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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und ein System zum Herstellen eines komplexen Gegenstands,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Bei der industriellen Serienfertigung
werden sich ständig
wiederholende Fertigungsvorgänge durchgeführt. Beispielsweise
werden Anbauteile an eine Kraftfahrzeugkarrosserie geschraubt. Hierzu wird
die Kraftfahrzeugkarosserie auf einem Förderband entlang einer Vielzahl
von Schraubstationen gefördert.
Bei den Schraubstationen werden verschiedene Teilegruppen an die
Karosserie angeschraubt. Das Festdrehen der Schrauben oder Muttern
erfolgt dabei mit Hilfe von handgeführten motorgetriebenen Schraubern.
Bei der Befestigung von sicherheitsrelevanten Teilen ist es wichtig,
dass die Schrauben mit einem definierten Drehwinkel und Drehmoment
angezogen werden. Es ist daher von großer Bedeutung, dem Werker,
die für
die Schraubungen notwendigen Daten zur Verfügung zu stellen. Ferner ist
es wichtig, die Daten der Verschraubungen zu erfassen.
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Bisher waren hierfür den Schraubstationen Computer
zugeordnet, in denen die Daten für
die Verschraubungen dieser Schraubstation gespeichert waren. Der
Werker konnte vor der Verschraubung einer Teilegruppe diese Schraubdaten
auslesen, um die Verschraubungen dann an Hand dieser Daten vorzunehmen.
Die Montageparameter für
die durchgeführten
Verschraubungen, wie zum Beispiel der Drehwinkel und das Drehmoment,
konnten in den Computer der Schraubstation eingegeben und von diesem
gespeichert werden. Nachteilhaft an diesem System ist, dass es sehr
unflexibel ist. Treten Änderungen
der Schraubdaten auf, muss der Computer jeder Schraubstation neu
programmiert werden. Außerdem
ist die Auswertung der gespeicherten Daten aufwändig und zeitintensiv, da die
Daten der Computer jeder Schraubstation ausgelesen und in ein Archivsystem übertragen
werden müssen.
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Aus der
DE 198 43 151 C2 ist eine
Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks bekannt.
Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst ein Bearbeitungswerkzeug, wie
zum Beispiel einen Schrauber. Dieses Bearbeitungswerkzeug umfasst eine
Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Werkstück-spezifischen Parametern.
Beispielsweise wird eine dem Werkstück zugeordnete Bearbeitungskarte gelesen.
Von dieser Bearbeitungskarte erhält
die Erfassungseinrichtung die Parameter für den Bearbeitungsvorgang.
Von der Erfassungseinrichtung werden die Parameter an eine Steuereinheit übertragen, die
auf Grundlage der erfassten Parameter dann die Steuerung des Bearbeitungswerkzeugs
vornimmt. Nachteilhaft an dieser Bearbeitungsvorrichtung ist, dass
das Erfassen der Bearbeitungsparameter über die Bearbeitungskarte sehr
unflexibel ist. Änderungen
der Bearbeitungsparameter müssen
auf jeder Bearbeitungskarte vermerkt werden, bevor das Werkstück in die
Serienfertigung kommt. Außerdem werden
Daten der durchgeführten
Verschraubungen nicht erfasst und gespeichert.
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Aus der
DE 36 37 236 C2 ist eine
Steuerungs- und Überwachungsanordnung
für ein
Montage-Werkzeug, wie einem Schrauber, bekannt. Bei dieser Anordnung
werden sogenannte „intelligente" Montage-Werkzeuge
verwendet, die einen Montagevorgang nach einem vorgegebenen Soll-Wert
durchführen
können
und den tatsächlich
erzielten Ist-Wert der Montage ausgeben. Um zu erfassen, welcher Montagevorgang
durchgeführt
wurde, ist bei der Anordnung eine Erkennungseinrichtung vorgesehen, die
ein Erkennungssignal erzeugt, wenn die Bedienungsperson das Montage-Werkzeug
in einen bestimmten Raumbereich bringt. In Abhängigkeit von diesem Erkennungssignal
werden Montage-Werkzeug-Sollwerte und Toleranzgrenzen übermittelt. Auch
bei dieser Anordnung ist es jedoch nachteilhafterweise nicht möglich, schnell
und flexibel auf Änderungen
von Daten, welche die Eigenschaften des zu fertigenden Kraftfahrzeuges
betreffen, zu reagieren.
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Aus der
DE 100 28 870 A1 ist eine
elektronische Wagenprüfkarte
bekannt. Solche Wagenprüfkarten
dienen der Qualitätssicherung.
Früher
waren es Papierkarten, auf denen Fertigungsdaten eingetragen wurden.
Die in der
DE 100
28 870 A1 vorgeschlagene elektronische Wagenprüfkarte kann
nun bei der Fertigung anfallende Daten elektronisch erfassen. Auf
diese Daten kann dann über
eine elektronische Datenverwaltung zugegriffen werden. Außerdem können diese
Daten in ein elektronisches Archivsystem aufgenommen werden. Die
elektronische Wagenprüfkarte
dient daher insbesondere der Erfassung, Auswertung und Archivierung
von Fehlern bei der Fertigung.
