DE102007059201A1

DE102007059201A1 - Verfahren zur Darstellung eines Fertigungsprozesses

Info

Publication number: DE102007059201A1
Application number: DE102007059201A
Authority: DE
Inventors: Ralf Schuster; Hans-Joachim Schulze
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-12-08
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Fertigungsverfahren für Kraftfahrzeuge, bei welchem ein Montageprozess aus einer Vielzahl aufeinanderfolgender Montagestationen besteht und wobei an jeder Montagestation dem Monteur an einem ihm zugeordneten Terminal alle wesentlichen Informationen zu dem aktuell auszuführenden Arbeitsschritt angezeigt werden und vom Montierenden nach der Erledigung entsprechend am Terminal quittiert werden, wobei alle Stationen und Terminals mit einem zentralen Fabrikserver in Verbindung stehen, welcher einem zentral steuernden in einer Zusammenführung aller zur Verfügung stehenden Daten durch eine visuelle Nachbildung des Montageablaufprozesses angezeigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fertigungsprozess insbesondere einen Montageablauf für Kraftfahrzeuge, wobei die Darstellung der Abläufe beim Montageprozess visualisiert erfolgt und nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt wird, sondern für alle aus einer Reihe von Bauteilen bestehenden Baugruppen eingesetzt werden kann.
Aus der DE 10 2004 01 289 A1 ist ein Fertigungsverfahren für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem während eines Montageprozesses an aufeinanderfolgenden Montagestationen elektronische Einheiten verbaute werden. Die Einheiten werden während des Montageprozesses mit fahrzeugindividuellen Programmen und/oder Daten versehen, wobei diese Programme und Daten aus einem mobilen Computer entnommen werden. Bei dieser bekannten Lösung wird an einem der ersten Arbeitsschritte ein mobiler Computer im Fahrzeug verbaut. Dieser Computer enthält die für die Montage eines Fahrzeug notwendigen Informationen. Zwischen diesem Computer und dem Fahrzeug wird eine elektrische Verbindung durch eine entsprechende Diagnoseschnittstelle hergestellt, über welche der Computer mit Strom versorgt wird und dann an seinem Platz seine Arbeit beginnt. Nachfolgend verbleibt dieser Computer bei den nachfolgenden Arbeitsschritten im Fahrzeug, so dass alle für die Programmierung und Datenbeladungen der an den Montageplätzen eingebauten elektronischen Einheiten erforderliche Daten im Computer vorhanden und bedarfsgerecht eingesetzt werden. Nach Beendigung dieser Montagevorgänge und Bedatung der Steuergeräte wird der Computer an einem späteren Arbeitsschritt in der Fertigung wieder aus dem Fahrzeug ausgebaut.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der Montagekette für Fahrzeuge zur Verfügung zustellen, die als integriertes System ausgebildet ist und mit Hilfe dessen die Prozessabläufe nicht nur steuerbar, sondern auch vom System für eine Kontrolle in Echtzeit abgebildet werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Hierbei ist es von Vorteil, dass die gesamte Fertigungs- bzw. Montagestrecke als integriertes System ausgebildet und zentral gesteuert wird. Alle Prozessabläufe werden hierbei vorteilhafterweise in Echtzeit abgebildet, so dass der gesamte Fertigungsprozess unmittelbar in allen relevanten Details als visualisiertes System verfügbar ist.
Durch die Darstellung des tatsächlichen Fertigungs- bzw. Montageprozesses in ein virtuelles Echtzeitbild ist die gesamte Übersicht über die Fertigung in nur einer Informationsebene möglich. Dies wird realisiert durch eine konsequente Integration aller in der Fertigung laufenden Zapfsysteme in eine Kommunikationsplattform. Die Überwachung und Steuerung der Produktion muss bei der erfindungsgemäßen Umsetzung ohne manuelle Wechsel der Softwareanwendung oder manuellen Zugriff auf eine möglicherweise nicht synchron angebundene Datenbank möglich sein. Alle für den Fertigungsprozess beschreibenden Daten sind aktuell in der Softwareanwendung verfügbar und sich ändernde Inhalte werden schnell und präzise dargstellt, so dass möglichst unmittelbar und fehlerfrei eine Beurteilung erfolgen kann.
Vorteilhafterweise kommt bei der Visualisierung auch eine räumliche Darstellung einzelner oder verschiedener Fertigungsabschnitte zum Tragen, so dass eine mehr oder weniger abstrakte Drei-D-Isometrie eine sehr schnelle Beurteilung des aktuellen Fertigungsabschnittes erlaubt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein realer Ausschnitt oder ein Detail im Prozessablauf zur Beurteilung auch mittels eines Kamerabildes bzw. eines Videos dargestellt und somit visualisiert werden kann.
