Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage mit einer Mehrzahl von Arbeitsbereichen.

Aus dem Stand der Technik bekannte Produktionsanlagen sind üblicherweise starr und unflexibel aufgebaut. Insbesondere die verwendete Fördertechnik ist fest installiert und erlaubt daher keine auslastungsabhängige Anpassung der Produktionsanlage.

Aus der DE 10 2004 029 665 A1 ist ein modulares Transfersystem für Werkstücke bekannt, welches den vollständigen Verzicht auf separate Förderanlagen möglich macht. Das Transfersystem umfasst eine Mehrzahl von CNC-Maschinen, die unmittelbar benachbart angeordnet sind und deren Servomotorantriebe dazu ausgelegt sind, Werkstücke zwischen den einzelnen Maschinen zu transferieren.

Ferner ist aus der DE 10 2007 07 279 A1 eine Fertigungsanlage bekannt, die ein fest installiertes Transportsystem umfasst, welches mehrere Bearbeitungsstationen miteinander verbindet. In den Bearbeitungsstationen können dabei auslastungsabhängig unterschiedliche Arbeitsaufgaben durchgeführt werden, um die Flexibilität der

Fertigungsstraße zu erhöhen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine besonders flexible Anpassung der

Produktionsanlage an unterschiedliche Produktionsanforderungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein derartiges Verfahren dient zum Betreiben einer Produktionsanlage mit einer Mehrzahl von Arbeitsbereichen, in welchen jeweilige Arbeitsstationen zum Durchführen wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschritts angeordnet werden. Ferner umfasst eine derartige

Produktionsanlage wenigstens ein Transportsystem, mittels welchem zu bearbeitende Güter auf wenigstens einem vorgegebenen Pfad zwischen den Arbeitsstationen transportiert werden. Die Anordnung der Arbeitsstationen, der durch die jeweilige

Arbeitsstation durchführbare Arbeitsschritt sowie der wenigstens eine vorgegebene Pfad wird hierbei gemäß einem vorbestimmten, eine Produktionsanforderung betreffenden Kriterium gewählt und bei einer Änderung des wenigstens einen Kriteriums angepasst.

Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betreiben von Produktionsanlagen wird dem erfindungsgemäßen Verfahren eine flexible Anpassung des Betriebs der Produktionsanlage an jeweils aktuelle Produktionserfordernisse ermöglicht. In Reaktion auf sich ändernde Produktionsanforderungen kann tagesaktuell die

Anordnung und Anzahl der Arbeitsstationen, die durchzuführenden Arbeitsschritte und die Verknüpfung der Arbeitsstationen untereinander mittels eines Transportsystems angepasst werden. Um dies zu ermöglichen, sind die Komponenten der

Produktionsanlage vorzugsweise alle beweglich ausgelegt, so dass neue Anordnungen und Transportwege in kürzester Zeit geschaffen werden können. Es ist dabei

zweckmäßig, mobile Leichtbauroboter einzusetzen, welche schnell umkonfiguriert werden können. Als Transportsystem eignen sich insbesondere fahrerlose, Flurförderzeuge, die beispielsweise autonom navigieren oder einer von außen vorgegebenen, beispielsweise auf dem Boden verlegten Spur folgen. Diese ermöglichen eine besonders schnelle Anpassung des Transportwegs innerhalb der Produktionsanlage, beispielsweise durch einfaches Aufspielen neuer Befehle. Insgesamt wird so ein besonders flexibles Verfahren zum Betreiben der Produktionsanlage geschaffen, welches es ermöglicht, die Anlage sehr schnell, ohne größere Umbauten vornehmen zu müssen, an sich ändernde

Stückzahlanforderungen oder Variantenanforderungen anzupassen.

Vorzugsweise werden im Rahmen des Verfahrens Arbeitsstationen verwendet, welche als im Wesentlichen identische Module ausgebildet sind. Bei derartigen Modulen kann es sich um Montageroboter handeln, die bezüglich ihrer Hardware übereinstimmen. In Reaktion auf die jeweils aktuelle Produktionsanforderung erhalten diese Roboter eine jeweils aktualisierte Programmierung. Neben der flexiblen Anpassung an die

