Integriertes Automatisierungskonzept für den flexiblen Materialfluß in der Elektronikproduktion

Die Senkung der Kosten, insbesondere der Lohnkosten, durch weitere Automatisierung und die Sicherung einer optimalen Produktqualität mit Hilfe weiterer Rechnerunterstützung im Produktionsmanagement, sind die wesentlichen Aufgaben zur Festigung des Produktionsstandortes Deutschland. Der Schlüsseltechnologie Elektronik kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu. Dies zeigt sich in einer weiterhin zunehmenden Elektronifizierung im Automobil- und Maschinenbau und auch in neuen Absatzmärkten für innovative Produkte der Telekommunikation. Trotz eines hohen Automatisierungsgrades des eigentlichen Prozesses, der Bestückung von Leiterplatten, fehlte bisher eine Lösung zur logistischen Integration der hochautomatisierten Bestücklinien in ein gesamtheitliches Automatisierungskonzept. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Materialflußsystems zur automatisierten Ver- und Entsorgung der Elektronikproduktion. Hierzu wurden im Vorfeld am Markt verfügbare Transportsysteme anhand der spezifischen Anforderungen der Elektronikproduktion untersucht. Als Ergebnis bleibt festzuhalten, daß die meisten der derzeit verfügbaren automatisierten Transportmittel ihre vorrangige Anwendung im Maschinenbau und der Automobilproduktion finden. Hier bestehende Lösungen wurden lediglich an die Randbedingungen der Leiterplattenbestückung adaptiert, wobei eine integrative Vernetzung zwischen Produktionsprozess und Produktionslogistik fehlt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen und der Leitlinie Vereinfachen-Automatisieren- Integrieren folgend, wurden Überlegungen zur automatisierungsgerechten Materialflußgestaltung angestellt. Die Optimierung der Wertschöpfung bildet hier die zentrale Zielsetzung der Betrachtung. Um den wesentlichen Faktor Durchlaufzeit in der Wertzuwachskurve weiter zu reduzieren wurde eine Unterstützung der Materialbewirtschaftung konzipiert. Die Bildung eines virtuellen Puffers, der physisch als eine Einheit vorliegt, welchen datentechnisch jedoch jede Produktionslinie als ihren eigenen Puffer einbinden kann, unterstützt die Minimierung der Durchlaufzeit und die Flexibilitätsanforderungen hinsichtlich der Auftragsreihenfolge. Die konzeptionellen Überlegungen resultieren in einem Anforderungsprofil für die Mobile Handhabungseinheit. Das daraus realisierte Transportsystem basiert auf einem Elektrohängebahnsystem. Das Trägerfahrzeug wurde um ein lagegeregeltes Antriebsmodul und eine Scherenhubachse zur Handhabung der Transporthilfsmittel erweitert. Die realisierte Antriebs- und Steuerungslösung bildet die Grundlage für ein flexibles, intelligentes und hochdynamisches Transportmittel. Der Handhabungseinheit verleiht es eine hohe Positioniergenauigkeit zur direkten Maschinenbedienung. Ergänzt wird das Konzept durch ein Materialflußleitsystem: Den Kern des Materialflußleitsystems bildet eine Datenbank, in der Informationen über die vorhandenen Transportsysteme, Produktionsstrukturen und Auftragsspektren abgelegt sind. Des weiteren dient sie zur Erfassung und Auswertung der logistischen Betriebsdaten. Schwerpunktmäßig wurde bei der Entwicklung der Module darauf geachtet, eine unternehmensweite Kommunikation, insbesondere auch mit den mobilen Subsystemen, zu realisieren. Die bereitgestellte logistische Datenbasis erlaubt die Erweiterung des Leitstandsbegriffes um die Komponenten "Planung und Optimierung" und "Controlling”. Mit Hilfe dieser Module ist über die kurzfristige Reaktion hinaus auch die mittelfristige und strategische Optimierung der Produktion erreichbar. Dem Produktionsfaktor "Information” kommt hierbei eine wesentliche Bedeutung zu. Die Information stellt zum einen das verbindene Medium zwischen den Bereichen und zum anderen die Basis zur Synchronisation dar. Die Implementierung von modularen und flexiblen Softwaresystemen ist die Basis für eine weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit von Automatisierungslösungen. In der Logistik muß hier der Schwerpunkt insbesondere im Bereich der dispositiven Datenverarbeitung liegen. Bei der Umsetzung des Materialflußkonzeptes in der Modellfabrik des Institutes bestätigte sich die Erfordernis einer ganzheitlichen Betrachtung der Produktion bei Logistikprojekten. Zur Schaffung einer durchgängig automatisierten Transportkette wurden die Schnittstellenkomponenten in den Produktionsablauf mit eingebunden. Es mußte jedoch festgestellt werden, daß eine Vielzahl peripherer Komponenten in ihren lokalen Ablaufzyklen ungenügend auf ein übergreifendes Konzept abgestimmt sind und Schnittstellen zur Integration der Peripherie oftmals fehlen. