1 - Vorwort [Seite 6]
2 - Geleitwort [Seite 7]
3 - Inhaltsverzeichnis [Seite 8]
4 - 1 Einleitung [Seite 12]
4.1 - 1.1 Motivation [Seite 12]
4.2 - 1.2 Anforderungen an automatisierte Montage- und Prüfsysteme [Seite 15]
4.3 - 1.3 Handlungsbedarf zum Stand der Technik, das Dilemma der Messunsicherheit [Seite 15]
4.4 - 1.4 Inhaltlicher Aufbau [Seite 18]
5 - 2 Qualitätsmerkmale des Betriebsverhaltens automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) [Seite 19]
5.1 - 2.1 Qualitätsfähigkeit und Qualitätsleistung [Seite 20]
5.1.1 - 2.1.1 Fähigkeit des Prüfprozesses und Prüfprozesseignung [Seite 22]
5.1.2 - 2.1.2 Fähigkeit des Montageprozesses [Seite 27]
5.1.3 - 2.1.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit [Seite 32]
5.1.4 - 2.1.4 Produktions-, Funktionstoleranzen und Risikobereiche [Seite 38]
5.2 - 2.2 Verfügbarkeitsverhalten und Nutzungsgrad [Seite 42]
5.2.1 - 2.2.1 Technische Zuverlässigkeit [Seite 46]
5.2.1.1 - 2.2.1.1 Ausfall- und Versagensursachen technischer Erzeugnisse [Seite 46]
5.2.1.2 - 2.2.1.2 Ziele der Zuverlässigkeitsprüfung [Seite 48]
5.2.1.3 - 2.2.1.3 Zuverlässigkeitsschaltbilder [Seite 48]
5.2.1.4 - 2.2.1.4 Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen [Seite 55]
5.2.1.5 - 2.2.1.5 Ausfallartenanalyse [Seite 58]
5.2.1.6 - 2.2.1.6 Ausfallratenanalyse [Seite 64]
5.2.1.7 - 2.2.1.7 Systemzustandsanalyse [Seite 74]
5.2.1.8 - 2.2.1.8 Untersuchung einer Montagelinie mit Bauteilzählmethode (Parts Count Method) [Seite 75]
5.2.2 - 2.2.2 Instandhaltbarkeit [Seite 81]
5.2.3 - 2.2.3 Organisatorische Ausfallzeiten [Seite 83]
5.3 - 2.3 Leistungsmerkmale und Leistungsgrad [Seite 83]
5.4 - 2.4 Total Productive Maintenance (TPM) und Gesamtanlageneffektivität [Seite 85]
5.5 - 2.5 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit [Seite 88]
5.5.1 - 2.5.1 Ablauf der Ermittlung [Seite 88]
5.5.2 - 2.5.2 Übersicht Systemfähigkeit (Tab. 2-27) [Seite 89]
6 - 3 Struktur und Fehlerpotenzial automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) [Seite 91]
6.1 - 3.1 Komponenten von AMPS [Seite 91]
6.2 - 3.2 Strukturierung von AMPS in Funktionsbereiche [Seite 93]
6.2.1 - 3.2.1 Messebene (Messkette) [Seite 93]
6.2.2 - 3.2.2 Stationsebene [Seite 94]
6.2.3 - 3.2.3 Prozessebene [Seite 96]
6.2.4 - 3.2.4 Manuelle Eingriffs-Ebene (Rüst- und Instandhaltungsebene) [Seite 97]
6.2.5 - 3.2.5 Schnittstellenabgrenzung und Strukturmatrix [Seite 97]
6.3 - 3.3 Analyse des Fehlerpotenzials von AMPS [Seite 99]
6.4 - 3.4 Zusammenfassung der Fehlermöglichkeiten zu finalen Fehlern in den Funktionsbereichen [Seite 100]
7 - 4 Methoden der Fehlererkennung zur Steigerung der Qualitätsleistung von automatisierten Montage- und Prüfsystemen [Seite 103]
7.1 - 4.1 Überblick und Definition [Seite 103]
7.2 - 4.2 Redundanzkonzepte [Seite 105]
7.2.1 - 4.2.1 Hardwareredundanz [Seite 106]
7.2.2 - 4.2.2 Analytische Redundanz [Seite 113]
7.2.2.1 - 4.2.2.1 Wiederholmessungen in der Messstation [Seite 113]
7.2.2.2 - 4.2.2.2 Parallele baugleiche Messstationen [Seite 115]
