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E-Book

Taschenbuch automatisierte Montage- und Prüfsysteme

Qualitätstechniken zur fehlerfreien Produktion

AutorStephan Sommer
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl239 Seiten
ISBN9783446416758
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis23,99 EUR

Das Qualitätsniveau von Lieferungen in der Automobilindustrie strebt eine Fehlerquote von Null Fehlern an. Einen wesentlichen Beitrag dazu liefern automatisierte Montage- und Prüfsysteme (AMPS).

Das Buch gibt eine detaillierte Anleitung, wie AMPS in der Praxis funktionieren kann, indem die zugehörigen Mess-, Prüf- und Überwachungsprozesse autonom ablaufen. Der Autor zeigt neue Methoden der Fehlererkennung, z.B. Redundanzkonzepte, Selbsttests und Plausibilitätskriterien. Die praktische Erprobung der Absicherungs-Algorithmen am Beispiel eines AMPS für Nockenwellen-verstellsysteme rundet das Werk ab.

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Leseprobe

8 Zusammenfassung und Ausblick (S. 167-168)

In dieser Arbeit wird ein neuartiger Algorithmus für die Planung und Realisierung fehlersicherer automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) vorgestellt. Durch die bedarfsgerechte Kombination verschiedener Methoden der Fehlererkennung können die Qualitätsleistung und gleichzeitig die Verfügbarkeit von AMPS verbessert werden. Die Notwendigkeit der Steigerung der qualitativen und quantitativen Ausbringungsmenge investitionsintensiver automatisierter Montage- und Prüfsysteme wird in Kapitel eins erläutert. Zum einen sind dies die verschärften internationalen Haftungsbedingungen (Produkthaftungsgesetz) und zum anderen die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.

Im Stand der Technik (Kapitel zwei) werden die Qualitätsmerkmale von AMPS zusammengefasst. Kenngrößen hierfür sind die Qualitätsfähigkeit von Messmitteln, Maschinen und Prozessen, weiterhin das Verfügbarkeitsverhalten bzw. die Zuverlässigkeit des Systems und letztlich die Leistungsfähigkeit als Ausdruck für die Geschwindigkeit des Ausbringungsprozesses. Als Ergänzung zum Stand der Technik wird eine Differenzierung zwischen maschinenbedingten, z.B. technischen Störungen, und nicht maschinenbedingten Einflussgrößen, z.B. organisatorischen Störungen, vorgenommen.

Dies schafft zusätzliche Transparenz im Spannungsfeld zwischen Anlagenhersteller und Anlagenbetreiber. Weiteres Verbesserungspotenzial wird durch die neue Definition der Qualitätsleistung realisiert. Während nach bisheriger Berechnung Schlechtteile in der Menge der Gutteile eine nur unwesentliche Verschlechterung der Qualitätsleistung ergaben, ist die Berechnung nun so ausgelegt, dass schon ein Schlechtteil in der Menge der Gutteile die Qualitätsleistung auf Null sinken lässt. Die Zusammenfassung der Qualitätsmerkmale von AMPS ergibt die Systemfähigkeit und wird tabellarisch dargestellt.

Diese Zusammenfassung eignet sich als Grundlage für Analyse- und Entscheidungsprozesse. Das Fehlerpotenzial von AMPS wird im dritten Kapitel analysiert. Dazu werden die AMPS in die Funktionsebenen Messkette, Station, Prozess und manueller Eingriff strukturiert. Ergebnis ist die Reduktion der vielfältigen Fehlermöglichkeiten auf wenige, aber signifikante finale Fehler. Die Systematisierung von bekannten und die Entwicklung von neuen Methoden der Fehlererkennung zur Vermeidung der finalen Fehler ist Schwerpunkt des vierten Kapitels. Die Methoden gliedern sich in Redundanzkonzepte, Selbsttests und Plausibilitätskriterien.

Das Konzept der Hardwareredundanz ist aus anderen Bereichen der Technik (z.B. Flugzeugbau) bereits bekannt und wird in dieser Arbeit erstmalig für die gezielte Anwendung in AMPS untersucht. Das gleiche gilt für die analytische Redundanz. Dieses junge Forschungsgebiet der Technik greift auf Informationen zurück, die bereits im Prozess vorhanden sind und leitet daraus Überwachungsinformationen ab. In dieser Arbeit wird die analytische Kombinatorik für die gegenseitige Überwachung paralleler baugleicher Messstationen genutzt. Durch den Vergleich der gleitenden Mittelwerte aus beiden Messstationen werden auftretende Fehler umgehend erkannt. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung der sensorischen Eigenschaften von Servomotoren. Diese, bereits im Werkzeugbau genutzte Eigenschaft, wird für die Nutzung in AMPS herausgearbeitet.

