WO2013083143A1 - Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2013083143A1
WO2013083143A1 PCT/EP2011/006202 EP2011006202W WO2013083143A1 WO 2013083143 A1 WO2013083143 A1 WO 2013083143A1 EP 2011006202 W EP2011006202 W EP 2011006202W WO 2013083143 A1 WO2013083143 A1 WO 2013083143A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robots
workstations
robot
human
assigned
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/006202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Klumpp
Matthias Reichenbach
Matthias Schreiber
Volker Zipter
Michael ZÜRN
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Priority to PCT/EP2011/006202 priority Critical patent/WO2013083143A1/de
Priority to EP11797185.3A priority patent/EP2788828A1/de
Priority to US14/362,814 priority patent/US20140303767A1/en
Priority to CN201180075305.3A priority patent/CN103988136A/zh
Priority to JP2014545102A priority patent/JP2015506021A/ja
Publication of WO2013083143A1 publication Critical patent/WO2013083143A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41845—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by system universality, reconfigurability, modularity
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32015—Optimize, process management, optimize production line
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40202—Human robot coexistence

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a production plant according to the preamble of patent claim 1.
  • Production plants in which both humans and robots are to be used are usually constructed so that certain workstations of the
  • transport systems also lead to a fixed cycle time of the plant, so that the throughput of the plant can not be flexibly adjusted to current production requirements.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for
  • Such a method relates to the operation of a production plant with a plurality of workstations for carrying out at least one respective work step. To operate the production plant is assigned to the production plant
  • Control system provided.
  • at least one criterion relating to a production requirement is assigned to the workstations by human workers or robots, whereby each worker or robot can be assigned to one or more workstations.
  • the required number of human workers and robots can be assigned to the individual workstations of the production plant flexibly and as needed by means of the control system in order to operate the production plant optimally utilized at any time. Due to the flexible allocation also failed robots or the like can be easily replaced or their failure may be bridged in the short term by the use of human labor. Such a method therefore also allows a particularly low-noise operation of the production plant. Due to the changing number of used robots and human workers also an adjustment of the clock rate of the production plant to any external needs is easily possible.
  • the workstations are occupied exclusively with human workers when the number of pieces to be manufactured is below a first threshold value. For small series production, the start of production or in other situations that require a low production quantity, so only
  • Threshold workstations are assigned both human workers and robots. This can be done very quickly by the controller, so that with a short-term increase in production capacity, the human workers are supported with robots.
  • the second threshold ie at a high volume to be produced, for example, in full series operation, all workstations are exclusively occupied with robots to fully exploit the benefits of automation and not to overburden the human workers.
  • Robots in the immediate vicinity for example, within a single
  • an associated laser scanner can be arranged for each robot, which scans a cone-shaped region enclosing the robot and, when an object or worker penetrates this area
  • each robot is assigned a work task and each human worker a plurality of work tasks.
  • each human worker can use it to serve a number of robots and supply them with intermediate products.
  • Such a constellation takes advantage of the special flexibility of human workers, while the robot, for example, for repetitive tasks that are particularly fast to implement, is used.
  • Workstations to use respective tools that are operated by both human workers and robots are used by both human workers and robots.
  • the workstations therefore do not have to be newly adapted to the human worker or the robot during a relocation, but can continue to be used without rest.
  • the robots may be designed to use tools designed for human hands.
  • the manipulators of the robot would be adjusted accordingly.
  • it is possible to use appropriately adapted tools for example, having two handling areas. A first handling area would be ergonomically adapted to the human hand, while a second handling area is designed to interact with a manipulator of a robot.
  • At least one workstation operated by at least one human worker and / or at least one robot is supplied with precursors and / or material by further human workers. This is especially useful if a workflow, for example, provides that certain parts or precursors must be kept in magazines and this can not be done economically automated.
  • Fig. 1 shows a production plant for carrying out an embodiment of the method according to the invention at low utilization.
  • Fig. 2 shows the production plant of FIG. 1 at medium load and 3 shows a robot for use with an exemplary embodiment of the method according to the invention with an associated laser scanner for protecting workers working in its vicinity.
  • a designated as a whole with 10 production plant which is designed here for the production of motor vehicle transmissions, comprises a plurality of workstations 12, which in turn comprise work surfaces 14 and reservoir 16, which are not all designated here for clarity.
  • the workstations 12 are also
  • Machine tools such as presses 18 assigned.
  • a control device not shown in the figures is provided. The latter receives information about the quantities to be produced or the number of variants of the manufactured product to be produced, and from this information subsequently generates instructions for filling the workstations 12.
  • the production facility 10 is therefore operated only by a single human worker 20, who operates all workstations 12 and carries out the work steps provided there.