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Ein weiteres System und Verfahren
zur Qualitätskontrolle
ist in der
DE 199
27 498 A1 beschrieben. Das System umfasst stationäre oder
mobile Eingabegeräte,
in welche Daten aufgetretener Fehler bei der Fertigung eingebbar
sind. Die eingegebenen Daten werden einer zentralen Verarbeitungseinheit zugeleitet,
dort gesammelt und nach Fehlerart, Fehlerhäufigkeit, Fehlerort oder anderen
Kriterien ausgewertet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren und ein System zum Fertigen eines komplexen
Gegenstands bereit zu stellen, bei denen einfach und schnell auf Änderungen
der Daten reagiert werden kann, welche die Eigenschaften des zu
fertigenden Gegenstands beschreiben. Außerdem soll ein einfacher und
schneller Zugriff auf fertigungsbezogene Daten möglich sein.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen
des Anspruchs 17 gelöst.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Verfahrens und des Systems
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Basisteil des zu fertigenden Gegenstands von einer Zentralsteuerung
identifiziert. Diese Identifikation erfolgt vorzugsweise automatisch.
Die Zentralsteuerung ruft dann aus einer Datenbank Eigenschaftsdaten
für den
identifizierten, zu fertigenden Gegenstand ab und ermittelt aus
den Eigenschaftsdaten sogenannte Beauftragungsdaten. Diese Beauftragungsdaten überträgt die Zentralsteuerung
an zumindest eine lokale Fertigungseinheit. Mittels der lokalen
Fertigungseinheit wird dann zumindest ein Fertigungsvorgang durchgeführt, wobei
fertigungsbezogene Daten erfasst werden. Diese fertigungsbezogenen Daten
werden schließlich
gespeichert.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist, dass Änderungen
der Eigenschaftsdaten, die in der hierfür vorgesehen Datenbank vorgenommen
worden sind, sehr schnell zu den lokalen Fertigungseinheiten gelangen
können,
ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist. Wird beispielsweise entschieden,
dass in ein Kraftfahrzeug, das unmittelbar vor der Fertigung steht,
keine Nebelschlussleuchte eingebaut werden soll, wird diese Information in
die Datenbank für
die Eigenschaftsdaten eingepflegt. Tritt die Karosserie dieses Fahrzeugs
nun in den Fertigungsvorgang ein und wird von der Zentralsteuerung
identifiziert, kann die Änderung
der Eigenschaftsdaten für
diese Karosserie sofort berücksichtigt
werden. Der Fertigungseinheit für
die Nebelschlussleuchte werden in diesem Fall Beauftragungsdaten übertragen,
aus denen hervorgeht, dass keine Nebelschlussleuchte eingebaut werden
soll.
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Ferner werden vorteilhafterweise
die fertigungsbezogenen Daten gespeichert, so dass eine Qualitätsüberprüfung an
Hand dieser Daten durchgeführt
werden kann. Auf diese Weise können
sicherheitsrelevante Fertigungsvorgänge, insbesondere Verschraubungen,
elektronisch überwacht
und dokumentiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Basisteil auf einem Fertigungsband befördert und bei einer ersten
Position bei diesem Fertigungsband identifiziert. Die lokale Fertigungseinheit
ist bei einer zweiten Position am Förderband angeordnet. Die Zentralsteuerung überträgt bei dieser
Anordnung die Beauftragungsdaten an die zumindest eine lokale Fertigungseinheit,
bevor das Basisteil zu der Fertigungseinheit gelangt ist. Vorzugsweise
speichert die lokale Fertigungseinheit diese Beauftragungsdaten
zwischen. Die lokale Fertigungseinheit kann nun das Basisteil nochmals
identifizieren, wenn es zur zweiten Position gelangt ist, und die
für dieses
Basisteil zwischengespeicherten Beauftragungsdaten auslesen.
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Vorteilhaft an dieser Weiterbildung
ist, dass die Beauftragungsdaten mit einem gewissen Vorlauf zu den
lokalen Fertigungseinheiten gelangen. Diese Maßnahme macht das Verfahren
gegen Systemabstürze
sicher. Ist die Verbindung zwischen Zentralsteuerung und einer lokalen
Fertigungseinheit kurzfristig unterbrochen, führt dies nicht zu Unterbrechungen
des Fertigungsvorgangs. Würde
der Abruf der Beauftragungsdaten online, ohne Vorlauf, erfolgen,
hätte dies
zur Folge, dass eine Verbindungsunterbrechung oder ein kurzzeitiger
Ausfall der Zentralsteuerung die Fertigung unterbrechen würde. Solche Fertigungsunterbrechungen
verursachen sehr hohe Kosten. Sie können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden bei der lokalen Fertigungseinheit die Beauftragungsdaten
visuell angezeigt. Bei dieser Anzeige kann eine Bearbeitungsreihenfolge
vorgegeben werden. Vorzugsweise kann die Bearbeitungsreihenfolge
online von der Zentralsteuerung und/oder manuell durch die lokale Fertigungseinheit
verändert
werden. Durch diese Maßnahme
kann der Werker vorteilhafterweise die Fertigungsvorgänge sehr
flexibel beeinflussen. Hierfür
ist es nur erforderlich, dass er bei der lokalen Fertigungseinheit
eingibt, welchen Fertigungsvorgang er als nächstes durchführt. Es
werden dann die entsprechenden Beauftragungsdaten angezeigt und
während
der Fertigung die fertigungsbezogenen Daten erfasst und gespeichert.
Schließlich
ist es auch möglich,
dass automatisch von einer separaten Erfassungseinrichtung automatisch
erfasst wird, welcher Fertigungsvorgang gerade durchgeführt wird,
so dass in diesem Fall ein manueller Eingriff nicht erforderlich
ist. Da die Bearbeitungsreihenfolge auch online von der Zentralsteuerung
verändert
werden kann, ist es möglich,
sehr schnell und flexibel auf Änderungen
der Eigenschaftsdaten oder Änderungen
hinsichtlich der Beziehung der Eigenschaftsdaten zu den Beauftragungsdaten
zu reagieren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die fertigungsbezogenen Daten von der lokalen Fertigungseinheit
an die Zentralsteuerung übertragen.
