Methode zur verfügbarkeitsoptimierten Produktionssystemgestaltung für die Automobilindustrie

Die Arbeit beschreibt eine Methode zur verfügbarkeitsoptimierten Gestaltung von Produktionssystemen für die mechanische Fertigung der Automobilindustrie in der Grobplanungsphase. Diese wird anhand eines Beispiels aus der Aggregatefertigung verifiziert. Hierzu wurde der funktionale Zusammenhang zwischen den Einflussgrößen als Beschreibungsgrößen für Produktionssysteme und der Systemverfügbarkeit, ausgedrückt in der Verfügbarkeitsfunktion, entwickelt. Die Vorgehensweise sieht einen approximativen Ansatz vor, der eine Materialflusssimulation nutzt und die Ergebnisse in einer Kennfläche mit Hilfe einer nicht linearen multiplen Regression beschreibt. Mit der Materialflusssimulation wurde für ein definiertes Bezugssystem der Einfluss der Beschreibungsgrößen auf die Systemverfügbarkeit im Sinne der „one-factor-at-a-time“ Methode untersucht. Abschließend wurden die aus den Beschreibungsgrößen abgeleiteten Einflussgrößen, gegliedert nach den Subsystemen (Maschine, Beladung, Transport) sowie den Ebenen des Produktionssystems (Station, OP, System), im Verfügbarkeitsmodell zusammenfassend unter Angabe des Ursache-Wirkungs-Zusammenhangs (prinzipieller Verlauf, Optimierungsrichtung) dargestellt. Abgeleitet aus einem Signifikanztest konnten elf (primäre) Einflussgrößen identifiziert werden. Es wurde eine Modifikation eines vollfaktoriellen Versuchsplans im Sinne eines D-optimal Designs eingesetzt, um die Forderung nach einer reduzierten Anzahl an Experimenten sowie die Berücksichtigung sämtlicher Wechselwirkungen zu erfüllen. Die Durchführung der erforderlichen nicht linearen multiplen Regression erfolgte mit Hilfe eines Künstlichen Neuronalen Netzes (kurz: KNN). Anschließend wurden konkrete Handlungsstrategien für die Produktionssystemgestaltung abgeleitet. Die Identifikation dieser Handlungsstrategien orientierte sich an den Einflussgrößen und deren Optimierungsrichtungen. Insgesamt wurden sechs Strategien für eine verfügbarkeitsoptimierte Konfiguration von Produktionssystemen abgeleitet, deren Einsatzgrenzen aufgezeigt und in einem GAE-Kosten-Diagramm visualisiert. Um die Anwendbarkeit im industriellen Umfeld im Rahmen der Produktionssystemgestaltung gewährleisten zu können, wurde eine softwaregestützte Implementierung durchgeführt. Diese beinhaltet neben der Grobauslegung, die Berechnung der Verfügbarkeits- sowie GAE-Erwartung und unterstützt einen Aufwand-Nutzen-Vergleich durch die Gegenüberstellung von GAE und prognostizierten Investitionskosten.