Leitstandunterstützte kurzfristige Fertigungssteuerung bei Einzel- und Kleinserienfertigung

154 Pages·1985·3.086 MB·German

by  Dipl.-Ing. Lothar Aldinger (auth.)

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Forschung und Praxis
Band 86
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik
und Automatisierung (IPA), Stuttgart,
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart, und
Institut für Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universität Stuttgart
Herausgeber: H. J. Wamecke und H.-J. Bullinger
Lothar Aldinger
Leitstandunterstützte
kurzfristige
Fertigungssteuerung
bei EinzeI-
und Kleinserienfertigung
Mit 49 Abbildungen und 2 Tabellen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York Tokyo 1985
Dipl.-Ing. Lothar Aldinger
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Stuttgart
Dr.-Ing. H. J. Wamecke
o. Professor an der UniveraitAt Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (lPA), Stuttgart
Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universität Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirt!1Chaft und Organisation (IAO), Stuttgart
ISBN 978-3-540-15903-2 ISBN 978-3-642-52254-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-52254-3
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© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1985.
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2362/3020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Futuristische Bilder werden heute enhorfen:
o Roboter bauen Roboter,
o Breitbandinformationssysteme transferieren riesige Datenrnengen in
Sekunden um die ganze Welt.
Von der "menschenleeren Fabrik" wird da gesprochen und vorn "papierIo
sen Büro". Wörtlich genonmen muß man beides als Utopie bezeichnen,
aber der Entwicklungstrend geht sicher zur "autonatischen Fertigung"
und zum "rechnerunterstützten Büro". Forschung bedarf der Perspektive,
Forschung benötigt aber auch die Rückkopplung zur Praxis - insbeson
dere im Bereich der Produktionstechnik und der Arbeitswissenschaft.
Für eine Industriegesellschaft hat die Produktionstechnik eine Schlüs
selstellung. Mechanisierung und Autanatisierung haben es uns in den
letzten Jahren erlaubt, die Produktivität unserer Wirtschaft ständig
zu verbessern. In der Vergangenheit stand dabei die Leistungssteigerung
einzelner Maschinen und Verfahren im Vordergrund. Heute wissen wir, daß
wir das Zusamrrenspiel der verschiedenen Unternehmensbereiche stärker
beachten müssen. In der Fertigung selbst konzipieren wir flexible Fer
tigungssysteme, die viele verkettete Einzelrraschinen beinhalten. Dort,
wo es Produkt und Produktionsprograrrrn zulassen, denken wir intensiv
über die Verknüpfung von Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Fertigung
und Qualitätskontrolle nach. Rechnerunterstützte Informationssysteme
helfen dabei und sollen zum CIM (Carputer Integrated Manufacturing)
führen und CAD (Conputer Aided DeSign) und CAM (Corrputer Aided Manu
facturing) vereinen. Auch die Büroarbeit wird neu durchdacht und mit
Hilfe vernetzter Conputersysteme teilweise autanatisiert und mit den
anderen Unternehmensfunktionen verbunden. Information ist zu einem
Produktionsfaktor geworden, und die Art und Weise, wie man damit urrgeht,
wird mit über den Unternehmenserfolg entscheiden.
Der Erfolg in unseren Unternehmen hängt auch in der Zukunft entschei
dend von den dort arbeitenden Menschen ab. Rationalisierung und Auto
matisierung müssen deshalb im Zusarmenhang mit Fragen der Arbeitsgestal
tung betrieben werden, unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der Mit
arbeiter und unter Beachtung der erforderlichen Qualifikationen. Inve
stitionen in Maschinen und Anlagen müssen deshalb in der Produktion wie
im Büro durch Investitionen in die Qualifikation der Mitarbeiter be
gleitet werden. Bereits im Planungsstadium müssen Technik, Organisation
und Soziales integrativ betrachtet und mit gleichrangigen Gestaltungs
zielen belegt werden.
Von wissenschaftlicher Seite muß dieses Bemühen durch die Entwicklung
von Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen Analyse und Ver
besserung des Systems Produktionsbetrieb einschließlich der erforder
lichen Dienstleistungsfunktionen unterstützt werden. Die Ingenieure
sind hier gefordert, in enger Zusamrenarbeit mit anderen Disziplinen,
z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften und der Arbeitswis
senschaft, Lösungen zu erarbeiten, die den veränderten Randbedingungen
Rechnung tragen.
