DE102016120555B4 - Method and device for determining the energy introduced into a manufacturing process - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie, wobei der Fertigungsprozess zumindest einen manuellen Prozessschritt aufweist, der von einem oder mehreren Menschen durch vorgegebene Handlungen ausgeführt wird, wobei- mittels einer elektronischen Bewegungsdetektionsvorrichtung die Bewegungen der an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschritt beteiligten Menschen während der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes über die Zeit erfasst und mittels einer elektronischen Auswerteeinheit (5) dann ein Energiewert als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Menschen über die Zeit ermittelt wird,- wobei die an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen mittels einer oder mehrerer Kameras (4) der elektronischen Bewegungsdetektionsvorrichtung in Bilddaten aufgenommen werden, die Bewegungen der in den Bilddaten aufgenommenen Menschen über die Zeit mittels einer Auswerteeinheit (5) erkannt werden und der Energiewert in Abhängigkeit von den erkannten Bewegungen ermittelt wird,- mittels der elektronischen Bewegungsdetektion weiterhin Bewegungen von für den Fertigungsprozess verwendeten Gegenständen und/oder Materialien (16) über die Zeit erfasst und mittels der elektronischen Auswerteeinheit (5) dann der Energiewert weiterhin in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Gegenstände und/oder Materialen über die Zeit ermittelt wird, und- mittels einer Messvorrichtung (17) die elektrische Energie, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt wird, gemessen und mittels der elektronischen Auswerteeinheit (5) dann der Energiewert weiterhin in Abhängigkeit von der gemessenen elektrischen Energie ermittelt wird.A method for determining the energy introduced into a manufacturing process, the manufacturing process having at least one manual process step that is carried out by one or more people through specified actions, using an electronic movement detection device to record the movements of the people involved in the execution of the at least one manual process step recorded during the execution of the at least one manual process step over time and an energy value is then determined by means of an electronic evaluation unit (5) as a parameter for the energy introduced into the production process depending on the recorded movements of the people over time, - with the at the execution of the people involved in at least one manual process step are recorded in image data by means of one or more cameras (4) of the electronic movement detection device, the movements of the people recorded in the image data are recognized over time by means of an evaluation unit (5) and the energy value as a function of the detected movements are determined,- by means of the electronic movement detection, movements of objects and/or materials (16) used for the production process are also recorded over time and by means of the electronic evaluation unit (5) the energy value continues to be dependent on the recorded movements of the objects and/or materials is determined over time, and- the electrical energy required to carry out the manufacturing process is measured by means of a measuring device (17) and the energy value is then further dependent on the measured electrical energy by means of the electronic evaluation unit (5). is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung hierzu zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie, wobei der Fertigungsprozess zumindest einen manuellen Prozessschritt aufweist, der von einem oder mehreren Menschen durch vorgegebene Handlungen ausgeführt wird.The invention relates to a method and a corresponding device for determining the energy introduced into a manufacturing process, wherein the manufacturing process has at least one manual process step that is carried out by one or more people through predetermined actions.

In bekannten Fertigungsprozessen bzw. Herstellungsprozessen werden in der Regel Materialien, beispielsweise Halbzeuge, verarbeitet und zu einem Endprodukt des Fertigungsprozesses umgewandelt. Ein solches Endprodukt kann dabei ein herzustellendes Bauteil sein, das als fertiges Produkt verwendet wird oder aber auch ein weiteres Halbzeug, das in weiteren Fertigungsprozessen Anwendung findet.In known manufacturing processes or manufacturing processes, materials, for example semi-finished products, are generally processed and converted into an end product of the manufacturing process. Such an end product can be a component to be manufactured that is used as a finished product or another semi-finished product that is used in further manufacturing processes.

Die Ausgangsmaterialien, die in den Fertigungsprozess zur Herstellung des Endproduktes eingeführt werden, werden dabei automatisiert oder manuell von Menschen bearbeitet, um das Endprodukt des Fertigungsprozesses herstellen zu können. Bei einem automatisierten Prozess bzw. bei automatisierten Prozessschritten werden die Ausgangsmaterialien dabei meist mithilfe von Maschinen, Geräten oder Anlagen bearbeitet, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.The starting materials that are introduced into the manufacturing process to produce the end product are thereby automated or processed manually by humans in order to be able to produce the end product of the manufacturing process. In an automated process or automated process steps, the starting materials are usually processed using machines, devices or systems in order to achieve the desired result.

Gerade bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial bedarf es für den vollständigen Fertigungsprozess eine Vielzahl von einzelnen Prozessschritten, die teilweise automatisiert durchführbar sind und teilweise manuell von Arbeitern (Menschen) durch Durchführung entsprechend vorliegender Handlungen ausgeführt werden müssen. Ein Prozessschritt, der dabei in der Regel auch heute noch manuell durchgeführt wird, ist das Drapieren eines Fasermaterials auf einer formgebenden Werkzeugoberfläche.Especially in the production of fiber composite components from a fiber material and a matrix material, the complete manufacturing process requires a large number of individual process steps, some of which can be carried out automatically and some of which have to be carried out manually by workers (people) by carrying out corresponding existing actions. A process step that is usually still carried out manually today is the draping of a fiber material on a shaping tool surface.

