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Komplexe Aufgabenstellungen in der Montage
Planungsunterstützung bei komplexen
Aufgabenstellungen in der Montage – ein Industrie
4.0 Projekt
Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller
Dipl.-Ing. Christoph Speicher
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Leenhard Hörauf
6. Montage-Tagung 2014
Saarbrücken, 02. April 2014
© ZeMA gGmbH
Seite 1
Agenda
1
ZeMA – Wissenschaftliche Ausrichtung und Aktivitäten
2
Aktivitäten des ZeMA im Vorfeld zu Industrie 4.0
3
Planungsunterstützung – ein Industrie 4.0 Projekt
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Seite 2
Wissenschaftliche Ausrichtung der ZeMA gGmbH
Unsere Forschungsbereiche
Anwendungsbereiche
Sensorik
und
Aktorik
Fertigungsverfahren
und
-automatisierung
Hydraulik
Pneumatik
Elektronik
Automobil
Luftfahrt
Windkraft
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Seite 3
Montageverfahren
und
-automatisierung
Forschungsschwerpunkte des Bereichs
Montageverfahren und -automatisierung
Montagesystemtechnik und
Anlagenplanung
80 x
50 x
3x
Qualifikation:
3x
Systemzustand
Prüfen
Nacharbeit
Verpacken
Platine
Platine
Oberschale
Prüfen
Nacharbeit
Verpacken
Qualifikation:
1x
Qualifikation:
Unterschale
100 x
Mitarbeiter
Inbetriebnahmeprozesse
in der Montage
Schrauben
Aufträge
Roboter und
Handhabungstechnologien
Schrauben
Festlegung der Perlenkette
Unterschale
KUKA LBR iiwa
Bildquelle: KUKA
Platine
Platine
Oberschale
 Montageablauf- und
 Robotereinsatzplanung
 Montagegerechte Produktgestaltung
Montageprozessplanung
 Prozessanalyse und
-optimierung
 Modularisierung von
Montagesystemen
 Auslegung von Montageprozessen
 Steuerung und Bahnplanung
 Toleranzmanagement in der
 Rekonfigurierbare Robotersysteme
Prozessplanungsphase
 Auslegung von Justageprozessen
 Fehleranalyse und
-kompensation, Prozessrückführung
 Kooperierende Roboter
 Mensch-Roboter-Kooperation
Automotive Production Research
Anwendungsorientierte Forschung und industrienahe Entwicklung im Bereich der Fahrzeugproduktion.
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Seite 4
Projektaktivitäten Montageverfahren und -automatisierung
AutoIBN
IProGro
RePlaMo
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Seite 5
Agenda
1
ZeMA – Wissenschaftliche Ausrichtung und Aktivitäten
2
Aktivitäten des ZeMA im Vorfeld zu Industrie 4.0
3
Planungsunterstützung – ein Industrie 4.0 Projekt
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Seite 6
Wandlungsfähige Montagesysteme für unterschiedliche
Produktdimensionen existieren in ersten Ausführungen
Strukturelemente modularer Montageanlagen sind in allen
Anwendungsbereichen prinzipbedingt vergleichbar, z.B.
Großbauteile für die
Flugzeugmontage
Module im Fahrzeugbau
Elektronikkomponenten
Stückzahl
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Anzahl Prozessschritte
Modularität und Skalierbarkeit ermöglicht Flexibilität. Zusätzliche Rekonfigurierbarkeit
ermöglicht Wandlungsfähigkeit. Aber wie setzen wir diese ein und um? (I)
Full size
CKD
SKD
 Änderungen im Produkt
 mehr/weniger Takte
 Änderungen in der Technologie  Anpassung Prozesstechnik
 Änderungen in der Stückzahl
 Anpassung der Taktzeit
Quelle: Dürr, Daimler
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Seite 8
Modularität und Skalierbarkeit ermöglicht Flexibilität. Zusätzliche Rekonfigurierbarkeit
ermöglicht Wandlungsfähigkeit. Aber wie setzen wir diese ein und um? (II)
Koordinator
Modul 1
Modul 2
Mechanik
Modul 3
ElektronikMechanik
Modul n
Mechanik
mechatronischer
Modulbaukasten
Zukunft
 Mit einem frei konfigurierbaren Montage-
system könnten unterschiedliche Bauteile
(Größe und Form) montiert werden.
