Montagesysteme

Autonomie in der Montage

Flexibilität in der Produktion variantenreicher Maschinen. Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime) erforscht neue Verfahren zur Ressourcenallokation in der getakteten Montage komplexer Güter. Hierzu wurde eine Learning Factory entwickelt, die neben der Erprobung verschiedener Produktionsszenarien auch eine Schulung von Mitarbeitern ermöglicht.

Montageprozesse mit gemeinschaftlichem Ziel und unterschiedlichen Formen der Arbeitsorganisation üben Probanden in der Learning Factory. (Foto: bime)

Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus sehen sich einem starken internationalen Wettbewerb gegenüber, der in den kommenden Jahren aufgrund steigender Qualitätsanforderungen bei weiterhin geringen Lohnniveaus in einigen Ländern noch intensiver geführt werden wird. Der effizienten Gestaltung der Wertschöpfungsprozesse bei gleichzeitiger Beherrschung der Produktkomplexität kommt somit in Zukunft hohe Relevanz zu. Die Modularisierung von Komponenten, die Standardisierung von Prozessen und die Abstimmung der Prozesse entlang der Wertschöpfungskette bei gleichzeitig voranschreitender Produktdiversifikation sind Maßnahmen, die diese Entwicklung unterstützen und die Wettbewerbsfähigkeit maßgeblich beeinflussen. Die notwendige Flexibilität im Einsatz von Ressourcen wird heute vielerorts durch die Produktion komplexer Güter in Baustellenmontage gewährleistet. Dieser stehen jedoch komplexe Materialflüsse und lange Durchlaufzeiten entgegen, die nur durch einen hohen Koordinationsaufwand und unter Einsatz des Wissens erfahrener Mitarbeiter beherrscht werden können. Bei einer weiteren Zunahme an Produktvarianten und -spezifikationen kann diese Art der Ressourcenallokation jedoch kaum mehr erfolgreich gestaltet werden. Aus diesem Grund gewinnt ein in anderen Branchen vielfach eingesetzter Organisationstyp der Produktion zunehmend an Bedeutung: die getaktete Fließmontage. Den Vorteilen hoher Termintreue, kurzer Durchlaufzeiten und einer Rationalisierung der Leistungserstellung steht die mit klassischen Methoden der Leistungsabstimmung verbundene geringe Flexibilität entgegen. Es bedarf daher neuer Verfahren und Vorgehen zur Planung und Steuerung des Montageprozesses.

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Forschungsthema: Ressourcenallokation in der getakteten Montage großdimensionaler Güter
Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime) beschäftigt sich im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes „Dezentrale Ressourcenallokation mittels mutualistischer Netzwerke“ mit Verfahren der Ressourcenallokation in der getakteten Montage großdimensionaler Güter. Ziel des Forschungsprojektes ist es, ein Vorgehen zur Montagesteuerung zu entwickeln, welches durch eine auf die jeweilige Produktionssituation angepasste, unmittelbare Reallokation von Ressourcen eine effiziente Durchführung getakteter Montageprozesse ermöglicht. Dafür werden die Montagemitarbeiter als handelnde Akteure in den dezentralen Entscheidungsprozess einbezogen. Auf diese Weise kann eine Entlastung von Vorarbeitern und Meistern erfolgen, die ihre Kapazität in der langfristigen Optimierung der Produktion und der Beseitigung wiederkehrender Störquellen einsetzen können. Der Einbezug von Mitarbeitern in den Prozess der Ressourcenallokation erfolgt auf Grundlage einer mitarbeiterspezifischen Visualisierung einer vorselektierten Auswahl an Montagevorgängen, welche in der jeweiligen Situation durch das Steuerungssystem als für den weiteren Montageprozess relevant bewertet werden. Durch die vom einzelnen Mitarbeiter getroffene Aufgabenanwahl entsteht eine inkrementelle Verteilung der Ressourcen, welche sich stets den vorherrschenden Bedingungen anpasst.

BERTHA – das ist eine Lernfabrik in Bremen, in der diverse Montage- und Organisationsszenarien – von der Serienproduktion bis zur Einzelfertigung und von der hierarchischen bis zur (teil-)autonomen Arbeitsorganisation – abgebildet sind.

