Durchblick im Variantendschungel : visuelle Assistenzsysteme als Flexibilitätshebel auf dem Shop Floor

Die steigende Personalisierbarkeit von Produkten fuhrt zu einem wachsenden Variantenspektrum in der Fertigung. Nicht zuletzt aufgrund der damit einhergehenden Produktionskomplexität und den hohen Wandlungsanforderungen an die Montage werden viele komplexe Stückgüter weiterhin überwiegend manuell montiert. Visuelle Assistenzsysteme geben den Mitarbeitern die nötige Handlungsunterstützung, wenn kein Produkt dem anderen gleicht und damit das Fehlerpotenzial steigt

Key to Florida Alydidae (Hemiptera: Heteroptera) and selected exotic pest species

A key to the fourteen native Florida species and seven exotic pest species of Alydidae is presented here. The key uses external, non-genitalic morphology and allows for rapid separation of the native species and exotic pests included herein

Nutzungsgradsteigerung von Montagesystemen durch den Einsatz der Simulationstechnik

In der Montageplanung gewinnt der Einsatz rechnerunterstützter Hilfsmittel zunehmend an Bedeutung. Das liegt einerseits an den Erfordernissen durch immer kürzer werdende Planungszyklen und andererseits an der zunehmenden Komplexität heute eingesetzter Montagesysteme. Die Realisierung anwenderfreundlicher Planungssoftware wird durch das breite Angebot an Standardprogrammen und durch ein verbessertes Preis-Leistungs-Verhältnis der Rechner erleichtert. Dadurch wird auch sichergestellt, daß bei Beachtung ergonomischer Grundprinzipien, die Akzeptanz von Rechnerarbeitsplätzen im Planungsbereich steigt. Die spezifischen Belange der Montagetechnik werden bei den vorhandenen Programmsystemen jedoch nicht oder nur sehr unzureichend berücksichtigt. Eine zentrale Bedeutung im Planungsablauf neuer oder zu modifizierender Montageanlagen besitzt die Simulationstechnik. Mit ihr lassen sich durch eine modellhafte Abbildung des realen zeitlichen Verhaltens geplanter Systeme Aussagen über die Leistungsfähigkeit und Schwachstellen gewinnen. Insbesondere die Frage nach dem Nutzungsgrad und der daraus resultierenden Ausbringung gefertigter Geräte kann durch die Simulation beantwortet werden. In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten, die durch die Integration der Simulation in den Planungsprozeß eröffnet werden, aufgezeigt. Darüber hinaus werden zunächst systematisch die Maßnahmen zur Nutzungsgradsteigerung von Montagesystemen vorgestellt. Die Grenzen alternativer Verfahren zur Simulationstechnik bei der Überprüfung von gewählten Verbesserungsmaßnahmen werden dargelegt. Anschließend erfolgt eine Vorstellung der besonderen Belange der Montagesystemplanung bezüglich der Simulation. Es wird herausgestellt, welche Strukturen in der Montage vornehmlich anzutreffen sind, um die Anforderungen an spezifische Bausteine für die Montagesystemsimulation definieren zu können. Dabei wird auch auf die Bestückung elektronischer Bauelemente als bedeutender Sonderfall in der Montage eingegangen. Die Darstellung der Vorgehensweise bei Simulationsstudien mit dem Schwergewicht der Modellbildung schließt sich daran an. Das Kapitel wird durch die Beschreibung der Arbeitsinhalte von Planern und Simulationsexperten während einer Simulationsstudie abgerundet. An einem konkreten Beispiel für die flexible Montage von elektromechanischen Kleingeräten wird der Einsatz eines allgemeinverwendbaren Simulationspaketes vorgestellt. Mit dem Simulator GPSS-FORTRAN Version III wurde eine sehr komplexe Linie modelliert und verschiedene layout- und steuerungsspezifische Fragestellungen behandelt. Damit wird aufgezeigt, daß mit Hilfe dieses sehr mächtigen Simulationswerkzeugs eine Planungsunterstützung grundsätzlich möglich ist. Aus den Erfahrungen wurden aber auch die Probleme deutlich, die insbesondere bzgl. der Akzeptanz beim Planer und der Interpretationsfähigkeit der Ergebnisse gemacht wurden. Als Konsequenz aus den mit GPSS-FORTRAN gewonnenen Erkenntnissen wurde das Simulationssystem SIMU entwickelt, daß primär für die Grobplanung von Montagestrukturen konzipiert ist. In diesem Kapitel wird der Aufbau und die Leistungsfähigkeit von SIMU beschrieben und an einem typischen Montagesystem demonstriert. Dabei steht insbesondere auch der ergonomische Aspekt der Bedienerführung und Ergebnisdarstellung einschließlich Animation im Vordergrund. Abschließend wird ein Vergleich von SIMU mit dem GPSS-FORTRAN-Montagemodell durchgeführt. Das letzte Kapitel beschäftigt sich mit der Simulation zur Nutzungssteigerung verketteter SMD-Bestückungsautomaten. Hier werden zunächst die besonderen Problemfelder der Bestückung elektronischer Bauelemente aufgezeigt und Ansätze zur Verbesserung erarbeitet. Zur Modellierung und Simulation der Abläufe in flexiblen Bestückungslinien wurde SASB entwickelt. Mit diesem Simulator lassen sich zum einen alternative Linienkonfigurationen miteinander vergleichen und zum anderen auch auftragssteuerungsspezifische Fragen beantworten. Ein Schwerpunkt wird hier auf die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Bestücksysteme gelegt. Abschließend wird ein Maschinen-Daten-Management-System vorgestellt, mit dem u.a. simulationsrelevante Eingabedaten direkt aus der Bestückungslinie