Produktionsanforderungen kann die Verwendung solcher Module insbesondere zum schnellen Austausch ausgefahrener Stationen Anwendung finden. Die Module können ferner auch komplexer aufgebaut sein und jeweils mehrere Werkzeugmaschinen, Regale, Roboter oder dergleichen umfassen. In solchen komplexeren Modulen kann jeweils eine Mehrzahl von Arbeitsschritten durchgeführt werden. Es ist beispielsweise möglich, für jede zu fertigende Variante eines Produkts ein eigenes derartiges Modul vorzusehen oder auch mehrere Module für die gleiche Variante zu installieren, wenn eine besonders hohe Stückzahl gefertigt werden soll. Vorzugsweise arbeiten solche Module dann parallel, um besonders hohe Produktdurchsätze zu ermöglichen. Die Produkte solcher parallel arbeitender Arbeitsstationen können durch das Transportsystem zu einer einzigen Arbeitsstation weitertransportiert werden, wo sie weiter bearbeitet werden. Solche

Verzweigungen und Parallelisierungen im Güterfluss in der Produktionsanlage

ermöglichen eine besonders flexible Anpassung des Betriebs der Produktionsanlage an die aktuellen Produktionserfordernisse.

Es ist weiterhin zweckmäßig, eine vorgegebene Anzahl unbestückter Arbeitsbereiche vorzuhalten, welche bei einer Erhöhung des Produktionsbedarfs mit einer Arbeitsstation bestückt werden. Durch das Hinzufügen weiterer Arbeitsstationen in solchen

freigehaltenen Arbeitsbereichen können Überlastungen einzelner Arbeitsstationen ausgeglichen werden bzw. die Stückzahl auf Anforderung erhöht werden.

Insgesamt wird somit durch die Flexibilität der Transportwege, durch die Möglichkeit der parallelen Bearbeitung mehrerer Produkte in parallel geschalteten Arbeitsstationen sowie durch die Möglichkeit, Transportwege zu verzweigen und wieder zusammenzuführen, ein Verfahren geschaffen, welches vergleichbare Taktzeiten zu bekannten fest installierten Fertigungsanlagen aufweist und gleichzeitig innerhalb kürzester Zeit an neue

Anforderungen angepasst werden kann.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es möglich sein, Montagearbeiten, für die bisher komplette Montagelinien inklusive der dazu benötigten Fördertechnik verwendet werden, in einer Arbeitsstation, die im Idealfall aus lediglich einem

Montagetisch besteht, der von einem oder zwei menschlichen Arbeitern oder

Montagerobotern bedient wird. Auf diese Weise wird eine deutlich kleinere Fläche für die Montageaufgabe benötigt. Weiterhin sinkt der Bedarf an fest installierter Fördertechnik auf das absolut notwendige Minimum, was die Investitionskosten sehr stark senkt.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Produktionsanlage zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 bis 4 drei alternative Anordnungen von Arbeitsstationen zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Produktionsanlage zur Herstellung von

Kraftfahrzeuggetrieben umfasst eine Mehrzahl von Arbeitsbereichen, in welche jeweilige Arbeitsstationen 14 angeordnet sind. Die Arbeitsstationen 14 umfassen mehrere

Arbeitstische 16, die jeweils mit Leichtbaurobotern 18 bestückt sind, sowie mehrere Pressen 20 oder andere für die jeweilige Produktionsaufgabe benötigte

Werkzeugmaschinen. Weiterhin kann eine Arbeitsstation auch Regale oder

Vorratsbehälter für Bauteile umfassen.

Zum Transport von Gütern zwischen den Arbeitsstationen 14 sind selbstfahrende und selbstnavigierende Flurförderzeuge 22 vorgesehen. Weitere Arbeitsstationen 24 mit fest installierten Robotern 26 dienen der Teilebereitstellung. Um ein paralleles Arbeiten von Menschen und Robotern zu ermöglichen, sind die Roboter 18, 26 in diesem

Ausführungsbeispiel durch schematisch angedeutete Laserkegel 28 geschützt. Bewegt sich ein Mensch in dem Bereich der Laserkegel 28, so werden die Roboter 18, 26 automatisch deaktiviert, um den Arbeiter so zu schützen. Alternativ zu den Laserkegeln können auch Roboter 18,26 eingesetzt werden, die über Kraft- / Momentensensoren verfügen, mit deren Hilfe Kollisionen der Roboter 18,26 untereinander, mit anderen Elementen der Arbeitsstation sowie insbesondere mit Arbeitern vermieden werden können.

