Taschenbuch automatisierte Montage- und Prüfsysteme (eBook)

Qualitätstechniken zur fehlerfreien Produktion

Stephan Sommer (Autor)

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2008 | 1. Auflage
239 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
9783446416758 (ISBN)

Infos

Das Qualitätsniveau von Lieferungen in der Automobilindustrie strebt eine Fehlerquote von Null Fehlern an. Einen wesentlichen Beitrag dazu liefern automatisierte Montage- und Prüfsysteme (AMPS).



Das Buch gibt eine detaillierte Anleitung, wie AMPS in der Praxis funktionieren kann, indem die zugehörigen Mess-, Prüf- und Überwachungsprozesse autonom ablaufen. Der Autor zeigt neue Methoden der Fehlererkennung, z.B. Redundanzkonzepte, Selbsttests und Plausibilitätskriterien. Die praktische Erprobung der Absicherungs-Algorithmen am Beispiel eines AMPS für Nockenwellen-verstellsysteme rundet das Werk ab.

Inhalt

Vorwort 6
Geleitwort 7
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einleitung 12
1.1 Motivation 12
1.2 Anforderungen an automatisierte Montage- und Prüfsysteme 15
1.3 Handlungsbedarf zum Stand der Technik, das Dilemma der Messunsicherheit 15
1.4 Inhaltlicher Aufbau 18
2 Qualitätsmerkmale des Betriebsverhaltens automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) 19
2.1 Qualitätsfähigkeit und Qualitätsleistung 20
2.1.1 Fähigkeit des Prüfprozesses und Prüfprozesseignung 22
2.1.2 Fähigkeit des Montageprozesses 27
2.1.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit 32
2.1.4 Produktions-, Funktionstoleranzen und Risikobereiche 38
2.2 Verfügbarkeitsverhalten und Nutzungsgrad 42
2.2.1 Technische Zuverlässigkeit 46
2.2.1.1 Ausfall- und Versagensursachen technischer Erzeugnisse 46
2.2.1.2 Ziele der Zuverlässigkeitsprüfung 48
2.2.1.3 Zuverlässigkeitsschaltbilder 48
2.2.1.4 Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen 55
2.2.1.5 Ausfallartenanalyse 58
2.2.1.6 Ausfallratenanalyse 64
2.2.1.7 Systemzustandsanalyse 74
2.2.1.8 Untersuchung einer Montagelinie mit Bauteilzählmethode (Parts Count Method) 75
2.2.2 Instandhaltbarkeit 81
2.2.3 Organisatorische Ausfallzeiten 83
2.3 Leistungsmerkmale und Leistungsgrad 83
2.4 Total Productive Maintenance (TPM) und Gesamtanlageneffektivität 85
2.5 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit 88
2.5.1 Ablauf der Ermittlung 88
2.5.2 Übersicht Systemfähigkeit (Tab. 2-27) 89
3 Struktur und Fehlerpotenzial automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS) 91
3.1 Komponenten von AMPS 91
3.2 Strukturierung von AMPS in Funktionsbereiche 93
3.2.1 Messebene (Messkette) 93
3.2.2 Stationsebene 94
3.2.3 Prozessebene 96
3.2.4 Manuelle Eingriffs-Ebene (Rüst- und Instandhaltungsebene) 97
3.2.5 Schnittstellenabgrenzung und Strukturmatrix 97
3.3 Analyse des Fehlerpotenzials von AMPS 99
3.4 Zusammenfassung der Fehlermöglichkeiten zu finalen Fehlern in den Funktionsbereichen 100
4 Methoden der Fehlererkennung zur Steigerung der Qualitätsleistung von automatisierten Montage- und Prüfsystemen 103
4.1 Überblick und Definition 103
4.2 Redundanzkonzepte 105
4.2.1 Hardwareredundanz 106
4.2.2 Analytische Redundanz 113
4.2.2.1 Wiederholmessungen in der Messstation 113
4.2.2.2 Parallele baugleiche Messstationen 115
4.2.2.3 Aktoren als Messsysteme 119
4.3 Selbsttests zur Fehlererkennung 123
4.3.1 Selbsttests zur Fehlererkennung in der Messkette 123
4.3.2 Selbsttests zur Fehlererkennung an Motor, Getriebe und Lager 127
4.4 Plausibilitätskriterien 129
4.4.1 Kalibrierwertregelkarte 129
4.4.2 Normale 130
4.4.3 Handhabung von Schlechtteilen 133
4.4.4 Teilerückverfolgbarkeit 137
4.4.5 Zwischenkastenprinzip 139
4.4.6 Bewegungs- und Zeitüberwachung 140
4.4.7 Messbereichsüberwachung beim Kalibrieren 141
4.4.8 Bewegungsüberwachung in der Messkette 142
4.4.9 Mehrmalige Schlechtbewertung in Folge 142
4.4.10 Rüstvorgänge 143
4.4.11 Poka Yoke Maßnahmen 144
5 Absicherungs-Algorithmen zur Steigerung der Qualitätsleistung 145
5.1 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al) 145
5.2 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-AB-Al) 146
6 Steigerung der Verfügbarkeit von AMPS 152
6.1 Verfügbarkeitsgewinn durch fehlersichere Montage- und Prüfkomponenten 152
6.2 Verfügbarkeitsverlust durch das Ausfallverhalten zusätzlicher Komponenten 155
7 Steigerung der Qualitätsleistung und Verfügbarkeit am Beispiel „Nockenwellenversteller“ 158
7.1 Systembeschreibung und Aufgabenstellung 158
7.2 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al) 160
7.3 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-Ab-Al) 161
7.4 Vorläufige Systemfähigkeit 166
7.5 Erwarteter Verfügbarkeitsgewinn 167
7.6 Probelauf 168
7.7 Gesamtanlageneffektivität 171
7.8 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit 175
8 Zusammenfassung und Ausblick 178
9. Literaturverzeichnis 181
10 Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis 190
11 Anhang 201
Stichwortverzeichnis 235
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Textauszug

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.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2008
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Unternehmensführung / Management
• Schlagworte: Automatisierung • Messprozess • Montage • Prüfsysteme • Qualitätsmanagement
• ISBN-13: 9783446416758 / 9783446416758