Diese Prozess beschreibenden Daten werden in einen zeitlich und räumlichen Kontext gestellt, so dass für den Betreibenden oder den Steuernden die Fertigung unmittelbar zu erkennen ist und die Details über was, wann und wo in der Fertigung geschieht, der Visualisierung zu entnehmen sind. Damit kann ein entsprechendes Eingreifen bei einer Abweichung aufgrund der visuellen Darstellungstiefe unverzüglich erfolgen und geeigneten Maßnahmen ergriffen werden, um möglichst schnell zum vorgesehenen Prozessablauf zurückzukehren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Übersicht über einen Fertigungsprozess in einem Montagewerk in Modulstruktur,
2 einen Überblick über einen Fabriksteuerung mit den verschiedenen Fertigungsabschnitten
3 ein Beispiel für die visuelle Darstellung der Montageschritte und
4 ein Beispiel für eine räumliche Darstellung einer Elektrohängebahn.
Die 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Überblick über einzelne Abschnitte Montagewerkes, wobei sich eine solche Darstellung auch auf die Abschnitte jeder beliebigen Fertigungsstrecke übertragen lässt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist der Abschnitt der Anlieferung 1 bezeichnet, wobei eine solche Anlieferung z. B. per Bahn, per Kraftfahrzeug oder beispielsweise auch per Band aus einem zugeordneten Werk für eine Vorfertigung erfolgen kann. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Anlieferung von vormontierten Karossen per Bahn. Im nachfolgenden Abschnitt ist ein Lager mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Hier werden die von der Bahn auf entsprechenden Trägern angelieferten vormontierten Karossen im Lager 2 vorzugsweise mittels Greifern hängend bis zur Anforderung aus der Montage 4, dem nachfolgenden Abschnitt, gelagert. Parallel dazu werden in einer Vormontage 3 einzelne Baugruppen vormontiert, die dann als Ganzes wiederum der Montage 4 zugeführt werden. Solche einzelnen Baugruppen sind bei der Montage eines Kraftfahrzeuges, die Montage des Motors, des Fahrwerkes. Nach dem Zusammenbau in der Montage ist das Kraftfahrzeug fertig und wird dem nachfolgenden Prüffeld 5 zugeführt.
Das Wesen unserer Erfindung besteht nun darin, genau diese Prozesse für einen zentrale Steuerung und Überwachung zu visualisieren und so einen schnellen und detailgenauen Überblick in Echtzeit abzubilden. Das Kernstück für diese Realisierung ist in 2 dargestellt.
Diese 2 zeigt im Überblick das Zusammenwirken einer zentralen Fabriksteuerung 20, die in bidirektionalen Wirkverbindungen 21 mit allen relevanten Schritten der verschiedenen Stationen der Montage 4, dem Lager 2, dem Prüffeld 5 und zumindest einem zentralen Fabrikserver 22. Dieser Fabrikserver 22 ist eine zentrale Datenversorgung für die Fabriksteuerung 20 und stellt alle notwendigen Auftragsdaten 22.1 gemäß der entsprechenden Produktionsaufträge und der entsprechenden Reihenfolge bei der Planung der nacheinander durchzuführenden Arbeitsschritte zur Verfügung, während er gleichzeitig alle von der Fabriksteuerung zurückgemeldeten Qualitätsdaten 22.2 für eine Verwaltung und Archivierung empfängt. Die Datenübertragung kann hier sowohl über ein Datenkabel als auch über eine entsprechende Funkverbindung erfolgen. Die Fabriksteuerung 20 kann nun allen Fertigungs- bzw. Montageplätzen, hier als Client 23 bezeichnet, alle entsprechenden Informationen zur Verfügung stellen und gleichzeitig über eine entsprechende Vernetzung beispielsweise der Schraubtechnik 24 überprüfen, ob die notwendigen Arbeitsschritte vom Werker ausgeführt wurden. Eine entsprechende Anzeige am Monitor gibt dann in einer Art Ampelfunktion die Beendigung des jeweiligen Arbeitsschrittes bekannt. Damit ist bereits am Montageplatz eine Kontrolle möglich, die wiederum durch die Vernetzung und die Einbeziehung der Daten bei der Visualisierung erfasst wird. Die Ansteuerung der verschiedenen Bereiche, Arbeitsschritte und/oder Detailsteuerungen wird im Ausführungsbeispiel mittels steuerbarer Programmiersteuerung SPS, hier mit Bezugszeichen 25 versehen, umgesetzt.
