Kommunikationsprozessanalyse zur Taktzeitoptimierung einer robotergestützten Montagezelle

Abstract

Die Globalisierung zwingt Europas Fertigungsindustrie vermehrt zur Auslagerung der Massenproduktion in Billiglohnländer. Die verbleibenden Produkte mit geringen Losgrößen erfordern einen hohen Grad an Automation und Flexibilität. Der Markt fordert daher günstige Spezialmaschinen mit hoher Variationsvielfalt. Besonders geringe Taktzeiten pro gefertigtem Produkt stellen einen wesentlicher Wettbewerbsfaktor dar. Dementsprechend ist es wichtig, dass die Komponenten einer Maschine optimal zusammenarbeiten.<br />Die Firma Profactor Research and Solutions GmbH bietet Montagezellen für Präzisionsmontage im kleinsten Losgrößenbereich an. Bei der derzeitigen Anlagengeneration, einer modularen, robotergestützten Montagezelle, führten jedoch Kommunikationsprobleme zu spürbaren Taktzeitverlusten.<br />In dieser Arbeit wird daher anhand einer Montagemaschine für Zylinderschlösser gezeigt, wie sich die involvierten Kommunikationsprozesse optimieren lassen, um so eine geringere Produktionstaktzeit zu erreichen. Eine Analyse der Kommunikationsinfrastruktur bewertet die beteiligten Komponenten nach ihrem Einfluss auf die Produktionsdauer und stellt Analyseschritte dar, wie deren Schwachstellen durch Messungen aufgedeckt werden können. Zusätzlich werden die Schnittstellen identifizert und hinsichtlich ihrer Funktionen und Fähigkeiten analysiert.<br />Durch Vergleichsmessungen zwischen den einzelnen Schnittstellen werden Substitutionsmöglichkeiten aufgezeigt. Zusätzlich wird durch Untersuchung des Robotercontrollers ein Zusammenhang zwischen Schnittstellen und Verarbeitungsperformance hergestellt. Gemeinsam führt dies zu einer verbesserten Kommunikationsinfrastruktur, die gleichzeitig Optionen für ein herstellerunabhängiges System aufzeigt.<br />Parallel dazu wird der Fertigungsprozess selbst einer Abhängigkeitsanalyse unterzogen. Letztlich wird durch Berücksichtigung von gegenseitigen Einflussbereichen und den oben genannten Messergebnissen eine performantere Interaktionssequenz entwickelt.<br />Die Minimierung der Kommunikationsinfrastruktur in Kombination mit parallel agierenden Prozessen führt zu deutlich weniger Kommunikationsverzögerungen und Entkopplung unabhängiger mechanischer Komponenten, wodurch eine deutlich geringere Montagedauer pro Produkt erzielt wird. Gemeinsam mit der durch Herstellerunabhängigkeit erreichten Austauschbarkeit von Komponenten wird so die Wettbewerbslage der Profactor Research and Solutions GmbH auf dem Sektor der flexiblen Präzisionsmontage deutlich verbessert.<br />

Globalisation has forced the European manufacturing industry to relocate an increasing share of mass production to low-wage countries.<br />The remaining products with low batch sizes require a high degree of automation and flexibility. Therefore, the market demands specialized machines with a high range of variations at low costs. Low cycle times per product assembled, in particular, are a decisive competitive factor.<br />As a result, it is crucial that the components of a machine interwork optimally.<br />The company Profactor Research and Solutions GmbH offers assembly cells for precision assembling for very low batch sizes. However, in the current generation of systems, a modular, robot-supported assembly cell, communication problems had caused noticeable cycle time loss.<br />Therefore, this thesis provides solutions to optimise the communication processes involved in an assembly machine for cylinder locks, in order to achieve lower production cycle times.<br />An analysis of the communication infrastructure assesses the components involved as to their influence on production time and illustrates analytical steps to reveal weak spots by carrying out measurements. In addition, interfaces are identified and analysed according to their functions and capacities.<br />Comparative measurements of the single interfaces reveal replacement possibilities. Additionally, by analysing the robot controller we show the connection between interfaces used and assembling performance. These steps combined lead to an improved communication infrastructure, which also provides possibilities for a manufacturer-independent system.<br />At the same time, a dependence analysis is carried out for the assembling process itself. Finally, by taking into consideration reciprocal influences and the results of the measurements mentioned above, a more efficient interaction sequence is developed.<br />A minimized communication infrastructure in combination with parallel processes leads to a considerable reduction in communication delays and separation of independent mechanical components. Thereby, a considerably lower assembly time per product is achieved. Together with the exchangeability of components achieved by manufacturer independence, competitiveness of Profactor Research and Solutions GmbH in the flexible precision assembly sector improves considerably.