Flexible Werkstattsteuerung mit objektorientierten Softwarestrukturen

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Diss. Reihe Fertigungstechnik, Band 30

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-08-11
Issue Year
1992
Authors
Schrödel, Olaf
Editor
Geiger, Manfred
Feldmann, Klaus
Publisher
Carl Hanser
ISBN
3-446-17242-4
Abstract

The demands placed on a company in the field of automated production continue to increase for a variety of reasons. Above all, this requires an increasing integration of the means of production used. An important step can be taken with the introduction of flexible manufacturing facilities. While the flexibility has already reached a remarkable level in such systems, the flexibility of the software components used at the control and management level is in stark contrast to this. In order to remedy this shortcoming, control system-related control systems have been developed in recent years. They try to close the gap between production planning and control on the one hand and production on the other. However, these control centers are only designed to support the master in the workshop. A complete monitoring is missing as well as time-specific planning results or a mature provision of resources. But these are prerequisites for optimal implementation in production. Against this background, the aim of the present work was to design a workshop control system that eliminates these weaknesses, to implement it as a prototype and to validate it in a real scenario. In Chapter 2, therefore, a list of requirements to increase flexibility was drawn up that had to be met. The process graph was used to define an innovative display structure that allows both process and technology alternatives with regard to the production process. Extended work plan structures, which enable a comprehensive consideration of resources, can be integrated in the flow graph and are available to the workshop control. Information about replacing or supplementary equipment (devices, tools, ...) is provided. Building on this, the object-oriented software structure was designed in such a way that it meets the demand for universality. By means of the component-oriented classification and the implementation through a semantic network, manufacturing facilities of any organizational form (cell, system, ...) can be mapped in a knowledge base, even across different hierarchical levels. There is no separation between the areas of parts production and assembly, which means that hybrid production systems are also considered. When designing the algorithms for the actual workshop control, attention was paid to practical requirements. Planning enables an optimal occupancy plan to be generated for a given period of time with regard to a specific target criterion. With the adjustment screws in the form of the planning distance and the planning selection, an instrument is provided that meets the time-critical requirements for any rescheduling processes in the event of unforeseeable events (e.g. faults). Furthermore, the control organizes the necessary provisioning operations on the basis of the machine occupancy plan in order to ensure the timely implementation of the orders. A situation-adaptive control is also implemented in the monitoring. The premise of small order spectra can be met by a higher planning frequency. This then also takes into account the demand for concrete planning results. In conclusion, it remains to be seen for the outlook that this software system is not only capable of fine-tuning workshop-related control in the area of single and small series production, but could also be used as a simulation instrument for weak point analysis in flexible production facilities.

Abstract

Die Anforderungen, die im Bereich der automatisierten Fertigung an ein Unternehmen gestellt werden, steigen aus den unterschiedlichsten Gründen immer weiter. Das verlangt vor allem eine zunehmende Integration der verwendeten Produktionsmittel. Mit der Einführung von flexiblen Fertigungseinrichtungen kann ein wichtiger Schritt dahin getan werden. Während die Flexibilität In derartigen Systemen bereits einen beachtlichen Stand erreicht hat, steht die Flexibilität der auf Steuerungs- und Leitebene eingesetzten Softwarekomponenten im krassen Gegensatz dazu. Um dieses Manko zu beseitigen, wurden in den letzten Jahren verstärkt werkstattnahe Steuerungssysteme entwickelt. Sie versuchen die Lücke zwischen der Produktionsplanung und -Steuerung auf der einen und der Fertigung auf der anderen Seite zu schließen. Diese Leitstände sind Jedoch von der Konzeption her nur darauf ausgelegt, den Meister in der Werkstatt zu unterstützen. Eine vollständige Überwachung wird ebenso vermißt wie zeitkonkrete Planungsergebnisse oder eine ausgereifte Ressourcenbereitstellung. Dies aber sind Voraussetzungen für eine optimale Durchsetzung in der Fertigung. Vor diesem Hintergrund war es die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, ein Werkstattsteuerungssystem, welches diese Schwachstellen beseitigt, zu konzipieren, prototypisch zu realisieren und an einem realen Szenarium zu validieren. In Kapitel 2 wurde deshalb eine Anforderungsliste zur Steigerung der Flexibilität aufgestellt, die es zu erfüllen galt. So wurde mit dem Ablaufqraphen eine innovative Darstellungsstruktur definiert, die bezüglich des Fertigungsverlaufs sowohl Ablauf- als auch Technologiealternativen erlaubt. Erweiterte Arbeitsplanstrukturen, die eine umfangreiche Ressourcenbetrachtung ermöglichen, können In den Ablaufgraphen Integriert werden und stehen der Werkstattsteuerung zur Verfügung. Informationen über ersetzende oder ergänzende Betriebsmittel (Geräte, Werkzeuge,...) werden bereitgestellt. Darauf aufbauend wurde die objektorientierte Softwarestruktur in Ihrer Konzeption so ausgelegt, daß sie dem Anspruch nach Universalität gerecht wird. Mittels der komponentenorientierten Klassifikation und der Realisierung durch ein semantisches Netz können Fertigungseinrichtungen gleich welcher Organisationsform (Zelle, System, ...), auch über unterschiedliche Hierarchiestufen hinweg, in einer Wissensbasis abgebildet werden. Auf eine Trennung zwischen den Bereichen der Teilefertigung und der Montage wird verzichtet, womit hybride Fertigungssysteme in die Betrachtung mit eingeschlossen sind. Beim Entwurf der Algorithmen zur eigentlichen Werkstattsteuerung wurde auf die Belange der Praxis geachtet. Durch die Planung kann für einen vorgegebenen Zeitraum hinsichtlich eines bestimmten Zielkriteriums ein optimaler Belegungsplan erzeugt werden. Mit den Stellschrauben in Form der Planungsdistanz und der Planungsauswahl Ist ein Instrument gegeben, das den zeitkritischen Anforderungen für etwaigen Umplanungsvorgängen bei unvorhersehbaren Ereignissen (z.B. Störungen) genügt. Weiterhin organisiert die Steuerung auf der Basis des Maschinenbelegungsplans die erforderlichen Bereitstellungsoperationen, um die zeitgerechte Durchsetzung der Aufträge zu gewährleisten. In der Überwachung ist zudem eine situationsadaptive Regelung realisiert. Die Prämisse kleiner Auftragsspektren kann durch eine höhere Planungsfrequenz erfüllt werden. Dies trägt dann auch der Forderung nach konkreten Planungsergebnissen Rechnung. Abschließend bleibt für den Ausblick festzustellen, daß dieses Softwaresystem nicht nur zur arbeitsgangbezogenen Werkstattfeinsteuerung für den Bereich der Einzel- und Kleinserienfertigung fähig Ist, sondern auch als Simulationsinstrument zur Schwachstellenanalyse in flexiblen Fertigungseinrichtungen Einsatz finden könnte.

Series
Fertigungstechnik - Erlangen
Series Nr.
30
Notes
Nach Rechteübertragung des Meisenbach-Verlags auf die FAU digitalisiert und online gestellt durch Geschäftsstelle Maschinenbau und Universitätsbibliothek der FAU im Jahr 2020. Koordination der Reihe: Dr.-Ing. Oliver Kreis. Für weitere Informationen zur Gesamtreihe siehe https://mb.fau.de/diss
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