Beispielhaft sei hier an den großen Bereich der InformationsverarlJei
tung im Betrieb erinnert, der von der AngelxJtserstellung über Konstruk
tion und Arbeitsvorbereitung, bis hin zur Fertigungssteuerung und Quali
tätskontrolle reicht. Beim Materialfluß geht es um die richtige Aus-
wahl und den Einsatz val. Fördermitteln sowie Anordnung und Ausstattung
von Lagern. Große Aufnerksamkeit wird in nächster Zukunft aoch der
weiteren Autatatisierung der Handhabung von We1:kstü:ken und Werkzeu
gen sowie der M:mtage val. Produkten gescrenkt werden.
Von der Forschung muß in diesem Zusarmenhang ein Beitrag zum Einsatz
fortschrittlicher intelligenter CcxIputersystene erfolgen. Planungs
prozesse müssen durch SoftwaresysteIre unterstützt und AJ:beitsbedingun
gen wissenschaftlich analysiert und neu gestaltet werden.
Die von den Herausgebern geleiteten Institute, das
- Institut für Industrielle Fertigung und Fabr:ikbetrieb der Universität
Stuttgart (IFF),
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Autaratisierung (IPA),
- Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den
oben aufgezeigten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors und
die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Vergangenheit
zu Forschungsergebnissen geführt, die für die Praxis von großem
Wert waren. Zur Umsetzung ge\\OIUlener Erkenntnisse wird die Schriften
reihe "IPA-IAO - Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende
Band setzt diese Reihe fort. Eine Ubersicht über bisher erschienene
Titel wird am Schluß dieses Buches gegeben.
Dem Verfasser sei für die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer
Verlag für die Aufnahme dieser Schriftenreihe in seine Angebotspa
lette und der Druckerei für saubere und zügige Ausführung. Möge das
Buch von der Fachwelt gut aufgenomrren werden.
H. J. Wamecke • H. -J. Bullinger
Vorwort des Verfassers
Die vorliegende Arbeit entstand während meiner
Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter
am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung (IPA), Stuttgart.
Herrn Professor Dr.-Ing. H.-J. Warnecke, dem
Leiter des Institutes, bin ich für die wohl
wollende Förderung und großzügige Unterstützung
der Arbeit zu besonderem Dank verpflichtet.
Mein Dank gilt ebenfalls Herrn Professor
DTech. h.c. Dipl.-Ing. K. Tuffentsammer für
die eingehende Durchsicht der Arbeit und die
sich daraus ergebenden wertvollen Hinweise.
Ein herzlicher Dank geht auch an Herrn
Dr.-Ing.habil.W. Dangelmaier für seine offene
und konstruktive Kritik.
Bei allen Mitarbeitern des Institutes, die mir
durch kritische Anregungen und stete Hilfsbe
reitschaft die Erstellung der Arbeit sehr er
leichtert haben, bedanke ich mich ebenfalls
recht herzlich.
Stuttgart, 1985 Lothar Aldinger
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
ABKURZUNGSVERZEICHNIS 12
EINLEITUNG 20
2 PROBLEMSTELLUNG 22
2.1 Ablauforganisatorische Einordnung 22
2.2 Gliederung des Problembereiches 23
2.3 Einschränkung der Betrachtungen auf
Einzel- und Kleinserienfertigung 26
3 ZIELSETZUNG DER ARBEIT 28
4 ANFORDERUNGEN AN EIN SYSTEM ZUR KURZ
FRISTIGEN FERTIGUNGSSTEUERUNG 29
4.1 Anforderungen an eine Aufbauorganisation
für die kurzfristige Fertigungssteuerung 30
4.2 Ableitung der Anforderungen an ein System
zur kurzfristigen Fertigungssteuerung 33
4.2.1 Anforderungen an das Bereitstellen von Daten 33
4.2.2 Anforderungen an das Uberwachen 36