Eine Lernfabrik namens BERTHA
Die Erprobung entwickelter Vorgehen zur Ressourcenallokation erfolgt in der „BERTHA“ (Bio-inspired Experimental Research Testbed for Human Arrangements in Assembly Systems) genannten Learning Factory des bime. Diese ermöglicht die Abbildung unterschiedlicher Montage- und Organisationsszenarien, welche von der Serienproduktion bis zur Einzelfertigung und von der hierarchischen bis zur (teil-)autonomen Arbeitsorganisation reichen. Die Montagegüter sind Derivatprodukte, die auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und abgestimmt werden können. Die Informationsbereitstellung erfolgt über eine prototypische Umsetzung eines Montageinformations- und -steuerungssystems, welches die Verwaltung der durchzuführenden Montagevorgänge übernimmt. Die Einsatzmöglichkeiten der Einrichtung erstrecken sich von der Forschung, über das forschende Lernen im Rahmen interaktiver Lehrangebote bis hin zur Schulung und Training auf unterschiedlichen Hierarchieebenen im industriellen Umfeld.

Achtung Industrie: Interessenten sind willkommen!
Erste Anwendungen im Rahmen des forschenden Lernens in Lehrveranstaltungen der Universität Bremen belegen den Nutzen der Einrichtung. Teilnehmer haben die Möglichkeit, unterschiedliche Formen der Arbeitsorganisation in verschiedenen Rollen zu erleben und eigene Erfahrungen hinsichtlich der mit diesen verbundenen Vor- und Nachteile zu erlangen. So konnten unter Einsatz des entwickelten Montageinformations- und -steuerungssystems unterschiedliche Autonomiegrade erprobt werden. Probanden berichteten unter anderem von einem gesteigerten Verantwortungsbewusstsein und einer stärkeren Fokussierung auf ein gemeinschaftliches Ziel der Montagemitarbeiter bei gesteigerter Autonomie. Für weitere Veranstaltungen ist eine vermehrte Integration von Industrieunternehmen wünschenswert.

Dipl.-Wirt.-Ing. Lars Funke, Dipl.-Ing. Sebastian Hogreve, bime


Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime)

Kurz erklärt: Das bime
Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime) ist ein Institut der Universität Bremen im Fachbereich Produktionstechnik – Maschinenbau & Verfahrenstechnik. Am bime arbeiten derzeit rund 70 Mitarbeiter. Die von Prof. Dr.-Ing. Kirsten Tracht geleiteten Arbeitsgebiete Montagesysteme und Produktionsgestaltung entwickeln Lösungskonzepte für die Produktion komplexer Produkte in zunehmend vernetzten und agilen Umfeldern. Neben der Entwicklung und dem Betrieb von Produktionsanlagen ist die Gestaltung von Montageprozessen, die Auslegung von Handhabungsgeräten und die Modularisierung von Produktionssystemen sowie Betriebsmitteln Gegenstand der Forschungsarbeiten. Planungshilfsmittel für effiziente Planungsprozesse und frühzeitig erreichbare, qualitativ hochwertige Planungsergebnisse stehen ebenso im Fokus der Arbeitsgruppe. Das bime, vertreten durch Prof. Dr.-Ing. Kirsten Tracht, ist Mitglied im MHI e.V., www.bime.de.


Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik MHI e.V.

Kurz erklärt: Der MHI e.V.
Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhlinhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem Montage-, Handhabungs- und Industrierobotikbereich. Der MHI e.V. hat derzeit 18 Mitglieder, die über ihre Institute und Lehrstühle rund 1.000 Wissenschaftler repräsentieren. Gewählter Präsident ist Prof. Bernd Kuhlenkötter von der Ruhr-Universität Bochum, weitere Vorstandsmitglieder sind Prof. Alexander Verl (Fraunhofer Gesellschaft), Prof. Jörg Franke (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Thorsten Schüppstuhl (Technische Universität Hamburg-Harburg). Der MHI versteht sich als enger Partner der deutschen Industrie; die Gesellschaft wird durch einen industriellen Beirat, bestehend aus Führungspersönlichkeiten großer und bekannter deutscher Unternehmen, unterstützt. Zudem besteht eine Kooperation mit dem Fachverband Robotik + Automation im VDMA. So wird die Gestaltung von Forschungs-Schwerpunktthemen angeregt. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de

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