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse der Mobilen Handhabungseinheit ergab ein optimales Einsatzspektrum im Bereich mittlerer Transportmengen (bis ca. 60 THM/h) und kurzer Transportentfernungen (bis ca. 300 m). In diesem Bereich, in welchem die Handhabungsfunktion überwiegt, läßt sich das volle Ratiopotential durch die Materialflußautomatisierung erschließen. Durch den ganzheitlichen Systemverbund ist hiermit ein erfolgreicher Automatisierungsansatz vorgezeichnet. Mit dem in der vorliegenden Arbeit gewählten Ansatz wurde das Ziel eines durchgängig automatisierten Produktionsdurchiaufes erreicht. Zukünftige Arbeiten müssen ergänzend dazu den Bereich der Systemperipherie erschließen: Zur weiteren Optimierung des Betriebsmitteleiensatzes sind konkrete Lösungsvorschläge für eine Standardisierung der Materialbereitstellung zu entwickeln. Ziel muß dabei die Vision einer flexibel automatisierten Rüstung der Bestücklinien sein. Gerade im Bereich der Schnittstellengestaltung der Materialbereitstellung ist Entwicklungsbedarf zu sehen. Insbesondere die Einbindung der Schnittstellen in einen kontinuierlichen Produktionsablauf erfordert eine flexible Ablaufprogrammierung sowie offene Schnittstellen zur Kommunikation zwischen den Systemen. Einen letzten Schwerpunkt weiterer Forschungsaktivitäten stellt die betriebsbegleitende Simulation dar. Mit ihrem Einsatz ist es möglich die kontinuierliche Optimierung der Produktionsstrukturen zu unterstützen und einen optimalen Produktionsablauf zu gestalten.Lowering costs, especially wage costs, through further automation and ensuring optimal product quality with the help of additional computer support in production management are the main tasks for consolidating Germany as a production location. The key electronics technology is of particular importance here. This can be seen in the increasing electronification in automotive and mechanical engineering and also in new sales markets for innovative telecommunications products. Despite a high degree of automation of the actual process, the assembly of printed circuit boards, a solution for logistically integrating the highly automated assembly lines into a holistic automation concept has so far been lacking. The aim of the present work was the development of a material flow system for the automated supply and disposal of electronics production. For this purpose, transport systems available on the market were examined beforehand based on the specific requirements of electronics production. As a result, it can be said that most of the automated means of transport currently available are primarily used in mechanical engineering and automobile production. Existing solutions were only adapted to the boundary conditions of the PCB assembly, whereby there is no integrative network between the production process and production logistics. Building on this knowledge and following the guideline Simplify-Automate-Integrate, considerations were made regarding the automation-compatible material flow design. The optimization of the added value forms the central objective of the consideration. In order to further reduce the essential factor throughput time in the growth curve, a support for material management was designed. The formation of a virtual buffer, which is physically available as a unit, but which each production line can incorporate in terms of data technology as its own buffer, supports the minimization of throughput time and the flexibility requirements regarding the order sequence. The conceptual considerations result in a requirement profile for the mobile handling unit. The resulting transport system is based on an electric monorail system. The carrier vehicle was expanded to include a position-controlled drive module and a scissor lift axis for handling the transport aids. The implemented drive and control solution forms the basis for a flexible, intelligent and highly dynamic means of transport. The handling unit gives it a high positioning accuracy for direct machine operation. The concept is supplemented by a material flow control system: The core of the material flow control system is a database in which information about the existing transport systems, production structures and order spectra is stored. It is also used to record and evaluate the logistical operating data. When developing the modules, special attention was paid to implementing company-wide communication, especially with the mobile subsystems. The logistical database provided enables the concept of a control center to be expanded to include the components "planning and optimization" and "controlling." With the help of these modules, the medium-term and strategic optimization of production can be achieved in addition to the short-term response. The production factor "Information" is of crucial importance here. On the one hand, the information represents the connecting medium between the areas and on the other hand the basis for synchronization. The