  • the worker 20 passes through the semicircular workstations arranged 12 in a predetermined order, making each product completely self.
  • Workers 20 are instructed to take over individual workstations 12 of the production facility 10. Each worker now operates one or two workstations, each generated partial products are passed between the workstations 12.
  • the production plant 10 can additionally be assigned robots 22, as shown in FIG. 2. These are arranged on mobile tables 24, which are driven by workers to each of a robot 22 to be operated workstation 12. Intermediates of production in the production plant 10 are now occupied between human and robotic
  • the human workers 20 preferably perform flexible tasks, while the Robots 22 are each programmed to a predetermined amount of work an assembly station 12.
  • the programming can be done by the human worker 20, for example in the form of so-called teaching. Also, an association of wireless-acting programming means, such as RFID chips, to the
  • Workstations 12 is possible. These programming means transmit the work program associated with the respective workstation 12 to the robots 22, so that they only have to be brought to their stand and can take over the necessary tasks immediately.
  • the production plant 10 can be adapted to all necessary utilization levels, with a change in the configuration of the production plant 10 due to commands from the controller can be done in real time to the
  • Production plant 10 to adapt quickly to a fluctuating production demand.
  • the robots 22 In order to facilitate collaboration between human workers 20 and robots 22 in the confined space of production facility 10, the robots must have special safety precautions.
  • the robots 22 may be provided with associated laser scanners 26 that scan a tapered region 28 about the robots 22. This area is one
  • the robot 22 may also be provided with their own collision detection systems that detect impending collisions with objects or workers and in this case interrupt a movement of the robot 22 until its recovery is safe for all parties.
  • workstations 12 preferably use only tools that can be used by both human workers 20 and robots 22.
  • the Tools are adapted so that they have, for example, two different handling areas for human access and robotic access.
  • the robots 22 may be adapted to use tools designed for human handling ergonomics. It is particularly useful here, when the robot 22 via force sensors or
  • Momentum sensors have, with which they can determine what force they exert by means of such tools on the workpieces, so as to avoid damage.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage (10) mit einer Mehrzahl von Arbeitsstationen (12) zur Durchführung wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschrittes mittels eines der Produktionsanlage (10) zugeordneten Steuerungssystems, wobei gemäß wenigstens einem eine Produktionsanforderung betreffenden Kriterium den Arbeitsstationen (12) menschliche Arbeiter (20) oder Roboter (22) mittels des Steuerungssystems zugewiesen werden, wobei jeder Arbeiter (20) oder Roboter (22) einer oder mehreren Arbeitsstationen (12) zugewiesen werden kann.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Produktionsanlagen, in welchen sowohl Menschen als auch Roboter eingesetzt werden sollen, sind üblicherweise so aufgebaut, dass bestimmte Arbeitsstationen der
Produktionsanlage von menschlichen Arbeitern und andere Arbeitsstationen der
Produktionsanlage von Robotern bedient werden. Die Auslegung der Produktionsanlage ist in dieser Hinsicht starr, die Zuteilung von Arbeitsstationen zu Menschen oder Robotern fest vorgeschrieben. Üblicherweise sind daher auch die Roboter fest an ihren jeweiligen Arbeitsstationen montiert, so dass eine flexible Umgestaltung der Produktionsanlage nicht möglich ist und der Ausfall von einzelnen Einheiten zu einem Stillstand der gesamten Anlage führt. Zusammen mit der oftmals ebenfalls festen Installation von
Transportsystemen führt dies obendrein zu einer festen Taktzeit der Anlage, so dass der Durchsatz der Anlage nicht flexibel auf aktuelle Produktionsanforderungen einstellbar ist.