SoftwareElektronik
Mechanik
SoftwareElektronik
SoftwareElektronik
Software
 Insbesondere die Aufnahmeschnittstelle
(Greifpunkte) zum Bauteil sowie der
Arbeitsraum müssen leicht anpassbar sein.
 Modulare Erweiterbarkeit der Steuerung
ermöglicht Rekonfigurierbarkeit
 Verwendung gleicher Steuerungsstrukturen
horizontale Montage
ermöglicht Plug & Produce
 Prozessübergreifende Lösungskonzepte wie
horizontale  vertikale Montage sind
darstellbar
vertikale Montage
(z.B. Tragflächen)
Beispiel: Sektionsmontage  Flügelmontage
Quelle: RePlaMo
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Wandlungsfähige Betriebsmittel können als ein Konstrukt
mechatronischer Module verstanden werden
mechatronisches
Modul
mechanische
Struktur
Modularisierung durch
Montageverantwortlichkeiten
mechatronisches Modul 1
techn. Ausprägung
z.B. mechatronisches Modul
Mechanik Elektronik Software
Koordinator
Schnittstellen
Elektrik/
Elektronik
modulares mechatronisches System
Methoden
mechatronisches Modul 2
Mechanik Elektronik Software
Mensch / Mitarbeiter n
Aktorische
Software
Sensorische
Verantwortlichkeiten
Es entstehen funktionale Objekte, die nicht nur technische Systeme
sondern bis in die Endstufe weitergedacht auch den Menschen umfassen.
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Kognitive
Fähigkeiten
Agenda
1
ZeMA – Wissenschaftliche Ausrichtung und Aktivitäten
2
Aktivitäten des ZeMA im Vorfeld zu Industrie 4.0
3
Planungsunterstützung – ein Industrie 4.0 Projekt
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Seite 11
4. Industrielle Revolution
auf Basis von cyber-physischen
Systemen
Industrie 4.0
3. Industrielle Revolution
durch Einsatz von Elektronik
und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion
Industrie 3.0
2. Industrielle Revolution
durch Einführung arbeitsteiliger
Massenproduktion mit Hilfe von
elektrischer Energie
Industrie 2.0
1. Industrielle Revolution
durch Einführung mechanischer
Produktionsanlagen mit Hilfe von
Wasser- und Dampfkraft
Ende des
18. Jh.
Anfang des
20. Jh.
Grad der Komplexität
Durch die Entwicklungen, Techniken und Technologien der letzten
Jahre ergeben sich neue Möglichkeiten für Montagesysteme
Industrie 1.0
Beginn 70er
Jahre im 20. Jh.
heute
Zeit
Deutschland muss die Potentiale der nächsten industriellen R/Evolution erschließen, um weiterhin
wettbewerbsfähig zu produzieren und Leitanbieter von intelligenten Produktionstechniken zu bleiben.
Quelle: DFKI; Bildquellen: Deutsches-Museum, spiegel, produktion, DFKI
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Seite 12
Ende 18. Jh.: Die 1. Industrielle Revolution läutet den Beginn des
Maschinenzeitalters ein
Handarbeit
Mechanische Energieerzeugung
Mechanisierung
der Handarbeit
 Mechanische Energieerzeugung zur
Unterstützung der Handarbeit und zum Antrieb
von Maschinen.
Bildquelle: wuestewaltersdorf
Manueller Webstuhl
Bildquelle: Wikipedia
Mechanisierter
Webstuhl
Bildquelle: Deutsches Museum
Dampfmaschine
Die mechanische Energieerzeugung und die Mechanisierung der Handarbeit bilden die Grundlage für
die mechanische Produktion und Fabriken sowie für weitere Entwicklungen.
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Seite 13
Anfang 20. Jh.: Auf die 1. Industrielle Revolution folgt eine
2. Industrielle Revolution
Elektrizität und Energieübertragung,
Taylorismus
Neue Formen der
Arbeitsorganisation
 Stromerzeugung und Stromübertragung
 Arbeitswissenschaft und -organisation
Bildquelle:
planet-wissen
Schlachthöfe
in Chicago
Maschinen
Bildquelle: Wikipedia
Mechanisierter
Webstuhl
Bildquelle: wikipedia
Drehstromgenerator
in Lauffen
Bildquelle: zeit
Bildquelle: wikipedia
Fließbandarbeit: Ford
Die Verfügbarkeit von Elektrizität ermöglicht die Bildung von Ballungszentren und die Einführung neuer
Produktionsanlagen. In Kombination mit dem Prinzip der Arbeitsteilung werden die Fließbandarbeit und
damit neue Dimensionen der Massenproduktion möglich.
