Methode zur Integration nicht-konventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien

Abstract

Heutige fertigungstechnische Prozessketten sind mehrstufig und umfassen Bereiche wie Ur- und Umformen, Beschichten, Vor- und Endmontage. Die Integration von Produktionsstufen ist ein Ansatz, um die gegenwärtigen Anforderungen (z.B. sinkende Losgrößen und steigende Variantenvielfalt) einer wettbewerbsfähigen Produktion zu erfüllen. Die Integration nicht-konventioneller Verfahren (z. B. Pulverbeschichtung), die im Wesentlichen aufgrund inkompatibler Prozesszeiten (Taktzeit) sowie der hohen Anforderungen an die Produktionsumgebung getrennt sind, in Produktionslinien wird lediglich vereinzelt umgesetzt. Insbesondere die Vorprägung und der Wissensstand der Planer in historisch gewachsenen Prozessketten sowie die mangelnde Kenntnis relevanter Einflussfaktoren und Wechselwirkungen an den Gestaltungselementen der Prozesskette sind Faktoren, die eine Integration hemmen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, eine Methode zur Unterstützung der Integration nichtkonventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien bereitzustellen. Hierzu wurden Modelle zur ganzheitlichen Abbildung der Schnittstellenkriterien erarbeitet. Anschließend wurden die Modelle zu einer vierstufigen Methode integriert, die über zu erfassende, relevante Planungsparamater informiert, die Auf- und Weiterverarbeitung unterstützt sowie Zusammenhänge zur ganzheitlichen Bewertung der Integrationsmaßnahme aufzeigt. Wesentliche Teilschritte sind zum einen die Identifikation einer oder mehrerer Produktfamilien mit hohem Rationalisierungspotenzial durch Prozessstufenintegration mit Hilfe von Integrationsgraden, die auf einem aggregierten vereinfachten Kostenmodell basieren. Zum anderen die Beschreibung der Integrationsaufgabe in Form eines Integrationsanforderungsprofils sowie die mehrstufige Bewertung und Auswahl möglicher Verfahren bzw. Ressourcen mit diversen Hilfsmitteln. Die Methode wurde bei einem mittelständischen Industrieunternehmen der Möbelindustrie angewendet und auf ihre Durchführbarkeit geprüft. Es konnte am Beispiel der Integration der Pulverbeschichtung in die Montage nachgewiesen werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Unterstützung von Planern im Rahmen der Integration nicht-konventioneller Verfahren in Produktionslinien geleistet wurde und Einsparpotenziale realisiert werden können.

Nowadays, most process chains are multistage and comprise production areas like machining, coating and assembly. The integration of production stages is an approach to meet the challenges of a competitive production (e.g. smaller lot sizes, an increasing variety of versions and shorter model life cycles). Non-conventional processes (e.g. powder coating) which are usually located in different production areas, mainly due to incompatible process times and high demands on the necessary production environment. Therefore, the integration into production lines is limited to a few implementations. In particular, reasons like thinking and planning in well-worn tracks according to the experience and wide knowledge of the planner and insufficient knowledge about the determining factors and interdependencies of the design elements of a process chain prevent the integration. In the presented work a method was developed for assisting the planner in the integration of nonconventional processes into flexible assembly and manufacturing lines. Therefore models have been devised which take into account relevant integration criteria of the process chain. In addition the models have been integrated into a four-step planning method. The main steps are the identification of rationalization potential by using various integration indicators, which are based on a simplified and aggregated cost model, on the one hand. One the other hand, the description of the integration task is achieved through an integration requirement profile and the generation and evaluation of possible technologies, technology chains and resource alternatives is done step by step by using specific tools. Finally, the method with all steps was implemented in an IT tool and applied in a company from the office furniture industry and its feasibility examined. It has been shown that the presented work makes a contribution to supporting the planner when integrating non-conventional processes into flexible production lines and to supporting companies to achieve and increase sustainable competiveness.