DE102013013625A1

DE102013013625A1 - Method of constructing a resource and resource kit used therefor

Info

Publication number: DE102013013625A1
Application number: DE201310013625
Authority: DE
Inventors: Marko Pfeifer; Marco Breitfeld
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-08-17
Also published as: DE102013013625B4

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung werden ein Verfahren zur Konstruktion eines Betriebsmittels, insbesondere für die Serienfertigung von Bauteilen oder Baugruppen sowie ein in einem solchen Verfahren zur Anwendung kommender Betriebsmittel-Baukasten bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest zwei Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Betriebsmittel-Baukasten bereitgestellt, dessen Aufbau und/oder Eigenschaften derart eingerichtet werden, dass die mit dem aufgebauten Baukasten-Betriebsmittel gefertigten Bauteile oder Baugruppen eine gewünschte Fertigungs-, insbesondere Serienfertigungsqualität einhalten. In einem daran anschließenden zweiten Verfahrensschritt werden der Aufbau und/oder die Eigenschaften des eingerichteten Baukasten-Betriebsmittels zur Konstruktion des Fertigungs- insbesondere Serienfertigungsbetriebsmittel eingesetzt.The present invention provides a method for constructing a resource, in particular for mass production of components or assemblies, as well as a resource kit used in such a method. The method according to the invention has at least two method steps. In a first method step, a resource kit is provided, the structure and / or properties are set up such that the components or assemblies manufactured with the built-modular equipment comply with a desired manufacturing, in particular series production quality. In a subsequent second method step, the structure and / or the properties of the set-up modular equipment for the construction of manufacturing particular series production resources are used.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion eines Betriebsmittels, insbesondere für die Serienfertigung von Bauteilen oder Baugruppen. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Betriebsmittel-Baukasten, insbesondere für die Vor- und/oder Kleinserienfertigung von Bauteilen oder Baugruppen, welcher in dem vorgenannten Verfahren zur Anwendung kommt.The present invention relates to a method for constructing a resource, in particular for the mass production of components or assemblies. The present invention also relates to a resource kit, in particular for the pre-and / or small batch production of components or assemblies, which is used in the aforementioned method.

In der Automobilindustrie erfordern die zunehmend kurzen Produktzyklen sowie die steigende Variantenvielfalt – etwa beim Fahrzeugmodell oder der Ausstattung – immer häufiger Produktionsanläufe. Immer komplexere Prozesse und die Vielzahl der Prozesse (von der Einzelfertigung im Presswerk über den Karosseriebau und die Lackierung bis hin zur Endmontage) führen in der Automobilindustrie jedoch dazu, dass der Produktionsanlauf eines neuen Fahrzeugmodells jedes Mal eine sehr aufwendige und damit zeit- und kostenintensive Phase im Modelllebenszyklus darstellt. In dieser Produktionsanlaufphase müssen alle Prozesse sowohl als Einzelprozess als auch über die Prozesskette so eingerichtet werden, dass sowohl eine wirtschaftliche Fertigung realisierbar ist, als auch eine Fertigung des Fahrzeugs in der geforderten Serienqualität abgesichert ist.In the automotive industry, the increasingly short product cycles and the increasing variety of variants - such as the vehicle model or the equipment - require more and more production starts. However, ever more complex processes and the multitude of processes (from individual production in the press shop via the body shop and painting to final assembly) in the automotive industry mean that the production start-up of a new vehicle model is a very time-consuming and expensive phase in the model life cycle. In this production start-up phase, all processes have to be set up both as an individual process and via the process chain in such a way that an economic production can be realized as well as a production of the vehicle in the required series quality is ensured.

Steigende Variantenzahlen, u. a. bedingt durch neuen Antriebskonzepte und kürzere Modelllebenszyklen, werden neben kürzeren Innovationszyklen in Zukunft sogar noch zu einer weiteren Zunahme der Anzahl der Produktionsanläufe in der Automobilindustrie führen. Um daher Kundenbedürfnisse und -erwartungen nach individuellen Fahrzeugen erfüllen zu können, sehen sich die Fahrzeughersteller zukünftig mit neuen produktionstechnischen Herausforderungen konfrontiert.Increasing number of variants, u. a. Due to new drive concepts and shorter model lifecycles, shorter innovation cycles will in future even lead to a further increase in the number of production starts in the automotive industry. In order to be able to meet customer needs and expectations for individual vehicles, vehicle manufacturers will face new production challenges in the future.

In Folge der sehr vielschichtigen Wechselwirkungen in den Einzelprozessen und auch über die gesamte Prozesskette ist jedoch eine Reduzierung der Zeit bis zum Produktionsstart (SOP = Start of Production) eines neuen Fahrzeugmodells nur sehr schwer realisierbar. Zudem steigen die Qualitätsansprüche stetig, wodurch alle Prozesse mit einem hohen Aufwand eingerichtet werden müssen.However, due to the very complex interactions in the individual processes and also over the entire process chain, it is very difficult to reduce the time until the start of production (SOP) of a new vehicle model. In addition, the quality standards are constantly increasing, which means that all processes have to be set up with great effort.

Zwar liegen für einzelne Prozessschritte in der Automobilproduktion bereits Strategien vor, um einen schnelleren Produktionsanlauf zu ermöglichen. Der automobile Karosseriebau, der aufgrund einer unüberschaubaren Anzahl an wechselseitigen Prozesseinflüssen in Kombination mit Einflüssen vorgelagerter Prozesse eine besonders negative Wirkung auf die Produktionsanlaufzeit ausübt, ist jedoch bisher von effektiven Strategien zur Beschleunigung des Produktionsanlaufs ausgenommen geblieben.It is true that strategies are already available for individual process steps in automobile production in order to enable a faster start of production. The automotive body shop, which exerts a particularly negative effect on the production start-up time due to an unmanageable number of reciprocal process influences in combination with influences of upstream processes, has so far been excluded from effective strategies to accelerate the production start.

Zur Ermöglichung einer wirtschaftlichen Automobilproduktion bedarf es jedoch entlang der gesamten Prozesskette (und demzufolge auch im Karosseriebau) entsprechender Lösungen, um einen schnellen Produktionsanlauf zu realisieren.To enable economical automobile production, however, appropriate solutions are required along the entire process chain (and consequently also in the body shop) in order to realize a rapid production start-up.

Entlang der Prozesskette der Automobilindustrie sind bereits verschiedene mehr oder weniger geeignete Lösungsansätze zur Erreichung eines schnelleren Produktionsanlaufs bekannt. Sie werden nachfolgend für die verschiedenen automobilen Produktionsschritte kurz aufgezeigt.Along the process chain of the automotive industry are already various more or less suitable approaches to achieve a faster production startup known. They are briefly presented below for the various automotive production steps.

Im Bereich der Fahrzeugendmontage ermöglicht ein hoher Anteil an Handarbeit einen vergleichsweise einfachen Produktionsanlauf, da hier Prozesse in Folge der menschlichen Flexibilität sehr schnell an neue Produktionsbedingungen angepasst werden können.In the area of final vehicle assembly, a high proportion of manual work enables a comparatively simple production start-up, since processes resulting from human flexibility can be adapted very quickly to new production conditions.

Im Presswerk wird ein zügiger Produktionsanlauf neuer Blechbauteile über eine parallel zur „normalen” Hauptfertigungslinie angeordnete Pressenlinie (sogenannte „Try-Out-Pressenlinie”) sichergestellt, die der Einarbeitung neuer Umformwerkzeuge dient, während auf den Pressen in der Hauptfertigungslinie gleichzeitig noch „alte” Bauteile hergestellt werden können. Auf den „Try-Out-Pressen” werden die neuen Blechbauteile so lange hergestellt, bis sie hinsichtlich ihrer Maßhaltigkeit und Oberflächengüte die gewünschte Serienqualität sicher einhalten, sodass danach die eingestellten Maschinenparameter und das Umformwerkzeug von der „Try-Out-Presse” auf die gleich oder vergleichbar aufgebaute Presse der Hauptfertigungslinie für einen zügigen Produktionsanlauf 1:1 übertragen werden können.In the press shop, a rapid production start-up of new sheet metal components is ensured by a parallel to the "normal" main production line arranged press line (so-called "try-out press line"), which serves the incorporation of new forming tools, while on the presses in the main production line at the same time still "old" components can be produced. On the "try-out presses", the new sheet metal components are manufactured until they comply with the desired standard quality in terms of dimensional accuracy and surface quality, so that then set the machine parameters and the forming tool from the "try-out press" on the same or comparably constructed press of the main production line for a rapid production start 1: 1 can be transferred.