Aus der EP 1 570 324 B1 ist ein Verfahren für eine dynamische Automatisierung bekannt, bei welchem mobile Roboter eingesetzt werden, die sich in Abhängigkeit von
durchzuführenden Arbeitsschritten in unterschiedliche Arbeitsräume begeben und dort mit menschlichen Arbeitern kooperieren, indem sie den menschlichen Arbeitern Aufträge bezüglich der durchzuführenden Arbeitsschritte übermitteln. Solche Systeme weisen eine erhöhte Flexibilität auf, die selbst-bewegliche Natur der Roboter stellt jedoch hohe
Anforderungen an deren Programmierung, so dass auch hier Änderungen nur schwer durchführbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Betreiben einer Produktionsanlage nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches eine besonders flexible und einfache Anpassung des Betriebs der Produktionsanlage an unterschiedliche Produktionsanforderungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein solches Verfahren betrifft den Betrieb einer Produktionsanlage mit einer Mehrzahl von Arbeitsstationen zur Durchführung wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschrittes. Zum Betreiben der Produktionsanlage ist ein der Produktionsanlage zugeordnetes
Steuerungssystem vorgesehen. Mittels des Steuerungssystems werden erfindungsgemäß gemäß wenigstens einem eine Produktionsanforderung betreffenden Kriterium den Arbeitsstationen menschliche Arbeiter oder Roboter zugewiesen, wobei jeder Arbeiter oder Roboter einer oder mehreren Arbeitsstationen zugewiesen werden kann. Mit anderen Worten kann mittels des Steuerungssystems flexibel und bedarfsgerecht die jeweils benötigte Anzahl von menschlichen Arbeitern und Robotern den einzelnen Arbeitsstationen der Produktionsanlage zugewiesen werden, um die Produktionsanlage zu jedem Zeitpunkt optimal ausgelastet zu betreiben. Durch die flexible Zuweisung können zudem ausgefallene Roboter oder dergleichen problemlos ersetzt werden oder deren Ausfall gegebenenfalls kurzfristig durch den Einsatz menschlicher Arbeit überbrückt werden. Ein solches Verfahren ermöglicht daher zudem einen besonders störungsarmen Betrieb der Produktionsanlage. Durch die wechselnde Zahl von verwendeten Robotern und menschlichen Arbeitern ist zudem eine Anpassung der Taktrate der Produktionsanlage an eventuelle äußere Bedürfnisse problemlos möglich.
Es ist hierbei besonders zweckmäßig, als die Produktionsanforderung betreffendes Kriterium eine zu fertigende Stückzahl eines Produktes zu verwenden. Damit ist eine auslastungsgerechte Besetzung der Produktionsanlage jederzeit zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Arbeitsstationen ausschließlich mit menschlichen Arbeitern besetzt, wenn die zu fertigende Stückzahl unterhalb eines ersten Schwellenwertes liegt. Bei Kleinserienproduktion, beim Serienanlauf oder bei anderen Situationen, die eine geringe Produktionsstückzahl erfordern, werden also nur
menschliche Arbeiter verwendet, da der Einsatz von Robotern, die bei diesen
Stückzahlen nicht ausgelastet würden, hier unökonomisch ist. Bei besonders geringen Stückzahlen kann zudem ein einzelner Arbeiter mehrere Arbeitsstationen bedienen, so dass jeder Arbeiter optimal ausgelastet und nicht unterfordert ist. Liegt die zu fertigende Stückzahl oberhalb des Schwellenwertes für die ausschließlich menschliche Besetzung der Produktionsanlage, jedoch unterhalb eines zweiten
Schwellenwertes, so werden den Arbeitsstationen sowohl menschliche Arbeiter als auch Roboter zugewiesen. Dies kann durch die Steuereinrichtung sehr schnell erfolgen, so dass bei einer kurzfristigen Erhöhung der Produktionskapazität die menschlichen Arbeiter mit Robotern unterstützt werden.
Oberhalb des zweiten Schwellenwertes, also bei einer hohen zu fertigenden Stückzahl beispielsweise im vollen Serienbetrieb, werden alle Arbeitsstationen ausschließlich mit Robotern besetzt, um die Vorteile der Automatisierung voll auszunutzen und die menschlichen Arbeiter nicht zu überfordern.
Ingesamt werden also in allen Betriebszuständen der Produktionsanlage menschliche Arbeiter und Roboter so auf die Arbeitsstationen verteilt, dass sowohl die Arbeiter als auch die Roboter immer optimal ausgelastet sind und keine Kapazitäten bzw. Ressourcen verschwendet werden.
