Model-based a priori analysis of line-less mobile assembly systems

• Modellbasierte a priori Bewertung von linienlosen mobilen Montagesystemen

Hüttemann, Guido; Schmitt, Robert H. (Thesis advisor); Lanza, Gisela (Thesis advisor)

1. - Aachen : Apprimus Verlag (2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Ergebnisse aus der Produktionstechnik 6/2021
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xix, 293 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Der anhaltende Trend der Produktion kundenindividueller Produkte führt in der industriellen Montage zu Prozesszeitschwankungen, unterschiedlichen Prozessreihenfolgen und kontinuierlicher Integrationsplanung. Insbesondere in der Montage großer und komplexer Bauteile besteht weiterhin der Wunsch aus Qualitäts- und Kostengründen den Automatisierungsanteil zu erhöhen. Im Rahmen konventioneller, linienbasierter Montagesysteme mit ortsfesten Anlagen ist dies oftmals nicht wirtschaftlich zu realisieren. Es bedarf einer Erhöhung der Wandlungsfähigkeit der Montage. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Organisationsform für die industrielle Montage und eine Methode zur a priori Bewertung entwickelt. Basierend auf der Identifikation bestehender Wandlungsfähigkeitsparadigmen werden Linienlose Mobile Montagesysteme (Englisch: Line-less Mobile Assembly System (LMAS)) definiert. Drei Kernprinzipien charakterisieren LMAS: (1) Clean-Floor-Ansatz, (2) Mobilisierung aller montagerelevanten Assets und (3) die hochflexible Zuordnung von Ressourcen zu Aufträgen und Aufträgen zu Standorten. LMAS sind durch Auftragsrouten gekennzeichnet, die ein Tupel aus Ressourcenzuordnung, Prozessreihenfolge, zeitlicher Abfolge und räumlicher Zuordnung auf dem Shopfloor für alle zur Montage notwendigen Schritte beschreiben. Die Beherrschung von komplexen Systemen erfordert ein umfassendes Modellverständnis. Für die Gestaltung, die Bewertung und die Steuerung von LMAS wird ein Referenzarchitekturmodell vorgestellt. Das Modell bietet durch abstrakte Modellierung zusätzliche Nutzungsebenen und eine Assesthierarchie. Basierend auf diesem Referenzarchitekturmodell wird eine mathematische Formalisierung eines LMAS eingeführt. Bei der Grobplanung eines neuen Montagesystems wird die Möglichkeit einer aufwandsarmen Bewertung auf Basis typischer Kennzahlen wie Durchsatz, Durchlaufzeit und Ressourcenauslastung gefordert. Es wird eine Methode vorgestellt, die ein LMAS in ein geschlossenes Warteschlangenmodell überführt und mit einem analytischen Lösungsverfahren produktionsrelevante Kennzahlen ermittelt. Zur Auflösung der auftretenden Topologiekonflikte wird für lange Zeiträume die Annahme getroffen, dass die Betrachtung der Montagereihenfolge nicht erforderlich ist. Auftretenden Projektkonflikte werden im Rahmen einer Monte-Carlo-Simulationen mit zufällig generierten stochastischen Schedules gelöst. Die Qualität des Ergebnisses wird anhand von Bewertungskriterien ermittelt. Das entwickelte Bewertungsverfahren wird anhand von zwei Fallstudien validiert. Dazu werden Modelluntersuchungen hinsichtlich der internen Validität, der Konvergenz und der Plausibilität des Systemverhaltens im Vergleich zum Verhalten eines realen Systems durchgeführt. Zusätzlich erfolgt ein Vergleich mit einem diskreten Ereignissimulationsmodell. In der Validierung wird gezeigt, dass die Methode zur Eignungsbewertung während der Grobplanung geeignet ist.