Physikbasierte mechanische Absicherung zur energieeffizienzorientierten Planung und Auslegung automatisierter Montageanlagen im Automobilbau

Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Methode soll einen Beitrag zu einer energieeffizienzorientierten Produktionsplanung der Automobilmontage leisten. Dafür werden automatisierte Montageanlagen der Automobilproduktion und deren Entwicklungs– bzw. Planungsprozess im Hinblick einer ganzheitlichen produktlebenszyklusphasenübergreifenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung fokussiert. Im Kontext des digitalen Anlagenabsicherungsprozesses werden die produktionsprozessbezogenen Energieverbräuche automatisierter Montageanlagen mit Hilfe der physikbasierten Simulation komponentenbasiert modelliert und in Form einer Energiesignatur für einen Montageprozess abgebildet. Energieeffizienzsteigernde Maßnahmen werden unter Beibehaltung produktionstechnischer Rahmenbedingungen in das digitale Anlagenmodell eingepflegt, wodurch eine Reduzierung der Betriebskosten (Energiekosten) bei konstanter Ausbringung angestrebt wird. Die Kapitalwertmethode wird dabei zur Feststellung der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit der energieeffienzsteigernden Maßnahme verwendet, um dem erhöhten Aufwand der Entwicklungsphase den Nutzen der geringeren Betriebskosten der Nutzungsphase gegenüberzustellen. Damit stellt die vorgestellte Methode eine Erweiterung der bisherigen Vorgehensweise der mechanischen Absicherung automatisierter Montageanlagen im Vorfeld der Virtuellen Inbetriebnahme dar und soll Anlagenentwicklern als Entscheidungsunterstützung bei der Gestaltung eines energieeffizienten Anlagendesigns dienen.This work introduces a novel methodology to promote energy-efficient manufacturing in production planning of automobile assembly. Digital design and production planning processes of automated assembly systems for automobile production are considered, complemented by holistic economic analyses encompassing the entire product lifecycle. Energy demands of assembly system components are projected by the use of physics-based modeling capabilities in virtual validation procedures, yielding an energy-signature of assembly operations. Measures for increasing energy efficiency are implemented in the virtual model of the automated assembly system while retaining significant production parameters, thus aiming to reduce operating cost in terms of energy cost while maintaining constant output. Net present value (NPV) determines measures’ economic sense and balances monetary benefits gained through energy savings in the assembly system’s operating phase in comparison to higher investment costs for increased design efforts in its development phase. The novel methodology enhances the state-of-the-art procedure of mechanical design validation preceding virtual commissioning of automated assembly systems for automobile production. The methodology aims to support design decisions facilitating energy-efficient designs of automated assembly systems in early system development phases

Entwicklung eines roboterbasierten Prüfstands für die Ermittlung der Langzeitbetriebsfestigkeit von beweglichen Karosserieteilen

Die Marktbedingungen in der Automobilindustrie sind durch kürzere Entwicklungszeiträume, eine zunehmende Anzahl an Komfortfunktionen und Fahrzeugderivaten sowie steigende Erwartungen an Qualität, Effizienz und Sicherheit geprägt. Die reale Erprobung ist ein kritischer Pfad im Entwicklungsprozess. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein neues Prüfsystemkonzept für die Komponentenerprobung, welches diesen Anforderungen Rechnung trägt. Das Herzstück ist eine softwarebasierte Systemarchitektur zur Automatisierung von Prototypentests. Schwerpunkte sind die Flexibilität in der Praxisanwendung, die Ausweitung der Messdatenerfassung mit zweckmäßiger Verwaltung zur Bauteilüberwachung und Fehlerrekonstruktion sowie eine aufgabenorientierte Schnittstelle zur Integration von Robotern. Diese übernehmen die mechanische Betätigung von beweglichen Fahrzeugkomponenten. Anhand von zwei konkreten Beispielen, einem Prüfstand zur Absicherung von Fahrzeugtüren sowie einem Prüfstand für Steifigkeitsmessungen wird die Praxistauglichkeit nachgewiesen

Methodik zur produktionsorientierten Produktanalyse für die Wiederverwendung von Produktionssystemen - 2REUSE : Konzept, Informationsmodell und Validierung am besonderen Beispiel des Karosserierohbaus in der Automobilindustrie

Das Ziel dabei ist die Absicherung der prinzipiellen Herstellbarkeit eines Produktes auf die jeweilige Produktionslinie. Diese Anforderungsabstimmungen sind ein wesentlicher Faktor für hohe Qualität und effizienten Änderungsbedarf vor Anlauf der Produktion, gemäß dem Motto:“Do it right the first time“. Durch einen Feedback-Prozess werden die relevanten Anforderungen von den späteren Phasen des Produktlebenszyklus an die Produktentwicklung und Produktionsplanung zurückgeführt