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Seite 14
Mitte 20. Jh.: Die Automation eröffnet vollständig neue
Einsatzgebiete von Maschinen in der Produktion
Fließbandarbeit
Entwicklung der Automation
Taktstraßen
 starre Automaten, Pick & Place Einheiten,
Roboter
 fest verdrahtete logische Maschinen, SPS
Bildquelle: zeit
Bildquelle: images.hemmings
Fließbandarbeit: Ford
Karosseriebau:
1960er / 1970er
Bildquelle: robothalloffame
Bildquelle: Lotter
Der Einsatz der starren Automation befähigt neue Produktionsanlagen und ermöglicht eine weitere
Steigerung der Produktivität. Durch weitere Innovationen (einfache Steuerungen, Roboter, …) werden
neue Produktionsbereiche für den Einsatz von Maschinen erschlossen.
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Seite 15
Gegen Ende des 20. Jh. entwickelt sich die Informationstechnologie immer rasanter,
wodurch sich wieder ungeahnte Innovationen in der Produktion ergeben.
Taktstraßen
Informationstechnologie
IT in der Produktion
 Computer
 Internet
 Automatisierung
Bildquelle: blog.audi
Karosseriebau: heute
Bildquelle: images.hemmings
Karosseriebau:
1960er / 1970er
Bildquelle: sps-magazin
Internet
Bildquelle: wikipedia
IT im Unternehmen
Die Informationstechnologie und deren Weiterentwicklung (s. Mooresches Gesetz) bilden die
Grundlage der digitalen Revolution. Dies ermöglicht den Einsatz von IT in der Produktion und eröffnet
neue Möglichkeiten der Kommunikation und des Datenaustausches (Internet).
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Industrie 4.0 und der Einsatz von cyber-physischen Systemen
werden die Produktion zukünftig verändern.
Industrie 4.0 und cyber-physische Systeme
Cyber-physische Module
 Eingebettetes Modul
– in sich abgeschlossen
– speziell für eine Aufgabe ausgelegt
– Interaktion mit der physikalischen
Umwelt mittels Sensoren und
Aktoren
 Vernetzung / Internet
– lokale und globale Netze,
– welche aus vielen Rechnern /
Teilnehmern bestehen und
– einen Datenaustausch ermöglichen
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Cyber-physisches System
„Die Synergie und zunehmende Integration
zweier zentraler Innovationsfelder,
eingebettete Systeme und globale Netze
(Internet), führt zu cyber-physischen
Systemen“
Quelle: Broy – Cyber-Physical Systems
Kombination von vorhandenen Technologien
wie zum Beispiel:
- Industrieroboter mit Netzanbindung
- SafetyEye mit Umgebungsmodell
- Projektionssystem mit Produktmodell
- Gestengesteuerte fahrerlose Transportsysteme
Seite 17
Unser Verständnis von cyber-physischen Komponenten
in der Montage
Cyber-physischer Montagearbeitsplatz
Produktvarianten
Sensoren
 Sensoren
– Erfassen Daten
– Nehmen Informationen auf
– Beispiele: SafetyEye, Scanner, Kamera,
Mensch
 Aktoren
– Wirken auf physikalische Vorgänge ein
– Stellen Informationen bereit
– Beispiele: Roboter, intelligente dezentrale
Antriebe, autonome Transportsysteme
 Digitales Netzwerk
– Vernetzung der Stationen untereinander und
innerhalb der Stationen
– Produktionsbereiche und Standort
übergreifende Vernetzung
Daten
Aktoren
In Anlehnung an: Broy Cyber-Physical Systems, Bildquelle: pr-x, Bosch
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 Daten und Dienste
– Verarbeitung und Optimierung der Daten
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Die Digitale Fabrik – ein Überblick
Stücklisten
Prototyp
Digital
Mockup
Projektmanagement
Entwurf
Externe u.
Interne
Logistik
Montage- u.