Im Karosseriebau hingegen existiert bisher kein mit dem Presswerk vergleichbarer paralleler „Try-Out-Prozess”, um die späteren Betriebsmittel, wie insbesondere Karosseriebauvorrichtungen, zu erproben und auf das neu zu fertigende Produkt (Karosseriebauteil oder -baugruppe) einzustellen. Vielmehr nutzt man – herstellerabhängig – verschiedene Hilfsvorrichtungen, um überhaupt erste Bauteile und Baugruppen für Vorserienfahrzeuge herzustellen zu können. Diese Hilfsvorrichtungen haben dabei jedoch nichts mit den später eingesetzten Karosseriebauvorrichtungen gemein. Dennoch erfolgt, aufgrund anfänglich starker Maßabweichungen der Bauteile aus dem Presswerk, eine sehr aufwändige Justage dieser Hilfsvorrichtungen, da sich nur so qualitativ ausreichende Karosseriebauteile für Vorserienfahrzeuge herstellen lassen. Parallel zu diesen aufwändigen Vorserienarbeiten beginnt jedoch bereits die Entwicklung der Realbetriebsmittel, obgleich die Erkenntnisse aus dem Vorserienprozess nicht in die Entwicklungsarbeit einfließen. Dies begründet sich insbesondere in der unterschiedlichen Struktur von Hilfs- und Realvorrichtung, die eine Übernahme bestimmter Randbedingungen nicht zulässt. Dies führt dann dazu, dass nach Abschluss der Vorserie und kurz vor SOP erneut sehr aufwändige Justagearbeiten an den Betriebsmitteln und insbesondere Vorrichtungen erforderlich sind, da auch nach SOP die Qualität der Bauteile aus dem Presswerk schwankt. Eine Justage erfolgt dabei stets so lange, bis abgesichert ist, dass die Bauteile und Baugruppen durchgehend in der gewünschten Serienqualität hergestellt werden.In bodywork, however, so far no comparable with the pressing plant parallel "try-out process" to the later resources, such as body-in particular to test and adjust to the new product to be manufactured (body component or assembly). Rather, one uses - depending on the manufacturer - various auxiliary devices to even produce the first components and assemblies for pre-production vehicles. However, these auxiliary devices have nothing in common with the body-building devices used later. Nevertheless, due to initially strong dimensional deviations of the components from the press shop, a very complex adjustment of these auxiliary devices, as can only produce sufficient body parts for pre-production vehicles. However, parallel to these elaborate pre-series works, the development of real resources is already starting, although the findings from the pre-series process are not incorporated into the development work. This is due in particular to the different structure of auxiliary and real device, the one assumption certain boundary conditions does not allow. This then leads to the conclusion that the completion of the pre-series and shortly before SOP again requires very complex adjustment work on the operating equipment and in particular devices, since even after SOP the quality of the components fluctuates from the press shop. An adjustment is always carried out until it is certain that the components and assemblies are consistently produced in the desired quality.

Die Einrichtung der Karosseriebauvorrichtung betrifft sowohl das grobe Vorrichtungslayout als auch die ungefähre Lage der Spannpunkte im Raum. Je nach Fahrzeughersteller werden hierzu unterschiedliche Hilfsvorrichtungen genutzt. Die Gestaltung dieser Hilfsvorrichtungen reicht dabei von sehr einfachen, serienfernen Ersatzbetriebsmitteln bis hin zu quasi Serienbetriebsmitteln. Letztere müssen in einem sehr zeit- und kostenaufwendigen Einstellprozess justiert werden, bis eine hohe Qualität der Fügebaugruppe erzielt wird. Hierzu wird im Vorserienprozess die Lage einzelner funktionaler Vorrichtungselemente (wie z. B. Spanner, Zentrierungen, Auflagen) in manueller Justagearbeit so lange an die Soll-Geometrie der Fügebaugruppe angepasst, bis abgesichert ist, dass die Bauteile durchgehend in der gewünschten Serienqualität hergestellt werden. Wird die justierte Vorrichtung dann doch nicht für den Serienfertigungsprozess eingesetzt, sind die mühsam erzielten Justageergebnisse wertlos, sodass die Justage in der Anlaufphase eines neuen Fahrzeugmodells erneut durchgeführt werden muss.The device of the body building apparatus concerns both the rough device layout and the approximate location of the tension points in the room. Depending on the vehicle manufacturer different auxiliary devices are used for this purpose. The design of these auxiliary devices ranges from very simple, off-series replacement resources to quasi serial resources. The latter must be adjusted in a very time-consuming and expensive setting process until a high quality of the joining assembly is achieved. For this purpose, in the pre-series process, the position of individual functional device elements (such as clamps, centerings, supports) in manual adjustment work is adapted to the desired geometry of the joining assembly until it is ensured that the components are consistently produced in the desired series quality. If the adjusted device then not used for the mass production process, the painstakingly achieved adjustment results are worthless, so that the adjustment must be performed again in the start-up phase of a new vehicle model.

Allein mittels einer nachträglichen Justage am konkreten Serienbetriebsmittel lassen sich zudem konzeptionelle und konstruktive Fehler des Serienbetriebsmittels (z. B. der Karosseriebauvorrichtung) nicht mehr korrigieren, sodass schließlich suboptimale Betriebsmittel an die Serienfertigung übergeben werden. Eine grundlegende Änderung der Konstruktion zur Schaffung eines optimierten Serienbetriebsmittels ist jedoch nicht mehr möglich, da bereits eine bauliche Umsetzung des Serienbetriebsmittels erfolgt ist und eine Neukonzeption unter Umständen auch einen Neubau des jeweiligen Serienbetriebsmittels nach sich zieht und damit nicht wirtschaftlich ist. Folglich versucht man durch immer wiederkehrende zeit- und kostenaufwendige manuelle Justagearbeiten die schlechte, weil an den jeweiligen Anwendungsfall nicht angepasste Konstruktion des Serienbetriebsmittels zumindest teilweise wieder zu kompensieren.Moreover, by means of a subsequent adjustment on the concrete serial equipment, it is also not possible to correct conceptual and constructive errors of the series-production equipment (eg the body-building apparatus), so that ultimately sub-optimal equipment is handed over to series production. However, a fundamental change in the design to create an optimized series resource is no longer possible, since a structural implementation of the series resource has already been made and a new design under certain circumstances also entails a new construction of the respective series resource and thus is not economical. Consequently, attempts are made by recurring time-consuming and costly manual adjustment work, the poor, because of the particular application not adapted construction of the series resource to compensate at least partially again.

Diese Probleme sind nicht auf die Automobilindustrie beschränkt und insbesondere in abgewandelter Form auch in anderen, insbesondere montageaufwendigen Industriezweigen präsent.These problems are not limited to the automotive industry and in particular in a modified form in other, especially assembly-consuming industries present.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Konstruktion eines Betriebsmittels, insbesondere für eine Serienfertigung sowie einen zur Anwendung in einem solchen Verfahren ausgebildeten Betriebsmittel-Baukasten anzugeben, durch die ein schnellerer Produktionsanlauf bei gesicherter Fertigungsqualität, insbesondere Serienqualität erreicht werden kann, ohne dass Prozesse aufwendig eingefahren werden müssen.The invention is therefore based on the object of specifying a method for constructing a resource, in particular for mass production, and a resource kit designed for use in such a method by which a faster production start can be achieved with assured manufacturing quality, in particular series quality, without Processes must be complicated to retract.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung (Betriebsmittel-Baukausten) wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch Anspruch 15 gelöst.This object is achieved with regard to the method according to the invention by a method having the features of claim 1. With regard to the device (equipment Baukausten), the aforementioned object is achieved by claim 15.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Dies bedeutet, dass für einen ersten Verfahrensschritt ein Betriebsmittel-Baukasten bereitgestellt, wird, dessen Aufbau und/oder Eigenschaften derart eingerichtet werden, dass die mit dem Betriebsmittel-Baukasten gefertigten Bauteile oder Baugruppen eine gewünschte Fertigungsqualität, insbesondere Serienqualität einhalten. In einem zweiten Verfahrensschritt werden der Aufbau und/oder die Eigenschaften des eingerichteten Betriebsmittel-Baukastens erfasst und zur Konstruktion des Betriebsmittels für die vorgesehene Fertigung, insbesondere Serien, eingesetzt.This means that a resource kit is provided for a first method step, the structure and / or properties are set up so that the components or assemblies manufactured with the resource kit meet a desired manufacturing quality, in particular series quality. In a second method step, the structure and / or the properties of the set-up equipment construction kit are recorded and used to construct the equipment for the intended production, in particular series.