Die Zentralsteuerung kann die fertigungsbezogenen Daten dann mit
den Beauftragungsdaten vergleichen und Abweichungen als Fehlerdaten
speichern. Selbstverständlich
können
hier Toleranzbereiche berücksichtigt
werden, so dass eine Abweichung nur dann als Fehler erfasst wird,
wenn sie außerhalb
des Toleranzbereichs liegt. Dieser zentrale Vergleich der Soll-Werte
(Beauftragungsdaten) mit den Ist-Werten (fertigungsbezogene Daten)
dient der Qualitätssicherung.
Des Weiteren kann der Vergleich und damit die Fehlererfassung auch
unmittelbar bei den lokalen Fertigungseinheiten erfolgen. In diesem
Fall kann ein Fehler direkt nach dem Fertigungsvorgang bei der lokalen
Fertigungseinheit angezeigt werden.
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Bei der Fehleranalyse können vorzugsweise einzelne
Fertigungsvorgänge
zu Gruppen verschiedener Hierarchieebenen zusammengefasst werden. Für diese
Gruppen der jeweiligen Hierarchieebene wird ein sogenannter Summenfehler
ermittelt. Die Bildung von Summenfehlern führt zu einer besonders leichten
und schnellen Überprüfung des
gefertigten Gegenstandes, da an Hand weniger Daten überprüft werden
kann, ob die Fertigung in Ordnung ist.
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Die fertigungsbezogenen Daten werden
vorzugsweise von der lokalen Fertigungseinheit an ein Archivsystem übertragen,
in dem sie gespeichert werden. Diese Übertragung kann direkt oder über die Zentralsteuerung
erfolgen. Die Archivierung der fertigungsbezogenen Daten hat den
Vorteil, dass für
einen sehr langen Zeitraum insbesondere sicherheitsrelevante Fertigungsvorgänge dokumentiert
sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind die Beauftragungsdaten und/oder die fertigungsbezogenen Daten
und/oder die Fehlerdaten über
ein Netzwerk online abrufbar. Diese Maßnahme macht das Verfahren sehr
durchsichtig. Es kann an jeder an das Netzwerk angeschlossenen Einrichtung
der derzeitige Zustand des Systems abgerufen, überprüft und verändert werden. Hierdurch kann
sehr schnell geprüft
werden, welche Veränderungen
bei der Fertigung noch vorgenommen werden können. Schließlich können die Veränderungen
sehr schnell in das Verfahren eingeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird bei der Ermittlung der Beauftragungsdaten aus den Eigenschaftsdaten
eine Abbildung der Struktur des komplexen Gegenstands auf die Struktur
der Fertigung durchgeführt.
Dabei kann einem Fertigungselement ein Fertigungsvorgang oder eine
Vielzahl von Fertigungsvorgängen
zugeordnet werden. Auch diese Maßnahme bietet den Vorteil,
dass eine Veränderung
der Struktur des komplexen Gegenstands sehr leicht in eine Veränderung
der Beauftragungsdaten umgesetzt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zur Identifikation des Basisteils von der Zentralsteuerung
ein Funksignal empfangen, das von einem Datenträger ausgesandt wurde, der dem
Basisteil zugeordnet ist. Vorzugsweise wird dem Basisteil zunächst der
Datenträger
zugeordnet. Nach der Identifikation des Basisteils wird der Datenträger von
einer Schreibeinrichtung mit Identifikationsdaten beschrieben. Die
lokale Fertigungsstation ist mit einer Leseeinrichtung versehen. Bei
der zweiten Position liest die lokale Fertigungseinheit nun mittels
der Leseeinrichtung die auf dem Datenträger gespeicherten Identifikationsdaten
aus. Bei dem Datenträger
kann es sich um einen sogenannten Transponder handeln. Vorteilhaft
an dem Einsatz eines solchen Datenträgers ist, dass Fehler bei der
Identifikation des Basisteils verringert werden. Beispielsweise
kann es beim Scannen von Kennnummern auf Karten, die dem Basisteil
zugeordnet sind, zu Störungen
beispielsweise aufgrund verschmutzter Barcodeetiketten kommen. Des
Weiteren ist eine solche Identifikation des Basisteils sehr schnell.
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Das erfindungsgemäße System zum Fertigen eines
komplexen Gegenstands umfasst eine Zentralsteuerung mit einer Datenbank,
in der Eigenschaftsdaten für
den zu fertigenden Gegenstand gespeichert sind, einer Identifikationseinheit
zum Identifizieren eines Basisteils des zu fertigenden Gegenstands,
einer Transformationseinheit, mittels derer Eigenschaftsdaten in
Beauftragungsdaten transformierbar sind und einer Schnittstelle
zur Ausgabe der Beauftragungsdaten. Ferner umfasst das System zumindest
eine lokale Fertigungseinheit mit einer Schnittstelle zum Empfang
von Beauftragungsdaten von der Zentralsteuerung, einer Erfassungseinheit zum
Erfassen von fertigungsbezogenen Daten und einer Schnittstelle zur
Ausgabe der fertigungsbezogenen Daten. Schließlich umfasst das System einen Speicher
mit einer Schnittstelle zum Empfang der fertigungsbezogenen Daten
und zum Speichern derselben Daten.
