VDI-Tagung»Industrie 4.0«, Düsseldorf, 29.01.2015 19th IEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation Wandlungsfähige Montagesysteme für die Fabrik der Zukunft Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite 1 Ostwestfalen-Lippe (OWL) Ein Wegbereiter für Industrie 4.0 (Auswahl)
Inhalte 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL 4. Kritische Würdigung und Ausblick 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 3 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme: Wandlungsfähigkeit innerhalb des Produktlebenszyklus Trend zu kürzer werdenden Produktlebenszyklen, einer steigenden Anzahl an Produktvarianten, kleiner werdenden Bestellmengen. Wandlungsfähigkeit innerhalb des Produktlebenszyklus 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 5
1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme: Wandlungsfähigkeit innerhalb des Produktlebenszyklus Trend zu kürzer werdenden Produktlebenszyklen, einer steigenden Anzahl an Produktvarianten, kleiner werdenden Bestellmengen. Wandlungsfähigkeit über den Produktlebenszyklus hinaus Weiternutzung einzelner Module eines Montagesystems am Ende des Produktlebenszyklus in einem neuen Montagesystem zwecks Steigerung der Investitionseffizienz 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 6 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme: Zwischenfazit Produktionsbetriebe führen Montageaufgaben vielfach trotz hoher variabler (Personal ) Kosten in ihren eigenen Betriebsstätten durch, da der Fixkostenanteil der Montage im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren gering ist (geringe Abschreibungen), die Montage sich am Ende der Wertschöpfungskette eines Betriebes befindet und damit ein»outsourcing«vielfach nicht möglich ist. Die Gestaltung wandlungsfähiger Montagesysteme ist bei kurzen Produktlebenszyklen und unsicheren Absatzmengen von Bedeutung. Industrie 4.0 sollte einen Beitrag dazu leisten, wirtschaftliche (Teil ) Automationslösungen in der variantenreichen Kleinserienmontage zu realisieren. 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 8
Inhalte 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL 4. Kritische Würdigung und Ausblick 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 9 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung: Überblick zu ausgewählten Ansätzen und Methoden Art der Methode Phase Entwicklung & Konstruktion Montagesystemplanung Serienfertigung & Montage/ Systemoptimierung Produktzentrierte Methoden montagegerechte Produktgestaltung Technikzentrierte Methoden Organisatorische/ integrierende Ansätze»Montage 4.0Low Cost Intelligent Automation«(LCIA)»Lean Methoden«02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Quelle: Hinrichsen, Jasperneite: Montage 4.0 Vortrag OWL Maschinenbau 2014 10
2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung: Lemgoer Perspektive auf die Industrie 4.0 Kundenzufriedenheit Kunden Beschäftigte Arbeitszufriedenheit und Motivation»one piece flow«transparente und kundenindividuelle Produktion geringe Bestände und Durchlaufzeiten Mensch IT Vernetzung Assistenzsysteme Produkte Technik»Internet der Dinge«Material- und Energieeffizienz Selbstkonfiguration/ diagnose/ optimierung 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Quelle: Hinrichsen, Jasperneite: Montage 4.0 Vortrag OWL Maschinenbau 2014 11 OEE Arbeitsproduktivität Investitionseffizienz Wandlungsfähigkeit 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung:»Montage 4.0«als Konzept zur Umsetzung der Lean Prinzipien Lean Prinzipien Fluss Prinzip Taktprinzip Pull Prinzip Wertschöpfungsprinzip Null Fehler Prinzip Shopfloor Management Lean Beispiele Bewegungsoptimierte Ablaufplanung Bewegte Montagelinie Kundentakt Kanban und Supermärkte»Poka Yoke«Visualisierung Montage 4.0 Beispiele»Augmented Reality«Steuerung über»digitales Produktgedächtnis«Variabler Kundentakt E KANBAN über RFID»E Poka Yoke«(Selbstdiagnose) Kontextsensitive Assistenzsysteme 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Quelle: Hinrichsen, Jasperneite: Montage 4.0 Vortrag OWL Maschinenbau 2014 12
Inhalte 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL 4. Kritische Würdigung und Ausblick 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 13 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen: Selbstkonfigurierende Maschinen Beitrag zur Wandlungsfähigkeit der Smart Factory 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 15
3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL MES-System Roboterzelle Laserzelle Transfersystem mit»intelligenten«werkstückträgern Montagearbeitsplatz mit»augmented Reality«-System Mobiles Endgerät zur Erfassung von Kundenaufträgen 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Quelle: Hinrichsen, Jasperneite: Montage 4.0 Vortrag OWL Maschinenbau 2014 17 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL Fortschrittliche Mensch- Maschine-Interaktion durch Informationsübermittlung an den Monteur mittels»augmented RealityIntelligenter«Werkstückträger (RFID): Übermittlung der Auftragsinformation an die Betriebsmittel (»One Piece Flow-Montage«) und an das AR-System Flexibilität durch einfache Integration neuer Produkte Wandlungsfähigkeit des Systems durch einen modularen Systemaufbau mit dezentraler Antriebstechnik,»Plug & Produce«- Techniken, Mobilität der einzelnen Betriebsmittel Konfiguration und Bestellung eines individualisierten Produktes über ein mobiles Endgerät 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen Quelle: Hinrichsen, Jasperneite: Montage 4.0 Vortrag OWL Maschinenbau 2014 18
3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL: Wandlungsfähigkeit Modular aufgebautes Gurtfördersystem Auf Rollen gelagerte Betriebsmittel und Durchlaufregale (Materialbereitstellung) Variabler Automatisierungsgrad Variable Reihenfolge der Betriebsmittel (unter Beachtung des Vorranggraphen) Umsetzung der»plug & Produce«-Technik 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 19 Inhalte 1. Merkmale der Montage und Anforderungen an Montagesysteme 2. Ansätze und Methoden der Montagesystemgestaltung 3. Wandlungsfähigkeit von Montagesystemen am Beispiel eines Systems aus der Smart Factory OWL 4. Kritische Würdigung und Ausblick 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 20
4. Kritische Würdigung und Ausblick»Montage 4.0«ist ein evolutionärer Ansatz und kann die Umsetzung bestehender Lean Prinzipien und Methoden unterstützen und damit zu Produktivitätssteigerungen beitragen. In sich dynamisch entwickelnden Märkten sollten Montagesysteme wandlungsfähig gestaltet werden, um die Systemkonfiguration veränderten Anforderungen anpassen zu können und eine hohe Investitionseffizienz zu gewährleisten. Zur Umsetzung wandlungsfähiger Strukturen in der Montage bedarf es informationstechnischer und mechanischer Standards. 02.11.2015 HS OWL Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen 21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen FB7 Produktion und Wirtschaft Labor für Industrial Engineering 32657 Lemgo Telefon +49 5261 702-1766 sven.hinrichsen@hs-owl.de http://www.ie-lab-owl.de Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA) 32657 Lemgo Telefon +49 5261/ 94290-22 juergen.jasperneite@iosb-ina.fraunhofer.de http://www.fraunhofer-owl.de