DE2620732B1 - Verfahren zur Koordinierung von Einzelteilen variabler Fertigungseinheiten,insbesondere von Karosserieteilen beim taktweisen Zusammenbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur laufenden Koordinierung einer Vielzahl von Einzelteilen bei der taktweisen Fließfertigung von aus den Einzelteilen bestehenden lediglich im wesentlichen gleichen, hinsichtlich bestimmter auf verschiedene Sorten der Einzelteile — variable Einzelteilsorte — verteilter Details voneinander abweichenden Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien — Fertigungseinheiten —, wobei nacheinander die Einzelteile zu der Fertigungseinheit zusammengefügt werden und dabei vorgesorgt wird, daß jeweils nur solche Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte in eine entstehende individuelle Fertigungseinheit eingefügt werden, deren individuellen Details zu der gewünschten Detailausführung der entsprechenden individueller Fertigungsemheitpassen.

Im Automobilbau ist man bestrebt, dem Käufer Sonderwünsche hinsichtlich der Ausstattung des Wagens zu ermöglichen. Sehr viele Sonderwünsche müssen bereits beim Karosserierohbau berücksichtigt werden, weil irgendwelche Durchbrüche, Anschweißteile, Anschrauböffnungen od. dgl. angebracht werden müssen. Betroffen sind in dieser Hinsicht vor allem die Stirnwand zwischen Fahrgastraum und Motorraum, der Karosserieboden, das Fahrzeugdach, die Vorderradkästen und andere mehr. Bei der Stirnwand beispielsweise muß bei der Herstellung dieses Karosserieeinzelteiles bereits berücksichtigt werden, ob der entsprechende Wagen in Rechtslenkerbauart oder Linkslenkerbauart ausgebildet wird, ob Mittelschaltung oder Lenkradschaltung, ob automatisches oder mechanisches Getriebe gewünscht wird, ob automatische Fensterheber und/oder eine Klimaanlage eingebaut werden sollen oder nicht Beim Rohbau der Karosserie insgesamt müssen je nach Umfang des Sonderwunschprogrammes mindestens dreißig Sonderwünsche berücksichtigt werden. Die Änderungen bzw. Vorkehrungen, die für derartige Sonderwünsche erforderlich sind, mögen teilweise zwar nur klein sein, sie müssen aber trotzdem beim Rohbau ausgeführt werden, weil ein nachträgliches Anbringen dieser Abänderungen wenn nicht unmöglich, so doch nur mit unvertretbar hohem Kostenaufwand möglich ist. Ein Fehler bei der Fertigung von Sonderwunschdetails erfordert meist ein Herausnehmen des Wagens aus der Fließfertigung und ein gesondertes Einbauen des Sonderwunsches. Eine falsche Paarung von Sonderwünschen kann den betreffenden Wagen insbesondere bei ausgefallenen teueren Sonderwünschen nur mit Preisnachlässen noch verkäuflich machen. Irrtümliche Sonderwunschdetails

ORIGINAL INSPECTED

müssen in kostspieliger Handarbeit beseitigt werden.

Aus diesem Grunde müssen die teilweise nur geringfügig voneinander abweichenden variablen Einzelteile vor ihrem Zusammenbau sehr gewissenhaft daraufhin überprüft werde:*, er die Einzelteile auch wirklich gerade die und nur die Sonderwunschdetails enthalten, die für die betreffende Fertigungseinheit, in die die Einzelteile eingefügt werden sollen, gewünscht werden. Dies ist auch für einen geübten Arbeiter sehr mühsam und erfordert ein hohes Maß an Konzentration und Verantwortung, weil die relevanten Details weit über die sehr großen und teueren Teile verstreut sind. Es war daher bisher nötig, die hiermit beschäftigten Personen nach relativ kurzer Zeit, z. B. nach zwei Stunden, auszutauschen und anderweitig zu beschäftigen, weil die Konzentration nachließ. Dennoch waren gelegentliche Fehler unvermeidlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verfahrensweise anzugeben, aufgrund der eine visuelle und manuelle Kontrolle der Einzelteile durch den Menschen entbehrlich wird und trotzdem eine gesicherte Koordinierung richtiger Einzelteile gewährleistet wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise verfahren, daß an jedem individuellen Stück eines zu einem sehr frühen Entstehungszeitpunkt in die Fertigungseinheit einzubauenden Einzelteiles — Leiteinzelteil — eine sämtliche Details der entsprechenden individuellen Fertigungseinheit in kodierter Form enthaltende maschinenlesbare Information — Gesamtinformation — angebracht wird, daß an jedem individuellen Einzelstück einer variablen Einzelteilsorte ebenfalls eine die Details des jeweiligen Einzelstückes in kodierter Form enthaltende maschinenlesbare Information — Einzelteilinformation — angebracht wird, daß taktweise vor jedem Einfügen eines fertigen Einzelstükkes einer variablen Einzelteilsorte in eine individuelle Fertigungseinheit sowohl die Gesamtinformation des Leiteinzelteiles an der entstehenden Fertigungseinheit als auch die Einzelteilinformation des hinzukommenden Einzelstückes abgetastet wird, daß die Informationen miteinander maschinell verglichen werden und daß bei Verträglichkeit der Informationen das Einbauen des Einzelstückes freigegeben bzw. bei Unverträglichkeit der Informationen das einzufügende Einzelstück der variablen Einzelteilsorte und/oder die entstehende Fertigungseinheit aus der Fertigung herausgenommen wird.