Es ist zielführend gerade auf die Konstruktion von Karosseriebauvorrichtungen bereits in der Konzeptphase derart Einfluss zu nehmen, dass für die spätere Serienfertigung eine optimale Vorrichtungskonstruktion gewährleistet werden kann, wodurch aufwendige manuelle Justagearbeiten an der Vorrichtung vermieden werden können.It is expedient just to take the construction of body construction devices in the concept phase such influence that for the subsequent series production optimal device construction can be ensured, whereby complex manual adjustment work on the device can be avoided.

Die Verwendung eines Baukastensystems für Betriebsmittel (= Betriebsmittelbaukasten) erlaubt eine schnelle Rekonfiguration des in der Vorserie eingesetzten Betriebsmittels im Hinblick auf seinen Aufbau und seine charakteristischen Betriebsmitteleigenschaften, sodass im Vorserienprozess sehr schnell und ohne Vorwissen ein entsprechendes Betriebsmittel auf Basis einer experimentellen oder computersimulierten Erprobung des Baukastenbetriebsmittels konstruiert werden kann. Das für eine Fertigung vorzugsweise in Serienqualität eingerichtete Baukastenbetriebsmittel kann durch Kenntnis seines Aufbaus und/oder seiner Eigenschaften im Nachgang sehr leicht in ein „reales” Betriebsmittel für die Fertigung, insbesondere Serienfertigung überführt werden. Konstruktionsvorgaben für das Fertigungs-Betriebsmittel kommen somit direkt aus dem am Baukastenbetriebsmittel erprobten Fertigungsprozess heraus, sodass sich stets ein optimales Konstruktionsergebnis für das z. B. in der Serienfertigung erforderliche Betriebsmittel erreichen lässt. Das Baukastenbetriebsmittel kann aufgrund seines flexiblen Baukastenaufbaus nach erfolgter Konstruktion zur Neukonzeption beliebiger weiterer Betriebsmittel entlang der gesamten Prozesskette z. B. in der Automobilproduktion oder in anderer betriebsmittelorientierter Branchen genutzt werden.The use of a modular system for equipment (= equipment kit) allows rapid reconfiguration of the resources used in the pre-series in terms of its structure and its characteristic equipment properties, so in the pre-series process very quickly and without prior knowledge, a corresponding resource based on an experimental or computer-simulated testing of the modular equipment can be constructed. The modular equipment, which is preferably equipped for production in series quality, can be easily converted into a "real" equipment for production, in particular series production, by knowledge of its structure and / or its properties subsequently. Design specifications for the production equipment thus come directly out of the tried and tested on the toolbox manufacturing process, so that always an optimal Construction result for the z. B. can achieve the required equipment in mass production. The modular resources can due to its flexible modular design after construction for the redesign of any other resources along the entire process chain z. B. used in automotive production or other business-oriented industries.

Die Erfindung ist also keineswegs auf die Fahrzeugindustrie beschränkt, wenngleich dort mit besonderem Vorteil verwendbar. Sie kann auch in anderen Industriezweigen mit vergleichbar konzipiertem Fertigungsablauf, wie z. B. im Schiffbau, im Schienenfahrzeugbau oder anderen vorrichtungsintensiven Industriezweigen angewandt werden. Ohne hierauf beschränkt zu sein, kann die Erfindung mit besonderem Vorteil auch in Produktionsbereichen mit ausgeprägter Serienfertigung, wie z. B. auch für die Fertigung von Standard-Maschinenbauteilen wie z. B. der Fertigung von Lagern oder Linearführungen, Elektromotoren oder ähnlichem angewandt werden.The invention is thus by no means limited to the vehicle industry, although it can be used there with particular advantage. It can also be used in other industries with a similarly designed production process, such. B. in shipbuilding, rail vehicle construction or other device-intensive industries. Without being limited thereto, the invention can be used to particular advantage in production areas with pronounced mass production, such. B. also for the production of standard machine components such. As the production of bearings or linear guides, electric motors or the like can be applied.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Betriebsmittel um ein in der Automobilindustrie eingesetztes Betriebsmittel, insbesondere um eine Karosseriebauvorrichtung.According to a preferred embodiment, the operating means is an operating medium used in the automobile industry, in particular a body building device.

Im automobilen Karosseriebau besteht ein besonders dringlicher Bedarf nach Lösungen zur effizienten Gestaltung von Produktionsanläufen, da die in diesem Produktionsbereich eingesetzten Karosseriebauvorrichtungen bei jedem Produktionsanlauf (z. B. manuell mit Hilfe von Abstimmblechen) nachjustiert werden müssen, was sowohl unwirtschaftlich als auch fehleranfällig ist. Durch Bereitstellung eines Baukastensystems für Vorrichtungen, mit dem Karosseriebauvorrichtungen in ihrem groben Layout nachgebildet werden können, und mittels Durchführung entsprechender Erprobungen an einer solchen Baukastenvorrichtung kann eine schnelle Adaptation der im Erprobungsprozess („Try-Out-Prozess”) gewonnenen Erkenntnisse auf den Serienprozess gewährleistet werden, sodass schließlich ein zügiger Produktionsanlauf erreichbar ist.In automotive body shop building, there is a particularly urgent need for solutions for the efficient design of production start-ups, since the body-building devices used in this production area must be readjusted at each production start-up (eg manually with the aid of tuning plates), which is both uneconomical and error-prone. By providing a modular system for devices that can be modeled in their coarse layout with the body construction devices, and by performing appropriate tests on such a modular device, a rapid adaptation of the knowledge gained in the trial process ("try-out process") can be ensured on the series process so that a rapid start of production can finally be achieved.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betriebsmittel-Baukasten verschiedene Baukastenelemente aufweist, die neben der Geometrie auch über mindestens eine definierte mechanische und/oder mechatronische Eigenschaft, beispielsweise Steifigkeit, verfügen. Erst dies erlaubt beim Aufbau der Baukastenvorrichtung eine gezielte Einflussnahme auf die späteren Eigenschaften des Gesamtsystems. Die Anpassung des Vorrichtungsaufbaus sowie der mechanischen und/oder mechatronischen Eigenschaften erfolgt dabei durch eine beliebige Hinzunahme oder einen Austausch, bzw. sogar einen Entfall entsprechender Baukastenelemente und ermöglicht damit eine Anpassung der Vorrichtung an den jeweiligen Anwendungsfall. Vorzugsweise werden hierzu die mechanischen und/oder mechatronischen Baukastenelemente in ihrer Anordnung und/oder Anzahl verändert, um gezielt den Aufbau und/oder die Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels zu beeinflussen.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the resource construction kit has various modular elements which, in addition to the geometry, also have at least one defined mechanical and / or mechatronic property, for example rigidity. Only in the construction of the modular system does this allow a targeted influence on the later properties of the overall system. The adaptation of the device structure and the mechanical and / or mechatronic properties is carried out by any addition or replacement, or even a omission corresponding modular elements and thus allows an adaptation of the device to the particular application. For this purpose, the mechanical and / or mechatronic modular elements are preferably changed in their arrangement and / or number to specifically influence the structure and / or the properties of the modular equipment.