Vor dem Hintergrund der Anforderungen der Industrie 4.0 ist dabei die Überwachung derartiger Fertigungsprozesse hinsichtlich der Life-Cycle Modelle wünschenswert, um so auch auf einer Meterebene Informationen über die Kosten und Wirtschaftlichkeit von Produkten über den gesamten Lebenszyklus hinweg erlangen zu können. Sind indes jedoch manuelle Prozessschritte in dem Fertigungsprozess enthalten, so kann die in einen Fertigungsprozess eingebrachte Energie für die Herstellung des Endproduktes nur annäherungsweise geschätzt werden. Gerade bei der Herstellung großer Bauteile, wie beispielsweise Flügelschalen von Flugzeugen oder Rotorblätter von Windkraftanlagen, bei denen ein nicht unerheblicher Anteil des Fertigungsprozesses manuell von Menschen durchgeführt wird, stellen diese Schätzungen für die Life-Cycle-Modelle jedoch einen großen Unsicherheitsfaktor dar.Against the background of the requirements of Industry 4.0, the monitoring of such manufacturing processes with regard to the life cycle models is desirable in order to be able to obtain information about the costs and profitability of products over the entire life cycle at a meter level. However, if manual process steps are included in the manufacturing process, the energy introduced into a manufacturing process for the manufacture of the end product can only be approximately estimated. Especially in the manufacture of large components, such as wing shells for aircraft or rotor blades for wind turbines, where a not inconsiderable proportion of the manufacturing process is carried out manually by people, these estimates for the life cycle models represent a major uncertainty factor.

Aus der US 2005/0033200 A1 ist ein Überwachungssystem für Personen bekannt, mit dem unter anderem die Gesundheit und die Aktivität der Personen überwacht werden soll. Hierfür ist unter anderem vorgesehen, dass mithilfe von verschiedenen Sensorarten (keine Kameras) Bewegungen erkannt, klassifiziert und dann ein Energieverbrauch hierauf berechnet wird.From the U.S. 2005/0033200 A1 a monitoring system for people is known, with which, among other things, the health and the activity of the people is to be monitored. For this purpose, it is provided, among other things, that with the help of different types of sensors (no cameras) movements are recognized and classified and then an energy consumption is calculated on this.

Die US 2008/0106397 A1 offenbart ein Messsystem zur Bestimmung bestimmter charakteristischer Merkmale beim Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür, wobei unter anderem vorgesehen ist, dass mithilfe von Kameras das Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür überwachten dann basierend hierauf die durch die Person zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür aufgebrachte Energie bestimmt wird.The U.S. 2008/0106397 A1 discloses a measuring system for determining certain characteristic features when opening and closing a vehicle door, with provision being made, inter alia, for cameras to monitor the opening and closing of the vehicle door, then based on this the energy applied by the person to open and close the vehicle door is determined.

Die DE 20 2009 003 034 U1 offenbart schließlich ein Gerät zum Aktivitätsmonitoring, wobei hier die Bewegung mithilfe von am Körper zu tragenden Sensoren erfasst werden soll.The DE 20 2009 003 034 U1 finally discloses a device for activity monitoring, in which case movement is to be recorded using sensors worn on the body.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie anzugeben, bei dem zumindest teilweise die Prozessschritte manuell durch Menschen durchgeführt werden.It is therefore the object of the present invention to specify an improved method and an improved device for determining the energy introduced into a manufacturing process, in which at least some of the process steps are carried out manually by people.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie der Anordnung gemäß Anspruch 4 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the method according to claim 1 and the arrangement according to claim 4 according to the invention.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie vorgeschlagen, wobei der Fertigungsprozess zumindest einen manuellen Prozessschritt aufweist, der von einem oder mehreren Menschen durch vorgegebene Handlungen ausgeführt wird. Bei einem derartigen Fertigungsprozess werden in der Regel ein oder mehrere Ausgangsprodukte (häufig auch Halbzeuge genannt) zu einem gewünschten Endprodukt verarbeitet, wobei hierfür die Ausgangsprodukte entsprechend bearbeitet und regelmäßig auch umgewandelt werden. Teile dieses Fertigungsprozesses werden nun von Menschen (Arbeitern) manuell durchgeführt, d.h. in der Prozesskette existieren ein oder mehrere manuell durch einen Menschen durchführbare und vor allem notwendige Handlungen, die direkt oder indirekt auf die Ausgangsmaterialien einwirken.According to claim 1, a method for determining the energy introduced into a manufacturing process is proposed, the manufacturing process having at least one manual process step that is carried out by one or more people through specified actions. In such a manufacturing process, one or more starting products (often also referred to as semi-finished products) are usually processed into a desired end product, with the starting products being processed accordingly and regularly also converted for this purpose. Parts of this manufacturing process are now carried out manually by people (workers), i.e. in the process chain there are one or more actions that can be carried out manually by a person and, above all, are necessary, which have a direct or indirect effect on the starting materials.

Erfindungsgemäß ist dabei eine elektronische Bewegungsdetektionsvorrichtung vorgesehen, die Bewegungen der an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen während der Ausführung des manuellen Prozessschrittes über die Zeit erfassen kann. In einer einfachen Ausführungsform kann die Bewegungsdetektionsvorrichtung so ausgebildet sein, dass sie Aktivitäten der Menschen innerhalb eines überwachten Raumes bzw. überwachten Gebietes erkennt und somit über die Zeit feststellen kann, wie lange die Aktivitäten der Menschen bei der Durchführung des manuellen Prozessschrittes gedauert haben.According to the invention, an electronic motion detection device is provided, the movements of the execution of the at least least of the people involved in a manual process step during the execution of the manual process step over time. In a simple embodiment, the motion detection device can be designed in such a way that it recognizes human activities within a monitored room or monitored area and can thus determine over time how long the human activities lasted when performing the manual process step.

