Methode für eine situationsbasierte Adaption und Absicherung der Produktionsfähigkeit in der Serienmontage

Abstract

Markt- und kundenseitige Forderungen wirken immer stärker auf Unternehmen ein und verhindern eine vorausschauende Planung der Produktionsabläufe. Kürzere Produktlebenszyklen und der Wunsch nach innovativen und individuellen Produkten drücken sich somit innerhalb der Montagesysteme durch höhere Volumenschwankungen hinsichtlich der Auftragseingänge und der zu produzierenden Stückzahlen aus. Dies wiederum bedingt eine permanente Anpassung der Strukturen, um einen wirtschaftlichen Betrieb des Montagesystems in einer variantenreichen Serienfertigung gewährleisten zu können. Die Adaptionsfähigkeit eines Montagesystems, auf eben diese kurzfristig auftretenden Einflüsse, ist daher ein entscheidender Wettbewerbsvorteil für Unternehmen, besonders in Hochlohnländern. Eine permanente, strukturierte und kurzfristige Anpassung der Montagesystemstruktur unter Berücksichtigung der komplexen Wirkbeziehungen ist also nicht länger optional. Daher wurde eine Methode zur situationsbasiertenAdaption und Absicherung der Produktionsfähigkeit von Serienmontagen entwickelt, mit der eine permanente und systematische Reaktion auf interne und externe Turbulenzen ermöglicht wird. Der Zeitraum der Adaptionen bezieht sich dabei auf den in diesem Forschungsprojekt definierten situationsbasierten Zeithorizont, der von einer Schicht bis maximal vier Wochen wirkt. Vorgeschaltet wurde eine Analyse vorhandener Ansätze und Methoden zur Steigerung der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Produktionsstrukturen durchgeführt, um Defizite herauszustellen und Anforderung abzuleiten, die für eine permanente situationsbasierte Adaption benötigt werden. Die fünfstufige Methode ist so konzipiert, dass diese für Mitarbeiter der fertigungsnahen Bereiche intuitiv anwendbar ist und in ihrer Gesamtheit eine strukturierte und permanente Adaption hinsichtlich kurzfristig wirkender Einflussfaktoren ermöglicht. Zudem bietet die Methode die Möglichkeit, die Adaptionsfähigkeit eines Montagesystemsganzheitlich zu steigern, wenn in einem Unternehmen Montagesystemstrukturen vorherrschen, die eine kurzfristige Adaption nur beschränkt zulassen. Das entwickelte app-basierte digitale Werkzeug unterstützt den gesamten Vorgang der situationsbasierten Adaption und ermöglicht eine effiziente Leistungsbeurteilung der erstellten Adaptionskonzepte. Die entwickelte Methode wurde anhand von zwei praktischen Beispielen validiert. Diese Forschungsarbeit, welche an der GSaME in Kooperation mit dem Fraunhofer IPA erstellte wurde leistet einen Beitrag, um die Reaktionsfähigkeit von Montagesystemen hinsichtlich kurzfristiger Einflussfaktoren, durch die Nutzung situationsbasierter Adaptionen zu erhöhen, sowie deren Wirtschaftlichkeit und der sich daraus ableitende Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und zu sichern.

Assembly systems which are characterized by a volume production of customized products are influenced by the market and the customer. This complicates a structured planning of the production. Shorter product life cycles and the request for innovative and individual products create higher variability in volumes considering incoming orders and lot sizes within an assembly system. Due to this fact, an increasing need for permanent adaptations of assembly system structure arises, to be able to operate efficiently. Especially for companies which are located in high wage countries, given that short time based adaptations ensure an efficient operation of assembly systems. A permanent and structured adaptation of assembly systems is therefore not any longer optional. Therefore a method for situation-based adaptation and validation of the manufacturing capability of assembly systems was developed, which enables a permanent and structured adaptation of assembly systems consideringinternal and external turbulences. By analyzing approaches and methods which pursue the increasing of the flexibility and changeability of production systems, short comings and requirements were identified, which are needed to perform a situation-based adaptation. Based on this a method was developed, which is suitable to efficiently support workers in developing adaptation concepts of assembly systems. This method is structured in five steps, which enable a permanent adaptation considering short time based influences driven from order compositions, product variants and last minute changes as well as technical disruptions. Additionally the method considers the enhancement of the overall adaptation ability to support even less adaptive assembly systems. An app-based digital tool was developed to support the workers in the process of developing a model of the assembly system. This tool employs a specialized data model and a resource library to support an efficient modeldevelopment. Additionally the digital tool contains a structured modeling procedure to accelerate the development of adaptation concepts. The developed method was validated within two practical applications. This research project makes a contribution to enhance the ability for short-term adaptations with-in assembly systems regarding short-term influences. The possibility the encounter these with situation-based adaptations and actions enhance the economic efficiency of the assembly system operation and ensure the ability to compete within a global production.