Im Laufe experimenteller oder simulativer Untersuchungen kann somit durch eine stetige Veränderung der Anzahl und/oder Anordnung der Baukastenelemente ein Betriebsmittel in Baukastenform geschaffen werden, das für die Fertigung von Bauteilen oder Baugruppen in gewünschter Serienqualität geeignet ist. Sobald ein Layout (also eine Anordnung und Anzahl) der Baukastenelemente ermittelt worden ist, mit dem den Qualitätsanforderungen an das zu fertigende Bauteil optimal entsprochen wird, wird dieses Layout (Anordnung/Anzahl der Baukastenelemente) visuell und/oder messtechnisch und/oder simulativ erfasst, sodass anschließend dieses Layout mitsamt der charakteristischen auf das Fertigungs-Betriebsmittel, insbesondere Serienfertigungs-Betriebsmittel übertragen werden kann.In the course of experimental or simulative investigations can thus be created by a constant change in the number and / or arrangement of the modular elements a resource in modular form, which is suitable for the production of components or assemblies in the desired series quality. As soon as a layout (that is to say an arrangement and number) of the modular elements has been determined with which the quality requirements for the component to be manufactured are optimally met, this layout (arrangement / number of modular elements) is recorded visually and / or metrologically and / or simulatively, so that subsequently this layout together with the characteristic can be transferred to the production equipment, in particular mass production equipment.

Bevorzugt wird für Vorrichtungen als mechanisches Baukastenelement ein aus mehreren Einzelbausteinen zusammengesetzten Vorrichtungskonsol und als funktionales Baukastenelement ein Spanner oder eine Zentrierung oder eine Auflage verwendet, während als mechatronisches Baukastenelement bevorzugt eine mechanische Konstruktion mit einer integrierten elektronischen bzw. mikrosystemtechnischen Komponente, z. B. ein Elektromotor mit integrierter elektronischer Steuerung, verwendet wird.Preferably, a device composed of several individual components device console and as a functional modular element a tensioner or a centering or a support is used for devices as a mechanical modular element, while as a mechatronic modular element preferably a mechanical construction with an integrated electronic or microsystem component, such. As an electric motor with integrated electronic control is used.

Mit solchen mechanischen Baukastenelementen kann der grundlegende Aufbau einer Karosseriebauvorrichtung nachgebildet werden. Dies umfasst sowohl eine Grundstruktur aus Grundplatte/-rahmen und mehreren Konsolen, als auch eine funktionale Struktur aus mehreren Spanner, Zentrierungen und Auflagen. Insgesamt lassen sich mit der Baukastenvorrichtung Karosserieteile präzise zueinander ausrichten und lagestabil fixieren, damit diese anschließend mittels eines beliebigen Fügeverfahrens zu einer Baugruppe gefügt werden können. Der Einsatz mechatronischer Komponenten, wie z. B. Elektromotoren mit geeigneter Steuerungstechnik (Hard- und Software), als Baukastenelemente erlaubt eine vielfältige Variation der Eigenschaften des Betriebsmittels, um auch komplexe, flexible Vorrichtungssysteme (wie z. B. Spannroboter) mit dem Baukastensystem abbilden zu können.With such mechanical modular elements, the basic structure of a body building apparatus can be modeled. This includes both a basic structure of base plate / frame and several consoles, as well as a functional structure of several clamps, centering and supports. Overall, can be aligned with the modular system body parts precisely to each other and fixed in position stable so that they can then be joined by means of any joining method to form an assembly. The use of mechatronic components, such. B. Electric motors with suitable control technology (hardware and software), as modular elements allows a diverse variation of the properties of the equipment, to be able to map complex, flexible device systems (such as clamping robot) with the modular system.

Zum Aufbau des Baukasten-Betriebsmittels kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Baukasten-Betriebsmittel in einer Computersimulation erzeugt werden. Mittels der Computersimulation werden die mechanischen und/oder mechatronischen Baukastenelemente in mehreren Simulationsschritten verändert, bis mittels der Computersimulation festgestellt wird, dass sich mit dem Betriebsmittel-Baukasten Bauteile oder Baugruppen in der gewünschten Serienqualität fertigen lassen.In order to construct the modular apparatus, according to one embodiment of the invention, the modular apparatus can be generated in a computer simulation. By means of the computer simulation the mechanical and / or mechatronic modular elements changed in several simulation steps until it is determined by means of computer simulation that can be manufactured in the desired series quality components or assemblies with the resource kit.

Somit muss der Betriebsmittel-Baukasten nicht tatsächlich physisch vorhanden sein, sondern die Erprobung des Baukasten-Betriebsmittels kann ressourcensparend nur anhand einer Computersimulation durchgeführt werden, um zumindest grobe Richtwerte für den Aufbau und die Eigenschaften des Serienbetriebsmittels zu erhalten.Thus, the resource kit does not actually have to be physically present, but testing of the kit resource can only be done resource efficient using a computer simulation to obtain at least rough guidelines for the design and characteristics of the series resource.

Zum Aufbau des Baukasten-Betriebsmittels können anstelle der computersimulierten Erprobung die mechanischen und/oder mechatronischen Baukastenelemente in mehreren experimentellen Erprobungsschritten verändert werden, bis sich mit dem Baukasten-Betriebsmittel Bauteile oder Baugruppen in der gewünschten Serienqualität fertigen lassen.To set up the modular equipment instead of the computer-simulated testing, the mechanical and / or mechatronic modular elements can be changed in several experimental testing steps until the modular equipment components or assemblies can be produced in the desired quality series.

Somit können vorteilhafterweise mit dem als „Try-Out-Betriebsmittel” fungierenden Betriebsmittel-Baukasten Realbauteile hergestellt und anschließend qualitativ überprüft (insbesondere vermessen) werden. Aus dieser experimentellen Erprobung können besonders zuverlässige Angaben zum erforderlichen Aufbau und den erforderlichen Eigenschaften des Betriebsmittels erhalten werden, welche dann zur Konstruktion des Serienbetriebsmittels verwendet werden.Thus, it is advantageously possible to produce real components with the resource construction kit functioning as a "try-out resource" and then qualitatively check (in particular measure). From this experimental testing, it is possible to obtain particularly reliable information on the required structure and the required properties of the equipment, which are then used to construct the series-production equipment.

Zur Erprobung des Baukasten-Betriebsmittelskann dieses zu Beginn der Versuche in einer Maximal- oder in einer Minimalkonfiguration ausgeführt sein. Zum Aufbau eines Baukasten-Betriebsmittels in anfänglicher Maximalkonfiguration werden die vielen in ihm verbauten Baukastenelemente im Laufe des Experimentalprozesses durch Entnahme bzw. Austausch in ihrer Anzahl und/oder ihren Eigenschaften solange reduziert bzw. geschwächt, bis sich keine Bauteile oder Baugruppen mehr in der gewünschten Serienqualität fertigen lassen. Hingegen werden zum Aufbau eines Baukasten-BBetriebsmittels in anfänglicher Minimalkonfiguration die wenigen in ihm verbauten Baukastenelemente im Laufe des Experimentalprozesses durch Hinzufügung bzw. Austausch in ihrer Anzahl und/oder ihren Eigenschaften so lange erhöht bzw. verstärkt, bis sich mit dem Baukasten-Betriebsmittel Bauteile oder Baugruppen in der gewünschten Serienqualität fertigen lassen.To test the modular equipment, this can be carried out at the beginning of the experiments in a maximum or in a minimum configuration. To build a modular equipment in initial maximum configuration, the many modular components installed in it are reduced or weakened in the course of the experimental process by removal or replacement in their number and / or their properties until no more components or assemblies in the desired series quality manufacture. By contrast, to build a modular BBetriebsmittels in initial minimal configuration, the few built-in him modular elements in the course of the experimental process by adding or replacement in their number and / or their properties increased or increased until with the modular equipment components or Assemblies in the desired series quality.

