DE4411600C2 - Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien sowie Fertigungs- und/oder Montageanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft au­ ßerdem eine Fertigungs- und/oder Montageanlage zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher von Menschen intelligent ausführbare Arbeitsschritte sowie von der Anlage maschinell ausführbare Arbeitsschritte in einer gemischten Reihe abarbeitbar sind, nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 2.

Insbesondere bei der Fertigung und Montage von Produkten in großen Serien, z. B. Kraftfahrzeugen oder Aggregaten für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, die nacheinander aus­ zuführenden aus Arbeitsschritten bestehenden Arbeitstakte auch räumlich nacheinander an einem Fertigungs- oder Mon­ tageband anzuordnen, wobei der Fertigungs- oder Montage­ ablauf in einzelne Arbeitstakte aufgegliedert ist. Die Mehrzahl dieser Arbeitstakte ist zusammengesetzt aus Ar­ beitsschritten intelligenter menschlicher Tätigkeit und aus Arbeitsschritten maschineller Anlagearbeit. Es gibt jedoch auch Arbeitstakte, die vollständig durch mensch­ lich intelligente Tätigkeit oder aber vollständig durch maschinelle Anlagearbeit ausgefüllt sind. Die Arbeits­ takte sind dabei zeitlich möglichst gleich lang vorgese­ hen. Die Aneinanderreihung der Arbeitstakte erfolgt dabei allein nach der notwendigen technologischen Reihenfolge und unabhängig davon, ob diese von Menschen manuell oder von Anlageteilen maschinell auszuführen sind. Somit be­ stimmt der zeitlich längste Arbeitstakt auch die Dauer aller anderen Takte. Da insbesondere bei komplizierten Montageoperationen, z. B. bei der Montage von Kraftfahr­ zeugen, deren Motoren oder Getrieben, oft zeitaufwendige manuelle Arbeitsschritte neben kurzen maschinellen Ar­ beitsschritten laufen müssen, werden die entsprechenden Anlagestationen zeitlich nur unzureichend ausgenutzt. Die mit den notwendigerweise zeitaufwendigen manuellen Ar­ beitsschritten betrauten Mitarbeiter werden dabei hoch belastet und derartige Belastungen führen zwangsläufig auch zu qualitätsmindernden Fehlern. Andererseits entste­ hen bei den übrigen an der Anlage beschäftigten Arbeits­ kräften mehr oder weniger Leerzeiten, für die Kosten an­ fallen und während der keine Werte geschaffen werden.

In einem Aufsatz (CH-Z.: Technica 6/1988, Seite 21 bis 28) mit dem Titel "Taktzeitelemente in der flexiblen Mon­ tage" werden Grundlageuntersuchungen zur Stellung von Be­ rechnungsvorschriften für Taktzeitelemente vorgestellt. Anhand der Untersuchungsergebnisse werden Rechenmodelle, für den Fall von industrieroboterabhängigen Zeitanteilen exemplarisch für einen ausgewählten Industrieroboter, zur Taktzeitberechnung abgeleitet. Diese Rechenmodelle werden teilweise in Softwareprogramme umgesetzt und finden in einem Montageplanungssystem Anwendung. Daneben werden Tools angeführt, mit denen ohne größeren Aufwand neue In­ dustrieroboter implementiert werden können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien sowie eine Fertigungs- und/oder Montagean­ lage zu schaffen, bei denen auch bei unterschiedlich lan­ gen Arbeitsschritten innerhalb eines Arbeitstaktes und bei gemischt zwischen menschlich intelligenter Arbeit und anlagenoperationsbestimmten Arbeitsschritten eine gleich­ mäßige Beanspruchung insbesondere der qualifizierten menschlichen Arbeit, aber auch der Anlageteile möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Verfahrensanspruch 1 bzw. im Vor­ richtungsanspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fertigungs- und/oder Montageanlage ist in Anspruch 3 an­ gegeben.

Durch die Erfindung ist sowohl bei Maximalauslastung der Anlage eine optimale Zuordnung von Arbeitszeit zu jedem Arbeitsort möglich, aber auch bei einer reduzierten Aus­ lastung der Anlage, bei der eine geringere Stückzahl gefertigt wird, kann durch verändertes Zuordnen von Arbeitsschritten zu den dann reduzierten Arbeitsorten eine gleichbleibende Arbeitsbelastung über die gesamte Arbeitszeit erzielt werden. Damit kann mit geringem technischem Aufwand auf veränderte Marktbedingungen reagiert werden, ohne daß die Personalkosten erheblich steigen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an­ hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage zur Bedienung durch eine Person;

Fig. 2 die Aufteilung der Anteile zwischen menschlich intelligenter Arbeit und ma­ schinell ausführbarer Arbeit eines Ferti­ gungs- und/oder Montageprozesses für die Anlage nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage bei Bedienung durch mehrere Personen.