Fertigungsprozessplanung
Anforderungen
des Marktes
Von der Idee
Die Digitale Fabrik
Planung der
Fertigungsanlagen
& bis zum
Produktlebensende
Service und
Instandhaltung
Verkauf und
Auftragserfassung
Montage u.
Inbetriebnahme
der Fertigungsanlagen
Vertrieb und
Externe Logistik
Serienproduktion
Quelle: Uni Siegen
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Seite 19
Anlaufmanagement
Trotz des richtigen Grundgedankens scheiterte CIM
an der zu hohen Komplexität
Computer Integrated Manufacturing (CIM) scheiterte an dem Versuch, alle
Fertigungsprozesse auf automatisierten Maschinen auszuführen und von einer zentralen
Fertigungssteuerung leiten zu lassen.
Zu hohe Erwartungen, zu wenig Flexibilität, zu hohe Komplexität, so das Fazit.
Quelle: IndustrieHansa
„Trotz der damaligen Euphorie und dem zweifellos richtigen Integrationsgedanken ist die
CIM-Vision gescheitert. Der Grund hierfür liegt weniger in der Richtigkeit der Idee als in der
zu hohen Komplexität der Thematik, die zur damaligen Zeit unterschätzt wurde.“
Quelle: Ergebnisse einer Experten-Studie in der Automobilindustrie
Abramovici, M.; Schulte S.
Die Grundidee und die Werkzeuge werden im Kontext von
Industrie 4.0 wieder aufgegriffen, vereinfacht, weiterentwickelt und angewandt.
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Seite 20
SmartF-IT - Cyber-physische IT-Systeme zur Komplexitätsbeherrschung einer neuen Generation multiadaptiver Fabriken
 BMBF-Verbundprojekt
 IT-Systeme zur Komplexitätsbeherrschung
 Projektkonsortium:
– DFKI
– Bosch Rexroth
– Robert Bosch
– Fortiss
– Miele / Imperial
– PLATOS
– TU Darmstadt (DiK)
– TU Darmstadt (IAD)
– BMW
– ZeMA
SmartF-IT ist ein Projektkonsortium, dass sich den heutigen Problemstellungen der
Montage unter Nutzung neuer smarter Technologien und Methoden widmet.
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Seite 21
Kürzere Produktlebenszyklen und kundenindividuelle Produkte erhöhen die Komplexität bei Planung und Betrieb von Montagesystemen
Rahmenbedingungen
Montageplanung
Zeiten, Stückzahlen, Produktvarianten, Mitarbeiterflexibilität, Prozesse, Betriebsmittel, …
Beachtung in der Montageplanung
Unterstützung bei der Komplexitätsbeherrschung
Cyber-physische Montagesysteme
Durchgängiger Informationsfluss
Modell
Kopplung durch Sensoren
und Aktoren
Ziel: Betriebsoptimum
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Seite 22
Realität
Wir konzentrieren uns auf die unterschiedlichen Industrieszenarien, die die
Grundlage und den Praxisbezug für die Forschungsaktivitäten bilden.
Montage von Motoren
Montage von Dampfgarern
Miele
BMW
Montage von Ventilen
Bosch Rexroth
Kernziele
Flexibler Mitarbeitereinsatz,
Produktionsprogrammplanung
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Änderungsmanagement –
Verifizierung von
Produktänderungen
Seite 23
Technische und organisatorische
Beherrschung von
Multivariantenlinien
 Aufbau eines Referenzmodells
 Weiterentwicklung von Planungs-
methoden und Unterstützungsfeatures
Ziel
 Softwareunterstützte Methoden zur
Planung und Betrieb von flexiblen und
rekonfigurierbaren Montagesystemen
 Abbildung des Systems und seines
Zustands mit einem virtuellen Modell
sowie periodische Rückkopplung mit der
Realität
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Prozessmapping
Verbaureihenfolgen, Systemkomponenten
Produkt
Zuführmodul
Transportmodul
Seite 24
Modell
Basismodul
Prozessmodul
Realität
Bildquellen: Bosch
Vorgehen
 Analyse von Produkt und
Produktanalyse
 Vorhandene Montagesysteme
Montagelinie
 Expertenwissen von Planern
Anlagenkomponenten
 Verbaureihenfolge, Vorranggraph
Softwareunterstützte
Methoden
Ausgangsbasis
Referenzmodell zur Komplexitätsbeherrschung und Unterstützung