Zum einen lässt sich ein solches Baukasten-Betriebsmittel in der Vorserienfertigung als „Try-Out-Betriebsmittel” erproben, um hinsichtlich des Aufbaus und/oder der Eigenschaften des Betriebsmittels Erkenntnisse zu gewinnen, die in die Konstruktion des Serienbetriebsmittels Eingang finden, um so ein von Beginn an optimiertes Betriebsmittel an den Serienprozess zu übergeben, welches einen problemlosen Produktanlauf sicherstellt. Zum anderen ist vorteilhafterweise aber auch ein Verbleib des Baukasten-Betriebsmittels in der Produktion für Kleinserienprozesse vorstellbar, um zu vermeiden, dass Kleinserienteile in unrentabler Weise mit Betriebsmitteln hergestellt werden, die ausschließlich im Bereich der Großserienfertigung wirtschaftlich sind.On the one hand, such a modular equipment can be tested in pilot series production as a "try-out resource" in order to gain knowledge of the structure and / or the properties of the equipment, which are incorporated in the design of the series resource input, so as one of Beginning of optimized equipment to hand over to the series process, which ensures a trouble-free product startup. On the other hand, however, a whereabouts of the modular equipment in the production for small series processes is advantageously conceivable in order to avoid that small-volume parts are produced in unprofitable ways with resources that are economical only in the field of large-scale production.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the other dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur näher beschrieben. In dieser Figur ist als Flussdiagramm ein Verfahren zur Konstruktion eines optimalen, prozessgerechten Serienfertigungs-Betriebsmittels gezeigt.An embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying single figure. In this figure, a method for the construction of an optimal, process-oriented mass production apparatus is shown as a flow chart.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in zwei Verfahrensschritte unterteilen: In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird unter Zuhilfenahme eines Baukastensystems für Betriebsmittel ein „Try-Out-Verfahren” durchgeführt, bei dem der Aufbau (Layout) und die Eigenschaften (Charakteristika) des Baukasten-Betriebsmittels in wiederkehrenden Korrekturschleifen K so lange verändert werden, bis die mit dem Baukasten-Betriebsmittel gefertigten Bauteile oder Baugruppen die geforderte Qualität erreichen. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird der Konstruktionsprozess des Serienbetriebsmittels durchgeführt, indem der Aufbau und die Eigenschaften des für die Fertigung in Serienqualität aufgebauten Baukasten-Betriebsmittels erfasst und auf das Serienbetriebsmittel übertragen werden.The method according to the invention can be subdivided into two method steps: In a first method step S1, a "try-out method" is carried out with the aid of a modular system for equipment, in which the structure (layout) and the properties (characteristics) of the modular apparatus in FIG recurring correction loops K are changed until the components or assemblies manufactured with the modular equipment reach the required quality. In a second method step S2, the construction process of the series-production medium is carried out by detecting the structure and the properties of the assembly-quality equipment constructed for production quality and transferring them to the series-production medium.

Als verfahrensrelevante Parameter finden in einem ersten Eingangsschritt E1 zunächst die in der Konzeptphase (Entwicklung) festgelegten technischen Daten des zu fertigenden Bauteils oder der zu fertigenden Baugruppe (insbesondere Geometriedaten) und die jeweils zulässigen Toleranzen in der Serienfertigung Eingang in das erfindungsgemäße Verfahren. Daraufhin wird in einem ersten Schritt S1.1 des „Try-Out-Verfahrens” zunächst ein Betriebsmittel mittels eines spezifischen Baukastens grundlegend konzipiert, indem geeignete Komponenten des Baukastens ausgewählt und zusammengesetzt werden.In a first input step E1, as process-relevant parameters, the technical data of the component to be manufactured or the assembly to be manufactured (in particular geometry data) defined in the concept phase (development) and the permissible tolerances in series production are first of all input into the method according to the invention. Subsequently, in a first step S1.1 of the "try-out method", first of all a resource is fundamentally designed by means of a specific modular system by selecting and assembling suitable components of the modular system.

Über die Anordnung und Anzahl der verbauten Baukastenelemente und über die Eigenschaften der einzelnen Baukastenelemente (wie z. B. deren Steifigkeit) werden in einem zweiten Schritt S1.2 des „Try-Out-Verfahrens” der konstruktive Aufbau und die charakteristischen Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels variiert. Das derart spezifizierte Baukasten-Betriebsmittel wird nun im Experimentalprozess als „Try-Out-Betriebsmittel” zur Herstellung eines Bauteils oder einer Baugruppe verwendet, wobei im als Raute dargestellten Entscheidungsschritt S1.3 festgestellt wird, ob das hergestellte Bauteil innerhalb der im Eingangsschritt E1 vorgegebenen Toleranzen für den Serienprozess liegt oder nicht.In a second step S1.2 of the "try-out method", the structural design and the characteristic properties of the modular system are explained in more detail on the arrangement and number of modular elements installed and on the properties of the individual modular elements (such as, for example, their rigidity). Varies resources. The modular equipment specified in this way is now used in the experimental process as a "try-out device" for producing a component or an assembly, wherein determined in the decision step S1.3 shown as a diamond, whether the manufactured component is within the specified in the input step E1 tolerances for the series process or not.

Ist das mittels Baukasten-Betriebsmittels hergestellte Bauteil nicht innerhalb der für den späteren Serienprozess notwendigen Toleranzen (= BT/BG nicht i. O.) werden in einer Korrekturschleife K die beiden Schritte S1.1, S1.2 des „Try-Out-Verfahrens” nochmals ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Anordnung und/oder die Anzahl und/oder die Eigenschaften der im Baukasten-Betriebsmittel verwendeten Baukastenelemente verändert werden, um dadurch gezielt Einfluss auf den Aufbau und/oder die Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels zu nehmen, und dass mit dem derart im Aufbau und/oder in den Eigenschaften veränderten Baukasten-Betriebsmittels wiederum Bauteile oder Baugruppen hergestellt und hinsichtlich ihrer Qualität überprüft werden.If the component produced by means of modular equipment is not within the tolerances required for the later series production process (= BT / BG not equal to I.), in a correction loop K the two steps S1.1, S1.2 of the "try-out method "Executed again. This means that the arrangement and / or the number and / or the properties of the modular elements used in the modular equipment are changed in order to thereby specifically influence the structure and / or the properties of the modular equipment, and that with the In the construction and / or in the properties modified modular equipment in turn components or assemblies are manufactured and checked for quality.

Diese vorgeschilderte Korrekturschleife K wird so lange wiederholt, bis das Baukasten-Betriebsmittel derart in seinem Aufbau und in seinen Eigenschaften eingestellt worden ist, dass mit dem eingerichteten Bauksaten-Betriebsmittel ausschließlich Bauteile oder Baugruppen gefertigt werden, die innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen. Die in der Erprobungsphase („Try-Out-Phase”) wiederholt stattfindende Änderung des Aufbaus, also der Anordnung und Anzahl der Baukastenelemente, und der charakteristischen Eigenschaften (z. B. Steifigkeit) des Baukasten-Betriebsmittels kann dabei durch eine kontinuierliche oder in diskret einstellbaren Schritten erfolgende Abstufung der Baukastenbausteine realisiert werden. Zur Einstellung der Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels müssen jedoch die Eigenschaften der einzelnen Baukastenelemente bekannt sein, was beispielsweise durch experimentelle oder simulative Untersuchungen bei der Baukastenkonzeption erreicht wird.This pre-formed correction loop K is repeated until the modular equipment has been set in such a structure and in its properties that only components or assemblies are manufactured with the established Bauksaten-resources that are within the specified tolerances. The repeatedly occurring in the trial phase ("try-out phase") change of the structure, so the arrangement and number of modular elements, and the characteristic properties (eg stiffness) of the modular equipment can thereby by a continuous or in discrete adjustable steps grading the modular components can be realized. To set the properties of the modular equipment but the properties of the individual modular elements must be known, which is achieved for example by experimental or simulative studies in the modular design.

Die genaue Vorgehensweise zum Aufbau des Baukasten-Betriebsmittels im ersten Verfahrensschritt S1 kann dabei durch zwei Verfahrensprinzipien bewirkt werden.The exact procedure for the construction of the modular equipment in the first method step S1 can be effected by two principles of the method.