Es ist dabei besonders zweckmäßig, bei der Ausführung des Verfahrens Roboter zu verwenden, welche ausgelegt sind, bevorstehende Kollisionen mit Objekten in ihrer Umgebung zu erkennen und bei einer solchen Erkennung einen Bewegungsablauf zu unterbrechen. Dies ermöglicht eine sichere Zusammenarbeit von Menschen und
Robotern im unmittelbaren Nahbereich, beispielsweise innerhalb einer einzelnen
Arbeitsstation.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann zu jedem Roboter ein zugeordneter Laserscanner angeordnet werden, welcher einen kegelförmigen, den Roboter umschließenden Bereich abtastet und bei Eindringen eines Objekts oder Arbeiters in diesem Bereich einen
Bewegungsablauf des Roboters unterbricht. Sowohl durch eine aktive
Kollisionserkennung durch die Roboter als auch durch zugeordnete Laserscanner kann ein Konflikt zwischen Robotern und menschlichen Arbeitern zuverlässig vermieden werden, ohne dass Schutzzäune oder dergleichen notwendig sind. Hierdurch sinkt der Platzbedarf für die Roboter in der Produktionsanlage, wobei gleichzeitig die Flexibilität ihrer Anordnung erhöht wird. Insbesondere Stellplatzwechsel der Roboter sind problemlos zu bewerkstelligen, da keine aufwändigen Schutzvorrichtungen ab- und wieder aufgebaut werden müssen. Vorzugsweise wird bei gleichzeitigem Einsatz von Robotern und menschlichen Arbeitern jedem Roboter jeweils eine Arbeitsaufgabe und jedem menschlichen Arbeiter jeweils eine Mehrzahl von Arbeitsaufgaben zugewiesen. Jeder menschliche Arbeiter kann damit beispielsweise eine Mehrzahl von Robotern bedienen und mit Vorprodukten versorgen. Eine solche Konstellation nutzt die besondere Flexibilität menschlicher Arbeiter, während der Roboter beispielsweise für repetitive Aufgaben, die besonders schnell durchzuführen sind, Einsatz findet.
Zur optimalen Ausnutzung der Arbeitsstationen ist es ferner zweckmäßig, in den
Arbeitsstationen jeweilige Werkzeuge zu verwenden, welche sowohl von menschlichen Arbeitern als auch von Robotern bedienbar sind. Die Arbeitsstationen müssen bei einer Umbesetzung somit nicht jeweils neu an den menschlichen Arbeiter oder den Roboter angepasst werden, sondern können ohne Pause weiter verwendet werden. Hierzu können beispielsweise die Roboter dazu ausgelegt sein, für menschliche Hände ausgelegte Werkzeuge zu benutzen. Hierzu würden dann die Manipulatoren der Roboter entsprechend angepasst. Alternativ ist es möglich, entsprechend angepasste Werkzeuge zu verwenden, die beispielsweise zwei Handhabungsbereiche besitzen. Ein erster Handhabungsbereich wäre dabei ergonomisch an die menschliche Hand angepasst, während ein zweiter Handhabungsbereich dazu ausgelegt ist, mit einem Manipulator eines Roboters zu interagieren.
Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eine von wenigstens einem menschlichen Arbeiter und/oder wenigstens einem Roboter betriebene Arbeitsstation von weiteren menschlichen Arbeitern mit Vorprodukten und/oder Material versorgt wird. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn ein Arbeitsablauf beispielsweise vorsieht, dass gewisse Teile oder Vorprodukte in Magazinen vorgehalten werden müssen und dies nicht wirtschaftlich automatisiert erfolgen kann.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Produktionsanlage zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei niedriger Auslastung.
Fig. 2 die Produktionsanlage gemäß Fig. 1 bei mittlerer Auslastung und Fig. 3 ein Roboter zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem zugeordneten Laserscanner zum Schutz von in dessen Nahbereich tätigen Arbeitern.
Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Produktionsanlage, die hier zur Herstellung von Kraftfahrzeuggetrieben ausgelegt ist, umfasst eine Mehrzahl von Arbeitsstationen 12, die wiederum Arbeitsflächen 14 und Vorratsbehälter 16 umfassen, die der Übersichtlichkeit halber hier nicht alle bezeichnet sind. Den Arbeitsstationen 12 sind zudem
Werkzeugmaschinen, beispielsweise Pressen 18, zugeordnet.
Um die Produktionsanlage 10 unter wechselnden Auslastungen jeweils optimal betreiben zu können, ist eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen. Diese empfängt Informationen über zu produzierende Stückzahlen bzw. zu produzierende Variantenzahlen des hergestellten Produkts und generiert aus diesen Informationen in der Folge Anweisungen zur Besetzung der Arbeitsstationen 12.
In der in Fig. 1 dargestellten Situation ist die Produktionsanlage 10 nur gering
ausgelastet. Diese Situation kann beispielsweise bei der Produktion von Kleinserien oder beim Serienanlauf eintreten. Die Produktionsanlage 10 wird daher nur von einem einzelnen menschlichen Arbeiter 20 bedient, der alle Arbeitsstationen 12 bedient und dort die jeweils vorgesehenen Arbeitsschritte durchführt. Der Arbeiter 20 durchläuft dabei die halbkreisförmig angeordneten Arbeitsstationen 12 in einer vorgegebenen Reihenfolge und fertigt damit jedes Produkt vollständig selbst.
Steigt der Bedarf an zu produzierenden Gütern, so können weitere menschliche
Arbeiter 20 angewiesen werden, einzelne Arbeitsstationen 12 der Produktionsanlage 10 zu übernehmen. Jeder Arbeiter bedient nun eine oder zwei Arbeitsstationen, jeweils erzeugte Teilprodukte werden zwischen den Arbeitsstationen 12 weitergegeben.
