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Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Robert Kuba
Informations- und
kommunikationstechnische
Integration von Menschen
in der Produktion
Mit 77 Abbildungen
i
Springer
Dr.-Ing. RobertKuba
InstitutfürWerkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), München
Univ.-Prof. Dr. -Ing. G. Reinhart
o. Professor an derTechnischen Universität München
InstitutfürWerkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), München
Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Milberg
o. Professor an derTechnischen Universität München
InstitutfürWerkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), München
091
ISBN 978-3-540-63642-7 ISBN 978-3-662-07898-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-07898-3
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© Springer-Verlag Berlin Heide1berg 1997
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heide1berg New York 1997.
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Gesamtherstellung: Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München.
SPIN: 10653295 62/3020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Die Produktionstechnik ist für die Weiterentwicklung unserer Industrie
geseHschaft von zentraler Bedeutung. Denn die Leistungsfähigkeit eines
Industriebetriebes hängt entscheidend von den eingesetzten Produk
tionsmitteln, den angewandten Produktionsverfahren und der einge
führten Produktionsorganisation ab. Erst das optimale Zusammenspiel
von Mensch, Organisation und Technik erlaubt es, alle Potentiale für den
Unternehmenserfolg auszuschöpfen.
Um in dem Spannungsfeld Komplexität, Kosten, Zeit und Qualität beste
hen zu können, müssen Produktionsstrukturen ständig neu überdacht
und weiterentwickelt werden. Dabei ist es notwendig, die Komplexität
von Produkten, Produktionsabläufen und -systemen einerseits zu
verringern und andererseits besser zu beherrschen.
Ziel der Forschungsarbeiten des iwb ist die ständige Verbesserung von
Produktentwicklungs- und Planungssystemen, von Herstellverfahren und
Produktionsanlagen . Betriebsorganisation , Produktions- und Arbeits
strukturen sowie Systeme zur Auftragsabwicklung werden unter beson
derer Berücksichtigung mitarbeiterorientierter Anforderungen entwickelt.
Die dabei notwendige Steigerung des Automatisierungsgrades darf je
doch nicht zu einer Verfestigung arbeitsteiliger Strukturen führen. Fragen
der optimalen Einbindung des Menschen in den Produktentstehungspro
zeß spielen deshalb eine entscheidende Rolle.
Die im Rahmen dieser Buchreihe erscheinenden Bände stammen
thematisch aus den Forschungsbereichen des iwb. Diese reichen von
der Produktentwicklung über die Planung von Produktionssystemen hin
zu den Bereichen Fertigung und Montage. Steuerung und Betrieb von
Produktionssystemen, Qualitätssicherung, Verfügbarkeit und Autonomie
sind Querschnittsthemen hierfür. In den iwb-Forschungsberichten wer
den neue Ergebnisse und Erkenntnisse aus der praxisnahen Forschung
des iwb veröffentlicht. Diese Buchreihe soll dazu beitragen, den Wis
senstransfer zwischen dem Hochschulbereich und dem Anwender in der
Praxis zu verbessern.
Joachim Mi/berg Gunther Reinhart
Vorwort
Die vorliegende Dissertation entstand während meiner Tätigkeit als
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und
Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München.
Für ihre Unterstützung möchte ich Herrn Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg
und Herrn Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart, den Leitern des Instituts,
besonders danken. Sie haben mir die Bearbeitung der Thematik
ermöglicht und durch kritische Anregungen und wertvolle Hinweise
meine Arbeit stets wohlwollend gefördert.
Bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Dieter Spath, dem Leiter des Lehrstuhls für
Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik (wbk) der Universität
Karlsruhe, möchte ich mich für die Übernahme des Korreferats und die
aufmerksame Durchsicht der Arbeit bedanken.
Zudem möchte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts
und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit
unterstützt haben, sehr herzlich danken.