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Das erfindungsgemäße System weist die gleichen
Vorteile auf, wie das vorstehend beschriebene Verfahren. Bei dem
System ist es möglich,
sehr schnell und flexibel auf Änderungen
der Eigenschaftsdaten zu reagieren und die Beauftragungsdaten für die Fertigung
unmittelbar vor Beginn der Fertigung des komplexen Gegenstandes
zu ändern.
Die für
die Zentralsteuerung vorgesehene Datenbank mit den Eigenschaftsdaten
kann dabei ein konzernübergreifendes
Fertigungssteuerungs- und Informationssystem sein, das zentral alle
Daten, die für
die Fertigung relevant sind, enthält. Des Weiteren dient das System
der Qualitätskontrolle,
da alle sicherheitsrelevanten Daten, welche bei Fertigungsvorgängen anfallen,
erfasst und in dem Speicher gespeichert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Systems
umfasst dieses ein Fertigungsband, welches das Basisteil befördert. Bei dem
Fertigungsband ist bei einer ersten Position vor der lokalen Fertigungseinheit
die Identifikationseinheit der Zentralsteuerung angeordnet. Die
lokale Fertigungseinheit weist eine zweite, lokale Identifikationseinheit
zur Identifikation des Basisteils bei einer zweiten Position am
Förderband
auf. Durch diese Weiterbildung ist es möglich, das Basisteil zunächst zu
Beginn der Fertigung zu identifizieren, der lokalen Identifikationseinheit
Beauftragungsdaten zur Verfügung
zu stellen, welche diese dann nach der Identifikation des Basisteils
durch die zweite, lokale Identifikationseinheit abrufen kann. Hierfür weist
die lokale Fertigungseinheit vorzugsweise einen Speicher zum Zwischenspeichern
der von der Zentralsteuerung übertragenen
Beauftragungsdaten auf. Es ist somit möglich, die Beauftragungsdaten
mit Vorlauf an die lokalen Fertigungseinheiten zu übertragen.
Diese Maßnahme
sichert das System gegen kurzzeitige Störungen der Verbindungen oder
einzelner Systemkomponenten ab.
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Die lokale Fertigungseinheit umfasst
vorzugsweise eine Anzeigeeinrichtung zur visuellen Darstellung der
Beauftragungsdaten. Ferner weist sie bevorzugt eine Eingabeeinrichtung
auf, durch welche die Beauftragungsdaten manuell veränderbar sind.
Die Eingabeeinrichtung kann beispielsweise ein Touch-Screen sein.
Auf diese Weise kann der Werker sehr einfach über die Eingabeeinrichtung
wählen, welcher
Fertigungsvorgang als nächstes
durchgeführt
wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung
des erfindungsgemäßen Systems
ist der Speicher zum Speichern der fertigungsbezogenen Daten ein
Archivsystem. Auf diese Weise kann eine Langzeitarchivierung insbesondere
von sicherheitsrelevanten Daten der Fertigung durchgeführt werden.
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Die Zentralsteuerung und/oder die
lokale Fertigungseinheit beziehungsweise die lokalen Fertigungseinheiten
und/oder das Archivsystem sind bevorzugt über ein Netzwerk miteinander
gekoppelt. Hierdurch ist es möglich,
von verschiedenen Geräten,
die an das Netzwerk angeschlossen sind, Einfluss auf die Zentralsteuerung
zu nehmen und Daten, die in den an das Netzwerk angeschlossenen
Einrichtungen enthalten sind, abzurufen beziehungsweise zu verändern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausbildung des erfindungsgemäßen System
ist dem Basisteil ein Datenträger
zugeordnet. Der Zentralsteuerung ist in diesem Fall eine Schreibeinrichtung
zum Beschreiben des Datenträgers
mit Identifikationsdaten zugeordnet. Schließlich umfasst die lokale Fertigungseinheit
eine Leseeinrichtung, durch welche die auf den Datenträger gespeicherten
Identifikationsdaten auslesbar sind.
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Des Weiteren kann das Basisteil einer
Förderschuppe
des Förderbands
zugeordnet sein. In diesem Fall ist der Datenträger im oder am Förderband
befestigt, und die Leseeinrichtung der lokalen Fertigungseinrichtung
in dessen Bodenbereich untergebracht, so dass sich der Datenträger bei
laufendem Förderband
unter der Leseeinrichtung durch bewegt. Diese Art der Identifikation
des Basisteils bei der lokalen Fertigungseinrichtung ist besonders
sicher und zeitsparend. Es ist nicht erforderlich, dass der Werker
beispielsweise mit einem Scanner einen Barcode ausliest. Auch die
bei einem solchen manuellen Vorgang auftretenden Fehler können vermieden
werden. Schließlich
lässt sich
diese Weiterbildung einfach in herkömmliche, insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie
verwendete Förderbänder integrieren.
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Die lokale Fertigungseinrichtung
kann beispielsweise eine Schraubstation mit einem handbetätigten Schrauber
sein. Bei den Schraubern kann es sich insbesondere um elektronisch
angetriebene sogenannte „intelligente" Schrauber handeln.
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Die Erfassungseinrichtung der lokalen
Fertigungseinheit erfasst bei einem Schraubvorgang vorzugsweise
den Drehwinkel und/oder das Drehmoment und/oder die auf dem Schrauber
befindliche Nuss.