Bei weiter ansteigendem Produktionsbedarf können der Produktionsanlage 10 zusätzlich, wie in Fig. 2 dargestellt, Roboter 22 zugeordnet werden. Diese sind auf fahrbaren Tischen 24 angeordnet, die von Arbeitern an die jeweils von einem Roboter 22 zu bedienende Arbeitsstation 12 gefahren werden. Zwischenprodukte der Fertigung in der Produktionsanlage 10 werden nun zwischen menschlich und robotisch besetzten
Arbeitsstationen 12 weitergereicht, wodurch ein höherer Durchsatz ermöglicht wird. Die menschlichen Arbeiter 20 erfüllen dabei vorzugsweise flexible Aufgaben, während die Roboter 22 jeweils auf einen vorgegebenen Arbeitsumfang einer Montagestation 12 programmiert sind. Die Programmierung kann dabei durch die menschlichen Arbeiter 20 beispielsweise in Form des so genannten Teachings erfolgen. Auch eine Zuordnung von drahtlos wirkenden Programmiermitteln, wie beispielsweise RFID-Chips, zu den
Arbeitsstationen 12 ist möglich. Diese Programmiermittel übertragen das der jeweiligen Arbeitsstation 12 zugeordnete Arbeitsprogramm an die Roboter 22, so dass diese lediglich zu ihrem Standplatz gebracht werden müssen und unmittelbar die notwendigen Aufgaben übernehmen können.
Bei weiter steigendem Produktionsbedarf können einzelne menschliche Arbeiter 20 durch weitere Roboter 22 ersetzt werden, bis schließlich bei der höchsten Auslastung der Produktionsanlage 10 alle Arbeitsstationen 2 durch Roboter 22 besetzt sind, um so einen besonders hohen Durchsatz zu erzielen.
Insgesamt kann die Produktionsanlage 10 so an alle notwendigen Auslastungsstufen angepasst werden, wobei eine Änderung der Konfiguration der Produktionsanlage 10 aufgrund von Befehlen der Steuereinrichtung in Echtzeit erfolgen kann, um die
Produktionsanlage 10 schnell an einen schwankenden Produktionsbedarf anzupassen.
Um die Zusammenarbeit zwischen menschlichen Arbeitern 20 und Robotern 22 auf dem engen Raum der Produktionsanlage 10 zu ermöglichen, müssen die Roboter besondere Sicherheitsvorkehrungen aufweisen. Beispielsweise können die Roboter 22, wie in Fig. 3 gezeigt, mit zugeordneten Laserscannern 26 versehen werden, die einen kegelförmigen Bereich 28 um die Roboter 22 herum abtasten. Dieser Bereich ist eine
Sicherheitsausschlusszone. Stellt der Laserscanner 26 eine Verletzung des Bereichs 28 - also der Ausschlusszone - durch Eindringen eines menschlichen Arbeiters 20 fest, so werden die Bewegungen der Roboter 22 innerhalb des Bereichs 28 unterbrochen, um den menschlichen Arbeiter 20 nicht zu gefährden. Neben solchen externen
Laserscannern können die Roboter 22 auch mit eigenen Kollisionsdetektionssystemen versehen werden, die bevorstehende Kollisionen mit Objekten oder Arbeitern erkennen und in diesem Fall einen Bewegungsablauf des Roboters 22 unterbrechen, bis dessen Wiederaufnahme sicher für alle Beteiligten ist.