implementation of modular and flexible software systems is the basis for a further increase in the performance of automation solutions. In logistics, the focus must be on the area of planning data processing. The implementation of the material flow concept in the model factory of the institute confirmed the need for a holistic view of production in logistics projects. To create a fully automated transport chain, the interface components were integrated into the production process. However, it had to be ascertained that a large number of peripheral components in their local execution cycles are insufficiently coordinated with a comprehensive concept and interfaces for the integration of the periphery are often missing. The economic analysis of the mobile handling unit showed an optimal range of applications in the area of medium transport quantities (up to approx. 60 THM / h) and short transport distances (up to approx. 300 m). In this area, in which the handling function predominates, the full ratio potential can be tapped through the material flow automation. Thanks to the holistic system network, a successful automation approach is hereby sketched out. With the approach chosen in the present work, the goal of a fully automated production run was achieved. Future work must also open up the area of system peripherals: In order to further optimize the resource set, specific solutions for standardizing the material supply must be developed. The goal must be the vision of flexibly automated armament of the assembly lines. There is a need for development, particularly in the area of interface design for material provision. In particular, the integration of the interfaces in a continuous production process requires flexible process programming and open interfaces for communication between the systems. The last focus of further research activities is in-house simulation. With its use it is possible to support the continuous optimization of the production structures and to design an optimal production process

Richtige Planung der Bedarfszeitpunkte sichert die Flexibilität

Innerhalb der vereinfachten Logistikformel "Das richtige Material in richtiger Höhe und richtiger Qualität zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Platz zur Verfügung zu stellen" spielt die Festlegung des richtigen Zeitpunktes bei der Durchsetzung der logistischen Zielsetzung eine besonders wichtige Rolle. Es ist damit der Bedarfszeitpunkt gemeint, diesen exakt zu bestimmen und dann im Ablauf auch einzuhalten, bereitet häufig große Schwierigkeiten. Dieser Bedarfszeitpunkt legt den genauen Termin im zeitlichen Prozessablauf innerhalb der gesamten betrieblichen Vorsorgungskette fest, an dem die benötigten Materialien und Produktionsmittel zur Verfügung stehen müssen. Seine Bedeutung erhält der Bedarfzeitpunkt dadurch, dass Interessen oder Zielsetzungen der Beschaffungs-, Produktions- und Vertriebslogistik hier zusammentreffen

Konzeption und Wirtschaftlichkeit rechnerintegrierter Planungssysteme

In der vorliegenden Arbeit werden technologische und wirtschaftliche Anforderungen für den Einsatz rechnerintegrierter Planungswerkzeuge im Produktionsbereich dargestellt. Von wesentlicher Bedeutung sind dabei die Wechselwirkungen zwischen Planung und Fertigung einerseits und zwischen technischen und wirtschaftlichen Fragestellungen andererseits. Aufgrund der besonderen Bedingungen wird ein Schwerpunkt auf die Montage und den Einsatz von Industrierobotern als neuer Produktionstechnologie gelegt. In der Montage ergeben sich für die Planung besondere Anforderungen, da im Gegensatz zur Teilefertigung der Gegensatz zwischen manueller Fertigung mit hoher Flexibilität und automatisierter Fertigung mit hoher Produktivität noch nicht überwunden ist. In der Montageplanung wurden bisher aufgrund der unterschiedlichen Fertigungskonzepte getrennte Ansätze für kurzfristige Funktionen wie die Montageplanerstellung oder Zeitermittlung in der manuellen Montage und langfristige Funktionen wie die Geräteauswahl und Layoutplanung in der automatisierten Montage verfolgt. Für Planungssysteme in der Produktion ergibt sich damit die Zielsetzung, einerseits lang- und kurzfristige Funktionen in einem Konzept zu integrieren, andererseits müssen neue Planungsfunktionen wie die NC-Programmierung von Industrierobotern unterstützt werden. Hierzu werden mögliche Integrationsstufen für durchgängige Planungskonzepte dargestellt. Zentraler Bestandteil ist das rechnerinterne Planungsmodell, das während des Planungsprozesses erstellt und genutzt wird. Konzepte, Methoden und Realisierungsansätze graphisch-interaktiver und automatisierter, aufgabenorientierter Verfahrensketten werden erläutert. Zur Kennzeichnung des Integrationsgrades werden Abstraktionsebenen eingeführt, wobei der Übergang zu einer höheren Ebene mit zusätzlichen