Ganzheitliche Untersuchung der drahtlosen Vernetzung des Fahrzeugs mit der Produktionsinfrastruktur für eine zukunftsfähige Inbetriebnahme

The industry is currently going worldwide through a major change. To overcome the steadily growing cost pressure and increasing global competition, the aim is to optimize all stages of the value chain. Therefore, modern information and communication tech-nologies are being used for this purpose. As in the automotive industry vehicles become more and more intelligent, the task is to connect the product more closely with production. External commissioning test de-vices are currently connected to the vehicular on-board diagnostics interface via a ca-ble in order to configure, adjust and test control unites in the vehicle. However, the usage of those commissioning test devices is currently limited and labour-intensive. The present dissertation makes a scientific contribution to a novel approach that ena-bles wireless communication with the vehicle, using innovative networking technolo-gies in connection with optimized IT approaches. First, a suitable networking technol-ogy is selected and analyzed. With help of this contribution, several approaches for an innovative commissioning system are then developed and transferred to the process landscape of automotive assembly. Thus, it can be shown that the wireless connection of the vehicle with the production infrastructure is an important component for the effi-cient optimization of value creation in production.Die Industrie befindet sich zurzeit weltweit in einem epochalen Umbruch. Der stetig wachsende Kostendruck fordert die Unternehmen zunehmend, sämtliche Stufen der Wertschöpfungskette zu optimieren. Zu diesem Zweck werden moderne Informations- und Kommunikationstechniken eingesetzt. Im Automobilbau stellt sich dabei korrespondierend zu immer intelligenter werdenden Fahrzeugen die Aufgabe, das Produkt immer enger mit der Produktion zu vernetzen. Derzeit werden externe Inbetriebnahme-Testgeräte über ein Kabel mit der Diagnose-schnittstelle im Fahrzeug verbunden, um Steuergeräte im Fahrzeug zu konfigurieren, einzustellen und zu prüfen. Allerdings sind diese Inbetriebnahme-Testgeräte heutzu-tage in ihrer Nutzung stark eingeschränkt und arbeitsaufwendig. Die vorliegende Arbeit leistet einen wissenschaftlichen Beitrag zu einem neuartigen Ansatz, der unter Anwendung von innovativen Vernetzungstechnologien in Verbin-dung mit optimierten IT-Ansätzen eine kabellose Kommunikation mit dem Fahrzeug ermöglicht. Zunächst wird dazu eine geeignete Vernetzungstechnologie ausgewählt und analysiert. Mithilfe dieser werden anschließend mehrere Ansätze für ein innovati-ves Inbetriebnahmesystem entwickelt und diese in die Prozesslandschaft der Fahr-zeugmontage überführt. Somit kann gezeigt werden, dass die kabellose Vernetzung des Fahrzeugs mit der Produktionsinfrastruktur einen wichtigen Baustein zur effizienz-steigernden Optimierung der Wertschöpfung in der Produktion darstellt

Konzeption und Realisierung eines neuen Systems zur produktbegleitenden virtuellen Inbetriebnahme komplexer Förderanlagen

Die virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht die Vorwegnahme der steuerungstechnischen Inbetriebnahme von komplexen Förderanlagen an einem virtuellen Modell. In dieser Arbeit wird die Konzeption eines neuen Systems zur produktbegleitenden virtuellen Inbetriebnahme geschildert und dessen Umsetzung in Form eines neuen prototypischen Simulationssystems beschrieben. Durch die Umsetzung des entwickelten Konzeptes wurde eine durchgängige virtuelle Inbetriebnahme der betrachteten Förderanlagen erreicht

Änderungs- und Konfigurationsmanagement unter Berücksichtigung von Verwendungsinstanzen

Vor dem Hintergrund des Product Lifecycle Managements (PLM)beschäftigt sich die Dissertation mit der Gestaltung eines integrierten und konsistenten Informationsflusses im Produktentstehungsprozess. Zielsetzung ist es, eine transparente und verbindliche Dokumentation der Produktprojekte und eine Datendrehscheibe für alle Produktdaten des Produktentstehungsprozesses zu schaffen. Hierfür wird das Produktdatenmanagement (PDM) auf Basis einer vollständigen und integrierten Produktstruktur umgesetzt