Um den Wechsel zwischen dem Einsatz menschlicher Arbeiter 20 und Roboter 22 an den gleichen Arbeitsstationen 12 zu ermöglichen, werden in den Arbeitsstationen 12 zudem vorzugsweise ausschließlich Werkzeuge verwendet, die sowohl von menschlichen Arbeitern 20 als auch von Robotern 22 benutzt werden können. Hierzu können die Werkzeuge angepasst werden, so dass sie beispielsweise zwei unterschiedliche Handhabungsbereiche für menschlichen Zugriff und robotischen Zugriff aufweisen. Alternativ können die Roboter 22 so angepasst werden, dass sie Werkzeuge benutzen können, die auf menschliche Handhabungsergonomie ausgelegt sind. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Roboter 22 über Kraftsensoren oder
Momentensensoren verfügen, mit denen sie feststellen können, welche Kraft sie mittels derartiger Werkzeuge auf die Werkstücke ausüben, um so Beschädigungen zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage (10) mit einer Mehrzahl von Arbeitsstationen (12) zur Durchführung wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschrittes mittels eines der Produktionsanlage (10) zugeordneten Steuerungssystems, dadurch gekennzeichnet, dass
gemäß wenigstens einem eine Produktionsanforderung betreffenden Kriterium den Arbeitsstationen (12) menschliche Arbeiter (20) oder Roboter (22) mittels des Steuerungssystems zugewiesen werden, wobei jeder Arbeiter (20) oder
Roboter (22) einer oder mehreren Arbeitsstationen (12) zugewiesen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Produktionsanforderung betreffende Kriterium eine zu fertigende Stückzahl eines Produkts ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
den Arbeitsstationen (12) ausschließlich menschliche Arbeiter (20) zugewiesen werden, wenn die zu fertigende Stückzahl unterhalb eines ersten Schwellenwertes liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
den Arbeitsstationen (12) sowohl menschliche Arbeiter (20) als auch Roboter (22) zugewiesen werden, wenn die zu fertigende Stückzahl oberhalb des ersten
Schwellenwertes und unterhalb eines zweiten Schwellenwertes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
den Arbeitsstationen (12) ausschließlich Roboter (22) zugewiesen werden, wenn die zu fertigende Stückzahl oberhalb des zweiten Schwellenwertes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
Roboter (22) verwendet werden, welche ausgelegt sind, bevorstehende Kollisionen mit Objekten in ihrer Umgebung zu erkennen und bei einer solchen Erkennung einen Bewegungsablauf zu unterbrechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zu jedem Roboter (22) ein zugeordneter Laserscanner (26) angeordnet wird, welcher einen kegelförmigen, den Roboter (22) umschließenden Bereich (28) abtastet und bei Eindringen eines Objekts, insbesondere eines Arbeiters, in diesen Bereich (28) einen Bewegungsablauf des Roboters (22) unterbricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei gleichzeitigem Einsatz von Robotern (22) und menschlichen Arbeitern (20) jedem Roboter (22) jeweils eine Arbeitsaufgabe und jedem menschlichen
Arbeiter (20) jeweils eine Mehrzahl von Arbeitsaufgaben zugewiesen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den Arbeitsstationen (12) jeweilige Werkzeuge verwendet werden, welche sowohl von menschlichen Arbeitern (20) als auch von Robotern (22) bedienbar sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine von wenigstens einem menschlichen Arbeiter (20) und/oder wenigstens einem Roboter (22) betriebene Arbeitsstation (12) von weiteren menschlichen Arbeitern (20) mit Vorprodukten und/oder Material versorgt wird.
PCT/EP2011/006202 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage WO2013083143A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2011/006202 WO2013083143A1 (de) 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
EP11797185.3A EP2788828A1 (de) 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
US14/362,814 US20140303767A1 (en) 2011-12-09 2011-12-09 Method for Operating a Production Plant
CN201180075305.3A CN103988136A (zh) 2011-12-09 2011-12-09 运行生产厂房的方法
JP2014545102A JP2015506021A (ja) 2011-12-09 2011-12-09 製造プラントの運転方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2011/006202 WO2013083143A1 (de) 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013083143A1 true WO2013083143A1 (de) 2013-06-13

Family

ID=45350726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/006202 WO2013083143A1 (de) 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140303767A1 (de)
EP (1) EP2788828A1 (de)
JP (1) JP2015506021A (de)
CN (1) CN103988136A (de)
WO (1) WO2013083143A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015500746A (ja) * 2011-12-09 2015-01-08 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ 製造プラントの運転方法
