Sommer / Brunner Taschenbuch automatisierte Montage- und Prüfsysteme
1. Auflage 2008
ISBN: 978-3-446-41675-8
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
Qualitätstechniken zur fehlerfreien Produktion
E-Book, Deutsch, 239 Seiten
ISBN: 978-3-446-41675-8
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
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 können, 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 Absicherungsmaßnahmen zur fehlerfreien Produktion an einem Beispiel aus der Automobilindustrie rundet das Werk ab.
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Weitere Infos & Material
1;Vorwort;6
2;Geleitwort;7
3;Inhaltsverzeichnis;8
4;1 Einleitung;12
4.1;1.1 Motivation;12
4.2;1.2 Anforderungen an automatisierte Montage- und Prüfsysteme;15
4.3;1.3 Handlungsbedarf zum Stand der Technik, das Dilemma der Messunsicherheit;15
4.4;1.4 Inhaltlicher Aufbau;18
5;2 Qualitätsmerkmale des Betriebsverhaltens automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS);19
5.1;2.1 Qualitätsfähigkeit und Qualitätsleistung;20
5.1.1;2.1.1 Fähigkeit des Prüfprozesses und Prüfprozesseignung;22
5.1.2;2.1.2 Fähigkeit des Montageprozesses;27
5.1.3;2.1.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit;32
5.1.4;2.1.4 Produktions-, Funktionstoleranzen und Risikobereiche;38
5.2;2.2 Verfügbarkeitsverhalten und Nutzungsgrad;42
5.2.1;2.2.1 Technische Zuverlässigkeit;46
5.2.1.1;2.2.1.1 Ausfall- und Versagensursachen technischer Erzeugnisse;46
5.2.1.2;2.2.1.2 Ziele der Zuverlässigkeitsprüfung;48
5.2.1.3;2.2.1.3 Zuverlässigkeitsschaltbilder;48
5.2.1.4;2.2.1.4 Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen;55
5.2.1.5;2.2.1.5 Ausfallartenanalyse;58
5.2.1.6;2.2.1.6 Ausfallratenanalyse;64
5.2.1.7;2.2.1.7 Systemzustandsanalyse;74
5.2.1.8;2.2.1.8 Untersuchung einer Montagelinie mit Bauteilzählmethode (Parts Count Method);75
5.2.2;2.2.2 Instandhaltbarkeit;81
5.2.3;2.2.3 Organisatorische Ausfallzeiten;83
5.3;2.3 Leistungsmerkmale und Leistungsgrad;83
5.4;2.4 Total Productive Maintenance (TPM) und Gesamtanlageneffektivität;85
5.5;2.5 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit;88
5.5.1;2.5.1 Ablauf der Ermittlung;88
5.5.2;2.5.2 Übersicht Systemfähigkeit (Tab. 2-27);89
6;3 Struktur und Fehlerpotenzial automatisierter Montage- und Prüfsysteme (AMPS);91
6.1;3.1 Komponenten von AMPS;91
6.2;3.2 Strukturierung von AMPS in Funktionsbereiche;93
6.2.1;3.2.1 Messebene (Messkette);93
6.2.2;3.2.2 Stationsebene;94
6.2.3;3.2.3 Prozessebene;96
6.2.4;3.2.4 Manuelle Eingriffs-Ebene (Rüst- und Instandhaltungsebene);97
6.2.5;3.2.5 Schnittstellenabgrenzung und Strukturmatrix;97
6.3;3.3 Analyse des Fehlerpotenzials von AMPS;99
6.4;3.4 Zusammenfassung der Fehlermöglichkeiten zu finalen Fehlern in den Funktionsbereichen;100
7;4 Methoden der Fehlererkennung zur Steigerung der Qualitätsleistung von automatisierten Montage- und Prüfsystemen;103
7.1;4.1 Überblick und Definition;103
7.2;4.2 Redundanzkonzepte;105
7.2.1;4.2.1 Hardwareredundanz;106
7.2.2;4.2.2 Analytische Redundanz;113
7.2.2.1;4.2.2.1 Wiederholmessungen in der Messstation;113
7.2.2.2;4.2.2.2 Parallele baugleiche Messstationen;115
7.2.2.3;4.2.2.3 Aktoren als Messsysteme;119
7.3;4.3 Selbsttests zur Fehlererkennung;123
7.3.1;4.3.1 Selbsttests zur Fehlererkennung in der Messkette;123
7.3.2;4.3.2 Selbsttests zur Fehlererkennung an Motor, Getriebe und Lager;127
7.4;4.4 Plausibilitätskriterien;129
7.4.1;4.4.1 Kalibrierwertregelkarte;129
7.4.2;4.4.2 Normale;130
7.4.3;4.4.3 Handhabung von Schlechtteilen;133
7.4.4;4.4.4 Teilerückverfolgbarkeit;137
7.4.5;4.4.5 Zwischenkastenprinzip;139
7.4.6;4.4.6 Bewegungs- und Zeitüberwachung;140
7.4.7;4.4.7 Messbereichsüberwachung beim Kalibrieren;141
7.4.8;4.4.8 Bewegungsüberwachung in der Messkette;142
7.4.9;4.4.9 Mehrmalige Schlechtbewertung in Folge;142
7.4.10;4.4.10 Rüstvorgänge;143
7.4.11;4.4.11 Poka Yoke Maßnahmen;144
8;5 Absicherungs-Algorithmen zur Steigerung der Qualitätsleistung;145
8.1;5.1 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al);145
8.2;5.2 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-AB-Al);146
9;6 Steigerung der Verfügbarkeit von AMPS;152
9.1;6.1 Verfügbarkeitsgewinn durch fehlersichere Montage- und Prüfkomponenten;152
9.2;6.2 Verfügbarkeitsverlust durch das Ausfallverhalten zusätzlicher Komponenten;155
10;7 Steigerung der Qualitätsleistung und Verfügbarkeit am Beispiel „Nockenwellenversteller“;158
10.1;7.1 Systembeschreibung und Aufgabenstellung;158
10.2;7.2 Standard-Absicherungs-Algorithmus (S-Ab-Al);160
10.3;7.3 Erweiterter-Absicherungs-Algorithmus (E-Ab-Al);161
10.4;7.4 Vorläufige Systemfähigkeit;166
10.5;7.5 Erwarteter Verfügbarkeitsgewinn;167
10.6;7.6 Probelauf;168
10.7;7.7 Gesamtanlageneffektivität;171
10.8;7.8 Zusammenfassung zur Systemfähigkeit;175
11;8 Zusammenfassung und Ausblick;178
12;9. Literaturverzeichnis;181
13;10 Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis;190
14;11 Anhang;201
15;Stichwortverzeichnis;235
16;Mehr eBooks bei www.ciando.com;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.