Aufgrund der örtlichen Zusammenfassung der variablen Ausführungsdetails zu einer kurzen maschinenlesbaren individuellen Information auf einer relativ kleinen Informationsfläche sowohl beim Einzelteil als auch bei der Fertigungseinheit kann die Zusammengehörigkeit von Teilen maschinell überprüft und bei Fehlern rechtzeitig gewarnt werden.

Zwar sind Steuerungssysteme bekannt — vgl. DT-OS 18 09 745 —, mit denen verschiedenen Werkstücken zugeordnete Handhabungsmechanismen in der Weise gesteuert und koordiniert werden, daß jedes Werkstück eine zugeordnete Verfahrenskennmarke, typischerweise in Form einer kodierten Zahl, aufweist, und die Werkstücke an jeweils einer von mehreren Werkzeugmaschinenstationen aufgrund ihrer Verfahrenskennmarke identifiziert werden, damit das richtige Handhabungsprogramm ausgewählt werden kann. Dieses Steuersystem bezieht sich jedoch lediglich auf die Fertigung unterschiedlicher Einzelteile und gibt keinerlei Anregung in Richtung darauf, wie die verschiedenen Einzelteile einer komplexen Fertigungseinheit richtig zu einem gewünschten Ganzen zusammengefügt werden können.

Damit die Einzelteile einer variablen Einzelteilsorte der Fertigungseinheiten in der gleichen Reihenfolge gefertigt werden, wie die Fertigungseinheit selber, kann vorgesehen sein, daß die Einzelteilinformation für die Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte aufgrund einer jeweiligen Abtastung der Gesamtinformation an den Einzelstücken des Leiteinzelteiles und aufgrund

ίο einer Auswahl der für die variable Einzelteilsorte benötigten Gruppe von Einzelinformationen gewonnen und jede Einzelteilinformation in der der Einzelstücke des Leiteinzelteiles entsprechenden Reihenfolge auf jeweils ein Einzelstück der variablen Einzelteilsorte übertragen wird. Diese abgeleiteten Einzelinformationen können zur Fertigungssteuerung der Einzelstücke der variablen Einzelteilsorte herangezogen werden. Um dies ausnutzen zu können, erfolgt das Anbringen der Einzelteiünformationen für die Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte vor dem ersten ein variables Detail dieser Einzelteilsorte betreffenden Arbeitstakt. Zur weiteren Entlastung des Menschen kann vorgesehen sein, daß die Einzelteiünformationen an den Einzelstücken einer variablen Einzelteilsorte für die selbsttätige Steuerung der die variablen Details ausführenden Arbeitsstationen ausgenützt wird, derart, daß in jeder Arbeitsstation die Einzelteilinformationen maschinell abgetastet werden und die Werkzeuge der Stationen individuell danach in Wirkung gebracht oder wirkungslos gemacht werden.

