Prozessdatennutzung in der automobilen Endmontage

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendung von Prozessdaten im Kontext der Automobilendmontage. Eine Vielzahl von Fügeverfahren und eine komplexe Kombination aus manuellen und automatisierten Fertigungsprozessen kennzeichnen diesen Produktionsbereich. Zur Bewältigung dieser Komplexität und zur Steigerung der Effizienz heutiger und zukünftiger Montagesysteme soll die Überwachung von Produktionsprozessen beitragen. Obwohl in der Forschung zahlreiche Technologien und Methoden existieren, um Prozesse kontinuierlich zu überwachen und Prozessdaten zu nutzen, mangelt es an realisierten Anwendungsfällen in der Automobilproduktion. Dies ist auf einen Zielkonflikt zwischen den Möglichkeiten einer Prozessüberwachung zur Behebung wiederkehrender Produktionsfehler auf der einen Seite und hochverfügbaren, automatisierten Produktionssystemen in der Großserienfertigung auf der anderen Seite zurückzuführen. Bisherige Ansätze müssen unter Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen der Automobilendmontage um konkrete Anwendungsfälle der erfassten Prozessdaten erweitert werden. Die fehlende Umsetzung der Prozessüberwachung sowie der vorgelagerten Digitalisierung der Produktionssysteme kann mittelfristig zu einem Wettbewerbsnachteil für die deutsche Automobilproduktion führen. Um Konzepte und Methodenbausteine zu entwickeln, die diese Herausforderung für die Automobilendmontage adressieren, verfolgt diese Arbeit einen dreistufigen Ansatz.

Zur transparenten Darstellung der Anwendungspotentiale einer kontinuierlichen Prozessüberwachung in gesamten Montagelinien wird, in einem ersten Schritt, eine datenbasierte Schwachstellenidentifikation entwickelt. Grundlage hierfür ist die Auswertung bestehender Ansätze aus der Literatur und die Ermittlung von Anforderungen durch Experteninterviews. Im Rahmen einer Fallstudie an einer realen Fahrzeugmontagelinie werden verschiedene Produktionsdaten aggregiert und mit Hilfe von datenwissenschaftlichen Werkzeugen ausgewertet, um so den Ansatz zu validieren. Unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen der Automobilendmontage wird im zweiten Schritt die Transformation von konventionellen zu überwachten, cyberphysischen Produktionssystemen betrachtet. Sowohl die Umplanung am Beispiel der automatisierten Montage der Frontscheibe als auch die Neuplanung eines zu überwachenden automatisierten Montagesystems am Beispiel des Fügens von Beplankungsteilen sind Gegenstand der Erprobung und Validierung. Durch die Nutzung von Prozessdaten kann hier einerseits ein Großteil der in der Serie auftretenden Fehler behoben und andererseits ein gezieltes Nacharbeitskonzept eingeführt werden. In einem dritten Schritt werden die neu gewonnenen Daten zur Optimierung der Montageplanung genutzt. Durch die Auswertung von Prozessinformationen werden Risikoanalysen für zukünftige Montageanlagen optimiert und ein montagegerechtes Produktkonzept für die Cockpitmontage kann datenbasiert identifiziert werden. Weitere Anwendungsfälle werden auf Basis eines Referenzarchitekturmodells unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen der Automobilendmontage eingeordnet.

Damit tragen die Ergebnisse dieser Arbeit dazu bei, die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit der Automobilendmontage im Kontext der vierten industriellen Revolution zu steigern.