Fig. 2 zeigt nebeneinander eine Reihe von Arbeitstakten n mit der Taktzeit t, wobei ein Teil dieser Arbeitstakte, nämlich n, n+1, n+4, n+5 und n+7 zusammengesetzt sind aus menschlich intelligent auszuführenden Arbeitsschritten 1, 3, 7, 9 und 12 sowie aus maschinell auszuführenden Ar­ beitsschritten 2, 4, 8, 10, 11 und 13 und ein anderer Teil von Arbeitstakten, nämlich die Arbeitstakte n+2, n+3 und n+6 allein aus maschinell auszuführenden Arbeits­ schritten 5, 6, 11. Die Reihenfolge der Arbeitstakte n bis n+7 ist festgelegt durch den technologischen Ablauf des Fertigungs- bzw. Montageprozesses und somit nicht willkürlich veränderbar.

Gemäß der Erfindung werden aus einer Reihe von Arbeits­ takten n bis n+7 so viele durch menschlich intelligente Arbeit auszuführende Arbeitsschritte, hier die Arbeits­ schritte 1, 3, 7, 9 und 12, auf einem Arbeitsort 50 kon­ zentriert, wobei deren Dauer in der Summe in etwa der Taktzeit t eines Taktes n entspricht. Fig. 1 zeigt sche­ matisch einen solchen Arbeitsort 50, eingebunden in eine Arbeitsstation 60 für die Arbeitstakte n bis n+7 nach Fig. 2.

Der auf dem Arbeitsort 50 arbeitende Mitarbeiter hat die Arbeitsschritte 1, 3, 7, 9 und 12 an entsprechenden Ar­ beitsstellen auszuführen, wobei er spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten einsetzt, die zweckmäßigerweise oder aus­ schließlich nur bei der menschlich intelligenten Arbeits­ kraft vorhanden sind. Solche Arbeitsschritte können be­ stehen in: Erkennen eines richtigen Teils aus einer Aus­ wahl von Teilen; Auswahl von Teilen aus ungeordneten Hau­ fen; Zusammenbringen zweier Teile im Raum; Erkennen und Beurteilen eines Zustandes wie z. B. Glanz; Ansetzen ei­ ner Schraube in einem Gewinde und dergleichen. Die ma­ schinell ausführbaren Arbeitsschritte 2, 4, 5, 6, 8, 10, 11 und 13 liegen außerhalb des Bereiches der Arbeitsstel­ len des Mitarbeiters. Die jeweils erforderlichen Arbeits­ stationen zur Durchführung der Arbeitsschritte 11 bis 13 sind mit an sich bekannten Fördermitteln wie Hängebahnen, Rollenförderer oder dergleichen miteinander verbunden, wobei die Werkstücke auch auf an sich bekannten Werk­ stückträgern aufgespannt sein und mit diesen zusammen ge­ fördert werden können. Falls erforderlich, können ein­ zelne oder auch mehrere Arbeitsschritte, z. B. die Ar­ beitsschritte 10 und 11, von den Arbeitsstellen, die den Arbeitsschritten 1, 3, 7, 9 und 12 entsprechen, gegenüber Geräusche, Dämpfe oder sonstigen schädigenden Emissionen abgeschirmt sein.

Es ist weiterhin ein Merkmal der Erfindung, mehrere Ar­ beitsstationen 60 in einem Nest anzuordnen (Fig. 3), so daß die menschlich intelligent auszuführenden Arbeits­ schritte 1, 3, 7, 9 und 12; 14 und 19; 20 und 22, 26 bzw. 29 und 31 räumlich so nahe beieinander liegen, das sie von einer Gruppe von Mitarbeitern überblickt werden kön­ nen. Bei einer Normalauslastung des Arbeitsortes 50 wird auch der Arbeitsort 51 mit den Arbeitsschritten 14, 15, 16, 17, 18 und 19, der Arbeitsort 52 mit den Arbeits­ schritten 20, 21, 22, 23 und 24, der Arbeitsort 53 mit den Arbeitsschritten 25, 26 und 27 sowie der Arbeitsort 54 mit den Arbeitsschritten 28, 29, 30, 31 und 32 ausge­ lastet sein, so daß über alle Arbeitsorte und Arbeits­ schritte ein kontinuierlicher Arbeitsfluß möglich ist.

