material in vereinbarten Mengen bereitstellen	wahllosem Zwischenlagern
Qualitätsprüfung	Merkmale nach Prüfkarte kontrollieren	persönlicher Geschmacksbewertung
Zeitbeobachtung	Prozesszeiten dokumentieren	Bewertung einzelner Personen
Dokumentation	Stückzahl, Fehler und Änderungen festhalten	nachträglichem Raten

Aufgabenverteilung: Beispiel

Bei sechs Lernenden können Aufgaben so verteilt werden:

Person	Hauptaufgabe	Zusatzaufgabe
A	S1/S2 Material und Markieren	Materialbestand melden
B	S3 Formbearbeitung	Sichtkontrolle Kontur
C	S4 Falten	Übergabe zählen
D	S5 Montage	Engpass melden
E	S6/S8 Qualitätsprüfung	Fehlerkarte führen
F	S7/S9 Kennzeichnung und Verpackung	Zeitkarte dokumentieren

Entscheidungsfrage: Ist diese Verteilung bei einer Taktzeitidee von 40 Sekunden noch sinnvoll?

Hilfe: Vergleiche zuerst die Stationszeiten. S5 liegt über 40 Sekunden. Prüfe, ob Arbeitsinhalt geteilt oder ein zweiter Montageplatz eingerichtet werden kann.

Zwischenprüfungen bestimmen

Eine Zwischenprüfung ist besonders sinnvoll, wenn:

ein Fehler später kaum noch erkennbar ist,
ein fehlerhaftes Teil sonst teuer weiterbearbeitet würde,
ein Maß für den nächsten Schritt entscheidend ist,
eine Verbindung später verdeckt wird,
mehrere Stationen von derselben Vorarbeit abhängen.

Beispiel:

Nach Station	Prüfung	Begründung
S2	Markierung an zwei Bezugspunkten prüfen	Fehler würde alle folgenden Schritte verschieben
S3	Form und kritisches Maß prüfen	falsches Maß beeinträchtigt Montage
S5	Steckverbindung auf Sitz prüfen	Fehler kann Funktion verhindern
S8	Gesamte Endprüfung	nur Gutteile werden freigegeben

Qualitätskontrolle systematisch planen

Prüfkarte

Prüfkriterium	Soll	Prüfmittel	Ergebnis	Reaktion bei Fehler
Maß A	nach Zeichnung	Lineal oder freigegebenes Messmittel	Gut / Nicht gut	sperren und Ursache klären
Faltkante	an Bezugslinie	Schablone / Sicht	Gut / Nicht gut	nicht weitergeben
Steckverbindung	hält und lässt sich ohne Beschädigung fügen	Funktionsprüfung	Gut / Nicht gut	Montage prüfen
Oberfläche	sauber und unbeschädigt	Sichtprüfung	Gut / Nicht gut	kennzeichnen und trennen

Fehlerarten unterscheiden

Zufälliger Fehler: tritt vereinzelt auf.

Systematischer Fehler: tritt wiederholt in ähnlicher Form auf.

Beispiel: Sind fast alle Faltkanten 5 mm versetzt, ist nicht jedes einzelne Werkstück das Hauptproblem. Wahrscheinlicher ist ein Fehler in Schablone, Anschlag oder Arbeitsanweisung.

Prüfungsnahe Begründung: Bei wiederholten gleichartigen Fehlern wird nicht nur aussortiert. Der Prozess wird untersucht.

Fehler-finden-Simulation

Die Lehrkraft oder eine Gruppe bereitet 12 Produktkarten vor. Drei Karten enthalten bewusst denselben Maßfehler.

Auftrag:

Finde die fehlerhaften Karten.
Beschreibe das gemeinsame Fehlerbild.
Entscheide, ob ein systematischer Fehler vorliegen könnte.
Nenne die Station, an der der Fehler wahrscheinlich entsteht.
Lege eine passende Zwischenprüfung fest.
Begründe, warum diese Prüfung genau dort sinnvoll ist.

Sofortige Selbstkontrolle: Eine gute Lösung nennt nicht nur den Fehler. Sie verbindet Fehlerbild → mögliche Ursache → betroffene Station → Prüfpunkt → Reaktion.