7.2.2.3 - 4.2.2.3 Aktoren als Messsysteme [Seite 119]
7.3 - 4.3 Selbsttests zur Fehlererkennung [Seite 123]
7.3.1 - 4.3.1 Selbsttests zur Fehlererkennung in der Messkette [Seite 123]
7.3.2 - 4.3.2 Selbsttests zur Fehlererkennung an Motor, Getriebe und Lager [Seite 127]
7.4 - 4.4 Plausibilitätskriterien [Seite 129]
7.4.1 - 4.4.1 Kalibrierwertregelkarte [Seite 129]
7.4.2 - 4.4.2 Normale [Seite 130]
7.4.3 - 4.4.3 Handhabung von Schlechtteilen [Seite 133]
7.4.4 - 4.4.4 Teilerückverfolgbarkeit [Seite 137]
7.4.5 - 4.4.5 Zwischenkastenprinzip [Seite 139]
7.4.6 - 4.4.6 Bewegungs- und Zeitüberwachung [Seite 140]
7.4.7 - 4.4.7 Messbereichsüberwachung beim Kalibrieren [Seite 141]
7.4.8 - 4.4.8 Bewegungsüberwachung in der Messkette [Seite 142]
7.4.9 - 4.4.9 Mehrmalige Schlechtbewertung in Folge [Seite 142]
7.4.10 - 4.4.10 Rüstvorgänge [Seite 143]
7.4.11 - 4.4.11 Poka Yoke Maßnahmen [Seite 144]
8 - 5 Absicherungs-Algorithmen zur Steigerung der Qualitätsleistung [Seite 145]
8.1 - 5.1 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al) [Seite 145]
8.2 - 5.2 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-AB-Al) [Seite 146]
9 - 6 Steigerung der Verfügbarkeit von AMPS [Seite 152]
9.1 - 6.1 Verfügbarkeitsgewinn durch fehlersichere Montage- und Prüfkomponenten [Seite 152]
9.2 - 6.2 Verfügbarkeitsverlust durch das Ausfallverhalten zusätzlicher Komponenten [Seite 155]
10 - 7 Steigerung der Qualitätsleistung und Verfügbarkeit am Beispiel "Nockenwellenversteller" [Seite 158]
10.1 - 7.1 Systembeschreibung und Aufgabenstellung [Seite 158]
10.2 - 7.2 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al) [Seite 160]
10.3 - 7.3 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-Ab-Al) [Seite 161]
10.4 - 7.4 Vorläufige Systemfähigkeit [Seite 166]
10.5 - 7.5 Erwarteter Verfügbarkeitsgewinn [Seite 167]
10.6 - 7.6 Probelauf [Seite 168]
10.7 - 7.7 Gesamtanlageneffektivität [Seite 171]
10.8 - 7.8 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit [Seite 175]
11 - 8 Zusammenfassung und Ausblick [Seite 178]
12 - 9. Literaturverzeichnis [Seite 181]
13 - 10 Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis [Seite 190]
14 - 11 Anhang [Seite 201]
15 - Stichwortverzeichnis [Seite 235]
16 - Mehr eBooks bei www.ciando.com [Seite 0]
8 Zusammenfassung und Ausblick (S. 167-168)
In dieser Arbeit wird ein neuartiger Algorithmus für die Planung und Realisierung fehlersicherer automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) vorgestellt. Durch die bedarfsgerechte Kombination verschiedener Methoden der Fehlererkennung können die Qualitätsleistung und gleichzeitig die Verfügbarkeit von AMPS verbessert werden. Die Notwendigkeit der Steigerung der qualitativen und quantitativen Ausbringungsmenge investitionsintensiver automatisierter Montage- und Prüfsysteme wird in Kapitel eins erläutert. Zum einen sind dies die verschärften internationalen Haftungsbedingungen (Produkthaftungsgesetz) und zum anderen die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.
