Beitrag Zur Sicherung Der Zuverlässigkeit Und Verfügbarkeit Moderner Fertigungsmittel

ISBN-13: 9783540163916 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 170 str.

Elmar Streifinger

Opis

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat MOnchen. Mein besonderer Dank gilt Prof. Dr. -Ing Joachim Milberg, dem Leiter dieses Instituts, der die DurchfOhrung dieser Arbeit ermiig lichte und durch richtunggebende Hinweise tatkraftig unterstiitzte. Des weiteren danke ich Prof. Dr. -Ing. K. Ehrlenspiel flir die auf merksame Durchsicht und die wertvollen Anregungen zur Gestaltung des Inhalts. Nicht zuletzt miichte ich Prof. Dr. -Ing. K. G. MOller meinen Dank aussprechen, unter dessen Amtszeit die ersten Anst1iBe zur Erstellung dieser Arbeit gegeben wurden. Allen Mitarbeitern des Lehrstuhls bin ich fUr die die tatkraftige Un terstlitzung bei der Erstellung der Arbeit und die immer kamerad schaftliche Zusammenarbeit zu aufrichtigem Dank verpflichtet. - I - Inhal ts ver zeichnis Inhaltsverzeichnis I-IV Abkijrzungen und Formelzeichen V-VI 1. Einleitung 1 1. 1 Wirtschaftliche Situation 1 1. 2 Konsequenzen 4 1. 3 Automatisierung 4 2. Flexible Automatisierung - Stand der Technik B 2. 1 Struktur flexibel automatisierter Produktionssysteme B 2. 2 Betriebsverhalten flexibel automatisierter Produktionssysteme 10 2. 3 Instandhaltung 11 2. 3. 2 Organisatorische Mallnahmen 11 2. 3. 2 Instandhaltungseignung 13 2. 3. 3 Fehlererkennung 14 2. 2. 4 Fehlerausbreitung 17 2. 4 ZuverHissigkeit bei hohem Automatisierungsgrad 17 3. Zuverlassigkeit und Verftigbarkeit heutiger Werkzeugmaschinen 19 3. 1 Datenbeschaffung 19 3. 1. 1 Werkzeugmaschinenhersteller 19 3. 1. 2 Werkzeugmaschinenanwender 20 3. 1. 3 Unabhangige Beobachtung des Ausfallverhaltens 21 3. 2 Analyse von Ausfalldaten 21 3. 2. 1 Drehmaschinen 21 3. 2. 1."