Modellinformationen und Planungsmechanismen verbunden ist. Die Wirkungen beim Einsatz von Planungssystemen auf die Auftragsabwicklung wird anhand dieser Modellinformationen analysiert. Wesentlich ist hierbei der Zusammenhang zwischen Planungsumfang und Fertigungsflexibilität, die zu diesem Zweck im Hinblick auf die auszuführenden Planungsfunktionen definiert wird. Anhand von zwei Beispielen aus der elektronischen und mechanischen Montage mit hoher und geringer Fertigungsflexibilität werden die Wirkungen der Rechnerintegration auf den Planungs- und Programmierprozeß erläutert. In der starr automatisierten Linienfertigung betrifft dies den umfangreichen Planungsprozeß vor der eigentlichen Produktion. Mit steigender Integration ergibt sich die Möglichkeit, verschiedene Aufgaben simultan durchzuführen, was gegenüber der konventionellen Sukzessivplanung eine größere Planungssicherheit mit kürzeren Planungszeiten und höherer Qualität ergibt. In der flexiblen Fertigung wird der Einfluß der Werkstattsteuerung auf den Planungsprozeß aufgezeigt. Schnelle Umdispositionen erfordern die Bereitstellung maschinenunabhängiger Fertigungsunterlagen und einen verteilten Planungsprozeß auf Planungs- und Steuerungsebene. Am Beispiel einer Sonderbestückzelle wird gezeigt, wie durch steigende Integration die verteilte Planung und Modellbildung möglich ist. Auf der Basis der beschriebenen Ausprägungen und Wirkungen der Integration im Planungsbereich wird im zweiten Teil der Arbeit die Wirtschaftlichkeit rechnergestützter Systeme untersucht. Hierzu wird eine differenzierte Kosten- und Nutzenbetrachtung durchgeführt, da Planungssysteme nicht über direkte Erlöswirkungen bewertet werden können. Für die Bewertung wird ein ablauforientiertes Kostenmodell herangezogen, das die Abbildung von Planungsprozessen ermöglicht, die über geeignete Bezugsgrößen analog zum Fertigungsbereich quantifiziert werden können. Das Kostenmodell wird zur Nutzenbewertung der beschriebenen Planungskonzepte in konkreten Anwendungsfällen herangezogen. Nutzenpotentiale in der Planungs- und Produktionsphase von Fertigungssystemen werden aufgezeigt. Anhand der erzielten Ergebnisse werden die Möglichkeiten einer ganzheitlichen Bewertung kurz- und langfristiger Flexibilitätsstrukturen von Fertigungssystemen aufgezeigt. Alle verfügbaren Kosteninformationen sind im Sinne einer planungsbegleitenden Kalkulation generell in den Planungsprozeß zu integrieren. Die Arbeit zeigt Ansätze für den Einsatz und die Bewertung zukünftiger Planungstechnologien auf. Im Mittelpunkt steht dabei die integrierte Betrachtung von Planungs- und Fertigungsprozessen im Rahmen der Auftragsabwicklung. Diese Sichtweise ermöglicht im Gegensatz zu bisherigen Konzepten auch die Einbindung und Bewertung langfristiger Planungsfunktionen hinsichtlich umfassenderer Flexibilitätsstrukturen in der Produktion. Die Anwendung eines ablauforientierten Kostenmodelles zur Bewertung der Planungstechnologien macht die Notwendigkeit zur Weiterentwicklung bestehender Ansätze deutlich.In this work, technological and economic requirements for the use of computer-integrated planning tools in the production area are presented. The interaction between planning and production on the one hand and between technical and economic issues on the other are of crucial importance. Due to the special conditions, a focus is placed on the assembly and use of industrial robots as new production technology. In assembly, there are special requirements for planning because, in contrast to parts production, the contrast between manual production with high flexibility and automated production with high productivity has not yet been overcome. In assembly planning, separate approaches for short-term functions such as the assembly plan creation or time determination in manual assembly and long-term functions such as device selection and layout planning in automated assembly have been pursued so far due to the different manufacturing concepts. For planning systems in production, this results in the goal of integrating long and short-term functions in one concept, on the other hand, new planning functions such as NC programming by industrial robots must be supported. For this, possible integration levels for integrated planning concepts are presented. The central component is the computer-internal planning model, which is created and used during the planning process. Concepts, methods and implementation approaches of graphically interactive and automated, task-oriented process chains are explained. Abstraction levels are introduced to identify the degree of integration, with the transition to a higher level being associated with additional model information and planning mechanisms. The effects of using planning systems on order processing are analyzed using this model information. What is