der Planung und der Betriebsoptimierung des Montagesystems
Dazu werden digitale Planungswerkzeuge und cyber-physische
Komponenten genutzt
Digitale
Planungstools
Montagesystemplanung
Montageablaufplanung
Produkt
Prozess
Modelle
Betriebsmittel
Unterstützung,
Informationen
Realität - Montagesystem
Aktoren
Mensch
Entscheidung,
Umsetzung
Sensoren
Daten, Informationen
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Optimierungsziele
Parameteranpassung
Spezifische Informationen
Daten, Informationen
Seite 25
Einflüsse, Störungen,
Restriktionen
Vorgaben,
Rahmenbedingungen
Kurbelgehäuse
Pleuel & Kolben
Kurbelwelle
Ausgleichswelle
 Analyse und Identifikation der notwendigen
Prozesse
Motor
Produkt
Mit den Planungswerkzeugen erfolgt die Abbildung von Produkten,
Prozessen und Betriebsmitteln in Modellen
Betriebsmittel
Informationen zur Durchführung von
Planungstätigkeiten
 Verwendung der minimalen Informationen
zur Modellbildung
Bildquellen: motor-talk.de, wikipedia.de, krafthand.de
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Seite 26
Restriktionen werden festgelegt und in Planungswerkzeugen
hinterlegt, damit diese für die Planung verfügbar sind
Restriktionen
Verbaureihenfolge
Bauteilgewicht
Vorzugslage
 Verbaureihenfolge
 Vorzugslage
 Bauteilgewicht
…
…
…
Vorranggraph
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Seite 27
Restriktionen und Verknüpfungen in den Planungswerkzeugen
unterstützen bei der Montageplanung durch gezielte Hinweise
Unterstützung beim Line Balancing
Aufzeigen von Restriktionsverletzungen durch Planungswerkzeuge
Vorzugslagen bei der Bauteilmontage beachten
Anpassung
durch Planer
Zu handhabendes Gewicht beachten  Handlinggerät erforderlich
Verbaureihenfolge beachten und Prozesse neu zuordnen
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Seite 28
Die Beschreibung von Produktanforderungen und
Betriebsmittelfähigkeiten unterstützt bei der Planung
Produkt
Abgleich
Prozess / Betriebsmittel
Fähigkeit
Verschrauben
Verschrauben
Merkmal
Drehmoment
Drehmoment
Merkmal
Drehwinkel
Drehwinkel
Merkmal
Schraubenkopf
Aufsatz
Rev.
Schraubenkopf
 Wechselaufsatz
Produkt
Abgleich
Betriebsmittel
Produktänderung
 Änderungsmanagement
– Abgleich von Produkt und Betriebsmittel zur Verifizierung von
erforderlichen Änderungen
 Produktanmeldung und Parameterübertragung
– Parameter zur Montage des Produktes werden im „Produktgedächtnis“ gespeichert und für die Montage an den Stationen
an das Betriebsmittel übertragen
Bildquellen: wikipedia.de, Handbuch Verbrennungsmotor, mercedes-benz-passion.com
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Seite 29
Ein weiteres Unterstützungswerkzeug ist die Simulation und damit
die Möglichkeit der Optimierung geplanter Montagesysteme
Problemstellung
Mitarbeitereinteilung unter Beachtung bestehender Randbedingungen, bspw. Produktionsprogramm, Mitarbeitererfahrung, um eine möglichst hohe Produktivität zu erreichen.
Parameter & Modellbildung
Anfänger
Profi
Varianten, Produktionsprogramm
Produktvariante 1
Produktvariante 2
Linien
Montagelinie 1
Montagelinie 2
Bearbeitungs-/ EinteilungsDurchlaufzeit
möglichkeiten
Verfügbare Mitarbeiter
Simulation & Optimierung
1
.
.
n
Seite 30
Zeit
Montagelinie 2
Zeit
….
Alternative 2
1
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Montagelinie 1
2
…
n
Einplanungsalternativen
Die Simulation mit vorgegebenen Startbedingungen ermöglicht die
wiederholte Analyse der geplanten und modellierten Montagelinie
Vorgaben, Startbedingungen
Simulation
Linie 1
Linie 2
Ergebnis
 Simulation der beiden Linien unter
Gibt es eine alternative Einteilung der
Mitarbeiter, die eine höhere Produktivität
zur Folge hat?
