Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Datenbasis erarbeitet werden, welche einen durchgängigen Informationsfluss zwischen Fertigung, Montage und allen beteiligten Maschinen und Anlagen gewährleistet. Darüber hinaus soll die Kommunikation mit dem Werker berücksichtigt werden. Um weiterhin konkurrenzfähig in Hochlohnländern produzieren zu können, greifen Unternehmen vermehrt auf Automatisierungstechnik zurück. Im Bereich der Flugzeugkabine bieten flexible Automatisierungslösungen, wie z.B. Industrieroboter, großes Potential zur Produktivitätssteigerung in der Vormontage. Dennoch steigt der Aufwand in der Arbeitsvorbereitung durch fehlende Informationen zur Steuerung der neuen Systeme.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1.1. Motivation und Problemstellung
1.2. Zielsetzung und Aufbau
2. Prozesse in der Produktion und ihre Modellierung
2.1. Produktionsprozesse
2.1.1. Fertigungs- und Montageprozesse
2.1.2. Assistenzsysteme in der Montage
2.2. Prozessmodellierung
2.2.1. Unified Modeling Language
2.2.2. Business Process Model and Notation 2.0
3. Produktionsanalyse eines Flugzeugkabinenelements
3.1. Aufbau und Funktion des Service-Unit-Panels
3.2. Prozessanalyse der Service-Unit-Panel-Produktion
3.2.1. Prozesse und Informationsfluss in der Fertigung
3.2.2. Prozesse und Informationsfluss in der Montage
3.3. Zwischenfazit
3.4. Konzeptanforderungen und Auswahl einer geeigneten Modellierungssprache
4. Konzept - Visualisierung
4.1. Visualisierung des Informationsflusses in der Prozesskette
4.1.1. Prozess-Layer
4.1.2. Information-Layer
4.2. Erkenntnisse über die Synergien zwischen Fertigung und Montage
5. Validierung
5.1. Reflexion der Methodik und des Vorgehens
5.1.1. Tabelle der Informations-In- und Outputs
5.1.2. Modellierung
5.2. Diskussion und Beantwortung der Leitfrage
5.3. Notwendige Informationen zur ausführlicheren Beantwortung der Leitfrage
6. Zusammenfassung und Ausblick
VI. Berechnungen - Anteile geometrischer Parameter in der Montage
A. Prozessvorgang „Inserts einkleben“
B. Prozessvorgang „Bauteile montieren“
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht, inwiefern Informationen aus der Fertigung in der teilautomatisierten Montage von Flugzeugkabinenelementen wiederverwendet werden können, um den Aufwand in der Arbeitsvorbereitung zu minimieren sowie die Effizienz und Produktivität zu steigern. Dabei wird eine geeignete Modellierungssystematik gewählt, um Zusammenhänge zu visualisieren.
- Analyse des Standes der Technik zu Fertigungs- und Montagesystemen.
- Untersuchung von Konstruktions-, Fertigungs- und Montagedaten anhand eines Service-Unit-Panels.
- Entwicklung einer Modellierung zur Visualisierung des Informationsflusses zwischen Fertigung und Montage.
- Validierung der Methodik anhand von Produktionsprozessen.
Auszug aus dem Buch
3.3. Zwischenfazit
Folgendes Zwischenfazit kann bei der Analyse der Fertigungs- und Montageprozesse gezogen werden: Input-Informationen können gemäß ihrer Quelle, in die Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Fertigung oder Montage unterteilt werden. Die Fertigung kann in die Prozessvorgänge „Legeprozesse“ und „Bohr- und Fräsprozesse“ unterteilt werden, die Montage in die Vorgänge „Inserts einkleben“ und „Bauteile montieren“. Innerhalb der Fertigung und Montage finden regelmäßig Prozessschritte des Wendens und Referenzierens statt, da auf verschiedenen Flächen des Panels Fertigungs- und Montageprozesse durchgeführt werden. Diese Flächen sind die benannten Flächen „Fläche 1“, „Fläche 2“ und „Stirnfläche kurz“.
Prozessschritte aus der Fertigung und Montage können ab dem Prozessvorgang „Bohr- und Fräsprozesse“ stets einzelnen Bauteilen zugeordnet werden. Der vorherige Vorgang „Legeprozesse“ wird unabhängig von den zu montierenden Bauteilen durchgeführt.
Es existieren zwei Kategorien von Montagebauteilen. Auf der einen Seite existieren Bauteile, für die in der Fertigung Fräs- und/oder Bohrvorgänge durchgeführt wurden, die direkten Einfluss auf die Montage der Bauteile haben. Auf der anderen Seite existieren Bauteile, für die eben das nicht der Fall ist.
Für Bauteile, die der ersten Kategorie angehören, durchlaufen zugehörige Prozessschritte oder Teilprozesse mindestens die beiden Prozessvorgänge „Bohr- und Fräsprozesse“ und „Bauteile montieren“. Dazu gehört der Intermediate Retainer sowie alle Bauteile, die auf dem Panel in Inserts verschraubt werden und damit zusätzlich den Prozessvorgang „Inserts einkleben“ durchlaufen (vgl. Tabelle 3.8).
Für diese Bauteile kann die Information der erzeugten Geometrien aus der Fertigung in beiden Montagevorgängen („Inserts einkleben“ und „Bauteil montieren“) genutzt werden, wobei die beiden Vorgänge die selben Daten unterschiedlich interpretieren.