Arbeitsplatzgestaltung und Materialfluss optimieren

Greifwege untersuchen

Lege auf einem Tisch Papierkarten für Material, Werkzeug, Prüfmittel, Gutteil und Sperrteil aus.

Runde 1: Verteile die Karten absichtlich ungünstig.

Runde 2: Ordne sie nach Arbeitsfolge.

Miss in beiden Runden die Anzahl unnötiger Handbewegungen oder die zurückgelegten Greifwege mit einer einfachen Strichliste.

Auswertung: Eine bessere Anordnung kann Zeit sparen, Verwechslungen verringern und die Übersicht verbessern.

Kreuzende Wege erkennen

Schlechter Materialfluss:

Material → Station A → quer durch den Raum → Station B → zurück zu Station C

Verbesserter Materialfluss:

Material → Station A → Station B → Station C → Prüfung → Ausgabe

Auftrag: Zeichne beide Varianten auf kariertes Papier. Miss die Weglänge mit einer einheitlichen Skala. Vergleiche die Ergebnisse.

Puffer bewusst einsetzen

Ein Puffer ist eine kleine Zwischenablage zwischen Stationen.

Vorteil: Eine kurze Störung stoppt nicht sofort die gesamte Reihe.

Nachteil: Zu große Puffer verdecken Engpässe und erhöhen den Bestand an unfertigen Werkstücken.

Planungsregel für die Schulsimulation: Puffer klein, sichtbar und mengenmäßig begrenzt halten.

Arbeitsplatzgestaltung vergleichen

Bildlegende: Gegenüberstellung manueller und automatisierter Fertigung.

Vergleichsauftrag:

Beobachte Unterschiede bei Arbeitsplätzen, Bewegungen und Materialübergaben.
Markiere drei Tätigkeiten, die durch Vorrichtungen oder Automation unterstützt werden könnten.
Nenne zwei Qualitätsmerkmale, die trotzdem kontrolliert werden müssen.
Begründe, warum Automatisierung eine gute Ablaufplanung nicht ersetzt.

Prüfungsnahes Vorgehen

Standardmethode: Produkt + Stückzahl → Fertigungsablauf

Wenn Du in einer Prüfung ein Produkt und eine Stückzahl erhältst, arbeite in dieser Reihenfolge:

Produkt analysieren: Bauteile, Maße, Verbindungen und Qualitätsmerkmale erfassen.
Arbeitsschritte sammeln: alle notwendigen Tätigkeiten notieren.
Reihenfolge festlegen: Abhängigkeiten beachten.
Stationen bilden: passende Arbeitsschritte bündeln.
Materialfluss darstellen: Übergaben und Richtung mit Pfeilen zeigen.
Zeitbedarf abschätzen: lange und kurze Stationen erkennen.
Taktzeitidee bestimmen: verfügbare Zeit durch Stückzahl teilen.
Aufgaben verteilen: Engpass vermeiden und Zuständigkeiten klären.
Zwischenprüfungen festlegen: kritische Merkmale früh prüfen.
Endprüfung bestimmen: Freigabekriterien formulieren.
Sicherheit prüfen: nur freigegebene schulische Verfahren einplanen.
Optimieren und begründen: mindestens eine technische Verbesserung mit Wirkung erklären.

Prüfungsaufgabe 1: 30 Namensschilder

Situation: Eine Klasse soll 30 gleiche Namensschilder aus vorgefertigten Rohteilen herstellen. Die Schilder erhalten zwei Bohrungspositionen, eine Beschriftungsfläche und eine kontrollierte Endkontur. Die praktische Umsetzung ist nur nach schulischer Unterweisung und mit freigegebenen Verfahren zulässig.

Auftrag:

Erstelle einen Fertigungsablauf mit mindestens sieben Stationen.
Zeichne den Materialfluss mit Pfeilen.
Lege zwei Zwischenprüfungen fest.
Formuliere je Zwischenprüfung ein mess- oder beobachtbares Kriterium.
Bestimme eine sinnvolle Aufgabenverteilung für fünf Personen.
Nenne einen wahrscheinlichen Engpass.
Begründe eine Optimierungsmaßnahme.