Gemäß einem ersten Verfahrensprinzip zur Einrichtung wird der Aufbau des Baukasten-Betriebsmittels zu Anfang des „Try-Out-Verfahrens”, also beim ersten Eintritt in die Korrekturschleife K, so gewählt, dass das Baukasten-Betriebsmittel eine Maximalkonfiguration aufweist, d. h. es erfolgt ein Betriebsmittelaufbau mit sehr vielen funktionalen Baukastenelementen (z. B. Spanner, Zentrierungen, Auflagen ...), wodurch sich ein sehr dichtes Betriebsmittellayout ergibt. Zudem werden im ersten Schritt S1.1 des „Try-Out-Verfahrens” die Baukastenelemente in ihren Eigenschaften so ausgewählt, dass das daraus zusammengesetzte Betriebsmittel maximierte Eigenschaften (z. B. eine sehr hohe Steifigkeit) aufweist, wodurch in Summe ein in seinem Aufbau und seinen Eigenschaften überdimensioniertes Betriebsmittel vorliegt. Im Experimentalprozess wird dann bei jeder „Try-Out-Schleife” (Korrekturschleife K) das Baukasten-Betriebsmittel sowohl in seinem Aufbau als auch in seinen Eigenschaften durch Entnahme oder Austausch bestimmter Baukastenelemente mit definierten Eigenschaften so lange geschwächt, bis schließlich der Zustand erreicht ist, in dem sich durch das Baukasten-Betriebsmittel keine Bauteile mehr in der geforderten Qualität herstellen lassen.According to a first method principle for the device, the construction of the modular equipment at the beginning of the "try-out process", ie the first entry into the correction loop K, so selected that the modular equipment has a maximum configuration, d. H. There is an equipment construction with many functional modular elements (eg tensioners, centerings, supports ...), resulting in a very dense equipment layout. In addition, in the first step S1.1 of the "try-out method", the modular elements are selected in terms of their properties so that the equipment composed thereof has maximized properties (eg a very high rigidity), as a result of which in its construction and its properties are oversized resources. In the experimental process, with every "try-out loop" (correction loop K), the modular resources are weakened in their structure as well as in their properties by removing or exchanging certain modular elements with defined properties until finally the state is reached. in which can be produced by the modular equipment no more components in the required quality.

Gemäß einem zweiten Verfahrensprinzip wird das Baukasten-Betriebsmittel zu Beginn des „Try-Out-Verfahrens” (erster Verfahrensschritt S1) in einer Minimalkonfiguration ausgeführt, d. h. das Baukasten-Betriebsmittel wird mit sehr wenigen Baukastenelementen ausgestattet, die zudem in ihren Eigenschaften minimiert gestaltet sind (z. B. sehr weich ausgeführte Baukastenelemente). Demzufolge ergeben sich, z. B. aufgrund hoher Durchbiegungen und sehr großer Toleranzen, bei der Fertigung auf einem solchen minimalkonfigurierten Baukasten-Betriebsmittel Bauteile bzw. Baugruppen in sehr schlechter Qualität. Zum Einrichten des Baukasten-Betriebsmittel wird in den nachfolgenden „Try-Out-Schleifen” (Korrekturschleifen K) das Baukasten-Betriebsmittel stetig mit zusätzlichen Baukastenelementen ausgerüstet und/oder die bereits verbauten Baukastenelemente durch Baukastenelemente mit verstärkten Eigenschaften (z. B. steifere Elemente) ausgetauscht, bis sich schließlich mit dem Baukasten-Betriebsmittel Bauteile bzw. Baugruppen in der gewünschten Serienqualität (= BT/BG i. O.) fertigen lassen.According to a second method principle, the modular resource is executed at the beginning of the "try-out process" (first method step S1) in a minimal configuration, i. H. The modular equipment is equipped with very few modular elements, which are also minimized in their properties are designed (eg very soft running modular elements). Consequently, arise, for. B. due to high deflections and very large tolerances in the production of such a minimally configured modular equipment components or assemblies in very poor quality. In order to set up the modular equipment, in the following "try-out loops" (correction loops K) the modular equipment is continuously equipped with additional modular elements and / or the modular components already installed by modular elements with reinforced properties (eg stiffer elements). Finally, components or modules of the required quality (= BT / BG i.O.) can be produced with the modular equipment.

Nach erfolgter Einrichtung liegt am Ende des „Try-Out-Verfahrens” in einem Zwischenschritt Z1 ein Betriebsmittel auf Baukastenbasis vor, das prinzipiell für den Einsatz in der Serienfertigung geeignet ist, da es in seinem Aufbau und seinen spezifischen Eigenschaften auf experimenteller Basis so abgestimmt worden ist, dass mit diesem Betriebsmittel auf Baukastenbasis Teile in Serienqualität fertigbar sind.After completion of the device, at the end of the "try-out process" in an intermediate step Z1, there is an equipment on a modular basis, which is suitable in principle for use in mass production, since it has been tuned in its structure and its specific properties on an experimental basis is that this equipment on a modular basis parts in series quality are manufacturable.

Das fertig eingerichtete Baukasten-Betriebsmittel bildet nun in einem zweiten Verfahrensschritt S2 die Basis zur Konstruktion eines Serienfertigungs-Betriebsmittels, indem seine technische Spezifikation (also Aufbau und Eigenschaften) zunächst erfasst und dann auf das Betriebsmittel für den (Groß)Serienprozess übertragen wird.The finished modular equipment now forms the basis for the construction of a mass production equipment in a second method step S2, by its technical specification (ie structure and properties) is first detected and then transferred to the equipment for the (large) series process.

Bei dieser Übertragung muss zwischen dem Aufbau des experimentell fertiggestellten Baukasten-Betriebsmittels und seinen charakteristischen Eigenschaften unterschieden werden. Bei der im ersten Schritt S2.1 des Konstruktionsprozesses (zweiter Verfahrensschritt S2) stattfindenden Erfassung der auf Experimentalbasis ermittelten Betriebsmittelspezifikation wird der Aufbau, also die Anordnung und Anzahl der funktionalen Baukastenelemente (z. B. Spanner, Zentrierungen, Auflagen ...), durch eine Erfassung der im fertig eingerichteten Baukasten-Betriebsmittel verbauten Baukastenelemente ermittelt, da jedes Baukastenelement über eine definierte Geometrie verfügt. Hierzu genügen eine visuelle Kontrolle und eine entsprechende Layoutdokumentation der verbauten Baukastenelemente durch einen Werker, wobei es jedoch für eine genauere Erfassung des Baukastenaufbaus sinnvoll ist, die Lage der Baukastenelemente alternativ oder ergänzend durch zusätzliche Messtechnik zu erfassen. Auf diese Weise könnte der im „Try-Out-Verfahren” geschaffene Aufbau des Baukasten-Betriebsmittels beispielsweise digitalisiert und entsprechend für ein CAD-System aufbereitet werden.In this transfer, a distinction must be made between the construction of the experimentally completed modular equipment and its characteristic properties. In the first step S2.1 of the design process (second method step S2), the detection of the On an experimental basis determined equipment specification, the structure, so the arrangement and number of functional modular elements (eg., Spanner, centering, editions ...), determined by capturing the built-in modular equipment resources modular elements, since each modular element via a defined geometry has. For this purpose, a visual control and a corresponding layout documentation of the installed modular elements by a worker, but it makes sense for a more accurate detection of the modular construction, to detect the position of the modular elements alternatively or additionally by additional measurement technology. In this way, the construction of the modular equipment created in the "try-out process" could be digitized, for example, and processed accordingly for a CAD system.

Die Erfassung der charakteristischen Eigenschaften des fertig eingerichteten Baukasten-Betriebsmittels kann auf Basis der in der vorgenannten Layoutdokumentation vermerkten Anordnung und Anzahl der verbauten Baukastenelemente und durch Vorkenntnis der charakteristischen Eigenschaften jedes einzelnen verbauten Baukastenelements leicht realisiert werden, wobei die charakteristischen Eigenschaften der einzelnen Baukastenelemente sowie kombinierten Baukastenelemente ebenfalls ergänzend oder alternativ messtechnisch erfasst werden können. Ebenso ist zur Erfassung der charakteristischen Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels vorstellbar, eine nachträgliche Computersimulation (z. B. nach der Finiten-Elemente-Methode FEM) der einzelnen und miteinander kombinierten Baukastenelemente durchzuführen.The detection of the characteristic properties of the finished modular equipment can be easily realized on the basis of the arrangement and number of installed modular elements in the aforementioned layout documentation and by prior knowledge of the characteristics of each individual installed modular element, the characteristic properties of the individual modular elements and combined modular elements can also be detected in addition or alternatively by measurement. Likewise, in order to detect the characteristic properties of the modular equipment, it is conceivable to carry out a subsequent computer simulation (eg according to the finite element method FEM) of the individual and combined modular elements.

