Algorithmen zur flexiblen Gestaltung der kurzfristigen Fertigungssteuerung PDF
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Forschung und Praxis . Band 77 Berichte aus dem Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart, und dem Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitiit Stuttgart Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. H. J. Warnecke Rudolf E. Scheiber Algorithmen zur flexiblen Gestaltung der kurzfristigen Fertigungssteuerung Mit 73 Abbildungen und 1 Tabelle Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1984 Dipl.-Wirtsch.-Ing. Rudolf E. Scheiber Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart Dr.-Ing. H. J. Warnecke o. Professor an der UniversitiU Stuttgart Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart D93 ISBN-13:978-3-S40-13S00-S e-ISBN-13:978-3-642-82298-8 DOl: 10.1007/978-3-642-82298-8 Das Werk ist urheberrechtlich geschOtzt. Die dadurch begrOndeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, der Entnehme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder Ahnlichem Wege und der Speicherung in Daten verarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwendung, vorbehalten. Die VergOtungsansprOche des § 54, Abs. 2 UrhG werden durch die "Verwertungsgesellschaft Wort", MOnchen, wahrgenommen. © Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1984. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wAren und daher von jedermann benutzt werden dOrften. Gesamtherstellung: Copydruck GmbH, Offsetdruckerei,lndustriestraBe1-3, 7258Heimsheim, Telefon 07033/3825-26 2362/3020-543210 Geleitwort des Herausgebers Die Entwicklungen in der Produktionstechnik in den letzten Jahr zehnten haben entscheidend zur positiven wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung in der Bundesrepublik Deutschland beigetra gen. Die Produktivitat konnte jedes Jahr urn durchschnittlich etwa 3,5 % gesteigert werden. Mechanisierung und Automatisierung wurden und werden stetig weiter vorangetrieben. Wahrend es sich bisher jedoch urn Verbesserungen an einzelnen Maschinen und Anla gen sowie Verfahren handelte, werden heute alle Unternehmens bereiche erfaBt, und man ist bemtiht, das gesamte System Unter nehmen bzw. Produktionsbetrieb zu optimieren. Das klassische Bemtihen urn Optimierung des Einsatzes und Zusammenwirkens der Pro duktionsfaktoren Mensch, Maschine und Material muB heute erwei tert werden um die Berticksichtigung sozialer Belange, gesetz licher Auflagen, Probleme der Energieversorgung , schnellen Ver anderungen an den Produkten und auf den Markten sowie Sicherung der Qualitat und der Lieferfahigkeit. Von wissenschaftlicher Seite wird und muB dieses Bemtihen unter sttitzt werden du~ch die Entwicklung von Methoden und Vorgehens weisen zur systematischen Analyse und Verbesserung des Systems Produktionsbetrieb. Hier ist heute insbesondere auch der Fer tigungsingenieur gefordert, nicht nur einzelne Maschinen und Verfahren zu beherrschen, sondern das gesamte komplexe System hinsichtlich der Verkntipfung seiner Elemente durch zweckmaBigen lnformations- und MaterialfluB. Beispielhaft seien dazu nur hin sichtlich des lnformationsflusses die heute gegebenen Moglich keiten der Datenerfassung und -verarbeitung in Fertigungsplanung und -steuerung an den einzelnen Produktionsanlagen sowie im Qualitatswesen genannt. lm MaterialfluB geht es urn richtige Auswahl und Einsatz von Fordermitteln, Forderhilfsmitteln sowie Anordnung