DE4411600C2 - Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien sowie Fertigungs- und/oder Montageanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in großen Serien sowie Fertigungs- und/oder Montageanlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen und/oder
Montieren von Produkten in großen Serien nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft au
ßerdem eine Fertigungs- und/oder Montageanlage zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher von
Menschen intelligent ausführbare Arbeitsschritte sowie
von der Anlage maschinell ausführbare Arbeitsschritte in
einer gemischten Reihe abarbeitbar sind, nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 2.
Insbesondere bei der Fertigung und Montage von Produkten
in großen Serien, z. B. Kraftfahrzeugen oder Aggregaten
für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, die nacheinander aus
zuführenden aus Arbeitsschritten bestehenden Arbeitstakte
auch räumlich nacheinander an einem Fertigungs- oder Mon
tageband anzuordnen, wobei der Fertigungs- oder Montage
ablauf in einzelne Arbeitstakte aufgegliedert ist. Die
Mehrzahl dieser Arbeitstakte ist zusammengesetzt aus Ar
beitsschritten intelligenter menschlicher Tätigkeit und
aus Arbeitsschritten maschineller Anlagearbeit. Es gibt
jedoch auch Arbeitstakte, die vollständig durch mensch
lich intelligente Tätigkeit oder aber vollständig durch
maschinelle Anlagearbeit ausgefüllt sind. Die Arbeits
takte sind dabei zeitlich möglichst gleich lang vorgese
hen. Die Aneinanderreihung der Arbeitstakte erfolgt dabei
allein nach der notwendigen technologischen Reihenfolge
und unabhängig davon, ob diese von Menschen manuell oder
von Anlageteilen maschinell auszuführen sind. Somit be
stimmt der zeitlich längste Arbeitstakt auch die Dauer
aller anderen Takte. Da insbesondere bei komplizierten
Montageoperationen, z. B. bei der Montage von Kraftfahr
zeugen, deren Motoren oder Getrieben, oft zeitaufwendige
manuelle Arbeitsschritte neben kurzen maschinellen Ar
beitsschritten laufen müssen, werden die entsprechenden
Anlagestationen zeitlich nur unzureichend ausgenutzt. Die
mit den notwendigerweise zeitaufwendigen manuellen Ar
beitsschritten betrauten Mitarbeiter werden dabei hoch
belastet und derartige Belastungen führen zwangsläufig
auch zu qualitätsmindernden Fehlern. Andererseits entste
hen bei den übrigen an der Anlage beschäftigten Arbeits
kräften mehr oder weniger Leerzeiten, für die Kosten an
fallen und während der keine Werte geschaffen werden.
In einem Aufsatz (CH-Z.: Technica 6/1988, Seite 21 bis
28) mit dem Titel "Taktzeitelemente in der flexiblen Mon
tage" werden Grundlageuntersuchungen zur Stellung von Be
rechnungsvorschriften für Taktzeitelemente vorgestellt.
Anhand der Untersuchungsergebnisse werden Rechenmodelle,
für den Fall von industrieroboterabhängigen Zeitanteilen
exemplarisch für einen ausgewählten Industrieroboter, zur
Taktzeitberechnung abgeleitet. Diese Rechenmodelle werden
teilweise in Softwareprogramme umgesetzt und finden in
einem Montageplanungssystem Anwendung. Daneben werden
Tools angeführt, mit denen ohne größeren Aufwand neue In
dustrieroboter implementiert werden können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten in
großen Serien sowie eine Fertigungs- und/oder Montagean
lage zu schaffen, bei denen auch bei unterschiedlich lan
gen Arbeitsschritten innerhalb eines Arbeitstaktes und
bei gemischt zwischen menschlich intelligenter Arbeit und
anlagenoperationsbestimmten Arbeitsschritten eine gleich
mäßige Beanspruchung insbesondere der qualifizierten
menschlichen Arbeit, aber auch der Anlageteile möglich
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
Verfahrensanspruch 1 bzw. im Vor
richtungsanspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Fertigungs- und/oder Montageanlage ist in Anspruch 3 an
gegeben.
Durch die Erfindung ist sowohl bei Maximalauslastung der
Anlage eine optimale Zuordnung von Arbeitszeit zu jedem
Arbeitsort möglich, aber auch bei einer reduzierten Aus
lastung der
Anlage, bei der eine geringere Stückzahl gefertigt wird,
kann durch verändertes Zuordnen von Arbeitsschritten zu
den dann reduzierten Arbeitsorten eine gleichbleibende
Arbeitsbelastung über die gesamte Arbeitszeit erzielt
werden. Damit kann mit geringem technischem Aufwand auf
veränderte Marktbedingungen reagiert werden, ohne daß die
Personalkosten erheblich steigen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an
hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage
zur Bedienung durch eine Person;
Fig. 2 die Aufteilung der Anteile zwischen
menschlich intelligenter Arbeit und ma
schinell ausführbarer Arbeit eines Ferti
gungs- und/oder Montageprozesses für die
Anlage nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage
bei Bedienung durch mehrere Personen.