Um unnötige Pufferzeiten und Pufferraum von halbfertigen Fertigungseinheiten zu vermeiden, wird vorteilhafterweise der Zeitpunkt, zu dem die Einzelteilinformationen für eine variable Einzelteilsorte beim Leiteinzelteil der Fertigungseinheit abgefragt werden, mit einer Vorhaltezeit gegenüber dem Zeitpunkt des Zusammenfügens der Einzelstücke der variablen Einzelteilsorte in die individuellen Fertigungseinheiten gewählt Diese Vorhaltezeit ist zweckmäßigerweise der Fertigungszeit der Einzelstücke der variablen Einzelteilsorte vom Abfragezeitpunkt bis zum Einfügungszeitpunkt entsprechend ausgewählt. Dann kufen die Einzelteile und die entstehenden Fertigungseinheiten zeitlich glatt ineinander. Manchmal ist aber aus Gründen einer gewissen zeitlichen Unabhängigkeit eine Zwischenpufferung von halbfertigen Fertigungseinheiten oder von Baugruppen erwünscht. In diesen Fällen kann auch eine längere Vorhaltezeit zweckmäßig sein. Wichtig ist dann lediglich eine entsprechende Reihenfolge der individuellen Fertigungseinheiten und der Einzelstücke in den variablen Einzelteilsorten bzw. der aus ihnen aufgebauten Baugruppen.

Die Erfindung ist anhand eines nachfolgend umrissenen Beispiels kurz erläutert. Der Rohbau einer modernen selbsttragenden Pkw-Karosserie besteht aus mehreren Baugruppen, nämlich aus dem Vorbau, der Heckpartie, dem Boden, den Seitenteilen und dem Dach. Diese Baugruppen bestehen ihrerseits wiederum aus mehreren Einzelteilen, die teils unverändert in allen Karosserien des betreffenden Typs eingebaut (gleichbleibende Einzelteilsorte) und teils in Abhängigkeit von den Sonderwünschen und den Ausstattungsvarianten mit abgeänderten Details eingebaut werden (variable Einzelteilsorte). Wichtige variable Einzelteilsorten aus der Baugruppe des Vorbaus sind die bereits erwähnte Stirnwand und die sogenannten Radläufe, d. h. die Wand zwischen Radlaufkasten des Vorderrades und dem Motorraum! Ein gleichbleibendes Einzelteil des Vorbaus

ist die obere Quertraverse, an der üblicherweise der Wasserkühler befestigt ist und an den das Motorhaubenschloß angebracht ist. Sie verbindet im oberen Bereich die beiden gegenüberliegenden Radläufe.

Normalerweise wird mit dem Vorbau als der kompliziertesten Baugruppe der Karosserie deren Aufbau und Fertigung begonnen. An den Quertraversen wird jeweils ein Typenschild aufgenietet, welches nicht nur eine Identifikationsnummer für die betreffende Karosserie sondern — in verschlüsselter Form — auch alle karosseriebezogenen Sonderwünsche bzw. jeweils gewünschten Ausführungsalternativen enthält, z.B. Linkslenkerausführung mit Schiebedach und mit Mittelschaltung sowie mit mechanischem Getriebe, Europaversion der Karosserie als nur eine wahllos herausgegriffene wenn auch sehr häufige Version. Diese Sonderwünsche bzw. Ausführungsalternativen sind sowohl in visuell lesbarer Form als verschlüsselte Zahlen als auch in binärkodierter Form nach einem völlig anderen Verschlüsselungssystem auf dem Typenschild enthalten. Das Typenschild enthält die binärkodierte Information in Form eines Lochmusters, welches mit einem pneumatischen Lesekopf abtastbar ist. Dieser ist Gegenstand einer anderen Anmeldung der Anmelderin. Jeder einzelne Bit des binärkodierten Informationsfeldes bedeutet einen bestimmten Sonderwunsch bzw. eine bestimmte Ausführungsalternative. Ein Loch bedeutet, daß der betreffende Sonderwunsch ausgeführt werden soll, eine geschlossene Fläche an einem bestimmten Bit bedeutet, daß er nicht ausgeführt werden soll. Ein Loch an einer anderen Stelle bedeutet, daß die eine von zwei Ausführungsalternativen, z.B. Lenkrad- oder Mittelschaltung, kein Loch, daß die andere Alternative ausgeführt werden soll.