und Ausstattung von Lagern. Der weiteren Automatisie rung in der Handhabung von Werkstticken und Werkzeugen sowie der Montage von Produkten wird in nachster Zukunft allergroBte Auf merksamkeit geschenkt werden. Leistungsfahige Sensoren werden die Moglichkeiten daftir sehr stark vergroBern. Die beiden vom Herausgeber geleiteten Institute, das Institut fUr Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart sowie das Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart, arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den aufgezeigten Entwick lungen in der Produktionstechnik mit. Zur Umsetzung gewonnener Erkenntnisse wird die Schriftenreihe "IPA Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende Band setzt diese Reihe fort, eine libersicht Uber bisher erschienene Titel wird am SchluB dieses Bandes gegeben. Dem Verfasser sei fUr die geleistete Arbeit gedankt, dem Sprin ger-Verlag fUr die Aufnahme dieser Schriftenreihe in seine An gebotspalette und der Druckerei fUr saubere und zUgige Aus fUhrung.Moge das Buch von der Fachwelt gut aufgenommen werden. Hans-JUrgen Warnecke Vorwort des Verfassers Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraun hofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisie rung (IPA) , Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. H.J. Warnecke, dem Leiter des In stitutes, bin ich fUr die wohlwollende Forderung und groBzugige UnterstUtzung der Arbeit zu besonderem Dank verpflichtet. Ebenfalls danken mochte ich Herrn Prof. DTech. h.c. Dipl.-Ing. K. Tuffentsammer fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Bei allen Mitarbeitern des Institutes, die mir durch Kritik und stete Hilfsbereitschaft das Abfassen dieser Arbeit erleichtert haben, bedanke ich mich ebenfalls herzlich. Ganz besonders danken mochte ich Herrn Dr.-Ing. J.a. Kolle und Dr. phil.,Dipl. phys. K. Kornwachs flir Ihre groBe Diskussionsbereitschaft und wertvollen An regungen. !-1ein besonderer Dank gilt auch meiner Familie, die die Last meines Dissertationsvorhabens mit groBer Zuversicht mitgetragen hat. Mlinchen, Dezember 1983 R.E. Scheiber - 9 - INHALTSVERZEICHNIS Seite o ABKURZUNGEN 12 1 EINLEITUNG 15 2 ABGRENZUNG DER PROBLEMSTELLUNG 17 2.1 Begriffliche Abgrenzung 17 2.2 Problematik der flexiblen Gestaltung der kurz 20 fristigen Fertigungssteuerung 2.3 Vorhandene Arbeiten zum Problem 21 2.4 Aufgabenstellung und Vorgehensweise 24 3 UNTERSUCHUNG DER ORGANISATION DER KURZFRISTIGEN 26 FERTIGUNGSSTEUERUNG 3.1 Prinzipieller Aufbau einer Fertigungssteuerung 26 3.2 Aufgabengliederung der kurzfristigen Fertigungs- 28 steuerung 3.3 Beschreibung ausgewahlter Praxisfalle 32 3.3.1 Ablauf der Untersuchungen 32 3.3.2 Untersuchungsergebnisse 34 4 ABLEITUNG EINER MODELLVORSTELLUNG ZUR KURZFRISTIGEN 40 FERTIGUNGSSTEUERUNG 4.1 Theoretische Grundlagen 40 4.2 Diskussion der BestimmungsgroBen einer flexiblen 41 kurzfristigen Fertigungssteuerung 4.2.1 Analyse des Fertigungsprozesses 41 4.2.2 Analyse des technisch-organisatorischen Ablaufs 44 4.3 InformationsfluBsystem der kurzfristigen Fertigungs- 45 steuerung 4.4 Zerlegung der kurzfristigen Fertigungssteuerung 47 in'Einzelaufgaben 4.4.1 InLormationsfluBsystem der Einzelaufgaben der 47 Arbeitsverteilung 4.4.2 InformationsfluBsystem der Einzelaufgaben der 50 Fertigungsablaufsicherung 4.4.3 InformationsfluBsystem der Einzelaufgaben der 52 Qualitatssicherung - 10 - Seite 4.4.4 InformationsfluBsystem der Einzelaufgaben der 53 