Lösungsweg: Beginne nicht mit Personen. Beginne mit Produktmerkmalen und Arbeitsschritten. Leite daraus Stationen ab. Prüfe danach Materialfluss, Zeiten und Qualitätsstellen. Erst dann verteilst Du Aufgaben.

Prüfungsaufgabe 2: Stückzahl steigt

Ein Ablauf funktioniert für 20 Stück in 20 Minuten. Die Stückzahl steigt auf 30 Stück, die verfügbare Zeit bleibt gleich.

Auftrag: Berechne die neue Taktzeitidee und erkläre zwei mögliche Auswirkungen auf den Ablauf.

Lösung: 20 min = 1200 s. 1200 s ÷ 30 = 40 s je Stück. Stationen über 40 s werden kritisch. Es können Staus entstehen. Mögliche Maßnahmen sind Arbeitsinhalte neu verteilen, Vorrichtungen verbessern oder geeignete Parallelstationen einrichten.

Prüfungsaufgabe 3: Qualitätsproblem

Nach 18 gefertigten Teilen fällt auf: Bei 7 Teilen sitzt dieselbe Verbindung schief.

Auftrag: Begründe, warum eine reine Endkontrolle nicht ausreicht. Bestimme eine geeignete Zwischenprüfung und beschreibe eine Prozessänderung.

Lösungsidee: Der wiederholte gleiche Fehler deutet auf ein systematisches Problem hin. Die Prüfung sollte direkt nach der verursachenden Bearbeitung oder Montage liegen. Zusätzlich müssen Anschlag, Schablone, Vorrichtung oder Arbeitsanweisung überprüft werden.

Medienlabor: beobachten, markieren, vergleichen, messen, simulieren

Medium A: Prozessbild markieren

Auftrag: Markiere auf einem Ausdruck oder einer eigenen Skizze:

Materialeingang
Bearbeitungsbereich
Transportweg
mögliche Prüfung
möglichen Gefahrenbereich
möglichen Puffer

Selbstkontrolle: Deine Markierungen sollen den Ablauf erklären, nicht nur Gegenstände benennen.

Medium B: Arbeitsplatz vergleichen

Auftrag: Vergleiche die dargestellten Organisationsideen mit einem unvorbereiteten Schultisch. Entwickle eine Stationsskizze mit:

klarer Materialeingangsfläche,
Werkzeugplatz,
Prüfmittelplatz,
Gutteilablage,
Sperrteilablage.

Transferfrage: Welche Anordnung senkt die Wahrscheinlichkeit einer Verwechslung?

Medium C: Zeit messen

Führe eine ungefährliche Falt- oder Sortiersimulation durch.

Miss fünf Durchläufe.

Trage die Ergebnisse in eine Zeitkarte ein.

Fehleranalyse: Wenn ein Wert stark abweicht, lösche ihn nicht einfach. Notiere die mögliche Ursache.

Medium D: Serienproduktion selbst simulieren

Videoauftrag: Beobachte, wie eine gemeinsame Aufgabe in einzelne Tätigkeiten zerlegt werden kann.

Danach:

Entwirf mit Deiner Gruppe eine sichere Papier-Serienfertigung.
Jede Station erhält genau beschriebene Arbeitsschritte.
Fertigt zuerst fünf Probestücke.
Findet Engpass und Fehlerquelle.
Ändert genau eine Sache.
Führt einen zweiten Durchlauf durch.
Vergleicht Zeit, Fehlerzahl und Materialbewegungen.

Entscheidungswerkzeuge

Entscheidungsmatrix für zwei Ablaufvarianten

Vergleiche Variante A und B nicht nach Bauchgefühl.

Kriterium	Frage	Variante A	Variante B
Materialweg	Welche Variante hat kürzere, eindeutigere Wege?	___	___
Qualität	Wo werden Fehler früher erkannt?	___	___
Takt	Wo ist der größte Engpass?	___	___
Arbeitsplatz	Wo sind Greifwege und Ablagen günstiger?	___	___
Sicherheit	Welche Variante lässt sich unter den schulischen Vorgaben sicherer durchführen?	___	___
Aufwand	Welche Variante benötigt mehr Personal oder doppelte Mittel?	___	___

Begründungsformel: „Wir wählen Variante __, weil __. Dadurch verbessert sich __. Der Nachteil __ wird durch __ begrenzt.“

Technische Entscheidung: Parallelstation oder Arbeitsaufteilung?

