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E-Book

Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionssysteme

AutorGeorg Wünsch
VerlagHerbert Utz Verlag
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl239 Seiten
ISBN9783831607952
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis36,99 EUR

Geleitwort der Herausgeber

Die Produktionstechnik ist für die Weiterentwicklung unserer Industriegesellschaft von zentraler Bedeutung, denn die Leistungsfähigkeit eines Industriebetriebes hängt entscheidend von den eingesetzten Produktionsmitteln, den angewandten Produktionsverfahren und der eingeführten Produktionsorganisation ab. Erst das optimale Zusammenspiel von Mensch, Organisation und Technik erlaubt es, alle Potentiale für den Unternehmenserfolg auszuschöpfen.

Um in dem Spannungsfeld Komplexität, Kosten, Zeit und Qualität bestehen zu können, müssen Produktionsstrukturen ständig neu überdacht und weiterentwickelt werden. Dabei ist es notwendig, die Komplexität von Produkten, Produktionsabläufen und -systemen einerseits zu verringern und andererseits besser zu beherrschen.

Ziel der Forschungsarbeiten des iwb ist die ständige Verbesserung von Produktentwicklungs- und Planungssystemen, von Herstellverfahren sowie von Produktionsanlagen. Betriebsorganisation, Produktions- und Arbeitsstrukturen sowie Systeme zur Auftragsabwicklung werden unter besonderer Berücksichtigung mitarbeiterorientierter Anforderungen entwickelt. Die dabei notwendige Steigerung des Automatisierungsgrades darf jedoch nicht zu einer Verfestigung arbeitsteiliger Strukturen führen. Fragen der optimalen Einbindung des Menschen in den Produktentstehungsprozess spielen deshalb eine sehr wichtige Rolle.

Die im Rahmen dieser Buchreihe erscheinenden Bände stammen thematisch aus den Forschungsbereichen des iwb. Diese reichen von der Entwicklung von Produktionssystemen über deren Planung bis hin zu den eingesetzten Technologien in den Bereichen Fertigung und Montage. Steuerung und Betrieb von Produktionssystemen, Qualitätssicherung, Verfügbarkeit und Autonomie sind Querschnittsthemen hierfür. In den iwb Forschungsberichten werden neue Ergebnisse und Erkenntnisse aus der praxisnahen Forschung des iwb veröffentlicht. Diese Buchreihe soll dazu beitragen, den Wissenstransfer zwischen dem Hochschulbereich und dem Anwender in der Praxis zu verbessern.

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Leseprobe
4 Einführung in eine Organisation (S. 69-70)

Dieses Kapitel ist der Einführung der VIBN in die Aufbau- und Ablauforganisation eines Unternehmens gewidmet, dem Teilziel 2 aus Abschnitt 1.3. Um die VIBN mit Erfolg in ein Unternehmen einzuführen, bedarf es einer Reihe von Voraussetzungen und darauf abgestimmter Maßnahmen. In diesem Kapitel wird, ausgehend von den Anforderungen, ein allgemeiner Einführungsfahrplan dargestellt, der es den betroffenen Abteilungen eines Maschinenbauunternehmens erlaubt, von ihrem aktuellen Reifegrad in Bezug auf eine VIBN die richtigen Maßnahmen abzuleiten. Der Reifegrad wird vorab anhand einer gezielten Bewertung bestimmt. Das Kapitel schließt mit einer kurzen Skizze organisatorischer Umsetzungsformen.

4.1 Anforderungen

Praktische Erfahrungen aus Pilotprojekten belegen, dass eine virtuelle Inbetriebnahme nur wirksam eingesetzt werden kann, wenn gewisse Voraussetzungen gegeben sind (siehe auch das Anwendungsbeispiel in Abschnitt 7.3 und APPEL 2006). Diese können als Anforderungen an den Entwicklungsprozess formuliert werden. Sie müssen durch ein Maschinenbauunternehmen erfüllt werden, um eine virtuelle Inbetriebnahme nachhaltig wirksam einzuführen. Im Folgenden werden diese Anforderungen erläutert. Systematischer Erfahrungsrückfluss aus der IBN: In der Inbetriebnahme von Maschinen zeigt sich der Wert der Konstruktionsarbeit. In der Regel werden Maschinen von Monteuren auf der Baustelle in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um pragmatische Techniker mit einem breiten Erfahrungsschatz und universellen Fähigkeiten. Praktische Erfahrung mit der Erprobung der Maschine im Feld und die dabei sich als erforderlich ergebenden Änderungen müssen systematisch in die Entwicklung zurückgeführt werden (siehe ZEUGTRÄGER 1998). Dies lässt sich beispielsweise auf organisatorischem Wege durch Projekt-Reviews vor und nach der IBN umsetzen. Die dabei zwischen Konstruktion und Montage ausgetauschten Informationen müssen insbesondere zur Pflege der Richtlinien und Standards eingesetzt werden (siehe unten). Datenkonsistenz: Mit der Forderung nach Datenkonsistenz wird das klassische Problem der Mechatronik adressiert. Die Entwicklungsdaten aus den Bereichen von Mechanikkonstruktion, Fluidkonstruktion und Elektrokonstruktion entstehen aus unterschiedlichen Denkweisen und durch Menschen unterschiedlicher Ausbildung. Dementsprechend liegt es in der Natur des Entstehungsprozesses, dass diese Daten oft nicht vollständig zusammenpassen. Inkonsistenzen aus dem Entwicklungsprozess werden bei der Modellierung für die VIBN teilweise aufgedeckt, da hier erstmals ein detailliertes Gesamtmodell des Systems aufgebaut wird. Demnach erhöht eine hohe Zahl von Inkonsistenzen den Aufwand bei der Modellierung aufgrund von Verständnisschwierigkeiten und der notwendigen Rücksprache mit den beteiligten Bereichen. Im Prinzip finden dann bei der Modellierung Tätigkeiten statt, die ohne Simulation in der IBN erforderlich gewesen wären, allerdings im Grunde eine Aufgabe der Entwicklung sind. Deshalb muss im Sinne eines schlanken Modellaufbaus beim mechatronischen Entwicklungsprozess durch organisatorische oder informationstechnische Maßnahmen eine hohe Datenkonsistenz sichergestellt werden (siehe ZÄH et al. 2003a).

