-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Entscheidungshilfe, ob an wenigstens einer Fertigungsstation einer Fertigungslinie eine außerplanmäßige Wartung während eines Fertigungsprozesses oder eine planmäßige Wartung durchzuführen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein System, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug aufweisend ein Fahrzeugteil, das in einer Fertigungslinie hergestellt ist, bei welcher mittels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Entscheidungshilfe entschieden worden ist, ob eine planmäßige Wartung oder eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist.
-
Komplexe Fertigungslinien, wie beispielsweise Lackstränge bei der Batteriezell-Lackierung, bestehen in der Regel aus mehreren Fertigungsstation, in denen jeweils separate und teilweise räumlich getrennte Fertigungsprozesse im Wertschöpfungsstrang des finalen Produkts durchgeführt werden. Die Fertigungsstation kann hierbei beispielsweise eine wertschöpfende Station, in der ein Produktionsschritt erfolgt, oder eine Abnahmeprüfung sein. Eine Fertigungslinie im Sinne dieser Erfindung kann derart ausgebildet sein, dass diese nur eine Fertigungsstation umfasst. Die einzelne Fertigungsstation stellt hierbei zugleich die gesamte Fertigungslinie dar. Jedoch ist es allgemein üblich, dass eine Fertigungslinie, wie zuvor beschrieben, mehrere Fertigungsstationen umfasst.
-
Die Fertigungslinie ist ausgebildet, Teile zu fertigen. Unter Teile sind beispielsweise Bauteile einzelner Komponenten oder Fahrzeugteile bestehend aus mehreren Komponenten, wie beispielsweise ein Batteriemodul, zu verstehen. Ein Beispiel für eine Fertigungslinie ist ein Lackstrang für die Batteriezell-Lackierung, eine Modullinie, eine Speicherlinie oder eine Fertigungslinien, die außerhalb der Elektrifizierung besteht.
-
Die Fertigungslinie ist ausgelegt, gemäß einer theoretischen Gesamtanlageneffektivität eine bestimmte Anzahl an Teile pro Stunde zu fertigen. Die Zeiteinheit Stunde ist hierbei lediglich beispielhaft für eine übliche Zeiteinheit genannt. Weitere mögliche Zeiteinheiten sind beispielsweise Minuten oder Tage.
-
Die theoretische Gesamtanlageneffektivität ist im Englischen auch unter „Overall Equipment Effectiveness“ mit der Abkürzung OEE bekannt. Die Fertigungslinie an sich fertigt eine Gesamtanzahl an Teilen pro Stunde, die unter der Gesamtanlageneffektivität liegt. Die Gesamtanzahl soll beispielsweise nicht weniger als 75% der Gesamtanlageneffektivität betragen. Generell wird die Gesamtanlageneffektivität beispielsweise durch fehlerhafte produzierte Teile oder einer erhöhten Taktzeit reduziert.
-
Fehlerhaft gefertigte Teile sind Teile, die außerhalb einer Produktionsspezifikation gefertigt sind. Diese Teile werden oft auch mit „nicht in Ordnung“ oder der Abkürzung „niO“ betitelt. Die Anzahl an fehlerhaft produzierte Teile pro Zeiteinheit einer Fertigungsstation bildet die Ausschussanzahl. Diese kann in Prozent der Gesamtanzahl angegeben werden. Hierbei ist zu beachten, dass ein in einer Fertigungsstation fehlerhaft produziertes Teil auch zugleich zu einem fehlerhaft produzierten Teil einer Fertigungslinie führen kann. Insbesondere wenn an einem Teil mehrere nachfolgende Fertigungsschritte in mehreren Fertigungsstationen der Reihe nach durchgeführt werden. Die Information, dass in einer Fertigungsstation ein Teil fehlerhaft gefertigt wurde, kann direkt an ein Überwachungssystem oder einen Bediener übermittelt werden. Hierdurch ist eine unmittelbare Anzeige dahingehend möglich, dass ein bestimmter Fertigungsvorgang davonläuft. Unter Davonlaufen eines Fertigungsvorgangs ist zu verstehen, dass die Anzahl an fehlerhaft produzierten Teilen in einer Fertigungsstation ansteigt, insbesondere über einen akzeptablen Wert ansteigt.
-
Damit die Fertigungsstationen einer Fertigungslinie Teile nach Produktionsspezifikation über beispielsweise die gesamte Lebensdauer der Fertigungslinie fertigen, werden die Fertigungsstationen in geplanten Wartungsintervallen regelmäßig gewartet. Hierzu sind die geplanten Wartungsintervalle meist derart terminiert, dass diese beispielsweise nach einer Schicht oder während einer Ruhephase durchgeführt werden, in der keine Teile produziert werden. Folglich wirkt sich die geplante Wartung nicht auf die Anzahl der gefertigten Teile während eines Fertigungsprozesses aus.