In der Regel werden für jedes Bauteil die Prozessschritte der Fertigung und Montage auf der Fläche des Panels durchgeführt, auf der das Bauteil montiert wird. Als Beispiel ist das Bauteil „Anbauteil (2. Hälfte)“ zu nehmen. Die Fräs- und Bohrverfahren, das Einkleben der Inserts sowie das Anschrauben des Bauteils werden alle auf der Fläche 2 des Panels durchgeführt. Die einzige Ausnahme bildet da die Montage des kleinen L-Profils. Für dieses werden die Inserts auf der gegenüberliegenden Fläche eingefügt und -geklebt, als das kleine L-Profil angeschraubt wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Darstellung der Motivation und Problemstellung hinsichtlich der Produktivitätssteigerung bei kleinen Losgrößen in der Flugzeugkabinenausstattung sowie Definition der Zielsetzung der Arbeit.
2. Prozesse in der Produktion und ihre Modellierung: Erläuterung der theoretischen Grundlagen des Prozessmanagements und der Prozessmodellierung, inklusive der Vorstellung der Modellierungssprachen UML und BPMN 2.0.
3. Produktionsanalyse eines Flugzeugkabinenelements: Detaillierte prozessorientierte Untersuchung der Herstellung eines Service-Unit-Panels, Klassifizierung der Montageschritte und Ableitung von Konzeptanforderungen für die Modellierung.
4. Konzept - Visualisierung: Anwendung einer BPMN 2.0 Modellierung zur Visualisierung des Informationsflusses und Berechnung der Anteile geometrischer Informationen aus verschiedenen Produktionsbereichen.
5. Validierung: Reflektion der gewählten Methodik, Diskussion der Ergebnisse und Beantwortung der modifizierten Leitfrage zur Wiederverwendbarkeit von Fertigungsinformationen.
6. Zusammenfassung und Ausblick: Zusammenfassende Betrachtung der erarbeiteten Ergebnisse und Skizzierung notwendiger Schritte für eine praktische Umsetzung.
VI. Berechnungen - Anteile geometrischer Parameter in der Montage: Anhang mit detaillierten mathematischen Berechnungen zur Gewichtung der geometrischen Parameter pro Montageschritt.
Schlüsselwörter
Flugzeugkabine, Informationsfluss, Produktion, Montage, Fertigung, Prozessmodellierung, BPMN 2.0, Synergien, Datenwiederverwendung, Automatisierungstechnik, Prozessmanagement, Arbeitsvorbereitung, geometrische Parameter, Service-Unit-Panel, Effizienzsteigerung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Optimierung des Informationsflusses in der teilautomatisierten Produktion von Flugzeugkabinenelementen, um die Effizienz und Produktivität zu steigern.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind das Prozessmanagement, die Prozessmodellierung mittels BPMN 2.0 sowie die Analyse des Informationsaustausches zwischen den Produktionsbereichen Fertigung und Montage.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist zu untersuchen, welche Informationen aus der automatisierten Fertigung in der Montage wiederverwendet werden können, um den Aufwand der Arbeitsvorbereitung zu senken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine Prozessanalyse des Service-Unit-Panels durchgeführt, gefolgt von einer Modellierung des Informationsflusses und einer quantitativen Analyse der wiederverwertbaren geometrischen Daten.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Prozessanalyse der Produktion, die Auswahl und Anwendung einer Modellierungssprache sowie die mathematische Berechnung der Anteile wiederverwertbarer Informationen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Prozessmodellierung, Informationsfluss, Flugzeugkabinenproduktion, BPMN 2.0, Datenwiederverwendung und Arbeitsvorbereitung.
Wie unterscheidet sich die Fertigung von der Montage im Kontext der Datenverfügbarkeit?
In der Fertigung sind die Prozesse bereits weitgehend automatisiert, sodass Prozessparameter digital vorliegen, während die Montage bei kleinen Losgrößen bisher kaum automatisiert ist und hohen manuellen Aufwand erfordert.
Warum ist das Service-Unit-Panel ein repräsentatives Beispiel für die Analyse?
Das Service-Unit-Panel dient als komplexe Baugruppe, an der sich die verschiedenen Füge- und Montageprozesse sowie die Verknüpfung von Fertigungsdaten und Montageanforderungen praxisnah darstellen lassen.
Welche Rolle spielt die BPMN 2.0 in dieser Arbeit?
BPMN 2.0 wird als Modellierungssprache gewählt, da sie eine hohe Ausdrucksmächtigkeit und Formalisierung bietet, um den komplexen Informationsfluss und die Abhängigkeiten zwischen den Produktionsschritten übersichtlich darzustellen.
Was ist das Hauptergebnis bezüglich der Synergien zwischen Fertigung und Montage?
Das Hauptergebnis zeigt, dass Informationen aus der Fertigung primär geometrische Daten bereitstellen, die zur Positionierung und Ausrichtung in der Montage genutzt werden können, wodurch aufwendige Neudefinitionen in der Arbeitsvorbereitung entfallen.
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- Volkan Emre (Author), 2020, Modellierung des Informationsflusses in der teilautomatisierten Produktion von Flugzeugkabinen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1169789