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Die Erfindung wird nun an Hand von
Ausführungsbeispielen
mit Bezug zu den Zeichnungen im Detail erläutert.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems
zum Fertigen eines komplexen Gegenstands, wie zum Beispiel einem
Fahrzeug,
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2 zeigt
schematisch die verschiedenen Phasen der Identifikation der Fahrzeugkarosserie, dem
Beschreiben des Datenträgers
und dem Lesen des Datenträgers
bei den Schraubstationen,
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3 zeigt
einen Querschnitt durch eine Schraubstation und das Förderband,
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4 zeigt
eine Aufsicht der in 3 gezeigten
Anordnung,
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5 zeigt
eine Aufsicht auf eine Förderschuppe,
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6 zeigt
einen Querschnitt durch das Förderband,
in dem ein Datenträger
angeordnet ist, gemäß einer
ersten Ausbildung,
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7 zeigt
einen Querschnitt durch das Förderband,
in dem ein Datenträger
angeordnet ist, gemäß einer
zweiten Ausbildung,
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8 zeigt
schematisch eine Schraubstation, und
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9 zeigt
schematisch die Werkerführung bei
einem Schraubvorgang.
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Die Erfindung kann bei der Fertigung
beliebiger komplexer Gegenstände
eingesetzt werden. In den folgenden Ausführungsbeispielen wird sie an Hand
der Fertigung eines Kraftfahrzeugs erläutert. Auch hier kann sie bei
den verschiedenen Fertigungsschritten des Kraftfahrzeugs eingesetzt
werden. Bei den Ausführungsbeispielen
wird auf Verschraubungen Bezug genommen. Das Basisteil ist in diesem
Fall eine Fahrzeugkarosserie, an die Einzelteile angeschraubt werden.
Die lokalen Fertigungseinheiten sind Schraubstationen, bei denen
bestimmte Teilegruppen an die Fahrzeugkarosserie angeschraubt werden.
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Im Folgenden wird mit Bezug zur 1 der allgemeine Aufbau
des erfindungsgemäßen Systems erläutert. Fahrzeugkarosserien 1 gelangen
von einem Vorrat 11 auf ein Förderband z. Beim Punkt M1 des
Förderbands 2 wird
die Karosserie 1 an Hand ihrer Kennnummer identifiziert.
Hierfür
ist eine erste Identifikationseinheit 9 vorgesehen. Die
Identifikationseinheit 9 überträgt die Daten, welche beinhalten, welche
Fahrzeugkarosserie 1 den Punkt M1 passiert hat, über das
Netzwerk 8 an ein zentrales Fertigungssteuerungs- und Informationssystem 3.
Dieses System 3 ruft aus einer Datenbank 5 Eigenschaftsdaten für die durch
die Identifikationseinheit 9 identifizierten Karosserien 1 ab.
Diese Eigenschaftsdaten enthalten beispielsweise Informationen darüber, ob
bestimmte Baugruppen an der Karosserie 1 befestigt werden sollen.
Das Fertigungssteuerungssystem 3 überträgt diese Eigenschaftsdaten
an das zentralen Schraubdatensteuerungs- und Archivierungssystem 4.
Die Systeme 3 und 4 stellen die Zentralsteuerung
des erfindungsgemäßen Systems
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
dar.
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Das Schraubdatensteuerungssystem 4 transformiert
die Eigenschaftsdaten in sogenannte Beauftragungsdaten. Enthalten
zum Beispiel die Fertigungsdaten die Information, dass eine bestimmte Bauteilgruppe
an die Karosserie 1 angeschraubt werden soll, ermittelt
das Schraubdatensteuerungssystem 4, welche Verschraubungen
hiefür
von welcher Schraubstation 6 vorgenommen werden müssen. Diese
Beauftragungsdaten überträgt das Schraubdatensteuerungssystem 4 über das
Netzwerk 8 an die jeweiligen lokalen Schraubstationen 6.
In den Schraubstationen 6 werden die Beauftragungsdaten zwischengespeichert.
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Jeder lokalen Schraubstation 6 ist
eine zweite Identifikationseinheit 10 zugeordnet, bei der
die Karosserie 1, an der Verschraubungen als nächstes vorgenommen
werden sollen, nochmals identifiziert wird. Die dabei gewonnenen
Identifikationsdaten werden von der Identifikationseinheit 10 an
die ihr zugeordnete Schraubstation 6 übertragen. Die Schraubstation 6 liest
dann aus dem Zwischenspeicher die Beauftragungsdaten für die jeweilige
Karosserie 1 aus. Die Beauftragungsdaten werden nun an den
Schrauber 17 der Schraubstation 6 ausgegeben und
dort als sogenannte Werkerführung
angezeigt. An Hand dieser Anzeige kann der Werker mit dem Schrauber 17 die
Verschraubungen an der Karosserie 1 durchführen. Dabei
werden von einer Erfassungseinheit 23 die fertigungsbezogenen
Daten erfasst. Bei Verschraubungen sind dies insbesondere der Drehwinkel,
das Drehmoment und die bei der Verschraubung verwendete Nuss.
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Die fertigungsbezogenen Daten werden
von der Schraubstation 6 über das Netzwerk 8 an
das zentrale Schraubdatensteuerungs- und Archivierungssystem 4 übertragen.
Dieses System wertet die gewonnenen Daten aus und archiviert sie
schließlich in
dem Speicher 7.
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Im Folgenden werden die einzelnen
Verfahrensschritte und die Komponenten des Systems im Detail erläutert.
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Erstidentifikation
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Zu Beginn der Fertigungslinie beim
Punkt M1 des Förderbandes 2 wird
die Fahrzeugkarosserie durch die Identifikationseinheit 9 identifiziert.
Dies kann manuell oder automatisch über einen Barcode-Scanner erfolgen,
der einen an der Fahrzeugkarosserie 1 angebrachten Barcode
liest. Bei dem Ausführungsbeispiel
wird jedoch ein verbessertes Identifikationssystem verwendet.