essential here is the relationship between the scope of planning and manufacturing flexibility, which is defined for this purpose with regard to the planning functions to be carried out. The effects of computer integration on the planning and programming process are explained using two examples from electronic and mechanical assembly with high and low manufacturing flexibility. In rigidly automated line production, this affects the extensive planning process before the actual production. With increasing integration, there is the possibility to carry out different tasks simultaneously, which results in greater planning security with shorter planning times and higher quality compared to conventional successive planning. The influence of workshop control on the planning process is shown in flexible production. Rapid re-planning requires the provision of machine-independent manufacturing documents and a distributed planning process at the planning and control level. Using the example of a special assembly cell, it is shown how distributed planning can be achieved through increasing integration and modelling is possible. On the basis of the characteristics and effects of integration described in the planning area, the economic feasibility of computer-based systems is examined in the second part of the thesis. For this purpose, a differentiated cost and benefit assessment is carried out, since planning systems cannot be assessed via direct revenue effects. A process-oriented cost model is used for the evaluation, which enables the planning processes to be mapped, which can be quantified using suitable reference values analogously to the production area. The cost model is used to evaluate the benefits of the planning concepts described in specific applications. Potential benefits in the planning and production phase of manufacturing systems are shown. Based on the results obtained, the possibilities for a holistic evaluation of short and long-term flexibility structures of manufacturing systems are shown. All available cost information must generally be integrated into the planning process in the context of a calculation that accompanies the planning. The work shows approaches for the use and evaluation of future planning technologies. The focus is on the integrated consideration of planning and manufacturing processes in the context of order processing. In contrast to previous concepts, this view also enables the integration and evaluation of long-term planning functions with regard to more extensive flexibility structures in production. The use of a process-oriented cost model to evaluate the planning technologies makes it clear that there is a need to further develop existing approaches

Automatisierte Generierung von Simulationsmodellen unter Verwendung des Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) Information Model - Implementierung eines Pilotszenarios

Aufgrund verkürzter Produktlebenszyklen und gleichzeitig gestiegener Planungskomplexität besteht für Unternehmen des produzierenden Gewerbes die Notwendigkeit, die Planungsprozesse zur Erstellung und dem Betrieb der Produktionseinrichtungen zu verbessern. Eine Möglichkeit zur Verwirklichung der Ziele nach steigender Planungsqualität und –sicherheit und dabei verringerten Planungsdauer und –aufwand, ist der Einsatz planungs- bzw. betriebsbegleitender Ablaufsimulationen. Voraussetzung hierfür ist die Integration der Simulation in das Umfeld der betrieblichen Anwendungssysteme der Planung und Fertigungssteuerung sowie die Reduzierung des Aufwandes zur Erstellung der Simulationsmodelle, was u. a. durch eine automatisierte Generierung erreicht werden soll. Die Anbindung der Simulationssysteme durch leistungsstarke und flexible Schnittstellen ist heutzutage noch nicht zufriedenstellend gelöst und behindert somit den konsequenten Einsatz der Simulationstechnik. Um dem Problem der unzureichenden Schnittstellenanbindungen entgegenzutreten, entstand in mehrjähriger Arbeit das „Core Manufacturing Simulation Data“ (CMSD) Information Model. Dieses definiert eine Spezifikation für Kerndaten von Fertigungssimulationen. Mithilfe der im CMSD Information Model enthaltenen Datenstrukturen können Modellbeschreibungen für simulationsrelevante Daten formuliert und für den Datenaustausch genutzt werden. Als Datenaustauschformat findet das XML-Format Verwendung. Im Rahmen dieser Arbeit wird das CMSD Information Model auf die Nutzbarkeit zur Abbildung simulationsrelevanter Eingangsdaten für Ablaufsimulationen im fertigungstechnischen Umfeld hin untersucht. Dies geschieht anhand einer prototypischen Umsetzung eines automatisierten Simulationsmodellgenerators und eines konkreten, fiktiven Anwendungsbeispiels einer Werkstattfertigung. Die für das Beispiel benötigten Eingangsdaten werden mithilfe der Datenstrukturen des CMSD Information Model abgebildet und mittels Datenimport dem Modellgenerator zur Verfügung gestellt. Anschließend erfolgt ein automatisierter Modellaufbau. Darüber hinaus werden Anregungen zu Erweiterungen der prototypischen Umsetzung gegeben, um eine umfassende Anwendungslösung zu erreichen, welche zur Untersuchung des betriebsbegleitenden Einsatzes geeignet ist.Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 201