Situation: Station S5 benötigt 46 s, Ziel sind 40 s.

Variante A: Zwei identische S5-Plätze.

Variante B: S5 wird in S5a und S5b mit zwei verschiedenen Teilaufgaben zerlegt.

Vergleich:

Kriterium	Parallelstation	geteilte Station
zusätzliche Werkzeuge	möglicherweise doppelt nötig	abhängig von Teilaufgaben
Abstimmung	zwei gleiche Arbeitsplätze	saubere Übergabe nötig
Flexibilität	hoch bei gleichem Arbeitsinhalt	gut bei klar trennbaren Schritten
Risiko	ungleiche Arbeitsweise	neuer Übergabefehler möglich

Prüfungsnah: Eine technische Entscheidung braucht ein Kriterium und eine Wirkung. „Das ist besser“ reicht nicht.

Wiederholung kompakt

Fertigungsablauf = Reihenfolge der Arbeitsschritte.

Arbeitsplatzgestaltung = sichere und übersichtliche Anordnung von Material, Werkzeugen, Prüfmitteln und Ablagen.

Materialfluss = Weg der Materialien und Werkstücke durch die Fertigung.

Qualitätskontrolle = Prüfung festgelegter Merkmale.

Zwischenprüfung = Kontrolle während des Prozesses.

Endprüfung = abschließende Freigabeprüfung.

Taktzeitidee = verfügbare Zeit geteilt durch benötigte Stückzahl.

Engpass = Station, die den Ablauf besonders stark begrenzt.

Puffer = begrenzte Zwischenablage zwischen Stationen.

Arbeitsteilung = Verteilung verschiedener Teilaufgaben auf mehrere Personen oder Stationen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Diesen aiMOOC als Battle spielen

Was beschreibt einen Fertigungsablauf am besten? (Die festgelegte Reihenfolge notwendiger Arbeitsschritte) (!Nur die Liste der benötigten Werkzeuge) (!Nur die Stückzahl der Serie) (!Nur die Endkontrolle)

Was ist ein sinnvoller Grund für eine Zwischenprüfung? (Einen kritischen Fehler erkennen bevor weitere Arbeitsschritte folgen) (!Jedes Teil möglichst oft ohne Kriterium prüfen) (!Die Materialwege verlängern) (!Die Stückzahl verändern)

Was beschreibt den Materialfluss? (Den Weg von Material und Werkstücken durch die Fertigung) (!Die Farbe des Produkts) (!Die Anzahl der Pausen) (!Die Lautstärke eines Werkzeugs)

Was ist ein Engpass? (Eine Station die den Fertigungsfluss besonders stark begrenzt) (!Eine beliebige freie Ablage) (!Die erste Station jeder Fertigung) (!Nur die Endprüfung)

Wie lautet die einfache Taktzeitidee für eine Schulplanung? (Verfügbare Produktionszeit geteilt durch benötigte Stückzahl) (!Stückzahl geteilt durch Materialmenge) (!Arbeitsplätze mal Stückzahl) (!Prüfzeit plus Pausenzeit)

Welche Arbeitsplatzgestaltung unterstützt einen klaren Materialfluss? (Materialeingang und Ausgang sind eindeutig angeordnet) (!Werkzeuge liegen zufällig verteilt) (!Gutteile und Sperrteile liegen zusammen) (!Prüfmittel werden weit entfernt gelagert)

Welche Qualitätsprüfung ist eine Funktionsprüfung? (Prüfen ob eine Steckverbindung sicher hält) (!Nur die Farbe betrachten) (!Die Stückzahl zählen) (!Die Stationsnummer lesen)

Was deutet auf einen systematischen Fehler hin? (Mehrere Teile zeigen denselben wiederkehrenden Fehler) (!Ein einziges Teil fällt vom Tisch) (!Die Verpackung ist leer) (!Die Stoppuhr ist nicht gestartet)