In einem abschließenden Schritt S2.2 kann auf Basis des erfassten Aufbaus und der erfassten Eigenschaften des im „Try-Out-Verfahren” (erster Verfahrensschritt S1) eingerichteten Baukasten-Betriebsmittels mit dem eigentlichen Konstruktionsprozess begonnen werden, indem die erfassten Spezifikationswerte des Baukasten-Betriebsmittels in die „Realkonstruktion” des Serienbetriebsmittels (z. B. mit Hilfe von CAD-Programmen) übertragen werden, wobei diese Übertragung nach den geltenden Regeln der Konstruktionstechnik erfolgt, damit eine spätere Betriebssicherheit des Serienbetriebsmittels gewährleistet werden kann.In a concluding step S2.2, the actual construction process can be started on the basis of the detected structure and the detected properties of the construction-system resource set up in the "try-out method" (first method step S1) by the acquired specification values of the modular apparatus in the "real construction" of the series resource (eg with the help of CAD programs) are transmitted, this transfer is carried out according to the applicable rules of construction technology, so that a later operational reliability of the series resource can be guaranteed.

Am Ausgang A1 des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt somit ein Betriebsmittel für den Serienprozess vor, das aufgrund von direkt aus dem Fertigungsprozess (durch experimentelle Erprobung eines Baukasten-Betriebsmittels) gewonnenen Erkenntnissen in seiner Konstruktion derart optimiert ist, dass beim Anlauf eines neuen Produkts aufwendige Justagearbeiten am Serienbetriebsmittel verringert werden, bzw. sogar entfallen können und ein schneller Produktionsanlauf möglich ist.At the output A1 of the method according to the invention is thus a resource for the series process, which is optimized in its construction due to directly from the manufacturing process (by experimental testing of a modular equipment) findings in such a way that at the start of a new product complex adjustment work on the series resource be reduced or even eliminated and a quick production startup is possible.

Nach der Überführung des Baukasten-Betriebsmittels in eine „Realkonstruktion” kann das Baukasten-Betriebsmittel wieder demontiert und für einen neuen Vorserienprozess vorbereitet werden, wobei jedoch auch ein Verbleib des Baukasten-Betriebsmittels in der Produktion vorstellbar ist, um mit dem Baukasten-Betriebsmittel Kleinserien zu fertigen.After the construction equipment has been transferred to a "real construction", the construction equipment can be dismantled and prepared for a new pre-production process, but it is also conceivable that the construction equipment can remain in production in order to be able to produce small series with the construction equipment finished.

Oftmals rentiert sich die Fertigung bestimmter Derivate nur bedingt, da gerade im automobilen Karosseriebau alle aus der Großserie bekannten Betriebsmittel ebenso für eine Kleinserie benötigt werden. Für derartige Kleinserienprozesse kann jedoch der bereits im Vorserienprozess zur optimierten Konstruktion des Serienbetriebsmittels eingesetzte Baukasten-Betriebsmittel genutzt werden. Auch wenn das Betriebsmittel auf Basis des Baukastensystems in der Anschaffung deutlich teurer ist als ein weitgehend unflexibles Serienbetriebsmittel, so entfallen doch erhebliche Kosten aus den Konstruktions-, Fertigungs- und Justageprozessen, wodurch sich in Summe die Herstellung von Kleinserien auf einem Baukasten-Betriebsmittel finanziell lohnt.Often, the production of certain derivatives is only partly profitable, since it is precisely in automotive body construction that all equipment known from mass production is also needed for a small series. For such small series processes, however, the modular equipment already used in the pre-series process for the optimized design of the series component can be used. Even if the equipment on the basis of the modular system is much more expensive to purchase than a largely inflexible standard equipment, but it eliminates significant costs from the design, manufacturing and adjustment processes, which in total, the production of small series on a modular equipment financially worthwhile ,

Auch für Kleinserien lassen sich sowohl der Aufbau als auch die charakteristischen Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels durch Variation der Anzahl und/oder der Anordnung und/oder der Eigenschaften der jeweils verbauten Baukastenelemente einstellen. Bei diesen Baukastenelementen kann es sich um mechanische Komponenten (z. B. Spanner, Zentrierungen, Auflagen ...) oder um mechatronische Komponenten handeln. Werden als Baukastenelemente elektrische bzw. elektronische Komponenten (wie z. B. Motoren) in Kombination mit geeigneter Steuerungstechnik (Hard- und Software) eingesetzt, so lässt sich eine vielfältige Variation der Eigenschaften des Betriebsmittel-Baukastens erreichen.Even for small batches, both the structure and the characteristic properties of the modular equipment can be adjusted by varying the number and / or the arrangement and / or the properties of the respective modular elements installed. These modular elements can be mechanical components (eg tensioners, centering systems, supports, etc.) or mechatronic components. If electrical or electronic components (such as motors) are used as modular components in combination with suitable control technology (hardware and software), then a wide variation of the properties of the equipment module can be achieved.

Dabei muss das Baukasten-Betriebsmittel nicht notwendigerweise physisch vorhanden sein und experimentell erprobt werden. Durch den Einsatz von Simulationssoftware kann das Baukasten-Betriebsmittel als Computermodell generiert werden und der vom computermodellierten Baukasten-Betriebsmittel ausgeführte Fertigungsprozess entsprechend simuliert und anschließend ausgewertet werden. Die Eigenschaften einzelner Baukastenelemente können hierzu beispielsweise in einem beliebigen Simulationsprogramm als Simulationsbauteile hinterlegt werden. Durch das Verbinden mehrerer solcher einzelner Simulationsbausteine lässt sich dann ein größerer Bausteinverbund bzw. das gesamte Betriebsmittel simulativ darstellen. Zur Minderung des Rechenaufwands ist eine Hinterlegung der Eigenschaften der Baukastenelemente in einem beliebigen Tabellenkalkulationsprogramm möglich. Voraussetzung hierfür ist jedoch die vorherige Beschreibung der charakteristischen Eigenschaften mittels geeigneter Simulationssoftware. Durch beliebige Verknüpfung mehrerer Baukastenelemente innerhalb der Tabellenkalkulation lassen sich dann auch komplexe Zusammenhänge ohne viel Aufwand darstellen.The modular equipment does not necessarily have to be physically present and experimentally tested. By using simulation software, the modular equipment can be generated as a computer model and the manufacturing process executed by the computer-aided modular equipment can be simulated and subsequently evaluated. The properties of individual modular elements can be stored for this purpose, for example, in any simulation program as simulation components. By connecting a plurality of such individual simulation blocks, a larger block network or the entire resource can then be simulated. To reduce the computational effort a deposit of the properties of the modular elements in any spreadsheet program is possible. However, the prerequisite for this is the previous description of the characteristic properties by means of suitable simulation software. By arbitrarily linking several modular elements within the spreadsheet, complex relationships can then be displayed without much effort.

Ebenfalls ist eine Kombination von experimenteller und computersimulierter Erprobung des Baukasten-Betriebsmittels möglich. Eine solche Kombination ist sogar zu empfehlen, um vor Experimentalbeginn aufgrund einer Simulation des Verhaltens des Baukasten-Betriebsmittels schon einen ersten groben Richtwert für den Aufbau und die Eigenschaften des Betriebsmittels zu erhalten.A combination of experimental and computer-simulated testing of the modular equipment is also possible. Such a combination is even recommended in order to obtain a first rough guideline for the structure and the properties of the equipment before starting the experiment on the basis of a simulation of the behavior of the modular equipment.

Das Verfahren unterscheidet sich grundlegend von bisherigen Vorserienprozessen. Anstelle ein bestehendes Betriebsmittel nur zu justieren, wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein Baukasten-Betriebsmittel erst experimentell oder simulativ konzipiert und dann in eine „Realkonstruktion” überführt. Ermöglicht wird dies insbesondere durch die Variation spezifischer Betriebsmitteleigenschaften mittels Auswahl entsprechender mechanischer und/oder mechatronischer Baukastenelemente aus einem realen oder simulativen Baukastensystem.The procedure differs fundamentally from previous pre-production processes. Instead of merely adjusting an existing resource, in the method according to the invention a modular equipment is first designed experimentally or simulatively and then converted into a "real construction". This is made possible in particular by the variation of specific equipment properties by selection of appropriate mechanical and / or mechatronic modular elements from a real or simulative modular system.