4.2.3 Anforderungen an das Steuern 38
4.2.4 Anforderungen an das Erstellen eines
kurzfristigen Belegungsplanes 41
4.3 Ableitung der Anforderungen an das Zu-
sammenspiel der einzelnen Funktionen 45
5 ANALYSE DER VORHANDENEN SYSTEME ZUR KURZ
FRISTIGEN FERTIGUNGS STEUERUNG 50
5.1 Prinzipieller Vergleich zwischen den Sy
stemen der Dezentralen (DAV) und Zentralen
Arbeitsverteilung (ZAV) 50
5.2 Analyse der systeme zur zentralen Arbeits-
verteilung 51
- 10 -
Seite
5.3 Analyse der Systeme zur Dezentralen 56
Arbeitsverteilung
5.4 Beurteilung der bestehenden Systeme zur 62
kurzfristigen Fertigungssteuerung
6 ENTWICKLUNG EINES LEITSTANDSYSTEMS ZUR
KURZFRISTIGEN FERTIGUNGSSTEUERUNG 64
6.1 Bereitstellen von Informationen 64
6.1.1 Verwalten von Daten 64
6.1. 2 Umsetzen der Maschinengruppenbelegung
in eine Einzelmaschinenbelegung 68
6.1. 3 Erfassen von Betriebsdaten 82
6.2 Uberwachende Funktionen 85
6.2.1 Voraussetzungen für die überwachenden
Funktionen 85
6.2.2 Uberwachen von Maschinen 86
6.2.3 Uberwachen von Aufträgen 87
6.2.4 Ablauf beim Uberwachen 89
6.3 Steuernde Funktionen 93
6.3.1 Ermitteln von Zuteilungsreihenfolgen 93
6.3.2 Zuteilen von Aufträgen/Arbeit 100
6.3.3 Anstoß von vorbereitenden Tätigkeiten "101
6.4 Kurzfristige Belegungsplanung 103
6.4.1 Informationstechnische Voraussetzungen 103
6.4.2 Randbedingungen für die kurzfristige 105
Belegungsplanung
6.4.3 Ermitteln einer geeigneten Vorgehensweise 107
für die Ermittlung eines kurzfristigen
Belegungsplanes
6.4.4 Entwicklung von Algorithmen für die 11 4
kurzfristige Belegungsplanung
6.4.5 Ablauf der kurzfristigen Belegungsplanung 11 8
- 11 -
Seite
7 EINFUHRUNG EINES LEITSTANDSYSTEMS ZUR 124
KURZFRISTIGEN FERTIGUNGS STEUERUNG
7.1 Ausgangssituation vor der Einführung des 124
Leitstandsystems
7.2 Beschreibung des eingesetzten Leitstand 126
systems
7.2.1 Schnittstellen 126
7.2.2 Verwendete Funktionen 127
7.3 Situation nach Einführung des Systems 137
7.4 Auswirkungen auf die betriebliche Praxis 139
8 ZUSAMMENFASSUNG 140
9 SCHRIFTUMSVERZEICHNIS 142
VERZEICHNIS DER ABKURZUNGEN UND FORMELZEICHEN
A Menge aller Aufträge
innerhalb der Steuerung zuzuteilender Auftrag
als erster zuzuteilender Auftrag (innerhalb der
Steuerung)
Auftrag an
Auftrag an" der zuteilungsbereit ist
Auftrag an'" der als erster in eine Belegungs
lücke einzulasten ist
Auftrag an' ", der nicht zuteilungsbereit und den
noch ein zu lasten ist
der als erste zuzuteilende Auftrag
Auftrag a ' der bereits eingelastet ist
no
nicht zuteilungsbereiter Auftrag niedriger Priori
tät, der aufgrund einer Belegungslücke vor dem Auf
trag anx eingelastet werden kann
a x bei einem Neuaufwurf der Einzelmaschinenzuordnung
n
einzulastender Auftrag
zuteilungsbereiter Auftrag niedriger Priorität, der
auf grund einer Belegungslücke vor dem Auftrag anx
eingelastet werden kann
a z Auftrag, der in der Bearbeitungsfolge eines Teiles/
n
Werkstattauftrages dem Auftrag anv vorausgeht
a + Auftrag, der in der Bearbeitungsfolge für ein Teil/
n Werkstattauftrag Wnx dem Auftrag anx vorausgeht
zu fertigender Auftrag
nicht zuteilungsbereiter Auftrag niedrige~ Priori
tät, der in die Belegungslücke vor dem Auftrag a x
eingeplant wird p
a x als nächster innerhalb der Belegungsplanung "zuzu
p
teilender/einzuplanender" Auftrag
Auftrag niedriger Priorität, der bei Belegungs
lücken vor dem Auftrag apx eingeplant wird
a z Folge-Auftrag eines eingeplanten Auftrages
p
(a x, a y, a v)
p p p