München, im Juni 1997 RobertKuba
1 Einleitung 1
2 Ziel der Arbeit 4
2.1 Zielsetzung 4
2.2 Anwendungsfeld der informationstechnischen Integration
von Mitarbeitern 6
2.3 Vorgehen 7
3 Informationsflußanalyse in manuellen Arbeitsbereichen 8
3.1 Informationsflußanalyse: Ziel und Vorgehensweise 8
3.2 Darstellung von Informationsflüssen 8
3.2.1 Informationsbegriffe und -modelle 9
3.2.2 Quantifizierung und Darstellungsformen von
Informationen 11
3.3 Datenaufnahme-und Analysetechnik 16
3.4 Ergebnisse der Informationsflußanalyse 19
3.4.1 Informationsflußanalyse: getaktete Serienmontage
von Kleingeräten 20
3.4.2 Informationsflußanalyse: Komplettmontage von
Kleingeräten in Gruppenarbeit 25
3.4.3 Informationsflußanalyse: Montageabschnitt in der
getakteten PKW-Endmontage 28
3.4.4 Auswertung der ermittelten Beziehungsintensitäten 33
3.4.5 Ermittelte Informationsträger 36
3.5 Konsequenzen für ein Konzept zur Verbesserung der
Kommunikationsvorgänge 38
4 Anforderungen bei der informationstechnischen
Integration des Produktionspersonals 40
4.1 Zielsetzung und Vorgehen zur Definition von Anforderungen 40
4.2 Anforderung an den Funktionsumfang 41
4.3 Technische Anforderungen 44
4.3.1 Datenübertragung 44
4.3.2 Übertragungssicherheit 47
4.3.3 Kompatibilität und Integrationsfähigkeit 48
4.4 Anforderungen an die Mitarbeiter 49
4.4.1 Anforderung an die Kompetenz der Mitarbeiter 50
4.4.2 Qualifizierung 51
4.5 Forderungen der Mitarbeiter 52
4.5.1 Arbeitswissenschaftliche Bestrebungen 52
4.5.2 Informationsbedarf und Anforderungen an den
Informationsumfang 55
4.5.3 Anforderungen an das zeitliche Verhalten 57
Inhaltsverzeichnis
4.5.4 Anforderungen an die Benutzerschnittstelle 58
4.6 Zusammenfassung der Anforderungen 61
5 Stand der Technik -Auswertung 62
5.1 Ziel und Vorgehensweise 62
5.2 Lösungen zur Verbesserung der Informationsbereitstellung 62
5.2.1 Visualisierung an gewerblichen Arbeitsplätzen 63
5.2.1.1 Prozeßvisualisierung für Maschinen-und
Anlagenbediener 63
5.2.1.2 Visualisierung von Arbeitsanweisungen 64
5.2.2 Informationssysteme 67
5.2.3 Datentechnische Kopplung manueller
Arbeitsbereiche 71
5.3 Technische Möglichkeiten zur Vernetzung industrieller
Komponenten 77
5.3.1 MAP/MMS 79
5.3.2 PROFI BUS 80
5.3.3 INTERBUS-S 80
5.3.4 FIP 81
5.3.5 DIN-Meßbus 82
5.3.6 BITBUS 82
5.3.7 ISP-Bus (IEC-Feldbus) 82
5.3.8 Die Techniken zur Vernetzung industrieller
Komponenten im Überblick 83
5.4 Zusammenfassung des Stands der Technik 85
6 Konzeption und Systementwurf 86
6.1 Vorgehen zur Integration des Menschen in die
vernetzende Informationstechnik 86
6.2 Elemente des zu beschreibenden Systems 90
6.3 Abstraktion der Objekte zu einzelnen Bausteinen 94
6.4 Datentechnische Modellierung des Mitarbeiters auf
Produktionsebene 97
6.4.1 Modellbausteine zur Abbildung realer Elemente 98
6.4.1.1 Verbindungsaufbau 100
6.4.1.2 Identifikation des Modells 100
6.4.1.3 Informationsträger 100
6.4.1.4 Koordinierung von Prozessen 102
6.4.1.5 Handhabung veränderlicher Größen 104
6.4.1.6 Modellierung von Ereignissen 107
6.4.1.7 Weitere Objekte zum Modellieren realer
Systeme 108
6.4.2 Modell des abzubildenden Arbeitssystems 109
11
Inhaltsverzeichnis
6.5 Der Mensch in seiner Arbeitsumgebung als zu
modellierendes Objekt 113
6.5.1 Der Mitarbeiter als individuelles Element im Modell 113
6.5.2 Der Einfluß der Menschen im Modell 116
6.6 Zusammenfassung des Systementwurfs 120
7 Prototypenhafte Realisierung der informations
technischen Integration von Mitarbeitern 121
7.1 Zielsetzung bei der Realisierung einer Beispielapplikation 121
7.2 Produktionsumgebung für die informationstechnische
Integration des Produktionspersonals 121
7.3 Aufbau des Arbeitsplatzsystems 123
7.3.1 Datentechnische Kopplung 124
7.3.2 Kommunikationsinstrument 125
7.3.3 Lokale Prozeßsteuerung 127
7.4 Beispielszenario 129
7.5 Bewertung 131
8 Zusammenfassung und Ausblick 133
8.1 Zusammenfassung 133
8.2 Ausblick 135
Glossar 136
Literatur 141
111