In der 3 ist ein Beispiel für eine Visualisierung der Fertigungsstrecke beispielsweise der Montageprozess eines Kraftfahrzeuges auf einem Bildschirm B dargestellt. In der Anzeige des Bildschirms sind verschiedene Felder dargestellt, wobei jedes Feld einen Arbeitsschritt, oder eine Montagestation repräsentiert. So ist ein Feld 30 für das Einhängen des Motors, welcher bereits vormontiert angeliefert wird, am Montageband vorgesehen. Alle wesentlichen Informationen zu dem jeweiligen Motor werden mit der Serien- und Teilennummer T-Nr. erfasst. Für eine Detailangabe der Daten in diesem Fenster 30 ist ein Anklicken dieses Fensters möglich, so dass ein Untermenuepunkt aufgerufen wird, in welchem alle aktuellen Daten zum Arbeitsschritt einhängenden Motor auslesbar sind.
In einem Feld 31 ist der Arbeitsschritt zum Bereitstellen des bzw. der Getriebe dokumentiert. Das Getriebe wird auch hier aus einem vorherigen Arbeitsprozess angeliefert und am Montageband bereitgestellt.
Analog zum Motor und zum Getriebe werden die Räder für die Montage mit ihren Teilenummern bereitgestellt, was in der 3 durch die Felder mit den Bezugszeichen 32, 33, 34 und 35 angegeben ist.
Wie die eben genannten Beispiele des Motors, des Getriebes und der Räder werden alle erforderlichen Bauteile mit einer entsprechenden Erfassung der zugehörigen Teilenummer T-Nr. im Fertigungsablauf bzw. im Montageprozess erfasst und auf einem Monitor visualisiert. Gleichzeitig werden die den einzelnen Arbeitsschritte zugehörigen Systeme, die für die Qualität des Arbeitsschrittes überwacht werden und deren Daten damit vorliegen und ebenfalls visualisiert werden können, dargestellt. Die sind beispielsweise bei der Montage der Räder das Anschraubmoment und der Befüllungsdruck der Räder. Die Vernetzung der einzelnen Systeme an den Montagestationen ermöglicht eine Rückmeldung des Schraubers zum Festziehen der Räder auf den Monitor in Echtzeit für die Visualisierung. So kann sofort kontrolliert werden, ob alle fünf Schrauben eines Rades entsprechend mit dem vorgegebenen Drehmoment festgezogen worden sind. Diese Rückmeldung ist sofort und online auf einem zentralen Bildschirm B und außerdem für den Monteur an seinem dem Arbeitsplatz zugeordneten Monitor entnehmbar.
Symbolisch sind in der 3 weitere Kästchen angegeben, die mit den Bezugszeichen 36 bis 42 versehen sind. Jedes dieser Kästchen repräsentiert einen Arbeitsschritt bzw. einen Montage- oder Arbeitsplatz. Selbstredend ist die Art der Visualisierung jeweils an den zu überwachenden und steuernden Prozess anzupassen. Beispielhaft sei hier noch der Arbeitsabschnitt 40 „Karossenlager" erwähnt, welches im folgenden anhand 4 näher erläutert wird.
Ein weiterer wesentlicher Punkt, ist das Vorsehen einer Ampellösung, die in der 3 mit einem Bezugszeichen A angegeben ist. Diese Ampellösung A kann an den einzelnen Arbeitsabschnitten, die einer Kontrolle bedingen, um die weiteren Prozesse abzusichern, in der Art erfolgen, dass über eine Rückmeldung der Werkzeuge z. B. die Verschraubung kontrolliert wird. Eine weitere Ampellösung kann durch eine Erfassung der Teilenummer erfolgen. Damit wird sichergestellt, dass im Montageprozess für ein Fahrzeug der richtige Motor, das richtige Getriebe etc. verbaut wird. Gleichzeitig stehen mit dieser Datenerfassung wiederum alle Daten für die Visualisierung und damit für die Überwachung und Archivierung zur Verfügung.