Basierend auf den erfassten Bewegungen der an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen wird dann mithilfe einer elektronischen Auswerteeinheit ein Energiewert als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie ermittelt, wobei der Energiewert direkt oder indirekt die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie in Bezug auf den manuellen Prozessschritt angibt.Based on the recorded movements of the people involved in the execution of the at least one manual process step, an energy value is then determined with the aid of an electronic evaluation unit as a parameter for the energy introduced into the manufacturing process, with the energy value directly or indirectly relating to the energy introduced into the manufacturing process indicates the manual process step.

Die Erfinder haben dabei erkannt, dass die Bewegungen bzw. Aktivitäten der an dem manuellen Prozessschritt beteiligten Menschen mit der in den Fertigungsprozess eingebrachten Energie korreliert, so dass sich hieraus Rückschlüsse für Life-Cycle-Modelle erstellen lassen.The inventors have recognized that the movements or activities of the people involved in the manual process step correlate with the energy introduced into the manufacturing process, so that conclusions for life cycle models can be drawn from this.

Dabei ist es denkbar, dass mithilfe der Bewegungsdetektionsvorrichtung sowie der Auswerteeinheit nicht nur eine Bewegung erfasst und erkannt wird, sondern auch eine Dynamik der Bewegung festgestellt wird, wobei der Energiewert dann auch in Abhängigkeit von der ermittelten Dynamik der Bewegung berechnet wird. Unter einer Dynamik der Bewegung eines Menschen wird dabei insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit verstanden, d.h. beispielsweise eine zurückgelegte Strecke pro Zeit. So lässt sich feststellen, ob sich der jeweilige Mitarbeiter bzw. Mensch bei der Durchführung des manuellen Prozessschrittes schnell bewegt und die vorgegeben Handlungen schnell ausführt oder eher langsam, wobei bei einer schnellen Handlungsausführung davon ausgegangen wird, dass der zu ermittelnde Energiewert höher ist als bei einer langsamen Handlungsausführung.It is conceivable that not only a movement is detected and recognized with the aid of the movement detection device and the evaluation unit, but also a dynamic of the movement is determined, with the energy value then also being calculated as a function of the determined dynamic of the movement. The dynamics of the movement of a person is understood to mean, in particular, the speed of movement, i.e., for example, a distance covered per time. In this way it can be determined whether the respective employee or person moves quickly when carrying out the manual process step and performs the specified actions quickly or rather slowly, with the assumption that the energy value to be determined is higher if the action is carried out quickly slow action execution.

Erfindungsgemäß werden die an dem manuellen Prozessschritt oder den manuellen Prozessschritten beteiligten Menschen mittels einer oder mehrerer Kameras der elektronischen Bewegungsdetektionsvorrichtung aufgenommen, wobei während der Aufnahme durch die Kameras Bilddaten entstehen bzw. erzeugt werden. Mithilfe einer Bildauswertung bzw. einem Bilderkennungsprogramm, das beispielsweise auf der Auswerteeinheit ablaufen kann, werden dann die Bewegungen der Menschen bei der Ausführung der manuellen Prozessschritte erkannt und entsprechend basierend darauf dann der Energiewert als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie berechnet.According to the invention, the people involved in the manual process step or the manual process steps are recorded by means of one or more cameras of the electronic movement detection device, with image data being created or generated during the recording by the cameras. With the help of an image evaluation or an image recognition program, which can run on the evaluation unit, for example, the movements of the people during the execution of the manual process steps are recognized and the energy value is then calculated accordingly as a parameter for the energy introduced into the production process.

Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass im gesamten Aufnahmebereich festgestellt wird, wie groß der Anteil in Bezug auf die Aufnahmefläche ist, innerhalb dessen Bewegungen stattfinden und wie lange diese Bewegungen in diesem Bereich stattfinden. Der Energiewert wird dann in Abhängigkeit von der Zeit, in der die Bewegungen stattgefunden haben sowie der Größe des Bereiches, in dem die Bewegung stattfindet, berechnet. Denn je größer der Bereich ist, in dem Bewegungen innerhalb des Aufnahmebereiches stattfinden, desto größer die Anzahl der beteiligten Menschen an der Ausführung des manuellen Prozessschrittes und desto größer der Energiewert als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie. Hierbei kann auf eine Einzelerkennung der Menschen verzichtet werden, wodurch die Erkennung der Bewegung deutlich vereinfacht wird.It is conceivable, for example, that it is determined in the entire recording area how large the proportion is in relation to the recording area within which movements take place and how long these movements take place in this area. The energy value is then calculated depending on the time the movements took place and the size of the area where the movement takes place. Because the larger the area in which movements take place within the recording area, the greater the number of people involved in the execution of the manual process step and the greater the energy value as a parameter for the energy introduced into the manufacturing process. Individual detection of people can be dispensed with here, which significantly simplifies the detection of movement.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Kamera der Bewegungsdetektionsvorrichtung eine IR-Kamera ist, um insbesondere dem Aspekt des Datenschutzes Rechnung zu tragen. Auch hierbei wird lediglich festgestellt, in welchen Bereichen Bewegungen durch Menschen verursacht werden, wobei anhand der Größe des Bereiches, in dem Bewegungen detektiert werden sowie der Zeit, über die die Bewegungen festgestellt werden, dann der Energiewert berechnet wird.In this case, it is particularly advantageous if the camera of the movement detection device is an IR camera, in order in particular to take account of the aspect of data protection. Here, too, it is only determined in which areas movements are caused by people, the energy value then being calculated on the basis of the size of the area in which movements are detected and the time over which the movements are detected.