Vollständigkeit digitaler Daten: Da sich der Modellaufbau auf Daten aus der Entwicklung stützt, kann der Modellierungsaufwand durch Importfunktionen oder Modellgeneratoren weiter reduziert werden, wenn die Daten vollständig in digitaler Form vorliegen. Dies bedeutet bei Mechanikdaten, dass beispielsweise das Vorhandensein von 3D-Daten Vorteile gegenüber reinen Maschinenzeichnungen hat. Sind die 3D-Daten zusätzlich mit Kinematikinformationen angereichert, so reduziert sich der Modellerstellungsaufwand weiter (siehe Zäh et al. 2004b). Bezüglich der Daten aus Fluid- und Elektrokonstruktion sind wiederum CADSysteme der so genannten dritten Generation von Vorteil, bei denen die Daten nicht mehr nur als reine 2D-Zeichnungen vorliegen, sondern durch Verwendung intelligenter Datenbanken die Konsistenz zwischen mehreren Plänen und dem Mengengerüst der Maschinenperipherie gewährleistet wird. Basierend darauf lassen sich Modelle leichter aufbauen und ggf. sogar automatisiert ableiten (siehe ZÄH et al. 2005a und Zäh et al. 2006b).
Die drei Anforderungen sind im Folgenden zusammengefasst, erst wenn sie erfüllt sind, kann die Wirkung einer virtuellen Inbetriebnahme zum Tragen kommen:
- ,Systematischer Erfahrungsrückfluss von der Inbetriebnahme
- ,Datenkonsistenz
- ,Vollständigkeit der digitalen Daten
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort der Herausgeber8
Vorwort10
Inhaltsverzeichnis12
Symbolverzeichnis18
Abbildungsverzeichnis20
Tabellenverzeichnis26
Abkürzungsverzeichnis28
1 Einleitung32
1.1 Motivation32
1.2 Handlungsbedarf35
1.3 Ziel der Arbeit37
1.4 Vorgehensweise und Gliederung39
2 Grundlagen42
2.1 Begriffsdefinition42
2.2 Qualitätssicherung in der Inbetriebnahme45
2.3 Steuerungstechnische Grundlagen56
3 Stand der Technik60
3.1 Grundprinzip60
3.2 Einordnung in die Digitale Fabrik61
3.3 Begriffsabgrenzung63
3.4 Untersuchte Merkmale64
3.5 Ansätze mit virtueller Zeitachse67
3.6 Echtzeitansätze auf Prozessebene69
3.7 Echtzeitansätze auf Maschinenebene74
3.8 Echtzeitansätze auf Zellen- und Anlagenebene86
3.9 Zusammenfassung93
4 Einführung in eine Organisation100
4.1 Anforderungen100
4.2 Einführungsfahrplan101
4.3 Organisatorische Umsetzungsformen106
5 Wirtschaftliche Skalierung110
5.1 Bestimmung des Aufwands110
5.2 Bestimmung des Nutzens113
5.3 Entwickelte Methode118
6 Technologien für die Modellbildung124
6.1 Anforderungen124
6.2 Generische Funktionsstruktur127
6.3 Ausprägungen129
6.4 Lösungsbaukasten173
7 Anwendung auf Projektbeispiele174
7.1 Werkzeugmaschine174
7.2 Komplexe Großanlage178
7.3 Sondermaschinenbau183
7.4 Umsetzer in der Endmontage190
7.5 Zusammenfassende Bewertung194
8 Fazit196
8.1 Zusammenfassung196
8.2 Ausblick199
9 Literatur202
10 Anhang218
10.1 Lösungsbaukasten für die VIBN Teil 1 von 4219
10.2 Lösungsbaukasten für die VIBN Teil 2 von 4220
10.3 Lösungsbaukasten für die VIBN Teil 3 von 4221
10.4 Lösungsbaukasten für die VIBN Teil 4 von 4222
10.5 Genannte Firmen223
10.6 Genutzte Software224

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