Methodik zur Bewertung und Optimierung der Automatisierungseignung des Zusammenbaus von Bauteilkombinationen mit forminstabilen Einzelteilen

Abstract

Die automatisierte Montage von Produkten scheitert meist aufgrund des nicht automatisierungsgerecht ausgelegten Produktdesigns. Insbesondere das Vorhandensein forminstabiler Komponenten stellt die Automatisierung von Montageprozessen vor besondere Herausforderungen. Verbreitete Methoden und Ansätze im Bereich des Design for Assembly (DFA) oder zur Ermittlung des Automatisierungsaufwands exkludieren die Betrachtung forminstabiler Einzelteile oder streben eine Vermeidung derselben an. Spezifische Produktanforderungen, wie am Beispiel des Automobilleitungssatzes festzustellen, bedingen jedoch den Einsatz forminstabiler Einzelteile. Resultierend daraus ergibt sich ein hoher Anteil manueller Montageschritte im Fertigungsprozess. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit eine Methodik zur Bewertung und Optimierung der Automatisierungseignung des Zusammenbaus von Bauteilkombinationen mit forminstabilen Einzelteilen entwickelt. Die in der Arbeit beschriebene generische Methodik kombiniert und erweitert verbreitete DFA-Methoden, Methoden zur Ermittlung des Automatisierungsaufwands sowie Ansätze zur Klassifizierung forminstabiler Einzelteile und ermöglicht ex ante die Bewertung und Optimierung der Automatisierungseignung von Bauteilkombinationen mit forminstabilen Einzelteilen. Das Modell realisiert die Instanziierung montagerelevanter Einflussfaktoren anhand der zu betrachtenden Bauteilkombination. Die entwickelte Klassifizierungs- und Bewertungsmatrix ermöglicht die Zustandsbewertung sowie die einfache als auch systematische Identifikation von Optimierungsbedarfen. Der Anwender wird ferner bei der Optimierung durch implizite Handlungsempfehlungen als auch explizite Gestaltungsrichtlinien unterstützt. Die beschriebene Methode stellt eine zielgerichtete wie auch strukturierte Vorgehensweise zur Anwendung des Modells als auch der Hilfsmittel bereit. Die Validierung an einem praxisnahen Beispiel bestätigt die erfolgreiche und aufwandsarme Anwendbarkeit der Methodik.

Assembly automation usually fails due to unsuited product design for automation. In particular, the presence of limp components poses particular challenges for the automation of assembly processes. Widespread methods and approaches in the field of Design for Assembly (DFA) or the determination of the automation effort exclude the consideration of limp components or strive to avoid them. However, specific product requirements, as the example of the automotive wire harness illustrates, require the use of limp components. This results in a high proportion of manual assembly steps in the manufacturing process. Against this background, this paper develops a methodology to evaluate and optimize the assembly automation fitness of component combinations containing limp components. The generic methodology combines and expands common DFA-methods, methods for determining the automation effort and approaches for classifying limp components and enables ex ante the evaluation and optimization of the automation suitability of component combinations with limp components. The model realizes the instantiation of assembly-relevant influencing factors based on the component combination. The developed classification and evaluation matrix enables the status assessment as well as the simple and systematic identification of optimization requirements. Implicit recommendations for action as well as explicit design rules support the user in the optimization process. The described method provides a targeted and structured approach to the application of the model and the tools. The validation using a practical example confirms the successful and low-effort applicability of the methodology.