Fig. 2 zeigt nebeneinander eine Reihe von Arbeitstakten n
mit der Taktzeit t, wobei ein Teil dieser Arbeitstakte,
nämlich n, n+1, n+4, n+5 und n+7 zusammengesetzt sind aus
menschlich intelligent auszuführenden Arbeitsschritten 1,
3, 7, 9 und 12 sowie aus maschinell auszuführenden Ar
beitsschritten 2, 4, 8, 10, 11 und 13 und ein anderer
Teil von Arbeitstakten, nämlich die Arbeitstakte n+2, n+3
und n+6 allein aus maschinell auszuführenden Arbeits
schritten 5, 6, 11. Die Reihenfolge der Arbeitstakte n
bis n+7 ist festgelegt durch den technologischen Ablauf
des Fertigungs- bzw. Montageprozesses und somit nicht
willkürlich veränderbar.
Gemäß der Erfindung werden aus einer Reihe von Arbeits
takten n bis n+7 so viele durch menschlich intelligente
Arbeit auszuführende Arbeitsschritte, hier die Arbeits
schritte 1, 3, 7, 9 und 12, auf einem Arbeitsort 50 kon
zentriert, wobei deren Dauer in der Summe in etwa der
Taktzeit t eines Taktes n entspricht. Fig. 1 zeigt sche
matisch einen solchen Arbeitsort 50, eingebunden in eine
Arbeitsstation 60 für die Arbeitstakte n bis n+7 nach
Fig. 2.
Der auf dem Arbeitsort 50 arbeitende Mitarbeiter hat die
Arbeitsschritte 1, 3, 7, 9 und 12 an entsprechenden Ar
beitsstellen auszuführen, wobei er spezielle Kenntnisse
und Fähigkeiten einsetzt, die zweckmäßigerweise oder aus
schließlich nur bei der menschlich intelligenten Arbeits
kraft vorhanden sind. Solche Arbeitsschritte können be
stehen in: Erkennen eines richtigen Teils aus einer Aus
wahl von Teilen; Auswahl von Teilen aus ungeordneten Hau
fen; Zusammenbringen zweier Teile im Raum; Erkennen und
Beurteilen eines Zustandes wie z. B. Glanz; Ansetzen ei
ner Schraube in einem Gewinde und dergleichen. Die ma
schinell ausführbaren Arbeitsschritte 2, 4, 5, 6, 8, 10,
11 und 13 liegen außerhalb des Bereiches der Arbeitsstel
len des Mitarbeiters. Die jeweils erforderlichen Arbeits
stationen zur Durchführung der Arbeitsschritte 11 bis 13
sind mit an sich bekannten Fördermitteln wie Hängebahnen,
Rollenförderer oder dergleichen miteinander verbunden,
wobei die Werkstücke auch auf an sich bekannten Werk
stückträgern aufgespannt sein und mit diesen zusammen ge
fördert werden können. Falls erforderlich, können ein
zelne oder auch mehrere Arbeitsschritte, z. B. die Ar
beitsschritte 10 und 11, von den Arbeitsstellen, die den
Arbeitsschritten 1, 3, 7, 9 und 12 entsprechen, gegenüber
Geräusche, Dämpfe oder sonstigen schädigenden Emissionen
abgeschirmt sein.
Es ist weiterhin ein Merkmal der Erfindung, mehrere Ar
beitsstationen 60 in einem Nest anzuordnen (Fig. 3), so
daß die menschlich intelligent auszuführenden Arbeits
schritte 1, 3, 7, 9 und 12; 14 und 19; 20 und 22, 26 bzw.
29 und 31 räumlich so nahe beieinander liegen, das sie
von einer Gruppe von Mitarbeitern überblickt werden kön
nen. Bei einer Normalauslastung des Arbeitsortes 50 wird
auch der Arbeitsort 51 mit den Arbeitsschritten 14, 15,
16, 17, 18 und 19, der Arbeitsort 52 mit den Arbeits
schritten 20, 21, 22, 23 und 24, der Arbeitsort 53 mit
den Arbeitsschritten 25, 26 und 27 sowie der Arbeitsort
54 mit den Arbeitsschritten 28, 29, 30, 31 und 32 ausge
lastet sein, so daß über alle Arbeitsorte und Arbeits
schritte ein kontinuierlicher Arbeitsfluß möglich ist.