Die Anbringung des Typenschildes auf der Quertraverse ist aus mehreren Gründen zweckmäßig. Dieses Einzelteil ist gleichbleibend bei allen Fertigungseinheiten und es ist ein relativ kleines Einzelteil und läßt sich auf kleinem Raum in relativ großen Stückzahlen speichern. Die Quertraverse ist sowohl während der Entstehung des Vorbaus als auch während der Entstehung der ganzen Karosserie und auch beim fertigen Wagen gut zugänglich. Im übrigen wird die Quertraverse zu einem sehr frühen Zeitpunkt innerhalb der Entstehung einer Karosserie in die entsprechende Fertigungseinheit eingefügt. Aus diesem Grunde ist die Quertraverse das Leiteinzelteil der Karosserie, welches sämtliche relevanten Details der entsprechenden zugehörigen Karosserie in maschinenlesbarer Form enthält.

Die Quertraversen mit den angenieteten Typenschildern werden in einem Puffer gespeichert und an ihnen die Informationen abgetastet. Aus dieser Information werden die Informationen, die beispielsweise für die Stirnwand erforderlich sind, ausgewählt und auf einem Anschweißflansch eines Stirnwandrohlings übertragen. Die Einzelstücke der variablen Einzelteilsorten werden bis zu einem gewissen Fertigungsgrad untereinander gleich hergestellt Im Anschluß daran werden die Rohlinge in eine Sonderstraße für die Sonderwünsche eingebracht. In diesen Sonderstraßen können auch noch weitere stets gleichbleibende Fertigungsschritte vorgenommen werden. In der ersten Arbeitsstation dieser Sonderstraßen werden die vom Leiteinzelteil abgefragten auf die betreffende Einzelteilsorte bezogenen ausgewählten Informationen am Werkstückrand eingelocht, z. B. in einem Anschweißflansch. In den übrigen Arbeitsstationen sind entsprechende Leseeinrichtungen, die die Bauteilinformation abtasten, und die Werkzeuge der jeweiligen Arbeitsstationen in Arbeitsbereitschaft bzw. in eine wirkungslose Stellung bringen. Das Werkstück steuert seine Fertigung in der Sonderstraße also selber.

Aufgrund der Übertragung der Bauteilinformationen von den in den Fertigungsgang gegebenen Leiteinzelteilen wird sichergestellt, daß die Einzelteile einer Baugruppe in entsprechender zusammengehöriger Reihenfolge hergestellt werden. Eine Bauteilkoordinierung und Überwachung vor dem Zusammenbau ist trotz dieser passenden Reihenfolge nicht entbehrlich, weil durch eine störungsbedingte Bauteilherausnahme, durch eine Lücke in der Fertigung eines Teiles oder durch Werkstückvertauschung die Reihenfolge bzw. ihr Zusammenpassen gestört werden kann.

Die Bauteilinformationen für die variablen Einzelteilsorten des Vorbaus werden von den Quertraversen als Einzelstücke abgeleitet. Der Zeitpunkt der Abfragung für eine Einzelteilsorte richtet sich nach der Taktzahl d.h. der Länge der Sonderstraße für die betreffende Einzelteilsorte. Zum Beispiel ist die Sonderstraße für die Stirnwand relativ lang und die Bauteilinformationen für die Stirnwand müssen als erstes abgefragt werden. Die Sonderstraßen für die beiden Radläufe sind kürzer und deren Bauteilinformationen werden später abgefragt Die Zeitpunkte der Abfragung und Übertragung sind so aufeinander abgestimmt daß die zu einem bestimmten Vorbau gehörigen Einzeiteile gleichzeitig oder mit einer solchen gegenseitigen Verschiebung fertig werden, wie sie in die Baugruppe eingefügt werden. Die Teile können dann ohne Pufferung taktrein zu dem Vorbau zusammengefügt werden.

Auch die Bauteilinformationen für die Einzelteile anderer Baugruppen werden an dem Typenschild des Leiteinzelteiles abgefragt Der Zeitpunkt der Abfragung richtet sich danach, wie lang die Fertigungszeit der anderen Baugruppe und die Taktzahl von deren Einzelteilen in der entsprechenden Sonderstraße ist. Der Zeitpunkt hängt auch davon ab, ob die betreffende Baugruppe vor dem Einfügen in die entsprechende Karosserie zwischengespeichert werden soll oder nicht

Neben den Vorteilen einer gesicherten Bauteilkoordinierung bei der Sonderwunschfertigung bietet die Erfindung auch die Möglichkeit die Vielfalt der Sonderwünsche ohne Sicherheitseinbuße in der Fertigung und ohne Kosten zu steigern und das Angebot beim Käufer attraktiver zu gestalten.