-
Ein einzelner Fertigungsprozess erstreckt sich zwischen zwei geplanten Wartungsintervallen. In dieser Zeit werden Teile gefertigt, sofern keine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist.
-
Die außerplanmäßige Wartung ist eine Wartung, die während eines Fertigungsprozesses durchgeführt werden muss. Hierbei muss zumindest die zu wartende Fertigungsstation die Fertigung einstellen, sodass eine Wartung durchgeführt werden kann. Meist ist hierbei auch die gesamte Fertigungslinie betroffen, sodass alle Fertigungsstationen den Fertigungsprozess unterbrechen müssen. Die außerplanmäßige Wartung erstreckt sich über eine Wartungszeit. Während dieser Wartungszeit können keine Teile produziert werden. Folglich steigt ein außerplanmäßiger Stückzahlverlust an nicht gefertigten Teilen an. Üblicherweise wird eine außerplanmäßige Wartung durchgeführt, wenn an einer Fertigungsstation während eines Produktionsprozesses die Fehlerquote ansteigt. Nach der außerplanmäßigen Wartung wird die Fertigungslinie wieder angefahren und der Fertigungsprozess bis zur nächsten geplanten Wartung weiter geführt.
-
Hierbei stellt sich jedoch das Problem, das es gerade bei einer Vielzahl an Fertigungsstationen nur sehr schwer abzuschätzen ist, ob es sinnvoll ist, eine außerplanmäßige Wartung während eines Fertigungsprozesses vor der planmäßigen Wartung durchzuführen.
-
Hierzu ist aus
EP 1 959 325 A2 ein Verfahren zur Vorhersage der mittleren Zeitspanne zwischen zwei Ausfällen einer Fertigungsanlage bekannt. Das Verfahren dient vor allem dazu, die Häufigkeit ungeplanter Ausfälle und die damit verbundenen Ausfallzeiten vorherzusagen.
-
EP 2 837 984 A2 offenbart ein Verfahren zur optimierten Terminierung von geplanten Wartungsarbeiten an einem Windpark. Hierdurch soll die Verfügbarkeit und die Lebensdauer der Windturbine verlängert werden.
-
WO 2011 / 054 005 A2 offenbart ein Verfahren zur automatisierten Vorhersage von geplanten Wartungsarbeiten an Werkzeugen. Hierzu sind mögliche anfallende Wartungsdaten zu der Wartungsarbeit eines Werkzeug bekannt. Basierend auf dieser Information kann eine optimierte Terminierung einer Wartung mehrerer Werkzeuge vorgenommen werden kann.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen die Anzahl an gefertigten Teilen während eines Fertigungsprozesses maximiert werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 8, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 und ein Fahrzeug nach Anspruch 10 vorgeschlagen.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer Entscheidungshilfe, ob an wenigstens einer Fertigungsstation einer Fertigungslinie eine außerplanmäßige Wartung während eines Fertigungsprozesses oder eine planmäßige Wartung durchzuführen ist. Die Fertigungsstation ist eingerichtet, eine Gesamtanzahl an Teilen pro Zeiteinheit zu fertigen, und eine Fehlerquote an fehlerhaft produzierten Teilen pro Zeiteinheit aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Ermitteln einer Restzeit bis zur nächsten planmäßigen Wartung;
- b) Ermitteln einer Ausschussanzahl an fehlerhaften Teilen bis zur nächsten planmäßigen Wartung auf Basis der Gesamtanzahl, der Restzeit und der Fehlerquote;
- c) Ermitteln einer Wartungszeit zur Wartung der Fertigungsstation;
- d) Ermitteln einer Ausfallanzahl an nicht-produzierten Teilen während der Wartungszeit auf Basis der Gesamtanzahl und der Wartungszeit; und
- e) Vergleich der Ausschussanzahl mit der Ausfallanzahl und
- f) Anzeigen der Entscheidungshilfe auf Basis des Vergleichs.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass dem Betreiber eine Unterstützung dahin gegeben wird, dass mehr Teile entsprechend der definierten Produktspezifikation gefertigt werden können, wenn eine außerplanmäßige Wartung durchgeführt wird als mit einer erhöhten Fehlerquote bis zur planmäßigen Wartung den Fertigungsprozess fortzuführen. Gerade dadurch, dass es üblicherweise ungefähr 20 min dauert, bis eine derartige Entscheidung getroffen wird, wird durch das vorgeschlagene Verfahren die Entscheidungsfindung stark vereinfacht und dadurch beschleunigt. Denn der Bediener kann sofort entscheiden, ob eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist oder nicht.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Ausschussanzahl durch das Produkt der Gesamtanzahl, der Restzeit und der Fehlerquote gebildet, wobei die Gesamtanzahl in Teilen pro Zeiteinheit, die Restzeit in derselben Zeiteinheit und die Fehlerquote in % der Gesamtanzahl angegeben ist.