4 zeigt ein Beispiel für die Visualisierung eines Abschnittes der Fertigung. Wegen der deutlichen und leicht zu erkennenden Darstellung wurde als Beispiel hier die Elektrohängebahn, welche die Karossen aus dem Lager zur Montage bringt, dargestellt. Dabei wird das Konzept der Visualisierung besonders deutlich. Klar zu erkennen ist, dass dieser Vorgang nicht abstrakt, sondern im wesentlichen bildlich dargestellt ist. Zugeordnet zu der bildlichen Darstellung werden jeweils die aktuellen Teilenummern der einzelnen Träger M5, M6, M7 etc. der Hängebahn angezeigt.
Nachdem alle Fertigungsprozesse beschreibenden Daten in Echtzeit visuell verfügbar sind, können sich schnell ändernde Inhalte erfasst und umgehend in der Visualisierung dargestellt werden. Hierdurch ist eine Darstellung dieser Prozesse und eine Wahrnehmung aller Faktoren in der gewohnten Weise möglich.
Mittels der Visualisierung können prozessbeschreibende Daten in einen zeitlichen und räumlichen Kontext gestellt werden, so dass für den Betreiber oder den Steuernden der Fertigung unmittelbar zu erkennen ist, was in der Fertigung wo geschieht. Sollte sich eine Abweichung vom geplanten Ablauf ergeben, ist aufgrund der Visualisierung eine sehr schnelle Entscheidung hinsichtlich zu treffender Maßnahmen möglich, so dass die Visualisierung eine verlässliche Entscheidungshilfe darstellt.
Mit der Visualisierung hat der die Fertigung Steuernde einen umfassenden Überblick über den Fertigungsprozess und damit auch die Möglichkeit, vorhandene Verbesserungspotentiale zu erkennen und zu nutzen.
Zur Sicherstellung fehlerfreier Arbeitsergebnisse sind die einzelnen Monteure oder Arbeiter im Fertigungs- und Qualitätssicherungssystem angemeldet und durch eine Anzeige der produktspezifischen aktuellen Arbeitsschritte vom System geführt. Vorzugsweise kann hier eine graphische Darstellung die einzelnen Arbeitsschritte unterstützen. Diese Informationsmöglichkeit gibt die Sicherheit, bei den einzelnen Arbeitsschritten und ermöglicht die Übernahme von Verantwortung. Gleichzeitig führt die klare Arbeitsanweisung über den Monitor, welcher den einzelnen Arbeitsplätzen zugeordnet ist, zu einer Absicherung und Verbesserung des Montageprozesses.
Die Visualisierung und die Einbindung des Monteurs durch das zur Verfügung stellen der vollständigen Information über den korrekten Ablauf der laufenden Prozessphase, die Materialmerkmale und das erwartete Ergebnis, kann der Monteur oft selbst einen Fehler beheben oder vermeiden.
Die durchgängige Informationsaufbereitung ist eine wesentliche Voraussetzung für die Fabriksteuerungssysteme und bietet gleichzeitig eine Sicherheit des Fertigungsprozesses, die nicht nur das Datenmanagement für die zu bauenden Fahrzeuge beinhaltet, sondern vor allem auch die Prozessdaten durchgängig von der Entladung der angelieferten Bauteile bis zur endgültigen Fahrzeugfertigstellung koordiniert. Ein vollständiger und durchgängiger Informationsfluss ermöglicht Auswertung und der Kommentationsaufgaben in einer Art elektronischer Wagenbegleitkarte.
Gleichzeitig kann durch die vollkommene Datenkonsestenz sehr schnell und einfach Erweiterung der Funktionalität etwa aufgrund weiterer Modulfertigungen schnell und einfach realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10200401289 A1 [0002]

Claims

Fertigungsverfahren für Kraftfahrzeuge, bei welchem ein Montageprozess aus einer Vielzahl aufeinanderfolgende Montagestationen besteht und wobei an jeder Montagestation dem Monteur an einem ihm zugeordneten Terminal alle wesentlichen Informationen zu dem aktuell auszuführenden Arbeitsschritt angezeigt werden und vom Montierenden nach der Erledigung entsprechend am Terminal quittiert werden, wobei alle Stationen und Terminals mit einem zentralen Fabrikserver in Verbindung stehen, welcher einem zentral steuernden in einer Zusammenführung aller zur Verfügung stehenden Daten durch eine visuelle Nachbildung des Montageablaufprozesses angezeigt werden.
Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Montageplätze über eine SPS-Anbindung gesteuert werden und die Rückmeldung erfolgt.
Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum eigentlichen Montageablauf die Lager für die als nächstes genutzten Bauteile überwacht werden und Engpässe bei der Bereitstellung verschiedener Einzelteile derzeitig erkannt und durch ein Auffüllen der Lager vermieden werden.