Wenn es jedoch erforderlich ist, eine geringere Produk
tionsstückzahl als die bei Normalauslastung der Anlage zu
fahren, dann bedarf es bei der erfindungsgemäßen Anlage
keiner besonderen anlagetechnischen Umstellung, da ledig
lich der Teileumlauf zu verlangsamen ist und anstelle der
normalen fünf Arbeitsorte 50 bis 54 nur noch vier oder
drei oder zwei oder auch nur ein Arbeitsort vorzusehen
sind, denen entsprechend mehr Arbeitsstellen zugeordnet
werden. Der Umfang der Arbeitsstation für den dann neuen
Arbeitsort wird sich durch die veränderte Zuordnung von
Arbeitsschritten zu den Arbeitsplätzen damit selbstver
ständlich ebenfalls verändern, wobei die Summe der Zeiten
für die am neuen Arbeitsort anfallenden intelligenten Ar
beitsschritte wieder annähernd der Zeit t entspricht.
Eine solche Fertigungs- und/oder Montageanlage ist somit
mit sehr geringem Aufwand auf den jeweils erforderlichen
Durchlauf auch bei erheblichen Stückzahlwechseln kosten
günstig einzustellen.
Claims (3)
1. Verfahren zum Fertigen und/oder Montieren von Produkten
in großen Serien, bei dem die Produkte während zeitlich
aufeinanderfolgender Arbeitstakte (n, n+x) von zumindest
im wesentlichen gleicher zeitlicher Länge an einer Viel
zahl verschiedener Arbeitsorte vorbestimmten Arbeits
schritten unterworfen werden, welche teilweise von wenig
stens einem Menschen und teilweise von Maschinen ausge
führt werden, wobei während jedes Arbeitstaktes einer
ersten Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte nur
maschinell und während jedes Arbeitstaktes einer zweiten
Gruppe von Arbeitstakten die Arbeitsschritte teilweise
von Menschen und teilweise maschinell ausgeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- - um wenigstens einen menschlichen Arbeitsort (50) herum soviele maschinelle Arbeitsorte (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) wie nacheinanderfolgende Arbeitstakte (n, n+x), innerhalb von denen der zeitliche Anteil der mensch lichen Tätigkeit insgesamt der zeitlichen Länge eines Arbeitstaktes (n, n+x) entspricht, angeordnet werden und daß
- - die Produkte zur Ausführung der vorgesehenen Arbeits schritte teilweise von einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) zum nächsten befördert und teilweise zwischen dem menschlichen Arbeitsort (40) und einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) hin- bzw. hertransportiert werden.
2. Fertigungs- und/oder Montageanlage zum Fertigen und/oder
Montieren von Produkten in großen Serien, bei der die
Produkte während zeitlich aufeinanderfolgender Arbeits
takte (n, n+x) von zumindest im wesentlichen gleicher
zeitlicher Länge an einer Vielzahl verschiedener Arbeits
orte vorbestimmten Arbeitsschritten unterworfen werden,
welche teilweise von wenigstens einem Menschen, teilwei
se von Maschinen ausgeführt werden, wobei während jedes
Arbeitstaktes einer ersten Gruppe von Arbeitstakten die
Arbeitsschritte nur maschinell und während jedes Arbeits
taktes einer zweiten Gruppe von Arbeitstakten die
Arbeitsschritte teilweise von Menschen und teilweise
maschinell ausgeführt werden, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- - um wenigstens einen menschlichen Arbeitsort (50) stern förmig so viele maschinelle Arbeitsorte (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) wie nacheinanderfolgende Arbeitstakte (n, n+x), innerhalb von denen der zeitliche Anteil der menschlichen Tätigkeit insgesamt der zeitlichen Länge eines Arbeitstaktes (n, n+x) entspricht, angeordnet sind und daß
- - Fördermittel, wie Hängebahnen, Rollenförderer od. dgl. vorgesehen sind, welche die Produkte entweder von einem maschinellen Arbeitsort (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18; 21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) zum nächsten befördern oder zwischen dem menschlichen Arbeitsort (50) und einem maschinellen Arbeitsort hin- bzw. hertransportieren.
3. Fertigungs- und/oder Montageanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere menschliche Arbeits
orte (50, 51, 52, 53, 54) nestartig zueinander angeord
net sind, von denen jeder sternförmig von maschinellen
Arbeitsorten (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13; 15, 16, 17, 18;
21, 23, 24; 25, 27, 28; 30, 32) umgeben ist.
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