ermittelt werden und dem Anlagenbediener zur Einleitung von Verbesserungsmaßnahmen online auf einem Grafikbildschirm zur Verfügung gestellt werden. Durch die vorgestellten Arbeiten werden dem Planer von komplexen Montagesystemen neue Hilfsmittel angeboten, die ihn bei seinen Aufgaben unterstützen und dem Führungspersonal abgesicherte Ergebnisse als Grundlage für Entscheidungen geben. Damit wird ein wichtiger Beitrag auf dem Weg zur durchgängigen rechnergeführten Montageplanung geleistet. Die Softwaremodule wurden so konzipiert, daß sie mit anderen Programmsystemen kombiniert werden können und somit als integrierter Bestandteil einer Verfahrenskette zu betrachten sind.The use of computer-aided tools is becoming increasingly important in assembly planning. This is due on the one hand to the requirements due to ever shorter planning cycles and on the other hand to the increasing complexity of the assembly systems used today. The implementation of user-friendly planning software is made easier by the wide range of standard programs and an improved price-performance ratio of the computers. This also ensures that the acceptance of computer workstations in the planning area increases if the basic ergonomic principles are observed. However, the specific requirements of assembly technology are not or only insufficiently taken into account in the existing program systems. Simulation technology is of central importance in the planning process of new or to be modified assembly systems. It can be used to obtain information about the performance and weak points by modeling the real time behavior of planned systems. In particular, the question of the degree of utilization and the resulting output of manufactured devices can be answered by the simulation. In the present work the possibilities which are opened by the integration of the simulation into the planning process are shown. In addition, the measures to increase the degree of utilization of assembly systems are systematically presented. The limits of alternative methods for simulation technology when reviewing selected improvement measures are set out. Then there is an introduction to the special requirements of the assembly system planning with regard to the simulation. It is pointed out which structures are primarily to be found in assembly in order to be able to define the requirements for specific components for the assembly system simulation. The assembly of electronic components is also dealt with as an important special case in assembly. This is followed by the presentation of the procedure for simulation studies with a focus on modeling. The chapter is rounded off by a description of the work content of planners and simulation experts during a simulation study. The use of a general-purpose simulation package is presented using a specific example for the flexible assembly of small electromechanical devices. With the simulator GPSS-FORTRAN version III, a very complex line was modeled and various layout and control-specific issues were dealt with. This shows that with the help of this very powerful simulation tool, planning support is fundamentally possible. From the experience, however, the problems became clear, which were made in particular with regard to the acceptance by the planner and the ability to interpret the results. As a consequence of the knowledge gained with GPSS-FORTRAN, the SIMU simulation system was developed, which is primarily designed for the rough planning of assembly structures. This chapter describes the structure and performance of SIMU and demonstrates it on a typical assembly system. The ergonomic aspect of operator guidance and the presentation of results, including animation, is particularly important. Finally, a comparison of SIMU with the GPSS-FORTRAN assembly model is carried out. The last chapter deals with the simulation to increase the use of linked SMD pick and place machines. First, the special problem areas of the assembly of electronic components are shown and approaches for improvement are developed. SASB was developed to model and simulate processes in flexible assembly lines. This simulator can be used to compare alternative line configurations with one another and to answer questions related to order control. One focus here is on the economy of different placement systems. Finally, a machine data management system is presented with which, among other things, simulation-relevant input data can be determined directly from the assembly line and made available to the system operator online for the initiation of improvement measures on a graphic screen. The work presented here offers the planner of complex assembly systems new aids that support him in his tasks and give the executive staff reliable results as the basis for decisions. This makes an important contribution on the way to integrated computer-aided assembly planning. The software modules were designed in such a way that they can be combined with other program systems and are therefore to be regarded as an integral part of a process chain

Methodik zur Planung und Konfigurationsauswahl skalierbarer Montagesysteme - Ein Beitrag zur skalierbaren Automatisierung