Der Energiewert lässt sich dabei als Korrelation zwischen einer normalen Bewegungsaktivität eines Menschen und seiner dabei verbrauchten Energie berechnen. Hierbei sind auch Kennlinien denkbar, die eine Korrelation zwischen der Bewegung über die Zeit, ggf. eine Bewegungsdynamik sowie den daraus resultierenden Energiewert angeben.The energy value can be calculated as a correlation between a person's normal movement activity and the energy consumed in the process. Characteristic curves are also conceivable here that indicate a correlation between the movement over time, possibly a movement dynamic and the energy value resulting therefrom.

Erfindungsgemäß wird mittels der elektronischen Bewegungsdetektion weiterhin Bewegungen von für den Fertigungsprozess verwendeten Gegenständen und/oder Materialien über die Zeit erfasst und mittels der elektronischen Auswerteeinheit dann der Energiewert in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Gegenstände und/oder Materialien über die Zeit ermittelt. Dem liegt die Idee zugrunde, dass auch bei der Bewegung von Gegenständen und/oder Materialien, beispielsweise den Ausgangsmaterialien für die Durchführung des Fertigungsprozesses, Energie benötigt wird, beispielsweise beim Anheben von Gegenständen. Durch die Bewegungsdetektionsvorrichtung können auch diese Bewegungen von Gegenständen und/oder Materialien erfasst und mit bei der Berechnung in den Energiewert einfließen. Dabei ist es selbstverständlich denkbar, dass die Gegenstände und/oder Materialien ebenfalls mithilfe einer Kamera erfasst und mithilfe einer Bildauswertelogik erkannt und die Bewegungen entsprechend detektiert werden.According to the invention, movements of objects and/or materials used for the production process are also recorded over time by means of electronic movement detection, and the energy value is then determined by means of the electronic evaluation unit as a function of the detected movements of the objects and/or materials over time. This is based on the idea that energy is also required when objects and/or materials are moved, for example the starting materials for carrying out the manufacturing process, for example when objects are lifted. These movements of objects and/or materials can also be detected by the movement detection device and included in the calculation of the energy value. It is of course conceivable that the objects and / or Materials are also captured using a camera and recognized using image evaluation logic and the movements are detected accordingly.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zusätzlich mithilfe einer Messvorrichtung die Masse der für den Fertigungsprozess verwendeten Materialien bestimmt und mittels der elektronischen Auswerteeinheit dann der Energiewert weiterhin auch unter Berücksichtigung der ermittelten Masse der Materialien ermittelt. Hierbei kann auch die Art der Materialien mit in die Berechnung des Energiewertes einfließen, beispielsweise dergestalt, dass für jede verwendete Materialart ein Energiewert pro Masse hinterlegt ist, der sich beispielsweise aus der Herstellung der jeweiligen Materialart als Ausgangsprodukt für den Fertigungsprozess ableiten lässt.In a further advantageous embodiment, the mass of the materials used for the production process is additionally determined using a measuring device and the energy value is then determined using the electronic evaluation unit, also taking into account the determined mass of the materials. The type of materials can also be included in the calculation of the energy value, for example in such a way that an energy value per mass is stored for each type of material used, which can be derived, for example, from the production of the respective type of material as the starting product for the manufacturing process.

Erfindungsgemäß wird mittels einer Messvorrichtung die elektrische Energie, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt wird gemessen und mittels der elektronischen Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der gemessenen elektrischen Energie dann der Energiewert berechnet. Die für den Fertigungsprozess benötigte elektrische Energie wird dabei insbesondere für elektrische Geräte benötigt, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses notwendig sind. Dies können Geräte und/oder Maschinen sein, die innerhalb des manuellen Prozessschrittes durch Handhabung durch die Menschen benötigt wird. Dies können aber auch Geräte und Maschinen sein, die für einen weitgehenden automatisierten Prozess notwendig sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn alle an dem Fertigungsprozess beteiligten elektrischen Verbraucher hinsichtlich des Verbrauchers der elektrischen Energie überwacht werden, so dass sich ein vollständiges und abschließendes Bild des Fertigungsprozesses ergibt.According to the invention, the electrical energy required to carry out the manufacturing process is measured by means of a measuring device and the energy value is then calculated by means of the electronic evaluation unit, taking into account the measured electrical energy. The electrical energy required for the manufacturing process is required in particular for electrical devices that are necessary to carry out the manufacturing process. These can be devices and/or machines that are required within the manual process step through human handling. However, these can also be devices and machines that are necessary for a largely automated process. It is advantageous if all electrical consumers involved in the manufacturing process are monitored with regard to the consumers of electrical energy, so that a complete and conclusive picture of the manufacturing process is obtained.