JP6504072B2 (ja) * 2016-02-15 2019-04-24 オムロン株式会社 作業領域推定装置、制御装置、制御システム、作業領域推定方法およびプログラム
JP6572446B2 (ja) * 2016-11-30 2019-09-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 部品実装システムおよび作業者割り当てシステムならびに作業者割り当て方法
JP6852381B2 (ja) * 2016-12-16 2021-03-31 富士通株式会社 配置人数決定装置、配置人数決定方法及び配置人数決定プログラム
US20190138623A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Drishti Technologies, Inc. Automated birth certificate systems and methods
CN109967404A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 顺丰科技有限公司 分拣配置方法、装置、设备及存储介质
KR20210128424A (ko) 2019-02-12 2021-10-26 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션 상황 인식 모니터링

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6463360B1 (en) * 1999-10-26 2002-10-08 Denso Corporation Mobile robot, automated production system, and mobile robot system
DE102005019233A1 (de) * 2005-04-26 2006-11-09 Sick Ag Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten
EP1570324B1 (de) 2002-12-10 2009-02-25 LogObject AG Verfahren für eine dynamische automatisierung mit kollaborativen elementen und leitsystem dazu
US20090125146A1 (en) * 2005-02-25 2009-05-14 Hui Zhang Method of and Apparatus for Automated Path Learning
DE102010032877A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5819008A (en) * 1995-10-18 1998-10-06 Rikagaku Kenkyusho Mobile robot sensor system
JPH09244730A (ja) * 1996-03-11 1997-09-19 Komatsu Ltd ロボットシステムおよびロボットの制御装置
JPH10261122A (ja) * 1997-03-18 1998-09-29 Sumitomo Wiring Syst Ltd 作業配分最適化方法
JP4074425B2 (ja) * 2000-05-31 2008-04-09 セイコーエプソン株式会社 大型表示装置を用いた稼働状況管理
JP2003062727A (ja) * 2001-04-26 2003-03-05 Fuji Photo Film Co Ltd 組立装置
JP2005349488A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Sharp Corp 多自由度多指ハンド
US8620728B2 (en) * 2004-07-08 2013-12-31 Jeff Hamelink Manufacturing productivity scoreboard
US20060020509A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Sourcecorp Incorporated System and method for evaluating and managing the productivity of employees
JP4764070B2 (ja) * 2005-05-24 2011-08-31 本田技研工業株式会社 作業ステーションの安全システム
CA2621375A1 (en) * 2005-09-05 2007-03-15 Honda Motor Co., Ltd. System for collaboration between device and person
US20070143169A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Grant Chad W Real-time workload information scheduling and tracking system and related methods
US8005701B2 (en) * 2006-06-08 2011-08-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Systems and methods for generating a work schedule
US8355818B2 (en) * 2009-09-03 2013-01-15 Battelle Energy Alliance, Llc Robots, systems, and methods for hazard evaluation and visualization
US8271132B2 (en) * 2008-03-13 2012-09-18 Battelle Energy Alliance, Llc System and method for seamless task-directed autonomy for robots
US8965578B2 (en) * 2006-07-05 2015-02-24 Battelle Energy Alliance, Llc Real time explosive hazard information sensing, processing, and communication for autonomous operation
US8522240B1 (en) * 2006-10-19 2013-08-27 United Services Automobile Association (Usaa) Systems and methods for collaborative task management
US20080243575A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Keith Weinberger System and Method for Dynamically Allocating Human Resources to a Project Plan
US8577126B2 (en) * 2007-04-11 2013-11-05 Irobot Corporation System and method for cooperative remote vehicle behavior
US20090099898A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 I.D Systems, Inc. System and method for managing work requests for mobile assets
JP4839487B2 (ja) * 2007-12-04 2011-12-21 本田技研工業株式会社 ロボット及びタスク実行システム
CN101450749A (zh) * 2007-12-05 2009-06-10 Abb研究有限公司 生产线及其操作方法
JP5186193B2 (ja) * 2007-12-14 2013-04-17 パナソニック株式会社 フレキシブル生産システム
EP2244866B1 (de) * 2008-02-20 2015-09-16 ABB Research Ltd. Verfahren und system zur optimierung des layouts einer roboterarbeitszelle
JP5088187B2 (ja) * 2008-03-18 2012-12-05 株式会社Ｉｈｉ ロボット設置方法及びロボット生産システム
KR101479233B1 (ko) * 2008-05-13 2015-01-05 삼성전자 주식회사 로봇 및 그 협조작업 제어방법
US8140369B2 (en) * 2008-08-21 2012-03-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. System and method for optimizing manufacturing workforce
US20100094899A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Yahoo! Inc. System for assembling and providing problem solving frameworks
DE102009051148A1 (de) * 2008-10-29 2010-05-12 Sms Siemag Ag Roboterinteraktionssystem
US20110208558A1 (en) * 2008-11-05 2011-08-25 Honda Motor Co., Ltd. Method for smoothing workload and support system for smoothing workload
US7982662B2 (en) * 2008-12-08 2011-07-19 Intellex, Llc Scanning array for obstacle detection and collision avoidance
JP4648486B2 (ja) * 2009-01-26 2011-03-09 ファナック株式会社 人間とロボットとの協調動作領域を有する生産システム
EP2286963B1 (de) * 2009-05-22 2019-05-15 Toyota Motor East Japan, Inc. Arbeitsunterstützendes robotersystem