Modern production systems must be able to react to the uncertain and volatile requirements resulting from short product life cycles and personalized customer requests. Changeable systems are needed, that can adapt to these changing requirements and achieve similar cost efficiency as traditional lean production systems. Especially in high-wage countries Scalable Automation is a key prerequisite to reach this cost-efficiency. Scalable Automation allows a quick increasement or decreasement of the level of automation of an assembly system. There are different technical and organizational possibilities for the implementation of changeable assembly systems. The right assembly stations and the optimal change enablers for minimizing the life cycle costs of an assembly system must be found. In order to identify effective change enablers it is neccessary to develop concepts for changeable production equipment with different levels of automation, at an early stage. The aim of this dissertation is to derive technical measures for achieving the optimal changeability of an assembly system. For this purpose, the optimal changeability is measured on the basis of the expected life cycle costs of the assembly system. The considered changeability focuses on Scalable Automation. The methodology of deriving technical measures for achieving the optimal changeability consists of four steps. First step is the quantification of volatility and uncertainty based on change drivers influencing specific receptor key performance indicators (receptor KPIs). In the second step the technical solution space of possible physical configurations of the system is developed. In order to calculate a scaling strategy a Markov decision problem is formulated and solved in the third step. The fourth step consists of the analysis of the scaling strategy and the derivation of construction guidelines for specific change enablers in order to find technical measures for achieving the optimal changeability. The methodology is explained using the example of the Learning Factory Global Production of the wbk Institute of Production Science. For verification purposes, the methodology is applied to the case of a manufacturer of high pressure valves for the use in mobile fuel cells. In order to carry out the necessary calculations the application SkaliA has been developed

Entwicklung eines teilautomatisierten Montagesystems für die Montage von kundenspezifischen Baugruppen durch die Mensch-Roboter-Kooperation

Die Entwicklung der Produktionstechnik im Bereich der Handhabungstechnik verschafft Mensch und Roboter neue Aufgabenfelder in der Montage. In Unternehmen, deren Montage technischen und wirtschaftlichen Risiken unterliegt, bietet die bedarfsgerechte Teilautomatisierung von Montagearbeitsplätzen durch die Mensch-Roboter-Kooperation ein großes Potenzial zur Effizienzsteigerung und eine Erhöhung der Prozessfähigkeit. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag für die Produktivitätssteigerung im Produktentstehungsprozess von kundenspezifischen Baugruppen und stellt einen Leitfaden für die bedarfsgerechte Automatisierung der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter dar. Ein Lösungsansatz für die Automatisierung ergibt sich durch die Entwicklung eines angepassten Steuerungskonzepts für die Prozessentwicklung und -führung. Ein weiterer Vorteil ist die Gestaltung des Bedienkonzeptes mit einem anforderungsgerechten Messkonzept, welches die Mitarbeiter durch Assistenzfunktionen im Produktionsumfeld unterstützt, um die Installations- und Inbetriebnahmezeiten eines teilautomatisierten Montagearbeitsplatzes erheblich zu verkürzen. Anhand des Aufbaus einer Entwicklungsumgebung und der Erprobung im Produktionsumfeld werden die Funktionen des teilautomatisierten Arbeitsplatzes nachgewiesen und validiert. Die Steigerung der Produktivität im Sondermaschinenbau wird gegenüber dem Stand der Technik aufgezeigt und die Übertragbarkeit des Steuerungskonzepts in die Flugzeugbranche belegt.The development of production technology in the field of handling technology has created new areas for an interaction of humans and robots in assembly. In companies whose assembly is subject to technical and economic risks, the needs-based partial automation of assembly systems through human-robot cooperation offers great potential for increasing efficiency and process capability. This thesis contributes to the increase of productivity in the product development process of customer-specific assemblies and provides a guideline for the need-based automation of the cooperation between human and robot. A solution approach for automation results from the development of an adapted control concept for process development and process control. A further advantage is the design of the operating concept with a measurement concept that meets the requirements and supports the employees with assistance functions in the production environment in order to considerably shorten the installation and commissioning times of a semi-automated assembly workstation. The functions of the semi-automated workstation are verified and validated by setting up a development environment and testing it in the production setting. The increase in productivity in special machinery construction becomes evident when compared to the state of the art and the transferability of the control concept to the aircraft industry has been proven

Ein methodischer Beitrag zur hybriden Regelung der Produktionsqualität in der Fahrzeugmontage