Im Stand der Technik (Kapitel zwei) werden die Qualitätsmerkmale von AMPS zusammengefasst. Kenngrößen hierfür sind die Qualitätsfähigkeit von Messmitteln, Maschinen und Prozessen, weiterhin das Verfügbarkeitsverhalten bzw. die Zuverlässigkeit des Systems und letztlich die Leistungsfähigkeit als Ausdruck für die Geschwindigkeit des Ausbringungsprozesses. Als Ergänzung zum Stand der Technik wird eine Differenzierung zwischen maschinenbedingten, z.B. technischen Störungen, und nicht maschinenbedingten Einflussgrößen, z.B. organisatorischen Störungen, vorgenommen.
Dies schafft zusätzliche Transparenz im Spannungsfeld zwischen Anlagenhersteller und Anlagenbetreiber. Weiteres Verbesserungspotenzial wird durch die neue Definition der Qualitätsleistung realisiert. Während nach bisheriger Berechnung Schlechtteile in der Menge der Gutteile eine nur unwesentliche Verschlechterung der Qualitätsleistung ergaben, ist die Berechnung nun so ausgelegt, dass schon ein Schlechtteil in der Menge der Gutteile die Qualitätsleistung auf Null sinken lässt. Die Zusammenfassung der Qualitätsmerkmale von AMPS ergibt die Systemfähigkeit und wird tabellarisch dargestellt.
Diese Zusammenfassung eignet sich als Grundlage für Analyse- und Entscheidungsprozesse. Das Fehlerpotenzial von AMPS wird im dritten Kapitel analysiert. Dazu werden die AMPS in die Funktionsebenen Messkette, Station, Prozess und manueller Eingriff strukturiert. Ergebnis ist die Reduktion der vielfältigen Fehlermöglichkeiten auf wenige, aber signifikante finale Fehler. Die Systematisierung von bekannten und die Entwicklung von neuen Methoden der Fehlererkennung zur Vermeidung der finalen Fehler ist Schwerpunkt des vierten Kapitels. Die Methoden gliedern sich in Redundanzkonzepte, Selbsttests und Plausibilitätskriterien.
Das Konzept der Hardwareredundanz ist aus anderen Bereichen der Technik (z.B. Flugzeugbau) bereits bekannt und wird in dieser Arbeit erstmalig für die gezielte Anwendung in AMPS untersucht. Das gleiche gilt für die analytische Redundanz. Dieses junge Forschungsgebiet der Technik greift auf Informationen zurück, die bereits im Prozess vorhanden sind und leitet daraus Überwachungsinformationen ab. In dieser Arbeit wird die analytische Kombinatorik für die gegenseitige Überwachung paralleler baugleicher Messstationen genutzt. Durch den Vergleich der gleitenden Mittelwerte aus beiden Messstationen werden auftretende Fehler umgehend erkannt. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung der sensorischen Eigenschaften von Servomotoren. Diese, bereits im Werkzeugbau genutzte Eigenschaft, wird für die Nutzung in AMPS herausgearbeitet.
Über das Proportionalitätsverhalten zwischen Stromaufnahme und Drehmoment eines Servomotors wird ein Messwert für das abgegebene Drehmoment erzeugt. Dieser wird zur Überwachung mit dem Messwert eines weiteren Aufnehmers verglichen. Die Methoden der Selbsttests bestehen darin, dass einzelne Komponenten von AMPS ihre Funktionsfähigkeit selbstständig überwachen. Für Wheatstone`sche Messbrücken wird die automatische Durchführung des Nullpunkttests entwickelt. Neuartig ist die Weiterentwicklung des Kalibrierwerttests. Dieser macht sich eine elektrische Schaltung zu Nutze, die der Sensorhersteller für andere Zwecke, z.B. für die manuelle Kalibrierung und Justage des Messverstärkers, benötigt. Durch die Kombination des Nullpunkt- und des Kalibrierwerttests kann der Selbsttest auf die Spannungsversorgung, den Messverstärker und auf die Auswerteeinheit, d. h. auf die gesamte Messkette, ausgedehnt werden. Plausibilitätskriterien dienen der Abschätzung der Richtigkeit und Stimmigkeit von Ergebnissen in AMPS.
