Möglichkeiten zur Umsetzung von Industrie 4.0 durch Implementierung von Condition Monitoring auf Low Cost Basis zur Erhöhung der Ausfallsicherheit kritischer Transportsysteme in der Porsche Automobilproduktion

Abstract

Volkswagen Slovakia a.s. fertigt am Standort Bratislava seit einigen Jahren die SUV Modelle Porsche Cayenne, Audi Q7 sowie Volkswagen Touareg. Die Taktzeit beträgt in dieser Montagelinie etwa 90 Sekunden, was bei Betrachtung einer 8-Stunden-Schicht einer Fahrzeugproduktion von zirka 300 Stück entspricht. Im Karosseriebau können bei Auftreten eines Anlagenfehlers und der daraus resultierenden Stillstandszeit aufgrund des nachgelagerten Karosseriespeichers, zumindest für eine begrenzte Zeit, weiterhin Fahrzeuge produziert werden. In der anschließenden Endmontage wirkt sich jedoch ein Anlagenausfall direkt auf den Output der Produktion aus. Es können bei Stillstand oder Ausfall einer Anlage keine Fahrzeuge mehr produziert werden. Umgerechnet führt jede Minute Stillstand zu Opportunitätskosten von fast 10.000 Euro. Zunächst sollte eine Systemanalyse durchgeführt und die kritischen Transportsysteme identifiziert werden. Während der Untersuchungen stellte sich die Elektrohängebahn (EHB) in der Endmontage des Gesamtfahrzeugs als hoch kritisch heraus. Die Gehänge befahren ein Schienensystem, greifen den Strom über eine Stromschiene ab und bestehen aus einer Steuereinheit, die den Antriebsmotor und dessen Bremse betreibt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass diese elektromagnetische Bremse oft die Ursache eines Anlagenausfalls war. Die Gründe waren zu Beginn dieser Arbeit noch nicht bekannt. Im Zuge dieser Arbeit sollten Möglichkeiten zur Zustandsüberwachung für solch kritische Bauteile in der bestehenden SUV-Produktion, aber vor allem in der zukünftigen Produktion des neuen Porsche Cayenne sowie Cayenne Coupé aufgezeigt und ein passendes Konzept vorgeschlagen werden, um die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Großes Augenmerk liegt auf geringen Investitionskosten. Bereits am Markt erhältliche Condition-Monitoring-Systeme sollen verglichen werden und als Grundlage für Low-Cost-Lösungen dienen. Es sollte in späterer Ausführung trotzdem die Möglichkeit einer Anbindung an die vernetzte Steuerung der Produktion geben, wodurch ein automatisches Ausschleusen der Gehänge sowie eine automatisierte Benachrichtigung der zuständigen Personen ermöglicht wird, wenn ein Sensor eine unzulässig hohe Veränderung eines physikalischen Messwertes feststellt. Dies wäre ein weiterer Schritt in Richtung intelligente Produktion und Industrie 4.0, wie es die Fachwelt aktuell betitelt. Die vierte Industrielle Revolution.

For several years Volkswagen Slovakia has produced the SUV models Porsche Cayenne, Audi Q7 and Volkswagen Touareg at the location Bratislava. The cycle time in this assembly line is about 90 seconds, which corresponds to a vehicle production of about 300 pieces, when considering an 8 hour shift. In the body shop, a system error and the resulting downtime can be regulated with the downstream car body storage which enables a continuous vehicle production, at least for a limited time. In the subsequent final assembly of the cars, however, a system failure has a direct effect on the output of the production. In this case, when a system error occurs, no more vehicles can be produced. Every minute of standstill leads to opportunity costs of almost 10.000 euros. First of all, a system analysis, is carried out, which is to identify the critical transport systems. During the tests, the electric monorail system in the final assembly line of the entire vehicle, turned out to be highly critical. The hangers sail a rail system, grab the power via a bus bar and consist of a control unit which operates the drive motor and the brake. Past experience has shown that this electromagnetic brake was often the cause of an equipment failure. The reasons for this were not known at the beginning of this work. In the course of this master thesis, opportunities for condition monitoring of such critical components in the existing SUV production, but especially in the future production of the new Porsche Cayenne and Cayenne Coupé, are to be identified and an appropriate concept is to be proposed to increase the resilience of these critical transport systems. One major focus will be on low investment costs. Condition monitoring systems, which are already available on the market, are thereby compared and used as the basis for low cost solutions. In a later version, there will be a link to the connected control system of production, whereby an automatic ejecting of the hangers and an automated notification to the people responsible is made possible, when a sensor detects an inacceptably high variation of a physical measurement value. This would be a further step towards intelligent production and Industry 4.0 as it is called by experts. The Fourth Industrial Revolution.