Steigende Variantenvielfalt der Produkte und hohe Flexibilitätsanforderungen der Produktionsprozesse resultieren in zunehmender Komplexität der Automobilproduktion. Anforderungen dieser Art beeinflussen maßgeblich sowohl die kundenrelevante Produktqualität als auch die unternehmensrelevante Produktionsqualität. Zwar haben informationstechnische Methoden und Konzepte bereits einen wichtigen Beitrag zur Beherrschbarkeit dieser Herausforderungen geleistet, dennoch existiert trotz des intensivierten Qualitätsbewusstseins und des technologischen Fortschritts weiterhin ein hoher Anteil an Qualitätsmängeln und Ausschüssen innerhalb der Produktion. Mangelhaftes Management und fehlende Transparenz qualitätsbezogener Informationen sowie rudimentäre Einbindung aller Mitarbeiter in die Qualitätsregelung stellen nur einige Ursachen dar. Die Symptome umfassen eine verlangsamte Reaktionsfähigkeit, hohe Nacharbeitszeiten und außergewöhnliche Qualitätskosten mit negativen Auswirkungen auf die Erreichung der unternehmerischen Ziele. Reaktive Maßnahmen umfassen oftmals unstrukturierte Investitionen zur Steigerung der Produktionsqualität mit mäßiger Effizienz. Eine effiziente Qualitätsregelung erfordert jedoch zunächst die vollständige Erfassung und zielgerichtete Aufbereitung qualitätsbezogener Informationen. Weiterhin sind schnelle bidirektionale Informationsflüsse in der Wertschöpfungskette erforderlich, um anschließend ein strukturiertes Informationsmanagement mit dem Ziel hoher Transparenz der bestehenden Qualitätssituation durchführen zu können. Damit eine Nutzung der qualitätsbezogenen Informationen und Rückkopplung innerhalb der Qualitätsregelung erfolgen kann, sind abschließend eindeutig ableitbare Handlungsoptionen erforderlich. Zur entsprechenden Umsetzung sind informationstechnische Methoden und Werkzeuge notwendig, welche durch bestehende Konzepte nicht oder nur in Ansätzen erfüllt werden können. Die vorliegende Arbeit liefert folglich methodisch-technische Beiträge zur Regelung der Produktionsqualität auf Basis fünf zusammenhängender Abschnitte. Grundlegend wird im ersten Abschnitt ein merkmalsbezogenes Qualitätskonzept (Characteristic-based Quality Design, CQD) zur binären und zusätzlich quantitativen Qualitätsbewertung eines Betrachtungsobjektes entwickelt. Mit diesem Qualitätskonzept lässt sich Qualität binär evaluieren sowie quantitativ messen und liefert das Fundament zur Qualitätsregelung. Im zweiten Abschnitt erfolgt eine für die Praxis sachgerechte Definition der montagespezifischen Produktionsqualität (Assembly-specific Production Quality, APQ) auf Basis eines produktionsorientierten Kennzahlensystems. Dadurch wird der Betrachtungsraum eindeutig von weiteren Produktionsbereichen abgegrenzt. Zusätzlich wird im dritten Abschnitt ein informationstechnisches Referenzmodell einer hybriden Qualitätsregelung (Quality Control Structure, QCS) zum bidirektionalen Management von Qualitätsinformationen entwickelt. Über das Referenzmodell wird die informationstechnische Struktur und Logik für eine adäquate Qualitätsregelung in der Fahrzeugmontage definiert. Darauf aufbauend wird im vierten Abschnitt ein anwenderorientiertes Modell einer grafischen Benutzungsoberfläche (Worker Interaction Interface, WII) zur Ein- und Ausgabe von qualitäts- und montagebezogenen Informationen entwickelt. Durch das Modell werden relevante Informationen in rollen-, sach- und zeitgerechter Form innerhalb der Montagelinie bereitgestellt. Abschießend wird im fünften Abschnitt ein generisches Qualitätswerkzeug (Quality Visualization Model, QVM) entwickelt. Damit lässt sich die Qualitätssituation eines Betrachtungsobjektes anforderungsgerecht visualisieren, überwachen und evaluieren

Eine batchfähige Verbindungstechnik auf Basis von Schmelzklebstoffen

Die hier vorgestellten Arbeiten des Teilprojekts B8 aus dem SFB 516 „Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme“ befassen sich mit der Montage aktiver Mikrosysteme. Dabei werden sensorgeführte Montageprozes se sowie die Verbindungstechnik auf Basis von nicht-viskosen Klebstoffsystemen (Schmelzklebstoffen) entwi ckelt. Bei diesen Entwicklungen wird der Fokus auf die Automatisierbarkeit, die Prozessgeschwindigkeit und die Anwendbarkeit in Batchprozessen gelegt. In diesem Beitrag werden batchfähige Applikationstechniken für den Auftrag von Schmelzklebstoffen, ein System für die sensorgeführte Montage sowie ein Montageprozess von schmelzklebstoffbeschichteten Mikrobauteilen am Beispiel der Montage eines Mikrolinearaktors vorgestellt