-
Ein Betreiber ist beispielsweise ein Vorarbeiter in einem Werk, der für eine Fertigungslinie verantwortlich ist.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Entscheidungshilfe angezeigt, dass eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist, wenn die Ausschussanzahl größer oder gleich der Ausfallanzahl ist.
-
Hierdurch kann eine klare Grenze als Entscheidungshilfe eingeführt werden. Die Frage, ob eine Weiterproduktion mit erhöhter Fehlerquote oder ein außerplanmä-ßiger Wartungsstopp durchzuführen ist, kann somit hart gemonitort werden.
-
Vorteilhaft ist die Dauer der Wartungszeit durch einen bestimmten Fehler definiert. Die Wartungszeit oder die Dauer einer außerplanmäßigen Wartung kann sich in Abhängigkeit der durchzuführenden Wartungsarbeit unterscheiden. Die zu wartende Fertigungsstation kann ebenfalls ein Faktor sein, der die Dauer der außerplanmäßigen Wartung definiert. Generell ist hierzu durch statistische Betrachtungen im Voraus bekannt, wie lange eine entsprechende außerplanmäßige Wartung dauert oder wie lange die Wartungszeit ist. Üblicherweise erstreckt sich die Dauer einer Wartungszeit über 10 min, 20 min oder 60 min. Folglich ist durch das Ermitteln einer Wartungszeit beispielsweise zu verstehen, dass die Fertigungsstation ermittelt wird, die eine erhöhten Ausschussanzahl aufweist, und von einer Datenbank die Wartungszeit für die Fertigungsstation ermittelt wird.
-
Vorteilhaft wird die Entscheidungshilfe in einer grafischen Darstellung angezeigt. Eine grafische Darstellung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine intuitive Darstellung, sodass ein Bediener auf einem Blick einen Hinweis dahingehend erhält, ob eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist oder nicht. Die graphische Darstellung kann zwei Achsen aufweisen. Auf der y-Achse wird die Zeit bis zur nächsten Wartung angezeigt und auf der x-Achse wird die Fehlerquote angezeigt.
-
Vorteilhaft zeigt die Entscheidungshilfe einen Entscheidungspunkt an, zu dem die Ausschussanzahl gleich der Ausfallanzahl ist. Der Entscheidungspunkt ermöglicht eine klare Hilfestellung und stellt eine einfache und visuelle Entscheidungshilfe für einen Bediener dar. In einer grafischen Darstellung kann der Entscheidungspunkt eine Linie, mit einem regressiven Verlauf sein.
-
Vorteilhaft umfasst die Ausschussanzahl die Anzahl der produzierten Teile, die außerhalb einer definierten Produktspezifikation sind. Bei einer Fertigungsstation, die beispielsweise verschiedene Teile oder Teile für verschiedene Verwendungszwecke, beispielsweise Fahrzeugklassen, fertigt, kann es sein, dass sich die Produktspezifikation unterscheiden. Folglich kann die Entscheidung dahingehend variieren, ob ein Teil außerhalb einer Produktspezifikation liegt. Folglich lässt die definierte Produktspezifikation eine detaillierte Betrachtung zu.
-
Vorteilhaft umfasst die Fertigungslinie wenigstens zwei Fertigungsstationen. Gerade komplexe Fertigungslinien weisen mehr als eine Fertigungsstation auf. Gerade hierbei ist eine Kontrolle und eine Entscheidungshilfe von besonderem Vorteil, da durch die Vielzahl an Fertigungsstationen und unterschiedlichen Wartungszeiten es einem Bediener schwer fällt, lediglich anhand seiner Erfahren abzuschätzen, ob eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist oder nicht.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung der Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen.
-
Ein weitere Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug aufweisend ein Fahrzeugteil, das in einer Fertigungslinie hergestellt ist, bei welcher mittels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Entscheidungshilfe, wie zuvor beschrieben, entschieden worden ist, ob eine planmäßige Wartung oder eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen ist.