Erweiterte Informationsbereitstellung an offenen CNC-Steuerungen zur Prozeß- und Programmoptimierung

Steigende Anforderungen wie kurze Lieferzeiten für kundenspezifische Werkstücke bei hoher Termintreue und Qualität gewinnen in der Praxis immer mehr an Bedeutung. Die zentrale Planung und Terminierung der Prozesse hat sich in der Vergangenheit aufgrund mangelhafter Rückmeldungen von der Prozeßebene und einer zu unflexiblen Reaktion auf Störungen als unzureichend erwiesen. Derzeit wird versucht, diesem Mißstand mit einer Dezentralisierung von Planungsaufgaben zu begegnen. Die Verantwortung der Facharbeiter nimmt durch die Erweiterung des Aufgabenumfanges zu. Um den Anforderungen gerecht werden zu können, benötigt der Mitarbeiter in der Fertigung zusätzliche Informationen, die von den gegenwärtigen Systemlösungen nur auf der Fertigungsleitebene angeboten werden. Der schnelle Zugriff vom Maschinenarbeitsplatz auf aktuelle Fertigungsdaten gewinnt in der spanenden Fertigung eine immer höhere Bedeutung. Der Erfolg und Mißerfolg bei der Einführung neuer Konzepte in der Fertigung wird wesentlich von der Akzeptanz durch die Benutzer bestimmt. Eine graphische Bedienoberfläche und der weitgehende Verzicht auf starr vorgegebene Abläufe, die dem Anwender Vorgehensweisen aufzwingen, wirkt sich in diesem Zusammenhang positiv aus. Jede Lösung für die Fertigung sollte daher dem Arbeiter an der Maschine eine Unterstützung bei der Bewältigung seiner Aufgaben und einen für ihn sichtbaren persönlichen Nutzen bieten. Mit der benutzerorientierten Steuerungssoftware in der flexiblen Werkstattfertigung BOSIFLEX können benötigte aktuelle Fertigungsinformationen schnell abgerufen werden. Dies gilt auch für die Maschinenarbeitsplätze. Basis für das System ist die Vernetzung aller Arbeitsplätze mit einem Local Area Network. Die Verwendung eines zentralen Datenservers stellt sicher, daß alle Bereiche eines Betriebes mit denselben Informationen arbeiten. Die Nachteile der redundanten Datenhaltung fallen weg. Die exemplarische Anbindung eines NC-Programmiersystems an die zentralen Werkzeugdatenbestände und die zentrale NC-Programmverwaltung dokumentiert das Einsparungspotential durch die übergreifende Nutzung aller in einem Betrieb verfügbaren Informationen. Bei dem Einsatz von BOSIFLEX in einer dezentral organisierten Gruppenfertigung ist eine zweistufige Verwendung der Module auf einem Gruppenrechner und auf einem Maschinenrechner, der im optimalen Fall in eine offene CNC-Steuerung integriert ist, vorgesehen. Der leistungsfähigere Gruppenrechner wird für die NC-Programmierung, die Datenpflege und die Verteilung der Arbeitsgänge auf die einzelnen Arbeitsplätze verwendet. Der Maschinenrechner hilft dem Benutzer bei der Feindisposition der Arbeitsgänge und der Beschaffung aller für die Fertigung erforderlichen Daten. Der maschinennahe Lean Order Manager MALOM unterstützt den Mitarbeiter an einer Werkzeugmaschine ebenso wie den Verantwortlichen einer Fertigungsgruppe bei der dezentralen Feindisposition und Ressourcenbeschaffung. Dabei arbeitet MALOM arbeitsgangorientiert. Zu jedem Fertigungsschritt werden dem Facharbeiter graphische Informationen zum Rohteil und dem fertig bearbeiteten Werkstück an die Hand gegeben. Mit den Querverweisen, die von MALOM bereitgestellt werden, kann der Benutzer die NC-Haupt- und -Unterprogramme, sowie die Einstell- und Arbeitsanweisungen mit dem maschinennahen NC-Programmverwaltungssystem für offene Steuerungen MASNOST von einem zentralen Fertigungsdatenserver an den Arbeitsplatz transferieren. Das maschinennahe Werkzeugverwaltungssystem für offene Steuerungen MAWOST bietet die Möglichkeit, von der CNC Steuerung aus, auf alle für die Produktion notwendigen Werkzeuginformationen schnell und redundanzfrei zuzugreifen. Alle Daten sind auf den zentralen Werkzeugdatenserver abgelegt. Damit ist die Lokalisierung und Reservierung aller montierten Werkzeuge, die in der Fertigung verfügbar sind, möglich. Die Anlieferung der reservierten Werkzeuge erfolgt unmittelbar nach dem Ende des aktuellen Einsatzes an einer anderen Maschine oder der Vermessung an einem Werkzeugvoreinstellgerät. Die für das Objekt Werkzeug in einer numerischen Steuerung benötigten Daten werden über das Lokal Area Network von dem zentralen Datenserver, einschließlich einer Detailgraphik geliefert. Nach dem Einsatz des Werkzeuges an der Maschine, der durch das Herausnehmen aus dem Magazin