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Beachtung der Vorgaben und Bewertung
des Ergebnisses.
Seite 31
Unter Verwendung von genetischen Algorithmen oder Experimenten
erfolgt eine optimierte Verteilung der Mitarbeiter auf die Linien
Probleminterpretation
Beobachtung und
Bewertung
GA
 Durchführung der Optimierung mittels genetischer
Neue Verteilung der
Mitarbeiter und Ergebnis
Algorithmen führt zu einer optimierten
Mitarbeitereinteilung
 Durchlaufzeit der beiden Produkte liegt dann bei
– Produkt 1: 4:06min (4:06min vorher)
– Produkt 2: 4:06min (10:04min vorher)
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Seite 32
Eine Idee der Demonstratoranlage besteht darin, eine
variantenreiche cyber-physische Komponente zu montieren
 Assembly Technology Cyber Physical Node
ATC Modul
(ATC Modul)
– Dezentraler Steuerungsknoten
– Kompakte Bauform mit modularem Aufbau
 Produktfeatures:
– PowerPC Prozessor und SDRAM
– Ethernet-Ports
– Digitale I/O
– WLAN und RFID Transponder
Cyber
Physical
Node
Cyber
Physical
Node
Cyber
Physical
Network
Bildquellen: Bosch Rexroth
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Cyber
Physical
Node
 Produktvarianten durch modularen Aufbau:
– Gehäuse mit M12-Rundsteckverbinder
oder Kabelanschluss
– Kommunikationsmodul: HF oder UHF mit integrierter
oder externer Antenne
– Steuerungsmodul: Variation der Anzahl I/O-Anschlüsse
Verwendung des ATC-Moduls zur Umsetzung autonomer
Stationen und Aufbau eines cyber-physischen Netzwerks.
Seite 33
Die Demonstratoranlage besteht aus manuellen und automatisierten
Stationen, an denen das ATC-Modul montiert wird …
Schrauben
Nacharbeit
Platine
Produkt
Verpacken
Oberschale
Entwurf des geplanten Demonstrators
Prüfen
Platine
Unterschale
 Abbildung der industriellen Szenarien
 Multi-Varianten Montagelinie
Stationsmodule:
Automatik
Manuell
 Modularer, wandelbarer Linienaufbau
 Umsetzung autonomer Stationen
Transport
Bildquellen: Bosch Rexroth
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Seite 34
… das ATC-Modul wird auch zur Realisierung einer dezentralen
Steuerung der einzelnen Stationen eingesetzt
Ergonomie
Oberschale
Platine
Unterschale
Platine
Störungsmanagement
ATC Netzwerk
Monitoring
Cockpit
Planung und Monitoring
Verpacken
 Werkerassistenzsysteme
Schrauben
Anlagenstörungen
 Assistenzsysteme für die Planung und
Betrieb der Anlage
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Prüfen
 Mitarbeiterunterweisung bei
 Überwachung des
Anlagenzustandes
Nacharbeit
Seite 35
Übertragung der Lösungen der Demonstratorumgebung auf die
ausgewählten realen Problemstellungen der Industrie
Verpacken
Aufträge
100 x
Unterschale
80 x
50 x
Platine
Oberschale
Prüfen
Nacharbeit
Verpacken
Mitarbeiter
Systemzustand
3x
Qualifikation:
3x
Qualifikation:
1x
Qualifikation:
Prüfen
Nacharbeit
Verpacken
Platine
Platine
Oberschale
Festlegung der Perlenkette
Prüfen
Nacharbeit
Verpacken
Änderungsmanagement
Platine
Platine
Bildquelle: KUKA
Platine
Oberschale
Produkt
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KUKA LBR iiwa
Unterschale
Unterschale
Schrauben
Schrauben
Platine
Temporäre
Automatisierung
Produktsequenzierung
Schrauben
Nacharbeit
Schrauben
Prüfen
Neuplanung und
Rekonfiguration
Unterschale
Mitarbeitereinplanung
Abgleich
Prozess / Betriebsmittel
Fähigkeit
Verschrauben
Verschrauben
Merkmal
Drehmoment
Drehmoment
Merkmal
Drehwinkel
Drehwinkel
Merkmal
Schraubenkopf
Aufsatz
Rev.