Welche Maßnahme kann bei einer zu langsamen Station fachlich sinnvoll sein? (Arbeitsinhalt sinnvoll aufteilen oder eine geeignete Parallelstation prüfen) (!Alle Qualitätsprüfungen streichen) (!Material ohne Reihenfolge verteilen) (!Sicherheitsregeln umgehen)

Welche Aussage zur Sicherheit ist richtig? (Praxis erfolgt nur nach schulischer Unterweisung und unter der vorgesehenen Aufsicht) (!Gefährliche Maschinen dürfen selbstständig ausprobiert werden) (!Netzspannung ist für Schülerversuche grundsätzlich geeignet) (!Schutzausrüstung ist bei Serienfertigung unnötig)

Memory

Fertigungsablauf	Reihenfolge der Arbeitsschritte
Materialfluss	Weg der Werkstücke
Zwischenprüfung	Kontrolle während der Fertigung
Taktzeit	Zeitrahmen je Ausstoß
Engpass	langsamkeitsbestimmende Station
Arbeitsplatzgestaltung	Anordnung von Material und Arbeitsmitteln
Sperrteil	nicht freigegebenes Werkstück
Puffer	begrenzte Zwischenablage

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Fertigungsablauf	sinnvolle Reihenfolge
Arbeitsplatzgestaltung	kurze und eindeutige Greifwege
Materialfluss	gerichtete Werkstückbewegung
Qualitätskontrolle	prüfbare Anforderungen
Taktzeitidee	Produktionszeit je benötigtem Stück

Kreuzworträtsel

Taktzeit	Welche Zeitidee beschreibt den zeitlichen Rhythmus einer abgestimmten Fertigung?
Materialfluss	Wie heißt der Weg der Werkstücke durch die Fertigung?
Engpass	Wie heißt eine Station die den Ablauf besonders stark begrenzt?
Puffer	Wie heißt eine begrenzte Zwischenablage zwischen Stationen?
Endprüfung	Wie heißt die abschließende Kontrolle vor der Freigabe?
Arbeitsteilung	Wie heißt die Verteilung von Teilaufgaben auf mehrere Stationen?

LearningApps

Lückentext

Bei einer

werden mehrere gleichartige Produkte in begrenzter Stückzahl hergestellt.

Ein

legt die Reihenfolge der notwendigen Arbeitsschritte fest.

Der Weg eines Werkstücks durch die Stationen heißt

.

Eine sinnvolle

reduziert unnötige Such- und Greifwege.

Eine Kontrolle während der Fertigung heißt

.

Die abschließende Freigabekontrolle heißt

.

Ein wiederholt gleichartiger Fehler kann auf einen

Prozessfehler hinweisen.

Die einfache Taktzeitidee entsteht aus verfügbarer Zeit geteilt durch die

.

Eine besonders langsamkeitsbestimmende Station wird

genannt.

Eine begrenzte Zwischenablage zwischen Stationen heißt

.

Bei der

werden verschiedene Teilaufgaben auf mehrere Stationen verteilt.

Praxisarbeiten erfolgen nur nach schulischer

und mit der erforderlichen Aufsicht.

Offene Aufgaben

Leicht

Fertigungsablauf skizzieren: Wähle ein einfaches Alltagsprodukt und zeichne sechs mögliche Herstellungsschritte als Pfeilkette.
Arbeitsplatz prüfen: Fotografiere oder skizziere einen ungefährlichen Lernarbeitsplatz und markiere Materialeingang, Werkzeugplatz, Prüfplatz und Ausgang.
Qualitätsmerkmale sammeln: Lege für einen Papierständer vier überprüfbare Qualitätsmerkmale fest und ordne passende Prüfarten zu.
Zeitkarte erstellen: Miss fünfmal eine ungefährliche Sortier- oder Faltaufgabe und erstelle daraus eine Zeitkarte.

Standard

Kleinserie planen: Entwickle für 20 gleiche Papierprodukte einen Ablauf mit mindestens acht Stationen, Materialfluss und zwei Zwischenprüfungen.
Engpass simulieren: Führe mit Papiermarken zwei Produktionsrunden durch und verändere nach Runde 1 gezielt den Engpass.
Materialfluss vergleichen: Zeichne zwei Raumlayouts für dieselbe Serie, miss die Wege in einem festen Maßstab und begründe die günstigere Variante.
Prüfkarte entwickeln: Erstelle eine Prüfkarte mit Sollmerkmal, Prüfmittel, Gut-Nicht-gut-Entscheidung und Reaktion bei Fehler.

