Technologisch orientierte Montageplanung am Beispiel der Schraubtechnik

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Diss. Reihe Fertigungstechnik, Band 10

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-06-12
Issue Year
1990
Authors
Pfeiffer, Rolf
Editor
Geiger, Manfred
Feldmann, Klaus
Publisher
Carl Hanser
ISBN
3-446-16161-9
Abstract

Increasing competitive pressure in an increasingly changing social environment leads to new demands on modern manufacturing companies. This applies in particular to the area of assembly. The increased speed of innovation also changes goals and key tasks in the design of the assembly process, but also expands the possible uses of new tools. The planning of product assembly is becoming increasingly important. From this situation, a technologically oriented view of the planning process was developed in the present work. Using the example of screwing technology, a closed planning method for developing screwing stations is derived. The consideration of the planning process is expanded by the respective assembly technology as an additional dimension. The process is therefore to be described in a technologically specified manner by means of subtasks, individual data and information blocks. A complete presentation of the planning process was derived from the analysis carried out. Data matrices, data flow plans and sequence graphs are used as forms of representation. Furthermore, data, information and rules for the planning of tightening stations were developed. The presentation of the mutual influencing factors has created the prerequisite for the development of computer-aided aids. The focus is on screwing tools as core function carriers. With the construction of the sbase tool database, a comprehensive database could be developed and comparative statements on tool characteristics could be substantiated for the first time. The prerequisites for automated planning of assembly stations are solution standards as the targets of this process. These solutions were defined for the field of screwdriving technology. With the three main groups of manuals, rigid and flexible screwing stations, standards are available that can be configured in planning with just a few parameters. In addition, the areas of control and process data acquisition systems are provided. No standard solution could be derived from existing systems for the acquisition of measurement and process data at tightening stations. A new component was therefore developed with the REPROSS system. Built from standard elements, such as standardized measurement interfaces, basic hardware and software, it was possible to easily adapt to the required variety of functions. The route from the product to be assembled as an object of the assembly task to the configured standard solution as the target of the planning process is described by the REKOSS planning method. Starting from the presented, to the technological requirements aligned product model, a screwing-related tool selection is carried out. Necessary comparison data and configuration parameters are developed for relevant standard solutions. The application of this method is supported by the computer aids presented. The focus is on the comfortable development of the descriptive basic project data. Appropriate software tools also enable the technologically untrained planner to configure screwing stations. In addition to the tool selection, the determination of the cycle time as an essential performance feature can also be carried out automatically. For the estimation of necessary travels in flexible screwing stations, the calculation methods of the complete enumeration, the best next point and a modified branch & bound method were examined. Depending on the number of screwing points, the possible uses are limited. The presented planning method with the associated data and developed aids opens up the planning of the respective sub-components through its versatile application possibilities, planning departments of large assembly companies, the implementation of technological detailed planning, but also offer departments of technologically pronounced supplier companies. Finally, the collected planning knowledge creates the prerequisites for the future use of new software technologies, such as expert systems or methods of artificial intelligence.