Schraubenkopf
 Wechselaufsatz
Seite 36
Platine
Oberschale
Unser Beitrag zu Industrie 4.0: Entwicklung und Übertragung
innovativer Lösungen für Montagesysteme in die Industrie
Bildquellen: VDI, Bosch Rexroth
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Seite 37
Komplexe Aufgabenstellungen in der Montage
Herzlichen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller
ZeMA - Zentrum für Mechatronik und
Automatisierungstechnik gemeinnützige GmbH
Gewerbepark Eschberger Weg, Geb. 9
D-66121 Saarbrücken
Tel +49 (0) 6 81 - 85 787 - 15
Mail [email protected]
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Seite 38
Backup
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Seite 39
Forschungsprojekt AutoIBN
Automatische Inbetriebnahme von Kraftfahrzeugen
Effiziente Montage- und innovative Inbetriebnahmeprozesse in der Produktion
moderner Fahrzeuge:
Inline-Justage
Inspektionssysteme
virtuelles AnlagenEngineering
energieeffiziente
Produktionsanlagen
Produktionstakt einer automobilen Endmontage als
Demonstratorumgebung des Projektes
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Seite 40
Montagetechnologie und -prozessentwicklung sowie durchgängiges
Anlagen-Engineering in AutoIBN
Montagetechnologie und -prozessentwicklung
Mensch-Roboter-Kooperation
In-Line Justage Technologie
In-Line Inspektionssystem
Anlagenengineering
Siemens
Software
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Komponenten
entwickeln /
einbinden
Prozesssimulation
Seite 41
Virtuelle
Inbetriebnahme
Inbetriebnahme
Forschungsprojekt
Innovative Produktionstechnologien für Großbauteile (IProGro)
Adaptive
Greiftechnologien
Oberflächenvorbereitung
Inspektionssystem
Montageassistenz
 Bauteilspezifische
 Identifizierung und
 Robotergestützte
 Mensch-Roboter-
Greifpunkte
 Basierend auf SMATechnologie
 Energieeffizientes
Greifsystem
 Sicheres Greifen durch
Redundanz und sensitive
Materialeigenschaft
Qualitätssicherung von
Objekten durch
Thermografie
 Lagebestimmung von
Objekten und
Dokumentation der
erfolgten Tätigkeiten
Plasmavorbereitung
 Verbesserung der
Adhäsionswirkung
 Prozessplanung beim
Verkleben von
Faserverbundbauteilen
Kooperation
 Neuartige Bahnplanung
für Leichtbauroboter
 Visuelle Assistenz durch
Projektion
 Assistenzumfang ist
individuell anpassbar
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Seite 42
Industrie 4.0 im IProGro-Projekt
Produkt
 Das System erhält via RFID:
– Mitarbeitercharakteristika
– Werkstück-Geometriedaten
– Werkstückeigenschaften
 Intelligente Positionierung mittels
Laserprojektion und
Kamerasystem
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Prozess
 Intelligente Aufgabenplanung auf
der Basis von Systemfähigkeiten
(Prozess   Mensch)
 Flexibler Robotereinsatz durch
aufgabenunabhängiges
Roboterprogramm und optische
Bahnvorgabe
Seite 43
Betriebsmittel
 Modularer Betriebsmitteleinsatz
durch dezentrale
Steuerungsarchitektur und
einheitliche Schnittstellen
 Variantenunabhängige
Bauteilaufnahme durch adaptive
Formgedächtnis-Greifer
Es wird ein durchgängiges System geschaffen, wodurch zukünftig die
Effektivität und Qualität der Ergebnisse in der Planung erhöht werden
Vorgaben,
Rahmenbedingungen
Digitale
Planungstools
Modelle
Unterstützung,
Informationen
Prozess
Betriebsmittel
Mensch
Aktoren
Realität - Montagesystem
Entscheidung,
Umsetzung
Daten, Informationen
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Optimierungsziele
Parameteranpassung
Spezifische Informationen
Seite 44
Sensoren
Daten, Informationen
Einflüsse, Störungen,
Restriktionen
Produkt
Agenda
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ZeMA – Wissenschaftliche Ausrichtung und Aktivitäten
2
Aktivitäten des ZeMA im Vorfeld zu Industrie 4.0
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Planungsunterstützung – ein Industrie 4.0 Projekt
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