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Jede Fahrzeugkarosserie 1 ist
einer Transportschuppe Ai des Förderbands 2 zugeordnet.
Jede Transportschuppe Ai enthält als Datenträger einen Transponder.
Dieser Transponder kann mit fahrzeugspezifischen Daten beschrieben
werden. Insbesondere kann der Transponder mit der Karosseriekennnummer
beschrieben werden. Die Daten des Transponders können dann durch entsprechende
Leseeinrichtungen während
der Fertigung des Kraftfahrzeugs ausgelesen werden.
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In den 2a bis 2d sind die verschiedenen Phasen
der Identifikation der Karosserie 1 dargestellt, die sich
in der Förderschuppe
A18 befindet. In 2a befindet sich die Förderschuppe
A18 bei der Identifikationseinheit 9.
Hier wird eine beispielsweise in die Karosserie eingestanzte Kennnummer
gelesen und anschließend
der in dem Förderband 2 untergebrachten
Datenträger 12 mit
der Kennnummer sowie gegebenenfalls weiteren Daten beschrieben.
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Danach gelangt die Förderschuppe
A18, wie in 2b gezeigt,
zu der ersten Schraubstation 6. Hier bewegt sich der Datenträger 12 unter
einer Antenne 13 durch. Dabei erfolgt die sogenannte Zweitidentifikation.
Eine Leseeinrichtung 10 der Schraubstation 6 identifiziert
durch ein von dem Datenträger 12 emittiertes
Funksignal die Karosserie 1, bei der die nächsten Verschraubungen
vorgenommen werden sollen.
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Zu dem in der 2c dargestellten Zeitpunkt liest die
Schraubstation 6 Beauftragungsdaten aus dem Zwischenspeicher
aus, und zeigt sie dem Werker an. Der Werker nimmt nun die Verschraubungen vor.
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Hat, wie in 2d dargestellt, die Förderschuppe A18 alle
Schraubstationen 6 passiert, wird der Datenträger 12 wieder
gelöscht.
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In den 3 und 4 ist ein Querschnitt und eine
Draufsicht der Anordnung der Schraubstation 6 und des Förderbands 2 gezeigt.
Der Servicewagen der Schraubstation 6 befindet sich zum
Teil auf dem festen Hallenboden und zum Teil auf dem beweglichen
Förderband 2. Über einen
Spalt zwischen dem Hallenboden 14 und dem Förderband 2 ist
er mit der Energieversorgung 15 verbunden. Wie es später im Detail
beschrieben wird, ist der Datenträger 12 in dem Förderband 2 untergebracht.
Hier bewegt er sich unter der Antenne 13 der Schraubstation 6 durch,
so dass über
die Identifikationseinheit 10 der Schraubstation 6 Daten
aus dem Datenträger 12 ausgelesen
werden können.
Die Datenübertragung
erfolgt z. B. bei einer Frequenz von 13,56 MHz. Die Zugriffszeit
ist 15 ms.
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In den 5 und 6 ist die Befestigung des Datenträgers 12 in
dem Förderband 2 in
einer Draufsicht und einer Schnittansicht gezeigt. Das Förderband 2 weist
einen Hohlraum auf, der von einer Abdeckplatte 16 abgedeckt
ist. Diese Abdeckplatte 16 kann beispielsweise die Maße 12 cm × 12 cm
haben. Die Abdeckplatte 16 ist zum Beispiel aus Holz und bündig in
das Förderband 2 eingeschraubt.
Der Datenträger 12 wird
an die Unterseite der Abdeckplatte 16 geklebt.
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Die 7 zeigt
eine andere Möglichkeit
der Befestigung des Datenträgers 12'. Hier weist
die Abdeckplatte 16'' eine Aussparung
auf, in welche der Datenträger 12'' eingeklebt ist. Die Seite der
Abdeckplatte 16',
die den Datenträger 12'' aufnimmt, ist unten an das Förderband 2 angeschraubt.
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Als Datenträger kann ein sogenanntes SmartLabel-System
(RFID) verwendet werden. Bei diesem System können die Identifikationsdaten
sehr schnell zuverlässig
an die Schraubstationen 6 übertragen werden.
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Abruf der
Fertigungsdaten
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Nachdem die Fahrzeugkarosserie beim Punkt
M1 identifiziert worden ist, werden die Identifikationsdaten an
das zentrale Fertigungssteuerungssystem 3 übertragen.
Dieses übergeordnete
System 3 ist mit einer Datenbank 5 verbunden,
welche alle für die
Fertigung relevanten Daten enthält.
Diese Daten werden als Eigenschaftsdaten bezeichnet. Als Eigenschaften
werden in der Fahrzeugindustrie beispielsweise Ausstattungsmerkmale
des herzugstellenden Fahrzeugs bezeichnet. Aus den Eigenschaftsdaten ergibt
sich beispielsweise, ob in das Kraftfahrzeug eine Klimaanlage, ein
bestimmtes Scheinwerfersystem oder Zusatzscheinwerfer, usw. eingebaut
werden sollen. Die Eigenschaftsdaten werden sowohl für die Bestellung
von Fahrzeugmodulen bei der Zulieferindustrie, als auch bei der
Logistik und schließlich bei
der Fertigung verwendet. Außerdem
können
die Eigenschaftsdaten Information darüber enthalten, zu welchem Zeitpunkt
welches Fahrzeug mit welchen Ausstattungsmerkmalen gefertigt werden
soll. Da die Eigenschaftsdaten erst dann abgerufen werden, wenn
eine bestimmte Karosserie 1 in den Fertigungsprozess eintritt,
können
die Eigenschaftsdaten der Datenbank 5 bis zu diesem Punkt
noch geändert
werden. Will ein Kunde beispielsweise die Ausstattungsmerkmale des
von ihm bestellten Fahrzeugs ändern, kann
er solche Änderungen
noch bis kurz vor Beginn der Fertigung des von ihm bestellten Fahrzeugs
vornehmen.