Sowohl die Leichtbauroboter 18 als auch die Tische 16 sind in den verschiedenen Arbeitsbereichen 12 frei anordnenbar. In Abhängigkeit eines Produktionserfordernisses, beispielsweise einer Stückzahl oder Variantenanzahl der zu fertigenden Güter können die Arbeitsstationen 14 daher problemlos umkonfiguriert werden. Dies betrifft sowohl deren Anordnung im Raum als auch die von den jeweiligen Arbeitsstationen 14 durchgeführten Arbeitsaufgaben. Ändert sich die Aufgabe einer Arbeitsstation 14, so können die

Leichtbauroboter 18 problemlos umprogrammiert werden. Um Überlastungen der Produktionsanlage 10 auszugleichen, können leere Arbeitsbereiche 12 vorgehalten werden, in welchen bei einem erhöhten Produktionserfordernis neue Arbeitsstationen 14 aufgebaut werden. Die Reihenfolge, in welcher die Arbeitsstationen 14 ihre

Bearbeitungsschritte durchführen, kann ebenfalls frei angepasst werden, da keine festen Transportsysteme benötigt sind. Vielmehr können die Transportpfade zwischen den Arbeitsstationen 14 durch entsprechende Umprogrammierung der selbstfahrenden Flurförderzeuge 22 frei festgelegt werden.

Die Arbeitsstationen 1 können identische oder unterschiedliche Fertigungsumfänge ausführen. Zwei Beispiele hierfür sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wird in einer ersten Gruppe 30 von drei Arbeitsstationen 14 eine erste Variante eines Bauteils gefertigt. Parallel dazu wird bei einer zweiten Gruppe 32 von zwei Arbeitsstationen 14 eine zweite Variante des Bauteils gefertigt. Die Produkte der

Arbeitsstationen 14 der Gruppen 30 und 32 werden dann von Transportsystemen gebündelt und gemeinsam zu einer Endmontagestation geführt. Durch die parallele Bearbeitung wird ein besonders hoher Durchsatz erzielt. Gleichzeitig kann die Produktion durch Hinzufügen einer neuen Gruppe 34 von Arbeitsstationen 14 problemlos und schnell an geänderte Bedürfnisse angepasst werden. Beispielsweise kann durch Hinzufügen der weiteren Gruppe 34 oder auch zusätzlicher, nicht gezeigter Gruppen eine weitere

Variante des zu produzierenden Bauteils in den Fertigungsprozess aufgenommen werden. Dabei müssen keinerlei Änderungen an den bereits vorhandenen

Arbeitsstationen der Gruppen 30,32 vorgenommen werden, die ihre Produktion unverändert fortsetzen können. Auch das Hinzufügen von Arbeitsstationen 14, die eine bereits vorhandene Variante fertigen, ist möglich, um so die gefertigten Stückzahlen zu erhöhen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 gezeigt ist, besteht eine

Arbeitsstation 14 auch nur, wie in Fig. 4 gezeigt, aus einem einzigen Arbeitstisch 16 mit zugeordneten Regalen oder Vorratsbehältern. Dieser kann dann von einem oder mehreren Montagerobotern 18 oder menschlichen Arbeitern bedient werden. Im Idealfall ersetzt ein solcher einzelner Arbeitstisch 16 eine komplette Montagelinie und schafft daher große freie Montageflächen, wie in Fig. 4 exemplarisch dargestellt. Ferner ermöglicht die Reduktion der Montagelinie auf einen einzelnen Arbeitstisch 16 den Entfall von teurer und unflexibler fest installierter Fördertechnik.

Vorzugsweise sind alle Arbeitsstationen 14 so ausgelegt, dass alle in ihnen

durchgeführten Arbeiten sowohl von den Leichtbaurobotern 18 als auch von

menschlichen Arbeitern durchgeführt werden können. Sollen beispielsweise nur sehr geringe Stückzahlen in einer bestimmten Variante gefertigt werden, so kann eine Arbeitsstation 14 zur Produktion dieser Variante mit menschlichen Arbeitern anstelle von Robotern ersetzt werden, während hohe Stückzahlen rein robotisch gefertigt werden. Die Anpassung der Fertigung an neue Varianten ist durch Abänderung einzelner

Arbeitsstationen problemlos möglich, so dass auch diese Produktionsanforderung im Rahmen des geschilderten Verfahrens auf einfachste Weise erfüllt werden kann. Durch die Beweglichkeit aller Komponenten der Produktionsanlage 10 ist eine tagesaktuelle oder sogar noch schnellere Anpassung der Produktionsanlage an die aktuellen

Bedürfnisse möglich, was dieser eine wesentlich höhere Flexibilität verleiht als bei aus dem Stand der Technik bekannten fest installierten Produktionsanlagen.