US8253792B2 (en) * 2009-08-28 2012-08-28 GM Global Technology Operations LLC Vision system for monitoring humans in dynamic environments
JP5167548B2 (ja) * 2009-09-01 2013-03-21 川田工業株式会社 吊下げ型協調作業ロボット
KR101277452B1 (ko) * 2009-12-09 2013-07-05 한국전자통신연구원 군집 지능 기반의 이동 로봇과 이를 제어하는 방법 및 감시 경계 로봇 시스템
US20110298579A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Cedes Safety & Automation Ag Dynamically adaptable safety zones
JP4938118B2 (ja) * 2010-08-17 2012-05-23 ファナック株式会社 人間協調ロボットシステム
WO2012039280A1 (ja) * 2010-09-21 2012-03-29 トヨタ自動車株式会社 移動体
EP2637594A4 (de) * 2010-11-11 2015-05-06 Univ Johns Hopkins Robotersysteme für mensch-maschine-kollaboration
US9008839B1 (en) * 2012-02-07 2015-04-14 Google Inc. Systems and methods for allocating tasks to a plurality of robotic devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6463360B1 (en) * 1999-10-26 2002-10-08 Denso Corporation Mobile robot, automated production system, and mobile robot system
EP1570324B1 (de) 2002-12-10 2009-02-25 LogObject AG Verfahren für eine dynamische automatisierung mit kollaborativen elementen und leitsystem dazu
US20090125146A1 (en) * 2005-02-25 2009-05-14 Hui Zhang Method of and Apparatus for Automated Path Learning
DE102005019233A1 (de) * 2005-04-26 2006-11-09 Sick Ag Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten
DE102010032877A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FREUND E ET AL: "INDUSTRIEROBOTEREINSATZ IN DER FABRIKAUTOMATISIERUNG DIE ROBOTERINTEGRIERTE FLEXIBLE FERTIGUNGSZELLE ALS STRATEGISCHES KONZEPT. ÖAPPLICATION OF INDUSTRIAL ROBOTS FOR FACTORY AUTOMATION THE ROBOT-BASED FLEXIBLE MANUFACTURING WORK CELL AS A STRATEGIC CONCEPT", AUTOMATISIERUNGSTECHNISCHE PRAXIS - ATP, OLDENBOURG INDUSTRIEVERLAG, MUNCHEN, DE, vol. 35, no. 9, 1 September 1993 (1993-09-01), pages 491 - 499, XP000409348, ISSN: 0178-2320 *
See also references of EP2788828A1

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015506021A (ja) 2015-02-26
EP2788828A1 (de) 2014-10-15
US20140303767A1 (en) 2014-10-09
CN103988136A (zh) 2014-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013083143A1 (de) Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
DE102010032877A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage
EP2788145A1 (de) Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
EP2977149B1 (de) Verfahren und mittel zum auslegen und/oder betreiben eines roboters
EP2788144B1 (de) Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
DE102011108282B4 (de) Numerische Steuerung für eine Mehrachsenmaschine zum Bearbeiten einer geneigten Bearbeitungsebene
EP2771747B1 (de) Verfahren zum einlesen eines zweidimensionalen mustercodes und zur darstellung und verwendung von daten, ein mobiles gerät zum durchführen des verfahrens und ein verfahren zum erstellen eines zweidimensionalen mustercodes
DE3443076A1 (de) Flexibles fertigungssystem fuer die bearbeitung und herstellung mehrteiliger baugruppen, insbesondere rohkarosserie-baugruppen
EP3114017A1 (de) Fertigungsstation, fertigungsanlage und verfahren
DE102010032876A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage
WO2018073310A2 (de) Transportvorrichtung, verfahren und computerprogrammprodukt zum beladen und entladen zumindest einer materialbearbeitungsmaschine
WO2018082749A1 (de) Flexibles und kompaktes kommissioniersystem
WO2020011337A1 (de) Arbeitsvorrichtung mit unter-tisch-roboter
WO2013083144A1 (de) Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
DE202014101002U1 (de) Fertigungsstation
EP0559604A1 (de) Lager- und Kommissionieranlage
DE102008014110A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kommissionierung von Gegenständen
AT512775A4 (de) Fertigungsanlage zur Herstellung einer Baugruppe aus mehreren Bauteilen
DE102015225587A1 (de) Interaktionssystem und Verfahren zur Interaktion zwischen einer Person und mindestens einer Robotereinheit
EP2962803A1 (de) Ergonomische schweissmaschine
DE102012109040B4 (de) Klettervorrichtung und Verfahren zum Ausführen von Tätigkeiten an gestapelten Gegenständen
DE102015216622A1 (de) Montagelinie und Verfahren zur Montage von Baugruppen
DE102015003573B4 (de) Verfahren zur Durchführung eines Produktionsprozesses mittels einer Bearbeitungsstation, sowie Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102018111603A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Konfigurieren eines roboter-gestützten Bearbeitungssystems
DE102010032869A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11797185

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011797185

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011797185

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14362814

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014545102

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE