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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Die Wettbewerbssituation eines Unternehmens wird wesentlich von dem Ausmaß beeinflußt, in dem Unternehmenspotentiale in den betrieblichen Bereichen aufgebaut und ausgeschöpft werden. Die Montage muß dabei als eine wesentliche Quelle angesehen werden, um Wettbewerbsvorteile zu entwickeln und aufzubauen [1, 2]. Wettbewerbsvorteile können sich Unternehmen verschaffen, die frühzeitig damit beginnen, flexible automatische Montageanlagen zu installieren und mit der Planung und dem Betrieb solcher Anlagen Erfahrungen zu sammeln. Wie groß das Knowhow-Potential ist, das sich dabei in einem Unternehmen ansammelt, und damit der mögliche Knowhow-Vorsprung, läßt sich an dem hohen Planungs- und Kapitalaufwand ermessen, der in der Regel zur erstmaligen Automatisierung komplexer Montageprozesse aufzubringen ist. Pilotanlagen als Ergebnis solcher Entwicklungen erbringen häufig nach den klassischen Regeln der Wirtschaftlichkeitsrechnung — also ohne den Erfahrungsschatz für Folgeprojekte in Ansatz zu bringen — nicht die notwendige Rendite. Solche “Pilotprojekte” können sich verständlicherweise nur Großunternehmen leisten. Aber selbst bei nachgewiesener Wirtschaftlichkeit stellen die hohen Finanzmittel zur Montageautomatisierung für kleine und mittlere Unternehmen die entscheidende Hürde dar [3]. Die Einführung der neuen Prozeßtechnologie flexible automatische Montage bedarf erheblicher Vorlaufzeiten, da ein Erfahrungsbedarf nicht allein in dem Produktionsbereich Montage besteht sondern vor allem auch in dem die Montage weitgehend festlegenden Bereich Produktkonstruktion.
Peter Barthelmeß

2. Herleitung von Grundfunktionen der Montage und deren Realisierung im Montageprozeß

Zusammenfassung
Die Festlegung eines Montageprozesses erfolgt in Schritten, die sich verschiedenen Ebenen eines hierarchisch strukturierten Entscheidungsmodells zuordnen lassen (Bild 2.1). Die oberste Ebene beinhaltet grundsätzliche Entscheidungen über z.B. das Materialflußkonzept oder die prinzipielle Montagestruktur (verkettete Linienmontage, mehrere aufgabenidentische Montagezellen u.ä., vgl. Abschn. 3.3), also Entscheidungen die nicht von der konkreten Produktgestaltung abhängen, sondern auf der Grundlage von Vertriebsdaten und betrieblichen Randbedingungen getroffen werden können. Auf der untersten Ebene wird der konkrete Montageprozeß gestaltet in Analogie zur gestaltenden Phase bei der Produktkonstruktion (vgl. [31]). Zwischen diesen beiden Ebenen sind noch weitere Entscheidungsebenen vorstellbar, entsprechend dem Konkretisierungsgrad der Prozeßdefinition. Das im folgenden entwickelte allgemeingültige Modell eines Montageprozesses ist auf der untersten Ebene angelegt und soll die unmittelbare Wechselwirkung zwischen den Einzelteilflächen eines Produkts und dem Montagesystem erfassen. Abgeleitet wird dieses Modell in der folgenden funktionalen Betrachtung aus der “Black-Box” eines allgemein formulierten Montageprozesses.
Peter Barthelmeß

3. Montageanlagen mit Industrierobotern

Zusammenfassung
Montageanlagen mit Industrierobotern sind Maschinensysteme, die einen automati­schen Montageprozeß bewirken. Der Montageprozeß setzt sich aus Teilprozessen zusammen, die in Handhabungsprozesse und Fügeprozesse eingeteilt werden können. McI3-, Prüf- und Justiervorgänge werden bei dieser Einteilung als Be­standteile von Handhabungs- und Fügeprozessen betrachtet, da sie für sich nicht unmittelbar zum Montagefortschritt beitragen aber notwendig zur Erzielung eines gewünschten Handhabungs- oder Fügeergebnisses sind. Handhabungsprozesse und Fügeprozesse lassen sich nicht immer eindeutig gegeneinander abgrenzen, nämlich dann nicht, wenn man den Übergang von Handhabungsbewegungen in Fügebewe­gungen betrachtet, der häufig fließend ist. Als eindeutiges Abgrenzungsmerkmal, freilich mehr unter dem Aspekt der klaren Begriffsdefinition als dem der Prozeßabgrenzung, mag in diesen Fällen der Zeitpunkt der gegenseitigen Berüh­rung der Fügepartner dienen. Sind bis dahin alle Freiheitsgrade der Bewegung ungebunden, so wird ab dem Zeitpunkt der Berührung mindestens ein Frei­heitsgrad eingeschränkt [34].
Peter Barthelmeß

4. Teilebereitstellung

Zusammenfassung
Teilebereitstelleinrichtungen* verknüpfen den übergeordneten betrieblichen Materialfluß mit dem durch den Industrieroboter bewirkten montagesysteminternen Materialfluß. Die Funktion des Verknüpfungssystems Bereitstelleinrichtung ergibt sich aus der Differenz der Bedingungen am Eingang, also der Schnittstelle zum betrieblichen Materialfluß, und am Ausgang, der Schnittstelle zum Industrieroboter.
Peter Barthelmeß

5. Fügeprozesse

Zusammenfassung
Die Montage eines Produkts erfordert in der Regel mehrere Fügeprozesse, die immer auf dieses Produkt bezogene spezielle Lösungen der einzelnen Fügeaufgaben darstellen. Zwischen unterschiedlichen Montagelösungen gibt es aber auch mehr oder weniger große Gemeinsamkeiten, die sich in den verschiedenen Verfahren ausdrücken, die bei Montageprozessen zur Anwendung kommen. So wie sich beim Handhaben Bereitstellverfahren unterscheiden lassen, gibt es zur Lösung von Fügeaufgaben unterschiedliche Fügeverfahren. Diese Fügeverfahren resultieren, anders als die mehr von der Montagetechnik bestimmten Bereitstellverfahren, im wesentlichen aus charakteristischen Verbindungskonstruktionen. Deshalb ist entsprechend den vielfältigen Lösungen technischer Verbindungen, die sich im Lauf der Zeit unter verschiedenen konstruktiven Gesichtspunkten entwickelt haben, eine Vielfalt von Fügeverfahren entstanden, die sich schwer unter montagetechnischen Gesichtspunkten systematisch ordnen läßt. Vor diesem Hintergrund ist die nicht in allen Teilen ganz schlüssige Ordnungssystematik in DIN 8593 zu verstehen, die 50 Fügeverfahren erfaßt und in einem Schema mit fünf Hierarchieebenen gliedert. Trotz mancher Unzulänglichkeiten soll die eingeführte Gliederung, die immerhin einen guten Kompromiß zwischen der Vollständigkeit konstruktiver Ausführungsformen und der Systematik der Herstellverfahren von Verbindungen darstellt, weitgehend übernommen werden. Alle in DIN 8593 aufgeführten Fügeverfahren können prinzipiell in Montageprozessen mit Industrierobotern zur Anwendung kommen. Um nicht den Rahmen dieser Arbeit zu sprengen, sollen nur einige der Fügeverfahren exemplarisch behandelt werden. Die Auswahl wurde so getroffen, daß sich ein möglichst breites für die Montage mit Industrierobotern geeignetes Anwendungsspektrum widerspiegelt. Der Charakter der individuellen Prozeßlösung kommt in der Behandlung einer Reihe von Fügevorgängen im Zusammenhang mit Praxisbeispielen zum Ausdruck.
Peter Barthelmeß

6. Gesichtspunkte der Produktgestaltung zur Optimierung von Montageprozessen

Zusammenfassung
Zu Beginn der vorliegenden Arbeit (Abschnitt 1.3) wurde die Hypothese aufgestellt, daß sich nur wenige Richtlinien und Bewertungsregeln für eine montagegerechte Produktgestaltung finden lassen, die wirklich eindeutig und zudem allgemeingültig sind. Dementsprechend wurde der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit auf die Entwicklung von Verfahrensweisen zur Montageprozeßauslegung im Schnittstellenbereich zwischen Produkt und Montageanlage gelegt. Die Festlegung von grundsätzlichen Montageverfahren, für die es die Prozesse auszulegen gilt, wurde als das Problem der recht- und damit frühzeitigen Entscheidung erkannt (vgl. ebenda). Bisher unberücksichtigt blieb der mehr im Kompetenzbereich der Produktentwicklung liegende übergeordnete Aspekt grundsätzlicher montagerelevanter Konstruktionsentscheidungen, die prinzipiellen Montageverfahrensentscheidungen vorausgehen müssen. Dieser Aspekt soll im folgenden Kapitel behandelt werden. Es werden dabei weniger allgemeingültige Methoden und die ganze Breite der Produktkonstruktion erfassende Rezepte als vielmehr Anregungen für mögliche Vorgehensweisen gegeben. An Produktbeispielen aus dem Fahrzeugbau, für die montagegerechte Lösungen erarbeitet wurden, werden systematische Gestaltungsmaßnahmen und Gestaltungsvariationen unter Montagegesichtspunkten gezeigt. Im Vordergrund steht bei diesen Betrachtungen die Harmonisierung montageorientierter Gestaltungsmaßnahmen mit der Produktfunktion und der Ästhetik des äußeren Erscheinungsbildes, was im vorliegenden Zusammenhang der Forderung des industriellen Auftraggebers entsprach.
Peter Barthelmeß

7. Ausblick auf das künftige Vorgehen zur Entwicklung automatischer Montageprozesse

Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Reihe beispielhafter Lösungen der Montageprozeß- und Produktgestaltung beschrieben, die im Rahmen von Industrieprojekten erarbeitet wurden. Diese Lösungsbeispiele zeigen, daß es sich bei einem Montageprozeß in der Tat um ein komplexes Gestaltungsobjekt für sich handelt, das sowohl durch prozeßbezogene Maßnahmen als auch durch produktgestalterische Maßnahmen vor allem aber durch die Abstimmung beider im Sinne einer Optimierung beeinflußt werden kann. Die vorgestellten Prozeßlösungen demonstrieren im konkreten Bereich der konstruktiven Gestaltung (vgl. [31]) ein hohes Maß an Individualität, von der ein wesentlicher Teil des Optimierungsergebnisses abhängt. Die Gestaltungsmaßnahmen am Produkt, auf die der Optimierungserfolg zurückzuführen ist, berühren die Konstruktion eines Produkts vielfach in einer Weise, die es unmöglich macht, sie durch nachträgliche Konstruktionsänderungen an einem bestehenden Produkt herbeizuführen (wesentliche Maße, Produktstruktur u.ä.). Es ist aber durchaus möglich, die notwendigen Voraussetzungen während der Produktkonstruktion zu schaffen, was die Kenntnis des zu realisierenden Montageprozesses voraussetzt. Diese Erkenntnisse bestätigen damit die eingangs dieser Arbeit aufgestellte Hypothese, daß ein gemeinsames Optimum von Produkt- und Montageprozeßgestaltung kaum erzielbar ist, wenn in der Produktentwicklung zwar detaillierte Sammlungen von Produktgestaltungsregeln und von Bewertungskriterien zur Konstruktionsbeurteilung Anwendung finden, aber nicht zugleich der Montageprozeß mitgestaltet wird.
Peter Barthelmeß

8. Zusammenfassung

Zusammenfassung
Die Möglichkeit, Montageprozesse wirtschaftlich zu automatisieren, wird wesentlich durch die Produktkonstruktion bestimmt. Diese Erkenntnis besteht bereits seit mehr als 25 Jahren. In dieser Zeit hat es nicht an Bemühungen gefehlt, Verfahren und Regeln zu entwickeln, deren Awendung in der Konstruktion zu montagegerechten Produkten führen sollten. Die nach wie vor bestehende Aktualität dieser Problematik, die sogar im Zusammenhang mit der Einführung von Industrierobotern in die Montage noch stark an Bedeutung gewonnen hat, zeigt, daß die Fülle von Regeln und Gestaltungsbeispielen, die dabei entwickelt wurden, für die Konstruktion nur schwer in montagegerechte Produkte umsetzbar war. Als ein Grund für den geringen Erfolg bei der Umsetzung des montagegerechten Konstruierens wurde das Problem der Informationsverwaltung und -bereitstellung in der Konstruktion erkannt, was zu Bemühungen geführt hat, interaktive Programmsysteme zur gezielten Informationsbereitstellung und Konstruktionsbewertung zu entwickeln.
Peter Barthelmeß

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