Das Berufsbild des CNC-Maschinenbedieners – wie es sich im Laufe der Jahre verändert hat
Die Rolle der modernen CNC-Bearbeitungsmaschinen in der Entwicklung der Zivilisation
Der vor unseren Augen stattfindende technologische Fortschritt ist Chance und Herausforderung für die moderne Welt. Die Produktion von Gütern für die Verbraucher wird durch moderne Maschinen effizienter und billiger. Von anstrengenden oder monotonen Arbeiten werden die Beschäftigten durch Roboter entlastet.
Andererseits gibt es aber auch die weit verbreitete Sorge, dass die fortschreitende Automatisierung bisher von Menschen ausgeübte Tätigkeiten verdrängt. Können Menschen und Roboter in der modernen Arbeitswelt nebeneinander existieren?
Zur Beantwortung dieser Frage sollte man sich vor Augen führen, wie sich die Rolle des Maschinenbedieners im Laufe der Geschichte verändert hat.
Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass Bearbeitungsmaschinen die moderne Welt geschaffen haben. Von der ersten präzisen Drehmaschine – die von James Watt zur Entwicklung der Dampfmaschine eingesetzt wurde – bis zur ersten kommerziell erhältlichen CNC-Maschine in den 1950er Jahren haben Werkzeugmaschinen zu vielen der jüngsten technologischen Revolutionen der Welt geführt. Ohne die Einführung von Bearbeitungsmaschinen mit numerischer Steuerung (CNC) wäre der Zugang zu preisgünstigen Haushaltsgeräten nicht möglich gewesen, die Luftfahrt wäre immer noch auf einige wenige begeisterte Menschen beschränkt und kleine Hersteller wären nicht in der Lage gewesen, mit der Massenfertigung zu konkurrieren.
Mit dem technischen Niveau der Maschinen entwickelt sich auch die Rolle der Maschinenbediener. Ihre Rolle hat sich vom Handwerker über den Drechsler oder den Mühlenbauer bis hin zum modernen Bediener entwickelt, der vor einem Computer sitzt und Anpassungen an einem Maschinenprogramm vornimmt.
Einen Blick auf die Geschichte der CNC-Bediener werfen wir in diesem Artikel. Dabei wird deutlich, dass das Bedienen numerisch gesteuerter Maschinen nur ein weiterer Schritt in einer langen Geschichte des Wandels der Arbeit ist.
Frühgeschichte: die altägyptische Zwei-Mann-Drehmaschine
Die alten Ägypter entwickelten die erste Maschine lange vor dem Computer und der industriellen Revolution. Um 1300 v. Chr. erfanden sie die Drehbank. Für die ägyptischen Drehbänke waren zwei Personen erforderlich: eine zum Drehen des Werkstücks und eine zum Schneiden mit einem geschärften Werkzeug. Da es keine einfache Möglichkeit gab, das Werkstück zu drehen, arbeiteten viele Bearbeitungsmaschinen bis zur industriellen Revolution auf diese Weise. Zur Bearbeitung von Holz und zum Schnitzen von Steinschalen benutzten die alten Ägypter diese Methode. Sie waren es auch, die die Idee der spanenden Bearbeitung mit harten Edelsteinen einführten, die wir auch heute noch bei der Verwendung von Diamantwerkzeugen nutzen.
Das 18. Jahrhundert: Maschinenführer als Handwerker
Den Zerspanungsmechaniker als eigenständigen Beruf gab es nicht. Vielmehr waren es die Handwerker, die die Bearbeitungsmaschinen für die Herstellung ihrer Produkte bauten. Alle Bearbeitungsmaschinen waren in hohem Maße auf die Produktionsbedürfnisse des Handwerkers zugeschnitten. Alle Bearbeitungsmaschinen waren stark an die Produktionserfordernisse des Handwerkers angepasst.
Dies ähnelt in gewisser Weise der Art, wie wir heute Bearbeitungsmaschinen bedienen. Die Massenproduktion scheint auf dem Rückzug zu sein. Kleinere Hersteller suchen nach Maschinen, die sich leicht an ihre schnell wechselnden Produkte anpassen lassen. Wir bauen unsere Bearbeitungsmaschinen nicht mehr selbst, wie es bei den Handwerkern der ersten Stunde der Fall war, aber die Herstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen nach Maß ist immer noch ein wichtiger Teil der Arbeit des Maschinenbedieners. Die Genauigkeit war bei diesen frühen Maschinen für die spanabhebende Bearbeitung nicht besonders hoch. Im späten 18. Jahrhundert benötigte James Watt ein präzises Verfahren zur Herstellung eines Zylinders für seine Dampfmaschine. Der Industrielle John Wilkinson erfand eine Maschine, mit der große Zylinder präzise gebohrt werden konnten. Dies war der Beginn der industriellen Revolution und der Aufstieg der CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschinen.