Das obenstehend genannte Verfahren eignet sich dabei insbesondere auch für einen Herstellungsprozess für die Herstellung eines Faserverbundbauteils, da hier insbesondere bei großen Bauteilen noch viel manuelle Prozessschritte nötig sind, um ein Faserverbundbauteil aus einem Fasermaterial und Matrixmaterial herstellen zu können.The method mentioned above is also particularly suitable for a manufacturing process for the production of a fiber composite component, since a large number of manual process steps are still required here, especially for large components, in order to be able to produce a fiber composite component from a fiber material and matrix material.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch erfindungsgemäß mit der Anordnung gemäß Anspruch 4 gelöst, die eine Detektionsvorrichtung und eine Auswerteeinheit wie vorstehend beschrieben aufweist. Die Anordnung ist dabei zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens ausgebildet.The object is also achieved according to the invention with the arrangement according to claim 4, which has a detection device and an evaluation unit as described above. The arrangement is designed to carry out the method mentioned above.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung eine mobile Arbeitsplattform aufweist, die mindestens eine erste Ebene und mindestens eine zweite Ebene aufweist, wobei die erste Ebene zum Aufbewahren zumindest eines Teils der für die Durchführung des Fertigungsprozesses benötigten Materialien und/oder Arbeitsgeräte ausgebildet ist und eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Masse der aufbewahren Materialien aufweist, wobei die Arbeitsplattform elektrische Kontakte zum elektrischen Kontaktieren von elektrischen Arbeitsgeräten hat, die mit einer Messvorrichtung zum Messen der elektrischen Energie bei der Verwendung der elektrischen Arbeitsgeräte zusammenwirken, und wobei die zweite Ebene eine Werkzeugoberfläche zur Durchführung eines manuellen Prozessschrittes hat. Diese Werkzeugoberfläche zur Durchführung des manuellen Prozessschrittes kann dabei eine formgebende Werkzeugoberfläche zum Drapieren von Fasermaterial für die Herstellung eines Faserverbundbauteils sein.It is advantageous if the arrangement has a mobile working platform which has at least one first level and at least one second level, the first level being designed to store at least some of the materials and/or tools required to carry out the manufacturing process and a Having a measuring device for determining the mass of the stored materials, the working platform having electrical contacts for making electrical contact with electrical working devices, which interact with a measuring device for measuring the electrical energy when using the electrical working devices, and the second level having a tool surface for carrying out a manual process step. This tool surface for carrying out the manual process step can be a shaping tool surface for draping fiber material for the production of a fiber composite component.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 - Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 - schematische Darstellung einer Anordnung in einer bevorzugten Ausführungsform.
The invention is explained in more detail by way of example on the basis of the accompanying figures. Show it:
  • 1 - Schematic representation of the method according to the invention;
  • 2 - Schematic representation of an arrangement in a preferred embodiment.

1 zeigt schematisch das Verfahren zum Bestimmen der in einem Fertigungsprozess eingebrachten Energie. An einem Arbeitsplatz 1, der einen Arbeitstisch 2 hat, können Mitarbeiter 3, die in Bezug auf die vorliegende Erfindung verallgemeinert als Menschen bezeichnet werden, manuelle Prozessschritte eines Fertigungsprozesses durch vorgegebene Handlungen durchführen. Hierfür müssen sich die Mitarbeiter 3 an dem Arbeitstisch 2 des Arbeitsplatzes 1 bewegen und die Materialien, die für den manuellen Prozessschritt benötigt werden, entsprechend bearbeiten, um das gewünschte Ergebnis des manuellen Prozessschrittes zu erreichen. 1 shows schematically the method for determining the energy introduced in a manufacturing process. At a workplace 1, which has a work table 2, employees 3, who are generally referred to as people in relation to the present invention, can carry out manual process steps of a manufacturing process through predetermined actions. To do this, the employees 3 have to move around the work table 2 of the workplace 1 and process the materials that are required for the manual process step accordingly in order to achieve the desired result of the manual process step.

Mithilfe einer Kamera 4 wird dabei der Arbeitsplatz 1 der Mitarbeiter 3 kontinuierlich aufgenommen, so dass in den aufgenommenen Bilddaten, die durch die Kamera 4 aufgenommen werden, der Arbeitsplatz 1 inklusive der sich darin bewegenden Mitarbeiter 3 enthalten ist.The workplace 1 of the employees 3 is recorded continuously with the aid of a camera 4 , so that the recorded image data recorded by the camera 4 contain the workplace 1 including the employees 3 moving about in it.

Die aufgezeichneten Bilddaten der Kamera 4 werden dann an eine Auswerteeinheit 5 weitergeleitet, bei der es sich beispielsweise um eine elektronische Datenverarbeitungsanlage handeln kann. Mithilfe einer Auswertelogik, beispielsweise einer Bildauswertelogik oder einem Bildauswerteprogramm bzw. Bilderkennungsprogramm werden dann die aufgenommenen Bilddaten, die sich beispielsweise in Form eines Videos durch eine Sequenz aufeinanderfolgender Einzelbilder darstellen, hinsichtlich der Bewegung der darin aufgenommenen Mitarbeiter 3 analysiert.The image data recorded by the camera 4 are then forwarded to an evaluation unit 5, which can be an electronic data processing system, for example. With the help of an evaluation logic, for example an image evaluation logic or an image evaluation program or image recognition program, the recorded image data, which is represented for example in the form of a video by a sequence of consecutive individual images, is then analyzed with regard to the movement of the employees 3 recorded therein.

In einer einfachsten Ausführungsform, wie in der 1 dargestellt, wird dabei von der Bildauswertelogik der Auswerteeinheit 5 festgestellt, ob Aktivitäten der in den Bilddaten enthaltenen Mitarbeiter 3 durch eine Bewegung dieser Mitarbeiter stattfindet oder nicht. Dabei wird der Zeitpunkt, zu dem eine Bewegung bzw. eine Aktivität eines Mitarbeiters 3 beginnt ebenso festgehalten, wie das Ende einer Aktivität bzw. Bewegung durch einen Mitarbeiter 3. Hieraus ergibt sich ein Aktivitätsdiagramm, das die Aktivität über den Beobachtungszeitraum der Mitarbeiter 3 abbildet.In a simplest embodiment, as in the 1 shown, it is determined by the image evaluation logic of the evaluation unit 5 whether activities of the employees 3 contained in the image data take place through a movement of these employees or not. The time at which a movement or an activity of an employee 3 begins is also recorded, as is the end of an activity or movement by an employee 3. This results in an activity diagram that depicts the activity over the observation period of the employee 3.