Durch den Einsatz des beschriebenen Verfahrens lässt sich vor allem ein deutlich schnellerer Produktionsanlauf, z. B. im automobilen Karosseriebau, erreichen. Zudem lässt sich ab Produktionsstart (SOP) eine deutlich höherer Qualität, z. B. Fahrzeugqualität, erzielen, da Prozesse nicht länger aufwendig eingefahren werden müssen.Through the use of the method described above, especially a much faster production start, z. B. in automotive bodywork, reach. In addition, from the start of production (SOP) a significantly higher quality, eg. B. vehicle quality, because processes no longer need to be run consuming.

Das mechanische und/oder mechatronische Baukastensystem erlaubt hierbei eine schnelle Rekonfiguration des Bauakasten-Betriebsmittels im Hinblick auf seinen Aufbau (Layout/Design) und seine charakteristischen Betriebsmitteleigenschaften, sodass im Vorserienprozess sehr schnell und ohne Vorwissen ein entsprechendes Serienbetriebsmittel auf einer Experimentalbasis generiert werden kann. Zudem kann das Betriebsmittel auf Baukastenbasis durch Kenntnis der mechanischen und/oder mechatronischen Gestaltung im Nachgang sehr leicht in ein reales Serienfertigungs-Betriebsmittel überführt werden. Konstruktionsvorgaben kommen damit direkt aus dem Fertigungsprozess heraus, sodass sich stets ein optimales Konstruktionsergebnis erreichen lässt. Das Baukastensystem kann nach erfolgter Konstruktion zudem wieder demontiert und damit für die Konzeption weiterer Betriebsmittel genutzt werden.The mechanical and / or mechatronic modular system allows a quick reconfiguration of the Bauakasten-resources with regard to its structure (layout / design) and its characteristic equipment properties, so that in the pre-series process can be generated very quickly and without prior knowledge, a corresponding series resources on an experimental basis. In addition, the equipment on a modular basis by knowledge of the mechanical and / or mechatronic design can be transferred very easily afterwards in a real mass production equipment. Design specifications come directly out of the manufacturing process, so that always an optimal design result can be achieved. The modular system can also be disassembled after construction and thus used for the conception of other resources.

Als weiterer Nutzen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Betriebsmittel-Baukastens ergibt sich die Optimierung von Betriebsmitteln. Der heutige Konstruktionsprozess unterliegt hohen Sicherheitsfaktoren und ist zudem stark erfahrungsbasiert. Dies führt in Summe zu einer deutlichen Überdimensionierung von Betriebsmitteln und geht oftmals mit einer hohen Masse des Betriebsmittels einher. Neben der Serientauglichkeit von Betriebsmitteln steht jedoch immer öfter auch die Thematik Leichtbau bei der Konzeption und Konstruktion von Betriebsmitteln im Fokus. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es demzufolge auch möglich, die Eigenschaften des Baukasten-Betriebsmittels auf experimenteller oder simulativer Basis so zu ermitteln, dass eine Überführung des Experimental- oder Simulationsaufbaus in ein Leichtbau-Betriebsmittel realisierbar ist.As a further benefit of the method and resource kit according to the invention results in the optimization of resources. Today's design process is subject to high safety factors and is also highly experiential. In total, this leads to a significant oversizing of equipment and is often associated with a high mass of equipment. In addition to the series suitability of equipment, however, the focus is increasingly on the subject of lightweight construction in the design and construction of equipment. Consequently, it is also possible with the method according to the invention to determine the properties of the modular equipment on an experimental or simulative basis in such a way that it is possible to convert the experimental or simulation setup into a lightweight operating medium.

Ferner können auch Betriebsmittel in der Form flexibler Vorrichtungssysteme (z. B. Spannroboter) mit dem Baukastensystem abgebildet werden. Bei Spannrobotern führen Toleranzen bei der Positionierung und Toleranzen aus den Gelenknachgiebigkeiten zu starken Abweichungen von der Soll-Position der Spannstelle. Ein Experimental- oder Simulationsaufbau kann daher so ausgeführt werden, dass sowohl mechanische als auch mechatronische Eigenschaften solcher flexiblen Vorrichtungssysteme abgebildet und entsprechend untersucht werden können, sodass abschließend auch bei diesen komplexen Betriebsmitteln optimale Vorgaben zur Konzeption und Konstruktion ableitbar sind.Furthermore, resources in the form of flexible device systems (eg clamping robots) can also be modeled using the modular system. In clamping robots tolerances in the positioning and tolerances from the Gelenkbeschbiebigkeiten lead to strong deviations from the desired position of the clamping point. An experimental or simulation setup can therefore be carried out in such a way that both mechanical and mechatronic properties of such flexible device systems can be mapped and examined accordingly, so that optimal design and construction specifications can finally be derived for these complex equipment as well.

Claims

Method for constructing a device, in particular for a series production of components or assemblies, characterized in that in a first method step (S1) a resource compiled by individual modular elements of a modular system, as well as in structure and / or properties is configured such that with this resource on a modular basis manufactured components or assemblies achieve a desired series quality, and that in a second method step (S2) the structure and / or the properties of the compiled and configured from individual modular elements operating means are detected and used for the construction of the series resource.

A method according to claim 1, characterized in that it is the operating means used in the automotive industry resources, in particular a body construction device is.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the modular elements of the resource kit via at least one defined and thus known mechanical and / or mechatronic property, such as stiffness, have.

A method according to claim 3, characterized in that the mechanical and / or mechatronic modular elements are changed in their arrangement and / or number to selectively influence the structure and / or the properties of the modular equipment.

Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that are used as mechanical modular elements basic elements such as device brackets and functional elements such as a tensioner, centering or supports and that as mechatronic modular elements a mechanical construction with, for example, an integrated electronic or microsystem components, For example, an electric motor with integrated electronic control, can be used.

Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that for setting up the modular equipment of the resource kit is generated in a computer simulation and that by means of the computer simulation, the mechanical and / or mechatronic modular elements are changed in several simulation steps, until by means of Computer simulation is found that can be with the modular equipment components or assemblies manufactured in the desired quality series.

Method according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that the mechanical and / or mechatronic modular elements are modified in several experimental testing steps until the modular equipment can be used to produce components or assemblies in the desired series quality ,

Method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the kit resources at the beginning of the computer-simulated or experimental testing has a maximum configuration in which the modular elements are maximized in number and / or properties such that the maximum-configured Modular equipment manufactured components or assemblies exceed the desired quality of series, and then the modular elements are reduced or weakened in their number and / or their properties as long as to produce with the modular equipment no components or assemblies more in the desired series quality to let.

Method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the kit resources at the beginning of the computer-simulated or experimental testing has a minimum configuration in which the modular elements are minimized in number and / or their properties such that those with the minimum-configured Modular equipment manufactured components or assemblies below the desired standard quality, and that subsequently the modular elements in their number and / or their properties are increased or strengthened until can be made with the modular equipment components or assemblies in the desired quality series.

Method according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the behavior of the resource kit can be checked before the experimental testing by a simulation software.

Method according to at least one of Claims 1 to 10, characterized in that, after the modular equipment has been set up, the structure of the established modular equipment is determined by a visual and / or metrological and / or simulative detection of the arrangement and / or number with a defined geometry provided modular elements is determined and then this structure is transferred to the equipment for mass production.

Method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that after setting up the modular equipment, the properties of the established modular equipment based on the arrangement and / or number of modular elements and on the basis of the known and / or metrologically detected properties of the individual Modular elements are determined and then these properties are transferred to the equipment for mass production.

Method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that after setting up the modular equipment, the properties of the established modular equipment are determined by a computer simulation of the individual and combined modular elements and then these properties are transferred to the equipment for mass production ,

Method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the structure and / or the properties of the set-up modular equipment are digitized and read into a CAD system for the construction of the equipment for mass production and then processed.

Equipment kit, in particular for the pre- and / or small batch production of components or assemblies, comprising at least one modular element, characterized in that the modular elements each have a defined property and the arrangement and / or number of modular elements is variable to the modular Set up equipment in accordance with the or each to be manufactured component or assembly.

Resource kit according to claim 15, characterized in that the resource kit is a kit for a used in the automotive body-building apparatus and / or that the modular elements are, inter alia (multi-part) console body, tensioner and / or centering and / or editions.

Equipment kit according to claim 15 or 16, characterized in that it is the defined property, for example, the geometry of a modular element, the material of a modular element, or else to derived properties such as the rigidity of a modular element.