Interdisziplinäre Absicherung der Produktionsplanung in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie ist einer der bedeutendsten Industriezweige in Deutschland, die sich ständig im Spannungsfeld aus Qualität, Produktivität und Kosten bewegt. Der globale Wettbewerb führt zu kürzeren Innovations- sowie Produktzyklen – die Kundenanforderungen zu einer umfangreichen Individualisierbarkeit der Produkte. Die Produktkomplexität eines Automobils ist heutzutage enorm. Eine Komplexität, welche die Produktentwicklung, die Produktionsplanung sowie die Produktion ständig vor neue Herausforderungen stellt und in einem Streben nach Perfektion und kontinuierlicher Verbesserung mündet. Es ist beeindruckend zu durchleben, wie bei einem Produktionsanlauf alle Prozesse integriert werden und bei einer Serienfertigung ca. alle 90 Sekunden ein gefertigtes Fahrzeug vom Band läuft. Um einen effizienten Produktionsanlauf zu gewährleisten, wird dieser im Vorfeld abgesichert. In Bezug auf manuelle Montage¬umfänge findet dies in der sogenannten Produktionsvorbereitung statt, welche unter Beteiligung verschiedener Planungsbereiche interdisziplinär erfolgt. Die Produktionsvorbereitung ist der Serienentwicklung und Serienvorbereitung zugeordnet. In dieser Phase werden gemäß dem aktuellen Planungsstand physische Prototypen des Produktes stationsweise, mit den dazugehörigen Arbeitsinhalten, aufgebaut. Neben der Verifikation des eigentlichen Produktes dient diese Phase dazu, einen effizienten Produktionsanlauf sicherzustellen. Die Absicherung von Produkt und Produktion ist in der Automobilindustrie sehr gut etabliert und wird frühzeitig angewandt. Neben physischen Absicherungen werden vermehrt virtuelle Absicherungen durch den Einsatz von IT-Systemen und Simulationen eingesetzt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Phase der Produktionsvorbereitung und der damit verbundenen Absicherung des Produktionsanlaufs im Hinblick auf manuelle Montageumfänge in der Automobilindustrie. Im Fokus steht hierbei eine virtuelle Absicherung der Produktionsvorbereitung und die Unterstützung der Kollaboration und Dokumentation der interdisziplinären Produktionsvorbereitung.The automotive industry is one of the most important branches of industry in Germany, which is constantly operating in the area of conflict between quality, productivity and costs. Global competition leads to shorter innovation and product cycles – customer requirements lead to increasing individualization of products. The product complexity of a car is immense at present. A complexity that constantly raises new challenges for product development, production planning and manufacturing and results in a constant striving for perfection and continuous improvement. It is very impressive to see how all processes are integrated during a production start-up and how a manufactured vehicle rolls off the assembly line every 90 seconds in series production. In order to ensure an efficient production ramp-up, this is validated in advance. With regard to manual assembly scopes, this takes place in the so-called production preparation phase, which is an interdisciplinary process involving various planning departments. Production preparation is assigned to series development and series preparation. In this phase, physical prototypes of the product are built station by station according to the current planning state, with the corresponding work contents. In addition to the validation of the product, this phase is used to ensure an efficient production ramp-up. The validation of product and manufacturing is very well established in the automotive industry and is applied at an early stage. In addition to physical validation, virtual validation is increasingly used through the application of IT systems and simulations. This thesis deals with the phase of production preparation and the associated validation of the production ramp-up with focus on manual assembly in the automotive industry. The focus is on a virtual validation of the production preparation and the support of collaboration and documentation of the interdisciplinary production preparation

Innovationsforum open4INNOVATION2012 regional kooperativ-global innovativ: Beiträge zum Fachforum

Die Zukunft liegt bereits heute schon im Internet der Dinge, Daten, Dienste und Personen. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) beeinflussen vermehrt die alltäglichen Abläufe, übernehmen im Ernstfall lebenserhaltende Körperfunktionen, unterstützen Arbeits- und Produktionsprozesse und halten Einzug in unsere Wohnbereiche. Dabei rückt der Gedanke einer anwendungsnahen und integrierten Sicht von Software zunehmend in den Vordergrund und verlangt deshalb interdisziplinäre Ansätze. Eine frühzeitige technische Abstimmung zwischen Soft- und Hardware sowie unterschiedlichen technischen Öko-Systemen wird dabei notwendiger und fordert Politik, Wissenschaft und Wirtschaft in gleichem Maße. Das Innovationsforum open4INNOVATION2012 am 9.Mai bot dazu Praktikern und Akademikern eine Plattform für den interdisziplinären und fachbereichsübergreifenden Austausch zu neuen und anwendungsnahen IKT-Ansätzen. Unter dem Motto regional kooperativ, global innovativ galt es dabei regional politische, wirtschaftliche und wissenschaftliche Kompetenzen zu bündeln, um globale Märkte erfolgreich zu bestreiten. In dem vorliegenden Tagungsband finden Sie die Beiträge des Fachforums, welches ein Hauptformat der Veranstaltung darstellte. Zusätzlich kam es auf dem Innovationsforum open4INNOVATION2012 erstmals zur aktiven Vernetzung sächsischer Forschergruppen, deren wissenschaftlicher Schwerpunkt die Robotik ist. Auf diesem ersten sächsischen Robotertreffen stand vor allem die Arbeit mit humanoiden Robotern im Mittelpunkt