Abstract

Wachsender Wettbewerbsdruck in einem sich mit zunehmender Geschwindigkeit ändernden gesellschaftlichen Umfeld, führt zu neuen Anforderungen an moderne Fertigungsbetriebe. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Montage. Die erhöhte Innovationsgeschwindigkeit verändert zusätzlich Ziele und Aufgabenschwerpunkte bei der Gestaltung des Montageprozesses, erweitert aber auch die Einsatzmöglichkeiten neuer Hilfsmittel. Die Planung der Produktmontage gewinnt dabei an Bedeutung. Aus dieser Situation wurde in der vorliegenden Arbeit eine technologisch orientierte Betrachtungsweise des Planungsprozesses entwickelt. Am Beispiel der Schraubtechnik wird daraus eine geschlossene Planungsmethode zur Entwicklung von Schraubstationen abgeleitet. Die Betrachtung des Planungsprozesses wird um die jeweilige Montagetechnologie als zusätzlicher Dimension erweitert. Der Prozeß ist damit durch Teilaufgaben, Einzeldaten und Informationsblöcke technologisch spezifiziert zu beschreiben. Aus der durchgeführten Analyse wurde eine vollständige Darstellung des Planungsprozesses abgeleitet. Als Darstellungsformen werden Datenmatrizen, Datenflußpläne und Reihenfolgegraphen eingesetzt. Im weiteren wurden Daten, Informationen und Regeln zur Planung von Schraubstationen erarbeitet. Mit der Darstellung der gegenseitigen Einflußgrößen ist die Voraussetzung für die Entwicklung rechnergestützter Hilfsmittel geschaffen worden. Schraubwerkzeuge als Kernfunktionsträger stehen dabei im Mittelpunkt. Mit dem Aufbau der Werkzeugdatenbank sbase konnten eine umfassende Datenbasis erarbeitet und erstmals vergleichende Aussagen zu Werkzeugausprägungen quantitativ belegt werden. Voraussetzung für eine automatisierte Planung von Montagestationen sind Lösungsstandards als Zielgrößen dieses Prozesses. Diese Lösungen wurden für den Bereich der Schraubtechnik definiert. Mit den drei Hauptgruppen manuelle, starre und flexible Schraubstationen stehen Standards zur Verfügung, die in der Planung mit wenigen Parametern konfiguriert werden können. Dazu werden noch die Bereiche der Steuerungs- und Prozeßdatenerfassungssysteme gestellt. Für die Erfassung von Meß- und Prozeßdaten an Schraubstationen konnte aus existierenden Systemen keine Standardlösung abgeleitet werden. Mit dem System REPROSS wurde deshalb eine neue Komponente entwickelt. Aufgebaut aus Standardelementen, wie genormten meßtechnischen Schnittstellen, Basishard- und -software konnte die einfache Anpassung an die geforderte Funktionsvielfalt erreicht werden. Der Weg vom zu montierenden Produkt als Objekt der Montageaufgabe zur konfigurierten Standardlösung als Zielgröße des Planungsprozesses, wird durch die Planungsmethode REKOSS beschrieben. Ausgehend vom vorgestellten, an den technologischen Anforderungen ausgerichteten Produktmodell, wird eine Schraubstellen-bezogene Werkzeugauswahl durchgeführt. Für relevante Standardlösungen werden notwendige Vergleichsdaten und Konfigurationsparameter erarbeitet. Unterstützt wird die Anwendung dieser Methode durch die vorgestellten Rechnerhilfsmittel. Im Vordergrund steht die komfortable Erarbeitung der beschreibenden Projektgrunddaten. Durch geeignete Softwarehilfsmittel wird auch der technologisch wenig geschulte Planer in die Lage versetzt, Schraubstationen zu konfigurieren. Neben der Werkzeugauswahl kann auch die Bestimmung der Taktzeit als wesentlichem Leistungsmerkmal automatisch durchgeführt werden. Für die Abschätzung notwendiger Verfahrwege in flexiblen Schraubstationen wurden die Rechenverfahren der vollständigen Enumeration, des besten nächsten Punktes und eine modifizierte Methode des Branch & Bound untersucht. Abhängig von der Zahl der Schraubstellen werden die Einsatzmöglichkeiten abgegrenzt. Die vorgestellte Planungsmethode mit den zugehörigen Daten und entwickelten Hilfsmitteln eröffnet durch ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, Planungsabteilungen großer Montagebetriebe die Durchführung technologischer Feinplanung, aber auch Angebotsabteilungen technologisch ausgeprägter Zulieferbetriebe die Projektierung der jeweiligen Teilkomponenten. Schließlich wird durch das gesammelte Planungswissen die Voraussetzung für die künftige Anwendung neuer Softwaretechniken, wie beispielsweise Expertensysteme oder Methoden der künstlichen Intelligenz geschaffen.

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Fertigungstechnik - Erlangen
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10
Notes
Nach Rechteübertragung des Meisenbach-Verlags auf die FAU digitalisiert und online gestellt durch Geschäftsstelle Maschinenbau und Universitätsbibliothek der FAU im Jahr 2020. Koordination der Reihe: Dr.-Ing. Oliver Kreis. Für weitere Informationen zur Gesamtreihe siehe https://mb.fau.de/diss
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