Daneben steht aber auch noch ein ganz anderer Vorteil der Erfindung. Bei Fahrzeugkarosserien bieten die werkstückgebundenen Informationen eine gute Kontrollmöglichkeit bei Typenschildvertauschungen. Bei Zollschmuggel und Diebstahl wird vielfach das angenietete Typenschild eines Personenkraftwagens ausgetauscht um so eine andere Identität des Fahrzeuges vorzutäuschen. Sind in dem Typenschild auch die Sonderwünsche des betreffenden Wagens in kodierter Form enthalten und finden sich diese Informationen an vielen unbekannten, schwer zugänglichen überlackierten Stellen der Karosserie verstreut wieder, so ist eine betrügerische Unregelmäßigkeit der angesprochenen Art auch bei Fahrzeugumbau leicht nachweisbar.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur laufenden Koordinierung einer Vielzahl von Einzelteilen bei der taktweisen Fließfertigung von aus den Einzelteilen bestehenden lediglich im wesentlichen gleichen, hinsichtlich bestimmter auf verschiedene Sorten der Einzelteile — variable Einzelteilsorte — verteilter Details voneinander abweichenden Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien — Fertigungseinheiten —, wobei nacheinander die Einzelteile zu der Fertigungseinheit zusammengefügt werden und dabei vorgesorgt wird, daß jeweils nur solche Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte in eine entstehende individuelle Fertigungseinheit eingefügt werden, deren individuelle Details zu der jeweils gewünschten Detailausführung entsprechenden individuellen Fertigungseinheit passen, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem individuellen Stück eines zu einem sehr frühen Entstehungszeitpunkt in die Fertigungseinheit einzubauenden Einzelteiles — Leiteinzelteil — eine sämtliche Details der entsprechenden individuellen Fertigungseinheit in kodierter Form enthaltende maschinenlesbare Information — Gesamtinformation — angebracht wird, daß an jedem individuellen Einzelstück einer variablen Einzelteilsorte ebenfalls eine die Details des jeweiligen Einzelstückes in kodierter Form enthaltende maschinenlesbare Information — Einzelteilinformation — angebracht wird, daß taktweise vor jedem Einfügen eines fertigen Einzelstückes einer variablen Einzelteilsorte in eine individuelle Fertigungseinheit sowohl die Gesamtinformation des Leiteinzelteiles an der entstehenden Fertigungseinheit als auch die Einzelteilinformation des hinzukommenden Einzelstückes abgetastet wird, daß die Informationen miteinander maschinell verglichen werden und daß bei Verträglichkeit der Informationen das Einbauen des Einzelstückes freigegeben bzw. bei Unverträglichkeit der Informationen das einzufügende Einzelstück der variablen Einzelteilsorte und/oder die entstehende Fertigungseinheit aus der Fertigung herausgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteilinformation für die Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte aufgrund einer jeweiligen Abtastung der Gesamtinformation an den Einzelstücken des Leiteinzelteiles und aufgrund einer Auswahl der für die variable Einzelteilsorte benötigten Gruppe von Einzelinformationen gewonnen und jede Einzelteilinformation in der der Einzelstücke des Leiteinzelteiles entsprechenden Reihenfolge auf jeweils ein Einzelstück der variablen Einzelteilsorte übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbringen der Einzelteilinformationen für die Einzelstücke einer variablen Einzelteilsorte vor dem ersten ein variables Detail dieser Einzelteilsorte betreffenden Arbeitstakt erfolgt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteilinformationen an den Einzelstücken einer variablen Einzelteilsorte für die selbsttätige Steuerung der die variablen Details ausführenden Arbeitsstationen ausgenützt wird, derart, daß in jeder Arbeitsstation die Einzelteilinformationen maschinell abgetastet werden und die Werkzeuge der Stationen individuell danach in Wirkung gebracht oder wirkungslos gemacht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die Einzelteilinformationen für eine variable Einzelteilsorte beim Leiteinzelteil der Fertigungseinheit abgefragt werden, mit einer Vorhaltzeit gegenüber dem Zeitpunkt des Zusammenfügen der Einzelstücke der variablen Einzelteilsorte in die individuellen Fertigungseinheiten gewählt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhaltzeit der Fertigungszeit der Einzelstücke der variablen Einzelteilsorte vom Abfrage- bis zum Einfügungszeitpunkt entspricht