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1 Wirtschaftliche Situation.- 1.2 Konsequenzen.- 1.3 Automatisierung.- 2. Flexible Automatisierung — Stand der Technik.- 2.1 Struktur flexibel automatisierter Produktionssysteme.- 2.2 Betriebsverhalten flexibel automatisierter Produktionssysteme.- 2.3 Instandhaltung.- 2.3.2 Organisatorische Maßnahmen.- 2.3.2 Instandhaltungseignung.- 2.3.3 Fehlererkennung.- 2.2.4 Fehlerausbreitung.- 2.4 Zuverlässigkeit bei hohem Automatisierungsgrad.- 3. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit heutiger Werkzeugmaschinen.- 3.1 Datenbeschaffung.- 3.1.1 Werkzeugmaschinenhersteller.- 3.1.2 Werkzeugmaschinenanwender.- 3.1.3 Unabhängige Beobachtung des Ausfallverhaltens.- 3.2 Analyse von Ausfalldaten.- 3.2.1 Drehmaschinen.- 3.2.1.1 Herstellerangaben.- 3.2.1.2 Anwenderangaben über NC-Drehmaschinen.- 3.2.1.3 Literaturvergleich.- 3.2.2 Fräs- / Bohrmaschinen.- 3.2.2.1 Anwenderdaten.- 3.2.2.2 Literaturvergleich.- 3.2.3 Starr automatisierte Produktionsmaschinen.- 3.3 Ausfallursachenanalyse.- 3.3.1 Herstellerdaten.- 3.3.2 Anwenderdaten.- 3.3.3 Literaturvergleich.- 3.4 Diskussion der Ergebnisse.- 3.5 Bedeutung der Ergebnisse für zukünftige Fertigungsstrukturen.- 4. Redundanzen — Ein Ansatz zur Verbesserung der Verfügbarkeit.- 4.1 Vorbemerkungen.- 4.2 Verfügbarkeit von Parallelschaltungen.- 4.3 Grenzen der Verfügbarkeitssteigerung durch herkömmliche Methoden.- 4.4 Unterschied von reparierbaren und nicht reparierb. Systemen.- 4.5 Redundante Systeme.- 4.5.1 Strategien zur Zuverlässigkeitssteigerung.- 4.5.2 Heiße Redundanz — Konstante Ausfallrate.- 4.5.3 Kalte Redundanz — verschleißbedingte Ausfallverteilung.- 4.5.4 Aktive Redundanz — verschleißbedingte Ausfallverteilung.- 4.5.5 Passive Redundanz — zufällige Ausfallverteilung.- 4.5.5 Überblick.- 4.6 Höhere Redundanzgrade.- 4.6.1 Erkennbarkeit von Bauteilausfällen.- 4.6.2 Fehlertoleranz.- 4.6.2.1 Sicherheit der Fehlererkennung.- 4.6.2.2 Das Umschalten auf intakte Systeme.- 4.6.2.3 Zuverlässigkeit eines 2-von-n- Systems.- 5. Verfügbarkeit höher automatisierter Fertigungsanlagen.- 5.1 Allgemeine Berechnung.- 5.2 Einflußgrößen auf die Verfügbarkeit.- 5.2.1 Betrieb mit Instandhaltung.- 5.2.2 Teilweise automatischer Betrieb.- 5.3 Verfügbarkeit 2-von-n- redundanter Systeme.- 5.3.1 Reparaturhäufigkeit und Reparaturrate.- 5.3.2 Instandsetzung nach Ausfall des Systems.- 5.3.3 Inspektion innerhalb kurzer Abstände.- 5.3.4 Möglichkeiten der Senkung der Instandsetzungsdauern.- 5.4 Höhere Redundanzgrade.- 5.5 Zusammenfassung.- 6. Realisierung hoch zuverlässiger flexibel automatisierter Werkzeugmaschinen.- 6.1 Voraussetzungen, Randbedingungen, Kosten/Nutzen-Relation.- 6.1.1 Wirtschaftlichkeitsüberprüfung.- 6.1.2 Beurteilung des Instandhaltungsaufwandes.- 6.2 Vorgehensweise zur Konstruktion hoch zuverlässiger Maschinen.- 6.2.1 Ebene des Redundanzeinbaues.- 6.2.2 Ansätze für Redundanz- Einbau.- 6.2.2.1 Mechanik.- 6.2.2.2 Sensoren.- 6.2.2.3 Elektronik.- 6.2.2.4 Steuerungshardware.- 6.2.2.5 Steuerungssoftware.- 6.3 Reparatur während des Betriebes.- 6.4 Hochverfügbare Steuer- und Regelkonzepte.- 6.4.1 Redundanzarten.- 6.4.2 Softwarefehler.- 6.4.3 Steuerungshardware.- 6.4.4 Betriebssysteme und Programmiersprachen.- 6.5 Zuverlässigkeit der Vergleicher und Umschalter.- 7. Fehlertoleranter Steuerungsbaustein zur Vermeidung von Kollisionen.- 7.1 Ausfälle und Folgeschäden.- 7.2 Notwendigkeit einer Schutzeinrichtung gegen Kollisionen.- 7.3 Stand der Technik.- 7.3.1 Begrenzung der Schadenshöhe.- 7.3.1.1 Mechanische Lösung.- 7.3.1.2 Steuerungstechnische Lösung.- 7.3.2 Vermeidung von Kollisionen.- 7.3.3 Annäherungsschalter.- 7.3.4 Kollisionsfreie Teileprogramme.- 7.3.4.1 Maschinelle Programmierung.- 7.3.4.2 Manuelle Programmierung an der Maschine.- 7.3.5 Automatische Rohteilerkennung.- 7.3.6 Echt zeitkollisionsüberwachung.- 8. Verbesserung des Schutzes gegen Kollisionen in Maschinen-Arbeitsräumen.- 8.1 Kollisions — Ursachen.- 8.2 Diskussion der Ergebnisse.- 8.3 Einfluß des Werkers.- 8.4 Ansprüche an einen umfassenderen Kollisionsschutz für Drehmaschinen.- 8.4.1 Aufgabenkatalog.- 8.4.2 Informationsaufbereitung für das Kollisionsschutzsystem.- 8.4.3 Programme.- 8.4.4 Hardware.- 8.4.4.1 Rechenbausteine.- 8.4.4.2 Sensoren.- 9. Entwicklung eines Kollisionsschutzsystems.- 9.1 Konzeption.- 9.2 Datentechnische Beschreibung der Maschinenkonfiguration.- 9.2.1 Maschinenfeste Konturteile.- 9.2.2 Bewegliche Kollisionskontur.- 9.2.2.1 Programm WZK 1.- 9.2.2.2 Programm WZK 2.- 9.2.2.3 Programm WZK 3.- 9.2.3 Darstellung der erzeugten Konturen.- 9.2.4 Programme zur Kollisionsrechnung.- 9.3 Ausblick.- 10. Zusammenfassung.- A.1 Logische Reihenanordnung.- A.2 Logische Parallelanordnung (Redundanz).- A.3 Parallel-Reihen- und Reihen-Parallel-Anordnung.- A.4 Zuverlässigkeitsfunktion und Ausfallverteilung.- A.5 Konstante Ausfallrate z.- A.6 Zeitabhängige Ausfallrate.- A.7 Die Gauss’sche Ausfallverteilungsfunktion.