Wenn es jedoch erforderlich ist, eine geringere Produk­ tionsstückzahl als die bei Normalauslastung der Anlage zu fahren, dann bedarf es bei der erfindungsgemäßen Anlage keiner besonderen anlagetechnischen Umstellung, da ledig­ lich der Teileumlauf zu verlangsamen ist und anstelle der normalen fünf Arbeitsorte 50 bis 54 nur noch vier oder drei oder zwei oder auch nur ein Arbeitsort vorzusehen sind, denen entsprechend mehr Arbeitsstellen zugeordnet werden. Der Umfang der Arbeitsstation für den dann neuen Arbeitsort wird sich durch die veränderte Zuordnung von Arbeitsschritten zu den Arbeitsplätzen damit selbstver­ ständlich ebenfalls verändern, wobei die Summe der Zeiten für die am neuen Arbeitsort anfallenden intelligenten Ar­ beitsschritte wieder annähernd der Zeit t entspricht. Eine solche Fertigungs- und/oder Montageanlage ist somit mit sehr geringem Aufwand auf den jeweils erforderlichen Durchlauf auch bei erheblichen Stückzahlwechseln kosten­ günstig einzustellen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien, bei dem die Produkte während zeitlich aufeinanderfolgender Arbeitstakte (n, n+x) von zumindest im wesentlichen gleicher zeitlicher Länge an einer Viel­ zahl verschiedener Arbeitsorte vorbestimmten Arbeits­ schritten unterworfen werden, welche teilweise von wenig­ stens einem Menschen und teilweise von Maschinen ausge­ führt werden, wobei während jedes Arbeitstaktes einer ersten Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte nur maschinell und während jedes Arbeitstaktes einer zweiten Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte teilweise von Menschen und teilweise maschinell ausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - um wenigstens einen menschlichen Arbeitsort (50) herum soviele maschinelle Arbeitsorte (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) wie nacheinanderfolgende Arbeitstakte (n, n+x), innerhalb von denen der zeitliche Anteil der mensch­ lichen Tätigkeit insgesamt der zeitlichen Länge eines Arbeitstaktes (n, n+x) entspricht, angeordnet werden und daß
• - die Produkte zur Ausführung der vorgesehenen Arbeits­ schritte teilweise von einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) zum nächsten befördert und teilweise zwischen dem menschlichen Arbeitsort (40) und einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) hin- bzw. hertransportiert werden.

2. Fertigungs- und/oder Montageanlage zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien, bei der die Produkte während zeitlich aufeinanderfolgender Arbeits­ takte (n, n+x) von zumindest im wesentlichen gleicher zeitlicher Länge an einer Vielzahl verschiedener Arbeits­ orte vorbestimmten Arbeitsschritten unterworfen werden, welche teilweise von wenigstens einem Menschen, teilwei­ se von Maschinen ausgeführt werden, wobei während jedes Arbeitstaktes einer ersten Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte nur maschinell und während jedes Arbeits­ taktes einer zweiten Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte teilweise von Menschen und teilweise maschinell ausgeführt werden, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - um wenigstens einen menschlichen Arbeitsort (50) stern­ förmig so viele maschinelle Arbeitsorte (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) wie nacheinanderfolgende Arbeitstakte (n, n+x), innerhalb von denen der zeitliche Anteil der menschlichen Tätigkeit insgesamt der zeitlichen Länge eines Arbeitstaktes (n, n+x) entspricht, angeordnet sind und daß
• - Fördermittel, wie Hängebahnen, Rollenförderer od. dgl. vorgesehen sind, welche die Produkte entweder von einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) zum nächsten befördern oder zwischen dem menschlichen Arbeitsort (50) und einem maschinellen Arbeitsort hin- bzw. hertransportieren.

3. Fertigungs- und/oder Montageanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere menschliche Arbeits­ orte (50, 51, 52, 53, 54) nestartig zueinander angeord­ net sind, von denen jeder sternförmig von maschinellen Arbeitsorten (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) umgeben ist.