Diese Aktivitäten bzw. Bewegungen werden über die Zeit festgestellt. Unter Zugrundelegung eines normierten Energiefaktors pro Zeit lässt sich dann aus dem ermittelten Aktivitätsdiagramm ein Energiewert als Parameter für den in den Fertigungsprozess, insbesondere in den manuellen Prozessschritt eingebrachte Energie ableiten, wobei dieser Energiewert beispielsweise in klassischen Energieeinheiten wie beispielsweise Joule angegeben werden könnte.These activities or movements are determined over time. On the basis of a normalized energy factor per time, an energy value can then be derived from the determined activity diagram as a parameter for the energy introduced into the manufacturing process, in particular into the manual process step, with this energy value being specified in classic energy units such as joules, for example.

2 zeigt in einer besonderen Ausführungsform eine Anordnung 10, die eine mobile Arbeitsplattform 11 aufweist, die mithilfe von Rollen 12 bewegbar ausgeführt ist. Die mobile Arbeitsplattform 11 weist dabei eine erste Ebene 13 und eine zweite Ebene 14 auf. 2 shows in a special embodiment an arrangement 10 which has a mobile work platform 11 which is designed to be movable with the aid of rollers 12 . The mobile working platform 11 has a first level 13 and a second level 14 .

Die erste Ebene 13 der mobilen Arbeitsplattform 11 ist dabei als Material- und Geräteaufbewahrung ausgebildet und weist auf der rechten Seite ein Regal bzw. eine Lagereinrichtung 15 auf, in dem die für den Fertigungsprozess notwendigen Materialien 16 untergebracht sind. Handelt es sich bei dem Fertigungsprozess beispielsweise um einen Herstellungsprozess zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, so kann in der Lagereinrichtung 15 beispielsweise das Matrixmaterial und das Fasermaterial eingelagert und aufbewahrt werden.The first level 13 of the mobile work platform 11 is designed as a material and device storage and has a shelf or a storage facility 15 on the right-hand side, in which the materials 16 required for the manufacturing process are accommodated. If the manufacturing process is, for example, a manufacturing process for manufacturing a fiber composite component, the matrix material and the fiber material, for example, can be stored and stored in the storage device 15 .

Die Lagereinrichtung 15 weist dabei eine Messvorrichtung 17 zum Bestimmen der Masse der Materialien 16 auf und steht dabei mit der Auswerteeinheit 5 signaltechnisch in Verbindung.The storage device 15 has a measuring device 17 for determining the mass of the materials 16 and is connected to the evaluation unit 5 in terms of signals.

Durch die Messvorrichtung 17 zum Bestimmen der Masse der Materialien 16 weist die Auswerteeinheit 5 zum Beginn des Fertigungsprozesses, insbesondere zum Beginn des manuellen Prozessschrittes, wie hoch die Gesamtmasse der benötigten und eingelagerten Materialien 16 ist. Durch Herausnehmen einzelner Materialien 16 aus der Lagereinrichtung 15 kann durch eine Differenzbildung der verbleibenden Massen festgestellt werden, wie hoch die aus der Lagereinrichtung 15 entnommene Masse der Materialien 16 ist. Dabei kann angenommen werden, dass diese Materialien 16 in dem Fertigungsprozess verwendet werden, wobei dies nicht nur die in dem Endprodukt verbleibenden Materialien bildet, sondern auch möglichen Abfall, der nicht weiterverwendet werden kann. Am Ende des manuellen Prozessschrittes des Fertigungsprozesses weist die Auswerteeinheit 5 somit die Gesamtmasse der Materialien 16, die aus der Lagereinrichtung 15 für den manuellen Prozessschritt entnommen wurde.Using the measuring device 17 for determining the mass of the materials 16, the evaluation unit 5 shows at the beginning of the manufacturing process, in particular at the beginning of the manual process step, how high the total mass of the required and stored materials 16 is. By removing individual materials 16 from the storage device 15, it can be determined by calculating the difference between the remaining masses, how high the mass of the materials 16 removed from the storage device 15 is. It can be assumed that these materials 16 are used in the manufacturing process, which not only forms the materials remaining in the end product, but also possible waste that cannot be used further. At the end of the manual process step of the manufacturing process, the evaluation unit 5 thus has the total mass of the materials 16 that were removed from the storage facility 15 for the manual process step.

Die mobile Arbeitsplattform 11 weist des Weiteren eine Gerätelagereinrichtung 18 auf, in der Geräte bzw. Maschinen für den manuellen Prozessschritt aufbewahrt werden können. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist hierbei ein Vakuumsystem 19 enthalten, das an eine elektrische Spannungsversorgung 20 angeschlossen ist. Die elektrische Spannungsversorgung 20 steht dabei mit einer Messvorrichtung 21 zum Messen der elektrischen Energie, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt wird, in Verbindung, so dass über den gesamten manuellen Prozessschritt hinweg die verbrauchte elektrische Energie gemessen werden kann. Die Messvorrichtung 21 zum Messen der elektrischen Energie steht dabei ebenfalls mit der Auswerteeinheit 5 signaltechnisch in Verbindung, so dass der gesamte elektrische Energieverbrauch während des manuellen Prozessschrittes an der mobilen Arbeitsstation 11 erfasst und in die Berechnung des Energiewertes mit einfließen kann.The mobile work platform 11 also has a device storage facility 18 in which devices or machines for the manual process step can be stored. In the embodiment of 2 This includes a vacuum system 19 which is connected to an electrical power supply 20 . The electrical power supply 20 is connected to a measuring device 21 for measuring the electrical energy required to carry out the manufacturing process, so that the electrical energy consumed can be measured over the entire manual process step. The measuring device 21 for measuring the electrical energy is also connected to the evaluation unit 5 in terms of signals, so that the entire electrical energy consumption during the manual process step can be recorded at the mobile workstation 11 and included in the calculation of the energy value.