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Nachdem die Eigenschaftsdaten für die Karosserie 1 ermittelt
worden sind, die gerade beim Punkt M1 in den Fertigungsprozess eingetreten
ist, werden diese Daten an das zentralen Schraubdatensteuerungssystem 4 übertragen.
Diese Übertragung erfolgt über das
Netzwerk 8.
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Ermittlung
der Beauftragungsdaten
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Das Schraubdatensteuerungssystem 3 enthält die Stammdaten
für die
Verschraubungen. Hierzu zählen
Daten, die die Fahrzeugstruktur wiedergeben. Aus bestimmten Eigenschaften
eines Fahrzeugs kann hieraus ermittelt werden, welche Bauteile angeschraubt
werden müssen
und welche Schraubfälle
dabei anfallen. Des Weiteren ist in den Stammdaten die Fertigungsstruktur,
das heißt,
die Struktur der Schraubtechnik gespeichert. Nachdem das Schraubdatensteuerungssystem 3 die
Eigenschaftsdaten erhalten hat, ermittelt sie an Hand der Stammdaten
die Schraubfälle,
die ausgeführt
werden müssen.
Danach wird festgelegt, welcher Schraubfall mit welchen Soll-Parametern
bei welcher Schraubstation 6 mit welchem Werkzeug durchgeführt werden
soll. Dieser Vorgang wird als Versortung bezeichnet. Insgesamt wird
somit eine Abbildung der Struktur des zu fertigenden Kraftfahrzeugs
auf die Struktur der Fertigung durchgeführt. Die Zuordnung erfolgt
an Hand der Stammdaten. Auf diese Weise kann das Schraubdatensteuerungssystem 3 aus
den ursprünglichen
Eigenschaftsdaten Beauftragungsdaten für jede Schraubstation 6 gewinnen.
Diese Beauftragungsdaten überträgt das Schraubdatensteuerungssystem 3 an
die jeweiligen Schraubstationen 6.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
die Übertragung
der Beauftragungsdaten an die Schraubstationen 6 mit einem
Vorlauf erfolgt. Dies bedeutet, dass die Schraubstationen 6 die
Beauftragungsdaten erhalten, bevor die Karosserien 1, auf
die sich die Beauftragungsdaten beziehen, auf dem Förderband 2 zu
der jeweiligen Schraubstation 6 gelangt sind.
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Fertigungsvorgang
durch die Schraubstation
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Die Beauftragungsdaten gelangen von
dem zentralen Schraubdatensteuerungssystem 4 zu den lokalen
Schraubstationen 6. In 8 ist
eine solche Schraubstation 6 schematisch gezeigt. Die Schraubstation 6 ist
in einen Servicewagen 24 und einen handgeführten, elektronischen
Schrauben 17 unterteilt. Diese beiden Einheiten sind über eine
flexible Leitung 21 miteinander verbunden.
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Die Beauftragungsdaten gelangen von
dem zentralen Schraubdatensteuerungssystem 4 über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 20 zu
der Recheneinheit 18 der Schraubstation 6. Die
Recheneinheit 18 speichert die Beauftragungsdaten zunächst in
dem Zwischenspeicher 19 zwischen. Gelangt eine neue Förderschuppe
Ai zu der Schraubstation 6 wird,
wie vorstehend beschrieben, zunächst
der Datenträger 12 mittels
der Antenne 13 und der lokalen Identifikationseinheit 10 ausgelesen.
Hierdurch lässt
sich die Karosserie 1, welche sich in der Förderschuppe
Ai befindet, identifizieren. Gemäß einer
anderen Ausgestaltung erfolgt die Identifikation der Karosserie 1 bei der
lokalen Schraubstation 6 über einen Barcode-Scanner.
Dieser Scanner kann beispielsweise am Kopf des Schraubers 17 befestigt
sein. Mit ihm kann ein an der Karosserie befestigter Barcode gelesen
werden.
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Die Identifikationsdaten werden von
der Identifikationseinheit 10 an die Recheneinheit 18 übertragen.
Die Recheneinheit 18 liest daraufhin aus dem Zwischenspeicher 19 die
zu der identifizierten Karosserie 1 gehörigen Beauftragungsdaten aus
und überträgt diese
Daten an den Schrauber 17.
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Der Schrauber 17 weist zur
Führung
des Weckers eine Anzeigeeinrichtung 22 auf. Im Folgenden wird
die Werkerführung
an Hand von 9 im Detail erläutert:
Nachdem
die Karosserie im Schritt S1 identifiziert worden ist, werden im
Schritt S2 die noch zu verarbeitenden Verschraubungen angezeigt.
Falls ein Fehler bei der automatischen Identifikation der Karosserie 1 auftritt,
ist es im Schritt S11 auch möglich, die
Identifikationsdaten für
die Karosserie 1 im Schritt S11 per Hand einzugeben.