beendet ist, folgt die automatische Aktualisierung des zugehörigen Datensatzes am Leitrechner. Zur Steigerung der Effizienz in der spanenden Fertigung ist die vorgestellte Verbesserung der Einbindung von Maschinenarbeitsplätzen in den Datenfluß eines Unternehmens von ebenso großer Bedeutung wie die verbesserte Rückmeldung der Prozeßdaten an den Facharbeiter. Werkzeugüberwachungssysteme haben die Aufgabe, die Maschine und den Benutzer vor den Folgen von Kollisionen und einem Werkzeugbruch zu schützen. Darüber hinaus tragen sie zu einer verbesserten Ausnutzung der Standzeitpotentiale der Werkzeuge bei und können den Facharbeiter bei der Optimierung des Fertigungsprozesses unterstützen. Aus der Sicht des Anwenders besitzt in der Zukunft die Integration der Werkzeugüberwachung in die CNC-Steuerung die höchste Priorität [37], Das Konzept eines Werkzeugüberwachungssystems für die Technologie Drehen, das in eine offene CNC-Steuerung integriert ist, trägt diesen Anforderungen Rechnung. Ein Mikrosystem, das in den Klemmhalter eines Drehwerkzeuges eingelassen ist, nimmt die Kräfte in drei Richtungen, die Vibrationen und die Temperatur auf. Eine nachgeschaltete Vorverarbeitung der Daten stellt einem digitalen Signalprozessor die Meßwerte auf drahtlosem Weg zur Verfügung. Zusätzlich ist ein Datenträger im Mikrosystem enthalten, der einerseits Kalibierwerte für die Sensoren speichert und andererseits das Aufgabenspektrum eines freiprogrammierbaren Werkzeugidentifikationssystems abdeckt. Der digitale Signalprozessor übernimmt die Kollisionserkennung in Echtzeit, das daraus resultierende Stillsetzen der Maschine und eine Verdichtung der Daten. Auf einem IBM-kompatiblen Personal Computer, der Teil einer offenen Steuerung ist, wird die Verschleißerkennung implementiert. Das vorgestellte System ist für den Einsatz in einer SINUMERIK 840 D konzipiert. Die realisierten Schnittstellen zum NC-Kern sind auf diese Steuerung abgestimmt. Bei einer Portierung auf ein anderes Steuerungssystem ist ein nicht unerheblicher Anpassungsaufwand zu leisten. Zur Gewährleistung eines universelleren Einsatzes, kann in der Zukunft eine Adaption des gesamten Systems an einen offenen Steuerungskern nach dem OSACA-Prinzip ins Auge gefaßt werden.Increasing requirements such as short delivery times for customer-specific workpieces with high adherence to delivery dates and quality are becoming increasingly important in practice. The central planning and scheduling of processes has proven to be insufficient in the past due to inadequate feedback from the process level and an inflexible response to disruptions. Attempts are currently being made to counter this problem by decentralizing planning tasks. The responsibility of skilled workers increases as the scope of tasks increases. In order to be able to meet the requirements, the production employee needs additional information that the current system solutions only offer at the production management level. Fast access from the machine workstation to current production data is becoming increasingly important in machining production. The success and failure in introducing new concepts in manufacturing is largely determined by user acceptance. A graphical user interface and the extensive elimination of rigidly defined processes that impose procedures on the user have a positive effect in this context. Every solution for production should therefore offer the worker at the machine support in accomplishing his tasks and a personal benefit that is visible to him. With the user-oriented control software in the flexible workshop production BOSIFLEX, the required current production information can be called up quickly. This also applies to machine workplaces. The system is based on the networking of all workplaces with a local area network. The use of a central data server ensures that all areas of a company work with the same information. The disadvantages of redundant data storage are eliminated. The exemplary connection of an NC programming system to the central tool database and the central NC program management document the savings potential through the comprehensive use of all information available in a company. When using BOSIFLEX in a decentrally organized group production, a two-stage use of the modules on a group computer and on a machine computer, which is optimally integrated in an open CNC control, is provided. The more powerful group computer is used for NC programming, data maintenance and the distribution of operations to the individual workstations. The machine computer helps the user to fine-tune the work steps and procure all the data required for production. The machine-oriented Lean Order Manager MALOM supports the employee on a machine tool as well as the person in charge of a production group in decentralized fine planning and resource