-
Nachfolgend werden ein Fahrzeug und eine Fertigungslinie sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigt:
- 1 eine Fertigungslinie umfassend Fertigungsstationen;
- 2 eine grafische Darstellung zur Anzeige einer erfindungsgemäßen Entscheidungshilfe; und
- 3 die grafische Darstellung nach 2 mit hervorgehobenen Bereichen.
-
1 zeigt eine Fertigungslinie 100 umfassend mehrere Fertigungsstationen 10, nämlich eine erste Fertigungsstation10-1, eine zweite Fertigungsstation10-2, eine dritte Fertigungsstation 10-3, eine vierte Fertigungsstation 10-4 und eine Nte Fertigungsstation 10-N, wobei N anzeigt, dass beliebig viele weitere Fertigungsstationen umfasst sein können.
-
Die Fertigungslinie 10 fertigt eine Gesamtanzahl X an Teilen pro Stunde. Die jeweilige Fertigungsstation 10 weist hierbei eine Fehlerquote Q an fehlerhaft produzierten Teile pro Stunde auf. Bis zur nächsten planmäßigen Wartung verbleibt eine Restzeit t
rest. Eine Ausschussanzahl X
aus wird basierend auf folgender Formel berechnet, wobei die einzelnen Faktoren X, Q, t
rest miteinander multipliziert werden:
-
Hierbei ist die Gesamtanzahl X in Teilen pro Stunde, die Fehlerquote in % der Gesamtanzahl X und die Restzeit trest in Stunden angegeben.
-
Eine außerplanmäßige Wartung nimmt eine Wartungszeit twart in Anspruch. Hierbei können keine Teile in der Fertigungslinie 100 gefertigt werden. Die Anzahl der in dieser Zeit nicht gefertigten Teile ist eine Ausfallanzahl xnicht. Die Ausfallanzahl xnicht berechnet sich durch die Multiplikation der Wartungszeit twart mit der Gesamtanzahl X. In einer möglichen Ausgestaltung kann zur Berechnung der Ausfallanzahl xnicht auch die Fehlerquote Q berücksichtigt werden.
-
Zur Entscheidungshilfe wird die Ausfallanzahl Xnicht mit der Ausschussanzahl Xaus verglichen. Sobald die Ausschussanzahl Xaus größer oder gleich der Ausfallanzahl Xnicht ist, empfiehlt es sich, eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen.
-
2 zeigt eine grafische Darstellung für eine Fertigungslinie, die auf einem Bildschirm eines PCs eine Entscheidungshilfe anzeigt, ob an wenigstens einer Fertigungsstation 10 einer Fertigungslinie 100 eine außerplanmäßige Wartung während eines Fertigungsprozesses oder eine planmäßige Wartung durchzuführen ist.
-
Die grafische Darstellung weist eine X-Achse und eine Y-Achse auf. Die X-Achse zeigt in gleichmäßigen Intervallen die Fehlerquote Q an. Die Fehlerquote Q zeigt die fehlerhaft gefertigten Teile pro Stunde an. In der vorliegend Ausführung ist die Fehlerquote Q in % der Gesamtanzahl X angegeben. Die Y-Achse zeigt in gleichmäßigen Intervallen die Restzeit trest in Stunden bis zur nächsten planmäßigen Wartung an. Die auf der X-Achse und auf der Y-Achse angezeigten Werte können auch miteinander getauscht werden.
-
Ferner weist die grafische Darstellung drei regressiv verlaufenden Linien auf, die jeweils einen Entscheidungspunkt E1, E2, E3 darstellen. Fertigt die Fertigungslinie zu einem bestimmten Zeitpunkt Teile, sodass sich ein Wert Ergibt, der sich in einem Bereich links des Entscheidungspunkts E1, E2 oder E3, wie in 2 gezeigt, befindet, wird eine Weiterproduktion empfohlen. Fertigt die Fertigungslinie zu einem bestimmten Zeitpunkt Teile, sodass sich ein Wert Ergibt, der sich in einem Bereich rechts des Entscheidungspunkts E1, E2 oder E3, wie in 2 gezeigt, befindet, wird die Durchführung einer außerplanmäßigen Wartung empfohlen.
-
Der erste Entscheidungspunkt E1 stellt eine Linie dar, zu dem die Ausschussanzahl Xaus gleich der Ausfallanzahl Xnicht bei einer Wartungszeit twart von 10 Minuten ist. Der zweite Entscheidungspunkt E2 stellt eine Linie dar, zu dem die Ausschussanzahl Xaus gleich der Ausfallanzahl Xnicht bei einer Wartungszeit twart von 20 Minuten ist. Der dritte Entscheidungspunkt E3 stellt eine Linie dar, zu dem die Ausschussanzahl Xaus gleich der Ausfallanzahl Xnicht bei einer Wartungszeit twart von 60 Minuten ist.