Die mobile Arbeitsstation 11 weist des Weiteren eine zweite Ebene bzw. Arbeitsebene 14 auf, die eine formgebende Werkzeugoberfläche 22 hat. Auf dieser formgebenden Werkzeugoberfläche 22 kann beispielsweise ein Fasermaterial 23 zur Herstellung einer Faserpreform 24 abgelegt werden, was in der Regel durch die beteiligten Mitarbeiter manuell, d.h. händisch, durchgeführt werden muss.The mobile work station 11 also has a second level or work level 14 which has a shaping tool surface 22 . For example, a fiber material 23 for producing a fiber preform 24 can be placed on this shaping tool surface 22, which usually has to be carried out manually by the employees involved.

Die mobile Arbeitsplattform 11 weist des Weiteren eine Kamera 4 auf, die ebenfalls mit der Auswerteeinheit 5 signaltechnisch verbunden ist und zum Erfassen der Bewegungen der an der mobilen Arbeitsplattform 11 arbeitenden Mitarbeiter ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt, wird anhand der Bewegungen dann eine Art Aktivitäts-Zeit-Diagramm ermittelt, das dann die Basis für die Ermittlung des Energiewertes liefert.The mobile work platform 11 also has a camera 4 which is also connected to the evaluation unit 5 in terms of signals and is designed to record the movements of the employees working on the mobile work platform 11 . As already mentioned, a type of activity-time diagram is then determined on the basis of the movements, which then provides the basis for determining the energy value.

Die Auswerteeinheit 5 ist in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 2 so ausgebildet, dass nun basierend auf dem Aktivitäts-Zeit-Diagramm, den ermittelten und gemessenen Massen der verwendeten Materialien sowie dem elektrischen Energieverbrauch während des manuellen Prozessschrittes dann der Energiewert berechnet wird, der einen Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie darstellt.The evaluation unit 5 is in relation to the embodiment of 2 designed in such a way that the energy value is then calculated based on the activity-time diagram, the determined and measured masses of the materials used and the electrical energy consumption during the manual process step, which represents a parameter for the energy introduced into the manufacturing process.

Somit lassen sich umfassend Rückschlüsse über die für die Life-Cycle-Modelle benötigte Prozessenergie ermitteln, ohne dass hier auf grobe Schätzungen zurückgegriffen werden muss.This allows comprehensive conclusions to be drawn about the process energy required for the life cycle models without having to resort to rough estimates.

Claims (6)

