Selbstoptimierende Inspektionssysteme in der wandlungsfähigen Kleinserienfertigung

Die Kleinserie bekommt heutzutage durch die dynamischen Märkte einen neuen Fokus innerhalb des Szenarios der industriellen Produktionstechnik. Sie unterscheidet sich sowohl strategisch als auch technisch von der Massenfertigung und bringt zur Erreichung einer wirtschaftlichen Produktion neue Herausforderungen im Bereich der Automatisierungstechnik mit sich. Wegen der Produktvielfalt und des konstanten Bedarfs zur schnellen Neukonfiguration der Produktionslinie werden viele Fertigungs- und besonders Montageaufgaben innerhalb einer Kleinserie noch manuell durchgeführt. Die messtechnische Absicherung der Produktionsqualität einer Kleinserie wird häufig vernachlässigt, da der Integrations-, Konfigurations- und Anpassungsaufwand geeigneter messtechnischer Systeme nicht immer einen effizienten Beitrag zur Unterstützung der wertschöpfenden Aufgaben leistet. Es gibt bis heute weder eine systematische Strategie zum Einsatz fertigungsmesstechnischer Mittel noch wird ein automatisiertes Verfahren zur Absicherung der Produkt- und Prozessqualität in der Kleinserie eingesetzt. Um diese Problematik zu bewältigen, müssen Produktionslinien und Inspektionssysteme, Hardware- und Softwaremodule flexibel integriert, automatisiert und mit gewissen Autonomie- und Kognitionsfähigkeiten ausgestattet werden, sodass der Rüstaufwand und die benötigte Anpassung des Produktionssystems zur Einführung eines neuen Loses minimal gehalten werden können. Eine Analyse der Anforderungen zur Produktion und Inspektion innerhalb einer Kleinserie wurde im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt und führte zur Gestaltung von selbstoptimierenden Produktionssystemen, da diese Systeme in Einklang mit dem Konzept und mit den Herausforderungen von dynamischen Produktionsumgebungen sind. Aus einer messtechnischen Perspektive muss sich das Qualitätssicherungssystem innerhalb einer dynamischen Produktionsumgebung daher konstant an die Produktionsumstände anpassen, damit kleine und große Regelkreise zur Verbesserung der Maschinen, Prozesse und Produktionslinien geschlossen werden und somit alle gefertigten Produkte das gleiche Qualitätsniveau aufweisen. Vor dieser Herausforderung war der Gegenstand dieser Arbeit die Konzeption und Validierung eines sowohl organisatorischen als auch technischen Konzepts zum flexiblen Einsatz und zur verteilten Steuerung optischer Messtechnik zur qualitativen Absicherung der Kleinserie. Daraus wurde ein Lösungskonzept zur Gestaltung von selbstoptimierenden Produktionssystemen auf Basis einer hybriden (hierarchisch-heterarchischen) multiagentenbasierten Steuerungsstruktur erarbeitet, die sich aus der Zusammensetzung modularer Softwareentitäten und Hardwarekomponenten in verteilter Weise kooperativ bzw. konkurrierend und effizient steuern lässt. Das Konzept strebt essentiell nach einer flexiblen und optimalen Nutzung der verfügbaren Produktions- und Inspektionsressourcen. Die Konzeption von hierarchisch-heterarchischen Produktionssystemen beabsichtigt die Verteilung von Verantwortungen zwischen den autonomen Agenten und erlaubt tatsächlich die Gestaltung von selbstoptimierenden technischen Systemen, da das Autonomiekonzept der Agenten perfekt zu den Prämissen der Selbstoptimierung passt.