Methodik zur Planung von Montagesystemen mit skalierbarem Automatisierungsgrad

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454608456

Produktionsbetriebe sind mit einer zunehmend unsicheren Umwelt konfrontiert. Kürzere Produktlebenszyklen führen zu mehr Produktanläufen und unsicheren Stückzahlerwartungen. Die Anforderungen der Kunden hinsichtlich Durchlaufzeiten und Qualitätsansprüchen steigen kontinuierlich. Klassische Ansätze der Montageplanung sind darauf ausgerichtet Kapazität und Automatisierungsgrad eines Montagesystems für statische Anforderungen zu planen. Eine Anpassung an diese Volatilitäten kann bei aktuellen Ansätzen nur durch eine Rekonfigurierbarkeit des Montagesystems erreicht werden. Dazu wird der Automatisierungsgrad bzw. die Produktivität eines Montagesystems schrittweise erhöht. Kleinere kurzfristige Schwankungen werden über den Mitarbeitereinsatz und Anpassungen des Schichtmodells abgefangen. Bei Montageanforderungen, die sich während des Lebenszyklus eines Montagesystems ändern, stoßen diese Ansätze an ihre Grenzen. Ein starrer Automatisierungsgrad ist in diesem volatilen Umfeld nie optimal. Ein zu hoher Automatisierungsgrad führt bei mangelnder Auslastung zu erhöhten Stückkosten. Ein zu niedriger Automatisierungsgrad kann wiederum dazu führen, dass die gestiegene Nachfrage nicht erfüllt werden kann. Im Vorhaben wird daher der Ansatz eines skalierbaren Automatisierungsgrads verfolgt. Ein Montagesystem mit skalierbarem Automatisierungsgrad erlaubt sowohl eine Erhöhung als auch eine Reduzierung der Automatisierung gemäß volatiler Einflüsse. Es werden Lösungen benötigt, die eine kostengünstige und dynamische Skalierbarkeit ermöglichen. Mit der Einführung echt modularer Anlagen und flexibler Automatisierungslösungen wie Leichtbaurobotern, Mensch-Roboter-Kollaboration und modularer Aktorik entsteht ein stetig wachsender Lösungsraum für die technische Umsetzung einer skalierbaren Automatisierung von Montagesystemen. Der Vorhalt skalierbarer Anlagen erfordert jedoch eine erhöhte Investition gegenüber klassischer Automatisierungstechnik. Es resultiert ein Spannungsfeld aus den Anforderungen der Skalierbarkeit gegenüber einer möglichst geringen Investition in Montageanlagen. Es ist daher die Frage zu klären, welcher Grad an skalierbarer Automatisierung fallspezifisch optimal ist. Neben dem Fokus auf eine Skalierung des Automatisierungsgrads werden ebenso weitere technische und organisatorische Skalierungsmechanismen betrachtet, die skalierbare Automatisierung unterstützen und ergänzen. Das Vorhaben zielt daher auf die Entwicklung eines auf die variantenreiche Serienproduktion verallgemeinerten Vorgehens zur Planung skalierbarer Montagesysteme ab. Die Methodik soll die Herausforderungen extremer und hochfrequenter Wandlungen, bis hin zu Wandlungen auf Schichtebene adressieren. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist die Erforschung des optimalen Grads einer skalierbaren Automatisierung von Montagesystemen. Um dieses Ziel erreichen zu können, soll eine verallgemeinerte Methodik zur Planung skalierbarer Montagesysteme entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr.-Ing. Nicole Stricker