Verfahren zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie, wobei der Fertigungsprozess zumindest einen manuellen Prozessschritt aufweist, der von einem oder mehreren Menschen durch vorgegebene Handlungen ausgeführt wird, wobei - mittels einer elektronischen Bewegungsdetektionsvorrichtung die Bewegungen der an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschritt beteiligten Menschen während der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes über die Zeit erfasst und mittels einer elektronischen Auswerteeinheit (5) dann ein Energiewert als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Menschen über die Zeit ermittelt wird, - wobei die an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen mittels einer oder mehrerer Kameras (4) der elektronischen Bewegungsdetektionsvorrichtung in Bilddaten aufgenommen werden, die Bewegungen der in den Bilddaten aufgenommenen Menschen über die Zeit mittels einer Auswerteeinheit (5) erkannt werden und der Energiewert in Abhängigkeit von den erkannten Bewegungen ermittelt wird, - mittels der elektronischen Bewegungsdetektion weiterhin Bewegungen von für den Fertigungsprozess verwendeten Gegenständen und/oder Materialien (16) über die Zeit erfasst und mittels der elektronischen Auswerteeinheit (5) dann der Energiewert weiterhin in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Gegenstände und/oder Materialen über die Zeit ermittelt wird, und - mittels einer Messvorrichtung (17) die elektrische Energie, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt wird, gemessen und mittels der elektronischen Auswerteeinheit (5) dann der Energiewert weiterhin in Abhängigkeit von der gemessenen elektrischen Energie ermittelt wird. A method for determining the energy introduced into a manufacturing process, the manufacturing process having at least one manual process step that is carried out by one or more people through predetermined actions, wherein - by means of an electronic movement detection device, the movements of the people involved in the execution of the at least one manual process step are recorded over time during the execution of the at least one manual process step and then by means of an electronic evaluation unit (5) an energy value as a parameter for the energy introduced into the production process is determined depending on the recorded movements of people over time, - wherein the people involved in the execution of the at least one manual process step are recorded in image data by means of one or more cameras (4) of the electronic movement detection device, the movements of the people recorded in the image data are recognized over time by means of an evaluation unit (5) and the Energy value is determined depending on the detected movements, - by means of the electronic movement detection, movements of objects and/or materials (16) used for the production process are also recorded over time and by means of the electronic evaluation unit (5) the energy value is then further determined as a function of the recorded movements of the objects and/or materials over the time is determined, and - Using a measuring device (17), the electrical energy required to carry out the manufacturing process is measured and the electronic evaluation unit (5) then determines the energy value as a function of the measured electrical energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Messvorrichtung (17) die Masse der für den Fertigungsprozess verwendeten Materialien (16) bestimmt und mittels der elektronischen Auswerteeinheit (5) dann der Energiewert weiterhin in Abhängigkeit von der bestimmten Masse der Materialien ermittelt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the mass of the materials (16) used for the production process is determined by means of a measuring device (17) and the energy value is then further determined by means of the electronic evaluation unit (5) as a function of the determined mass of the materials. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungsprozess die Herstellung eines Faserverbundbauteils ist, bei dem ein in ein Fasermaterial (23) infundiertes Matrixmaterial durch Temperieren ausgehärtet wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the manufacturing process is the production of a fiber composite component, in which a in a fiber material (23) infused matrix material is cured by tempering. Anordnung zum Bestimmen der in einen Fertigungsprozess eingebrachten Energie, wobei der Fertigungsprozess zumindest einen manuellen Prozessschritt aufweist, der von einem oder mehreren Menschen durch vorgegebene Handlungen ausgeführt wird, wobei - die Anordnung eine elektronische Bewegungsdetektionsvorrichtung hat, die zum Erfassen von Bewegungen der an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen während der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes ausgebildet ist, und eine Auswerteeinheit aufweist, die zum Ermitteln eines Energiewertes als Parameter für die in den Fertigungsprozess eingebrachte Energie in Abhängigkeit von der erfassten Bewegung der Menschen eingerichtet ist, wobei die elektronische Bewegungsdetektionsvorrichtung eine oder mehrere Kameras (4) zur Aufnahme von Bilddaten hat, um die an der Ausführung des zumindest einen manuellen Prozessschrittes beteiligten Menschen aufzunehmen, wobei die Auswerteeinheit (5) zum Erkennen der Bewegungen der in den Bilddaten aufgenommenen Menschen und zum Ermitteln des Energiewertes in Abhängigkeit von den erkannten Bewegungen eingerichtet ist, - die elektronische Bewegungsdetektionsvorrichtung zum Erfassen von Bewegungen von für den Fertigungsprozess verwendeten Gegenständen und/oder Materialien (16) über die Zeit ausgebildet und die elektronische Auswerteeinheit (5) dann zum Ermitteln des Energiewertes weiterhin in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Gegenstände und/oder Materialen (16) über die Zeit eingerichtet ist, - die Anordnung eine Messvorrichtung (17) zum Messen der elektrischen Energie, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt wird, hat, wobei die elektronischen Auswerteeinheit (5) dann zum Ermitteln des Energiewerts weiterhin in Abhängigkeit von der gemessenen elektrischen Energie eingerichtet ist.Arrangement for determining the energy introduced into a manufacturing process, wherein the manufacturing process has at least one manual process step that is carried out by one or more people through predetermined actions, wherein - the arrangement has an electronic movement detection device which is designed to detect movements of the people involved in the execution of the at least one manual process step during the execution of the at least one manual process step, and has an evaluation unit which is used to determine an energy value as a parameter for the in the energy introduced into the production process is set up as a function of the detected movement of the people, the electronic movement detection device having one or more cameras (4) for recording image data in order to record the people involved in the execution of the at least one manual process step, the evaluation unit ( 5) is set up to detect the movements of the people recorded in the image data and to determine the energy value as a function of the detected movements, - the electronic movement detection device is designed to detect movements of objects and/or materials (16) used for the manufacturing process over time and the electronic evaluation unit (5) then continues to determine the energy value as a function of the detected movements of the objects and/or materials (16) established over time, - the arrangement has a measuring device (17) for measuring the electrical energy required to carry out the manufacturing process, the electronic evaluation unit (5) then being set up to determine the energy value as a function of the measured electrical energy. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Messvorrichtung (17) zum Bestimmen der Masse der für den Fertigungsprozess verwendeten Materialien (16) hat, wobei die elektronische Auswerteeinheit (5) dann zum Ermitteln des Energiewerts weiterhin in Abhängigkeit von der bestimmten Masse der Materialien (16) eingerichtet ist.arrangement according to claim 4 , characterized in that the arrangement has a measuring device (17) for determining the mass of the materials (16) used for the manufacturing process, the electronic evaluation unit (5) then for determining the energy value also depending on the determined mass of the materials (16 ) is set up. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine mobile Arbeitsplattform (11) hat, die mindestens eine erste Ebene (13) und mindestens eine zweite Ebene (14) aufweist, wobei die erste Ebene (13) zum Aufbewahren zumindest eines Teils der für die Durchführung des Fertigungsprozesses benötigten Materialen (16) ausgebildet ist und eine Messvorrichtung (17) zum Bestimmen der Masse der aufbewahrten Materialien (16) aufweist, wobei die Arbeitsplattform (11) elektrische Kontakte zum elektrischen Kontaktieren von elektrischen Arbeitsgeräten hat, die mit einer Messvorrichtung (17) zum Messen der elektrischen Energie bei der Verwendung der elektrischen Arbeitsgeräte aufweist, und wobei die zweite Ebene (14) eine Werkzeugoberfläche (22) zur Durchführung eines manuellen Prozessschrittes hat.arrangement according to claim 4 and 5 , characterized in that the arrangement has a mobile work platform (11) which has at least a first level (13) and at least a second level (14), the first level (13) for storing at least part of the equipment required for carrying out the Manufacturing process required materials (16) is formed and a measuring device (17) for determining the mass of the stored materials (16), wherein the working platform (11) has electrical contacts for electrically contacting electrical working devices, which has a measuring device (17) for measuring the electrical energy when using the electrical working devices , and wherein the second level (14) has a tool surface (22) for performing a manual process step.
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