-
Zur Verdeutlichung werden die folgenden Beispiele beschrieben.
-
In einem ersten Beispiel beträgt die Restzeit trest 5 Stunden. Die Fertigungslinie 10 weist eine Fehlerquote Q von 10% auf. Die Ausschussanzahl Xaus beträgt 700 Teile. Bei einer Wartungszeit twart von 60 min ergibt die Ausfallanzahl xnicht 1323 Teile. Anhand des ermittelten Fehlers der Fertigungsstation 10 wird die Wartungszeit twart definiert. Vorliegend wird eine Wartungszeit twart von 60 min benötigt.
-
Bei einer Wartungszeit twart von 60 min ist die Ausschussanzahl Xaus kleiner als die Ausfallanzahl xnicht. In der Grafik wird anhand der Restzeit trest und der Fehlerquote Q ein Punkt Bsp1 angezeigt, der sich links des dritten Entscheidungspunkts E3 für eine 60 minütige außerplanmäßige Wartung befindet. Folglich ist die Empfehlung, keine außerplanmäßige Wartung durchzuführen und stattdessen bis zur nächsten planmäßigen Wartung mit einer erhöhten Fehlerquote Q zu fertigen.
-
In einem zweiten Beispiel beträgt die Restzeit trest 8 Stunden. Die Fertigungslinie 10 weist eine Fehlerquote von 6% auf. Die Ausschussanzahl Xaus beträgt 1100 Teile. Bei einer Wartungszeit twart von 20 min ergibt die Ausfallanzahl xnicht 770 Teile. Die Ausschussanzahl Xaus ist größer als die Ausfallanzahl xnicht. In der Grafik wird anhand der Restzeit trest und der Fehlerquote von 6% ein Punkt Bsp2 angezeigt, der sich rechts des Entscheidungspunkts E2 für eine 20 minütige außerplanmäßige Wartung befindet. Folglich ist die Empfehlung eine außerplanmäßige Wartung durchzuführen.
-
Die grafische Darstellung gemäß 3 unterscheidet sich dadurch, dass in der Grafik zusätzliche Bereiche Ber1, Ber2, Ber3, Ber4, Ber5 angezeigt werden. Der erste Bereich Ber1 zeigt in einer einheitlichen Farbe eine Ausschussanzahl Xaus zwischen 0 und 200 Teile an fehlerhaft gefertigte Teile an. Der zweite Bereich Ber2 zeigt in einer einheitlichen Farbe eine Ausschussanzahl Xaus zwischen 201 und 400 Teile an fehlerhaft gefertigte Teile an. Der dritte Bereich Ber3 zeigt in einer einheitlichen Farbe eine Ausschussanzahl Xaus zwischen 401 und 600 Teile an fehlerhaft gefertigte Teile an. Der vierte Bereich Ber4 zeigt in einer einheitlichen Farbe eine Ausschussanzahl Xaus zwischen 601 und 700 Teile an fehlerhaft gefertigte Teile an. Der fünfte Bereich Ber5 zeigt in einer einheitlichen Farbe eine Ausschussanzahl Xaus zwischen 701 und mehr Teile an fehlerhaft gefertigte Teile an.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die aktuellen Werte der Fertigungslinie in der grafischen Darstellung live angezeigt werden. Ferner ist es bevorzugt, dass die Historie ebenfalls angezeigt wird.
-
Die grafische Darstellung ermöglicht eine einfache und intuitive Entscheidungshilfe.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fertigungsstation
- 10-1
- erste Fertigungsstation
- 10-2
- zweite Fertigungsstation
- 10-3
- dritte Fertigungsstation
- 10-4
- vierte Fertigungsstation
- 10-N
- Nte Fertigungsstation
- 100
- Fertigungslinie
- X
- Gesamtanzahl an Teilen pro Zeiteinheit
- Q
- Fehlerquote an fehlerhaft produzierten Teilen pro Zeiteinheit
- trest
- Restzeit
- Xaus
- Ausschussanzahl
- twart
- Wartungszeit
- xnicht
- Ausfallanzahl
- E1
- Entscheidungspunkt
- E2
- Entscheidungspunkt
- E3
- Entscheidungspunkt
- Bsp1
- Beispiel 1
- Bsp2
- Beispiel 2
- Ber1
- Bereich 1
- Ber2
- Bereich 2
- Ber3
- Bereich 3
- Ber4
- Bereich 4
- Ber5
- Bereich 5
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1959325 A2 [0011]
- EP 2837984 A2 [0012]
- WO 2011054005 A2 [0013]