procurement. MALOM works in a process-oriented manner. The skilled worker is provided with graphical information on the raw part and the finished workpiece for each manufacturing step. With the cross-references provided by MALOM, the user can transfer the NC main and subroutines, as well as the setting and work instructions with the machine-related NC program management system for open controls MASNOST from a central manufacturing data server to the work place. The machine-related tool management system for open controls MAWOST offers the possibility, from the CNC control, to access all the tool information required for production quickly and without redundancy. All data is stored on the central tool data server. This makes it possible to locate and reserve all assembled tools that are available in production. The reserved tools are delivered immediately after the end of their current use on another machine or after the measurement on a tool presetting device. The data required for the tool object in a numerical control are supplied by the central data server, including a detailed graphic, via the local area network. After using the tool on the machine, which is completed by removing it from the magazine, the associated data record is automatically updated on the host computer. In order to increase efficiency in machining, the improvement of the integration of machine workplaces in the data flow of a company is just as important as the improved feedback of the process data to the skilled worker. Tool monitoring systems have the task of protecting the machine and the user from the consequences of collisions and tool breakage. In addition, they contribute to an improved utilization of the tool life potential and can support the skilled worker in the optimization of the manufacturing process. From the perspective of the user, the integration of tool monitoring in the CNC control will have the highest priority in the future. The concept of a tool monitoring system for turning technology, which is integrated in an open CNC control, takes these requirements into account. A microsystem, which is embedded in the clamping holder of a turning tool, absorbs the forces in three directions, the vibrations and the temperature. A downstream preprocessing of the data makes the measured values available to a digital signal processor wirelessly. In addition, a data carrier is included in the microsystem, which on the one hand stores calibration values for the sensors and on the other hand covers the range of tasks of a freely programmable tool identification system. The digital signal processor takes over collision detection in real time, the resulting shutdown of the machine and compression of the data. Wear detection is implemented on an IBM-compatible personal computer that is part of an open control system. The system presented is designed for use in a SINUMERIK 840 D. The implemented interfaces to the NC core are coordinated with this controller. When porting to a different control system, a not inconsiderable adjustment effort is required. In order to ensure a more universal use, an adaptation of the entire system to an open control core based on the OSACA principle can be considered in the future

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

Ein informationslogistisches Architekturkonzept zur Akquisition simulationsrelevanter Daten

Der enorme Datenbedarf bei der Durchführung von Ablaufsimulationsstudien wird systematisch untersucht. Hieraus werden Anforderungen an ein Architekturkonzept zur offenen Datenkopplung zwischen relevanten Anlagenteilen und der Simulation abgeleitet. Die Realisierung dieses Konzepts zeigt anschließend, wie durch den Einsatz dieser Architektur ein simulationsbasiertes online-Monitoring im Rahmen von Betreibermodellen ermöglicht wird.The enormous amount of data required to carry out process simulation studies is systematically examined. From this, requirements for an architectural concept for open data coupling between relevant system parts and the simulation are derived. The implementation of this concept shows how the use of this architecture enables simulation-based online monitoring within the framework of operator models

Organisatorische und technische Aspekte beim Einsatz von Workflowmanagementsystemen:Proceedings zum Workshop vom 10. April 1997

Während zur Funktionalität und Architektur von Workflowmanagementsystemen bereits diverse, mittlerweile auch umfangreiche Publikationen vorliegen, thematisiert der Münsteraner Workflow-Workshop primär Erfahrungen beim Einsatz dieser Systeme. Dabei sollen zum einen bewußt ‘weichere Faktoren’ - wie z. B. die Integration der Mitarbeiter in den Prozeß der Workflow-Einführung - diskutiert werden. Zum anderen sollen auch bestehende Workflowmanagementkonzepte und -systeme kritisch reflektiert werden