Arbeitsmittelprlifung 4.4.5 Entwicklung einer Verknlipfungsmatrix der Einzel- 53 aufgaben 4.5 Zielsystem der kurzfristigen Fertigungssteuerung 54 5 BESCHREIBUNG DER KURZFRISTIGEN FERTIGUNGSSTEUERUNG 58 MIT ALGORITHMEN 5.1 Vorbemerkung zum AufgabenlosungsprozeB "kurzfristige 58 Fertigungssteuerung" 5.2 Ermittlung der Beschreibungselemente zurn Aufbau 59 der Algorithmen 5.2.1 ProzeBablaufe in der kurzfristigen Fertigungs 59 steuerung 5.2.2 Entscheidungsprozesse als Prograrnrnablaufstrukturen 61 5.2.3 Funktionsbeschreibung der Rlickkopplungseinheit 62 5.2.4 Funktionsbeschreibung der Kornrnunikationseinheit 66 5.3 Einordnung der kurzfristigen Fertigungssteuerung 67 als Dialogsystem 5.4 Beschreibung der Einzelaufgaben mit Algorithmen 70 5.4.1 Algorithrnen zu Einzelaufgaben der Arbeitsverteilung 70 5.4.2 Algorithmen zu Einzelaufgaben der Fertigungsablauf- 73 sicherung 5.4.3 Algorithrnus zur Einzelaufgabe "Qualitatsprlifung" 76 5.4.4 Alg'Orithrnus zur Einzelaufgabe "Arbeitsmittel- 79 instandhaltung" 5.5 AbschlieBende Betrachtung der Algorithrnen 79 5.5.1 Zuordnung der Informationen zu den Einzelaufgaben 79 5.5.2 Bildung von Funktionsketten 82 5.6 Anwendungsaspekte der Algorithmen zur kurzfristigen 87 Fertigungssteuerung 6 EIN ANWENDUNGSBEISPIEL FUR DAS ENTWICKELTE 89 FERTIGUNGSSTEUERUNGSMODELL 6.1 Randbedingungen und Zielsetzungen des Anwendungs 89 falles - 11 - Seite 6.2 Algorithmen zur kurzfristigen Fertigungssteuerung 93 ftir den betrachteten Fertigungsbereich 6.2.1 Auswahl der Einzelaufgaben 93 6.2.2 Organisatorische Voraussetzungen zur Einftihrung 95 6.2.3 Ablauf der kurzfristigen Fertigungssteuerung 98 6.3 Beurteilung der durchgeftihrten MaBnahmen anhand 101 von Umlaufbestand und Durchlaufzeit 7 SAMMLUNG ERGANZENDER ARBE1TSERGEBN1SSE 105 7.1 Definitionen der Einzelaufgaben der kurzfristigen 105 Fertigungssteuerung 7.2 Betriebs- und Arbeitssystemprofile der 1st-Analyse 109 7.3 Klassifizierung der Einzelaufgaben III 7.4 Algorithmen der Einzelaufgaben 112 7.5 Ermittlung eines betriebsorganisatorischen 136 Arbeitssystemwertes 8 ZUSAMMENFASSUNG 142 9 L1TERATURVERZE1CHN1S 144 o ABKtiRZUNGEN A Ausgabeinformationen a1 Arbeitssystembezogene Personalkapazitat a2 Arbeitssystembezogener Materialbestand a3 Arbeitssystembezogene Arbeitsmittelkapazitat a4 Steuerungsrelevante Auftragsinformation a5 Auftragsbezogene Materialinformation a6 Auftragsbezogene Transportinformation a7 Steuerungsrelevante Transportinformation AP Arbeitsmittelprlifung AP1 Arbeitsmittel auf Qualitat prlifen AP2 Arbeitsmittel auf Arbeitssicherheit prlifen AP3 Arbeitsmittelinstandhaltung veranlassen AP4 Arbeitsmittel freigeben AT Arbeitstag AV Arbeitsverteilung AV1 Personalverfligbarkeit kontrollieren AV2 Materialverfligbarkeit kontrollieren AV3 Arbeitsmittelverfligbarkeit kontrollieren AV4 Auftragsreihenfolge festlegen AV5 Auftragsbearbeitung veranlassen AV6 Material bereitstellen AV7 ~aterialtransport verantworten b1 Arbeitssystembezogene Rlickmeldeinformation b2 Auftragsbezogene Fertigungszustandsinformation b3 -Auftragsbezogene Soll-/Istvergleichsinformation b4 Auftragsbezogene Rlickstandsinformation b5 Personalbezogene Storungsinformation b6 Materialbezogene Storungsinformation b7 Arbeitmittelbezogene ~torungsinformation BE .Betriebsebene c1 Auftragsbezogene Qualitatsprlifungsinformation c2 Materialbezogene AusschuBinformation c3 Periodenbezogene Qualitatsprlifungsinformation
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