Schwer

Taktplanung: Plane 36 Stück in 24 Minuten. Bestimme die Taktzeitidee, vergleiche Stationszeiten und entwickle eine begründete Neuverteilung.
Fehlerursache untersuchen: Konstruiere einen Fall mit einem systematischen Serienfehler und entwickle Zwischenprüfung, Ursachenhypothese und Prozesskorrektur.
Produktionslayout optimieren: Entwirf ein Layout mit mindestens sieben Stationen, kleinen Puffern und getrennten Gut- und Sperrteilwegen. Begründe jede größere Anordnung.
Prüfungssimulation Serienfertigung: Lass Dir von einer Mitschülerin oder einem Mitschüler Produkt, Stückzahl und verfügbare Zeit vorgeben. Erstelle innerhalb einer festgelegten Bearbeitungszeit einen vollständigen Fertigungsablauf mit Materialfluss, Taktidee, Aufgabenverteilung, Zwischenprüfungen und Optimierung.

Lernkontrolle

Transfer Fertigungsablauf: Ein Produkt besteht aus drei Bauteilen, von denen eines vor der Montage geprüft werden muss. Entwickle zwei mögliche Fertigungsabläufe und begründe, welcher Ablauf Fehler früher erkennt.
Transfer Taktzeit: Eine Serie soll statt 24 nun 40 Stück in derselben Zeit liefern. Erkläre ohne reine Formelwiedergabe, welche Stationen zuerst untersucht werden müssen und warum.
Transfer Materialfluss: In einem Raum kreuzen sich Materialeingang und Gutteilausgang. Entwickle ein neues Layout und begründe die Veränderung mit Materialfluss und Sicherheit.
Transfer Qualitätskontrolle: Nach der Endprüfung werden viele gleichartige Fehler gefunden. Leite ab, welche Zwischenprüfung ergänzt werden sollte und welche Prozessdaten Du zusätzlich erfassen würdest.
Transfer Arbeitsteilung: Eine Person ist an zwei direkt aufeinanderfolgenden Stationen überlastet, zwei andere haben Wartezeiten. Entwickle eine neue Aufgabenverteilung und begründe sie mit Stationszeiten.
Technische Entscheidung: Vergleiche die Maßnahmen „zweite Parallelstation“ und „Arbeitsinhalt teilen“ für einen Engpass. Nenne Bedingungen, unter denen jeweils eine Variante sinnvoll sein kann.
Prüfungsaufgabe Fertigungsplanung: Du erhältst ein Produkt, eine Stückzahl und eine verfügbare Zeit. Erstelle einen nachvollziehbaren Fertigungsablauf mit mindestens sieben Stationen, Materialflussdiagramm, Taktzeitidee, zwei Zwischenprüfungen und einer begründeten Optimierung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

einen Fertigungsablauf aus Produktmerkmalen ableiten kannst,
Arbeitsschritte in eine fachlich sinnvolle Reihenfolge bringen kannst,
Arbeitsstationen klar benennen und Aufgaben verteilen kannst,
einen Materialfluss verständlich mit Pfeilen darstellen kannst,
einfache Stationszeiten vergleichen und eine Taktzeitidee berechnen kannst,
einen Engpass erkennen und fachlich begründete Verbesserungen entwickeln kannst,
Zwischenprüfungen an kritischen Stellen festlegen kannst,
Qualitätsmerkmale messbar oder beobachtbar formulieren kannst,
Gutteile und Sperrteile im Ablauf eindeutig trennen kannst,
Arbeitsplatzgestaltung, Materialfluss, Qualität und Zeit miteinander verknüpfen kannst,
Sicherheitsbedingungen in die Planung integrierst,
bei einer neuen Aufgabenstellung aus Produkt und Stückzahl selbstständig einen nachvollziehbaren Ablauf entwickelst.

Quellen und Medienhinweise

Fachliche Grundlage:

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