19. und 20. Jahrhundert: moderne Bediener von Bearbeitungsmaschinen
Die moderne Arbeit der Maschinenbediener begann in den frühen 1800er Jahren. Der Erfinder Henry Maudslay gilt als der Gründervater der Bearbeitungsmaschinen. Er und sein Mitarbeiter Joseph Whitworth führten die Standardisierung in der Fertigung ein. Etwa zu dieser Zeit brachte Matthew Murray die erste kommerzielle Bearbeitungsmaschine auf den Markt.
Damit änderte sich die Aufgabe des Maschinenführers erneut. Dank der standardisierten Maschinen mussten sie nicht mehr selbst Bearbeitungsmaschinen bauen, sondern wurden zu geschulten Bedienern.
Um 1840 gab es mit Universaldrehbänken, Revolverdrehbänken, Fräsmaschinen, Drehautomaten und Metallhobelmaschinen eine ganze Reihe kommerzieller Bearbeitungsmaschinen.
Seit dieser Zeit bis heute gehören zu den Aufgaben des Maschinenführers:
Maschinenbediener sind qualifizierte Techniker. Sie entwerfen vielleicht nicht selbst Produkte, aber sie können ein schlechtes Design erkennen und sind in der Lage, die richtigen Werkzeuge und Verfahren für die Aufgabe auszuwählen.
Das Computerzeitalter: CNC-Maschinen kommen auf
In den 50er Jahren kamen die ersten numerisch gesteuerten Maschinen (NC) auf. Damit begann für die Maschinenbediener eine Ära des schnellen Wandels.
John T. Parsons war ein Autodidakt. Bei der Herstellung von Propellern für den Zweiten Weltkrieg hatte er die Idee zur Verwendung von Lochkarten zur direkten Steuerung von Bearbeitungsmaschinen. Er stieß auf ein technisches Problem. Um es zu lösen, arbeitete er mit dem MIT zusammen. Gemeinsam stellten sie die erste numerisch gesteuerte Fräsmaschine her. Als sich das MIT die Erfindung aneignete und ihn aus dem Projekt drängte, war Parsons schockiert. Dennoch wurde die Ära der CNC-Maschinen Wirklichkeit, und manche betrachten ihn als den Vater der zweiten industriellen Revolution.
Bei den ersten NC-Maschinen wurden die Programme auf Lochkarten gespeichert. Eine Änderung des Programms erforderte einen Neustart der gesamten Karte, oder bei sehr kleinen Änderungen war das Bohren eines Loches und das Stanzen einer neuen Karte erforderlich. Die Maschinenbediener waren immer für die Planung der Arbeitsgänge zuständig. Aber zum ersten Mal mussten die Bediener ihre Pläne in abstrakte Programme umsetzen. Das manuelle Programmieren mit Lochkarten dauerte lange – bis zu acht Stunden dauerte es, ein Programm zum Fräsen eines einzigen Teils zu schreiben.
Zum Berufsbild des Maschinenführers gehörten ab 1956 auch Programmierkenntnisse. Die erste CNC-Programmiersprache, der G-Code, wurde von Forschern am MIT entwickelt und ermöglichte die Programmierung von Punkten. Die acht Stunden Programmierzeit wurden auf 15 Minuten verkürzt. Computer Aided Design (CAD) entstand um 1960. Im Jahr 1963 wurde bei General Motors der erste CNC-gefräste Prototyp auf der Grundlage eines 3D-CAD-Modells hergestellt. Alle Aufgaben, die die Maschinenbediener 1840 hatten, gehören auch heute noch zu ihren Aufgaben. Neue Fertigkeiten wie das Programmieren in G-Code und das Arbeiten mit CAD-Modellen mussten die Maschinenbediener zusätzlich erlernen.
Das 21. Jahrhundert – Automatisierung und Robotisierung
Für die Bediener von CNC-Maschinen bedeutet die jüngste Entwicklung eine weitere Veränderung. Der Einsatz von Maschinenrobotern ermöglicht es kleinen Herstellern, ihre Produktivität durch den Einsatz eines Roboters zum Be- und Entladen der CNC-Maschine zu steigern. Die erforderlichen Fähigkeiten, um einen Roboter zu programmieren, sind eine natürliche Weiterentwicklung der erforderlichen Fähigkeiten, um eine CNC-Maschine zu programmieren. In der Tat ist es sehr einfach, einen kollaborativen Roboter zu programmieren. Dazu muss man nur den G-Code kennen.
Im Vergleich zu einigen früheren Veränderungen ist dieser jüngste Wandel im Beruf des Maschinenbedieners daher weniger drastisch. Von Maschinenbedienern werden nach wie vor die gleichen Fähigkeiten verlangt wie früher. Jetzt können sie die Bezeichnung „Roboterprogrammierer“ hinzufügen.