Über das Proportionalitätsverhalten zwischen Stromaufnahme und Drehmoment eines Servomotors wird ein Messwert für das abgegebene Drehmoment erzeugt. Dieser wird zur Überwachung mit dem Messwert eines weiteren Aufnehmers verglichen. Die Methoden der Selbsttests bestehen darin, dass einzelne Komponenten von AMPS ihre Funktionsfähigkeit selbstständig überwachen. Für Wheatstone`sche Messbrücken wird die automatische Durchführung des Nullpunkttests entwickelt. Neuartig ist die Weiterentwicklung des Kalibrierwerttests. Dieser macht sich eine elektrische Schaltung zu Nutze, die der Sensorhersteller für andere Zwecke, z.B. für die manuelle Kalibrierung und Justage des Messverstärkers, benötigt. Durch die Kombination des Nullpunkt- und des Kalibrierwerttests kann der Selbsttest auf die Spannungsversorgung, den Messverstärker und auf die Auswerteeinheit, d. h. auf die gesamte Messkette, ausgedehnt werden. Plausibilitätskriterien dienen der Abschätzung der Richtigkeit und Stimmigkeit von Ergebnissen in AMPS.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Geleitwort7
Inhaltsverzeichnis8
1 Einleitung12
1.1 Motivation12
1.2 Anforderungen an automatisierte Montage- und Prüfsysteme15
1.3 Handlungsbedarf zum Stand der Technik, das Dilemma der Messunsicherheit15
1.4 Inhaltlicher Aufbau18
2 Qualitätsmerkmale des Betriebsverhaltens automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS)19
2.1 Qualitätsfähigkeit und Qualitätsleistung20
2.1.1 Fähigkeit des Prüfprozesses und Prüfprozesseignung22
2.1.2 Fähigkeit des Montageprozesses27
2.1.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit32
2.1.4 Produktions-, Funktionstoleranzen und Risikobereiche38
2.2 Verfügbarkeitsverhalten und Nutzungsgrad42
2.2.1 Technische Zuverlässigkeit46
2.2.1.1 Ausfall- und Versagensursachen technischer Erzeugnisse46
2.2.1.2 Ziele der Zuverlässigkeitsprüfung48
2.2.1.3 Zuverlässigkeitsschaltbilder48
2.2.1.4 Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen55
2.2.1.5 Ausfallartenanalyse58
2.2.1.6 Ausfallratenanalyse64
2.2.1.7 Systemzustandsanalyse74
2.2.1.8 Untersuchung einer Montagelinie mit Bauteilzählmethode (Parts Count Method)75
2.2.2 Instandhaltbarkeit81
2.2.3 Organisatorische Ausfallzeiten83
2.3 Leistungsmerkmale und Leistungsgrad83
2.4 Total Productive Maintenance (TPM) und Gesamtanlageneffektivität85
2.5 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit88
2.5.1 Ablauf der Ermittlung88
2.5.2 Übersicht Systemfähigkeit (Tab. 2-27)89
3 Struktur und Fehlerpotenzial automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS)91
3.1 Komponenten von AMPS91
3.2 Strukturierung von AMPS in Funktionsbereiche93
3.2.1 Messebene (Messkette)93
3.2.2 Stationsebene94
3.2.3 Prozessebene96
3.2.4 Manuelle Eingriffs-Ebene (Rüst- und Instandhaltungsebene)97
3.2.5 Schnittstellenabgrenzung und Strukturmatrix97
3.3 Analyse des Fehlerpotenzials von AMPS99
3.4 Zusammenfassung der Fehlermöglichkeiten zu finalen Fehlern in den Funktionsbereichen100
4 Methoden der Fehlererkennung zur Steigerung der Qualitätsleistung von automatisierten Montage- und Prüfsystemen103
4.1 Überblick und Definition103
4.2 Redundanzkonzepte105
4.2.1 Hardwareredundanz106
4.2.2 Analytische Redundanz113
4.2.2.1 Wiederholmessungen in der Messstation113
4.2.2.2 Parallele baugleiche Messstationen115
4.2.2.3 Aktoren als Messsysteme119
4.3 Selbsttests zur Fehlererkennung123
4.3.1 Selbsttests zur Fehlererkennung in der Messkette123
4.3.2 Selbsttests zur Fehlererkennung an Motor, Getriebe und Lager127
4.4 Plausibilitätskriterien129
4.4.1 Kalibrierwertregelkarte129
4.4.2 Normale130
4.4.3 Handhabung von Schlechtteilen133
4.4.4 Teilerückverfolgbarkeit137
4.4.5 Zwischenkastenprinzip139
4.4.6 Bewegungs- und Zeitüberwachung140
4.4.7 Messbereichsüberwachung beim Kalibrieren141
4.4.8 Bewegungsüberwachung in der Messkette142
4.4.9 Mehrmalige Schlechtbewertung in Folge142
4.4.10 Rüstvorgänge143
4.4.11 Poka Yoke Maßnahmen144
5 Absicherungs-Algorithmen zur Steigerung der Qualitätsleistung145
5.1 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al)145
5.2 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-AB-Al)146
6 Steigerung der Verfügbarkeit von AMPS152
6.1 Verfügbarkeitsgewinn durch fehlersichere Montage- und Prüfkomponenten152
6.2 Verfügbarkeitsverlust durch das Ausfallverhalten zusätzlicher Komponenten155
7 Steigerung der Qualitätsleistung und Verfügbarkeit am Beispiel „Nockenwellenversteller“158
7.1 Systembeschreibung und Aufgabenstellung158
7.2 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al)160
7.3 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-Ab-Al)161
7.4 Vorläufige Systemfähigkeit166
7.5 Erwarteter Verfügbarkeitsgewinn167
7.6 Probelauf168
7.7 Gesamtanlageneffektivität171
7.8 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit175
8 Zusammenfassung und Ausblick178
9. Literaturverzeichnis181
10 Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis190
11 Anhang201
Stichwortverzeichnis235
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