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Beim Schritt S3 wird der Werker aufgefordert,
eine Nuss zu entnehmen. Der Werker entnimmt daraufhin diese Nuss
und führt
die aktuell angezeigte Verschraubung durch. Danach wird die Nuss
beim Schritt S4 abgelegt und es wird die nächste zu bearbeitende Verschraubung
angezeigt. Sind schließlich alle
Verschraubungen abgearbeitet, wird dies beim Schritt S5 in der Anzeige 22 angezeigt.
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Der Werker hat jedoch auch die Möglichkeit, die
Bearbeitungsreihenfolge, sowie Detaildaten zu den Schraubfällen manuell
zu verändern.
Hierzu ist die Anzeige als Touch-Screen ausgebildet, so dass sie
auch als Eingabeeinrichtung dient. Beispielsweise kann er von der
Anzeige der noch zu verarbeitenden Verschraubungen zu einer Detaildarstellung
der Schraubfälle
gelangen (Schritt S12). Hier kann der Werker einen bestimmten Schraubfall
antippen, um mitzuteilen, welche Verschraubung als nächstes vorgenommen
wird. Die Anzeigeeinrichtung 22 zeigt daraufhin in den
folgenden Schritten S2 bis S4 die entsprechenden Daten für diesen
Schraubfall an.
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Ferner kann man vom Schritt S12 zu
Schritt S13 gelangen, bei dem manuell Detaildaten zu den Verschraubungen
eingegeben werden können.
Hierfür
wird im Schritt S14 eine Tabelle zum Setzen der Detaildaten angezeigt.
Beim Schritt S15 kann schließlich
das Schraubergebnis bestätigt
werden.
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Des Weiteren ist es möglich, dass
die Bearbeitungsreihenfolge, sowie Detaildaten der Verschraubungen
kurzfristig online von dem zentralen Schraubdatensteuerungssystem 4 verändert werden.
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Während
der Verschraubungen werden sogenannte fertigungsbezogene Daten von
einer bei dem Schrauber 17 vorgesehenen Erfassungseinheit 23 erfasst.
Bei Verschraubungen sind solche fertigungsbezogenen Daten, beispielsweise
das Drehmoment und der Drehwinkel der Verschraubung, sowie die verwendete
Nuss. Die erfassten fertigungsbezogenen Daten werden vorzugsweise
sofort in der Recheneinheit 18 der Schraubstation 6 mit
den entsprechenden Beauftragungsdaten verglichen. Ergibt der Vergleich,
dass die Verschraubung in Ordnung war, wird dies von der Anzeigeneinrichtung 22 oder einer
anderen Anzeige angezeigt. Gleichermaßen wird angezeigt, falls sich
ergibt, dass die Verschraubung nicht in Ordnung war, oder dass die
Verschraubung noch nicht durchgeführt wurde.
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Ferner werden die fertigungsbezogenen
Daten über
die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 20 an das Schraubdatensteuerungs-
und Archivierungssystem 4 zur weiteren Auswertung und Archivierung übertragen.
Das Ergebnis des Vergleichs der fertigungsbezogenen Daten mit den
Beauftragungsdaten kann auch an das System 4 übertragen
werden. Andererseits kann in dem Schraubdatensteuerungssystem 4 dieser
Vergleich auch nochmals durchgeführt werden.
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Auswertung
und Archivierung der fertigungsbezogenen Daten
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In dem Schraubdatenarchivierungssystem 4 sind
alle durchzuführenden
Verschraubungen gespeichert. Nach Eingang der fertigungsbezogenen Daten
wird jedem Schraubfall ein Satz fertigungsbezogener Daten, das heißt ein Ist-Wert
für die
Verschraubung, zugeordnet. Des Weiteren wird gespeichert, ob die
Verschraubung „in
Ordnung" oder „nicht in
Ordnung" war. Bei
der Auswertung werden nun die Verschraubungen einer Baugruppe zusammengefasst
und ein sogenannter Summenfehler gebildet. Der Zustand des Summenfehlers
ist „in
Ordnung", falls
alle Verschraubungen dieser Baugruppe „in Ordnung" waren. War eine
Verschraubung „nicht
in Ordnung", ist
auch der Zustand des zugehörigen
Summenfehlers „nicht
in Ordnung".
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Bauteilgruppen können nun erneut zusammengefasst
werden und hiervon ein Summenfehler einer höheren Hierarchieebene gebildet
werden. Schließlich
lässt sich
an Hand von nur sehr wenigen Summenfehlern feststellen, ob alle
an dem Fahrzeug vorgenommenen Verschraubungen „in Ordnung" sind. Besitzt ein
Summenfehler der höchsten
Hierarchieebene den Zustand „nicht
in Ordnung", kann
an Hand der Baumstruktur sehr schnell zurückverfolgt werden, in welcher
Bauteilgruppe ein Fehler aufgetreten ist. Die Bildung von Summenfehlern über verschiedene
Hierarchieebenen erweist sich als sehr vorteilhaft bei der Qualitätssicherung.
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Nach der Auswertung speichert das Schraubdaten-Archivierungssystem 4 alle
Schraubdaten einschließlich
der Beauftragungsdaten und der fertigungsbezogenen Daten in dem
Archivierungssystem 7. Auf diese Weise lässt sich
für jedes
Fahrzeug auf Dauer feststellen, welche Verschraubungen auf welche
Art und mit welchem Ergebnis durchgeführt wurden. Wird im Nachhinein
festgestellt, dass die Beauftragungsdaten einen Fehler hinsichtlich
einer Verschraubung eines sicherheitsrelevanten Bauteils aufwiesen,
können über das
Archivierungssystem 7 sehr schnell die Fahrzeuge ermittelt
werden, die fehlerhaft verschraubt wurden.