Funktionsorientierte Qualitätsregelung in Produktionsnetzwerken - Qualitätsmanagement in der Produktion hochpräziser Produkte durch netzwerkweite Datenintegration
Creators: name: Silbernagel, Rainer Maria
Publisher: name: Shaker Verlag
Year: 2023
Subjects: Produktionsnetzwerke
Selektive Montage
Digitaler Zwilling
Qualitätssicherung
Funktionsorientierte Qualitätsregelung
Künstliche Intelligenz

description: Die Produktion hochpräziser Produkte findet an der Grenze des technisch Machbaren statt. Dennoch kann es durch ungünstige Kombinationen einzelner Komponenten zu einer Nichterfüllung der Funktion des Endproduktes kommen, obwohl sich die Komponenten innerhalb der geforderten Toleranzen befinden. Durch die Anwendung funktionsorientierter Qualitätsregelstrategien, wie bspw. der selektiven Montage, innerhalb der eigenen Werksgrenzen, kann die technologische Komplexität reduziert werden. Dies ermöglicht die wirtschaftliche Produktion hochpräziser Produkte. Standort- und unternehmensübergreifend finden derartige Qualitätsregelstrategien jedoch bisher keine Anwendung, da u.a. kein ausreichender Informationsaustausch stattfindet. In der Unternehmenspraxis werden daher oft sehr enge Toleranzen für die zugelieferten Hochpräzisionskomponenten gesetzt, um die Qualität der Endprodukte sicherzustellen. Dies kann einen hohen Ausschuss auf Seiten des Lieferanten zur Folge haben. Langfristig sorgt diese Ineffizienz im Produktionsnetzwerk für Wettbewerbsnachteile aller beteiligten Partner. Eine weitere, besondere Herausforderung bei der verteilten Produktion in Produktionsnetzwerken besteht darin, dass Komponenten nicht als Einzelteile weitergereicht, sondern in Losen produziert und zu Transporteinheiten gebündelt auf Ladungsträgern zwischengelagert werden. Diese Lose sind individuellen Einflüssen ausgesetzt. Somit ergeben sich losspezifische Verteilungen der funktionskritischen Merkmalsausprägungen der Komponenten. Dies erhöht die Komplexität in der Produktion und wird in Qualitätsregelstrategien bisher nicht berücksichtigt. Um diesen Defiziten zu begegnen, wird in der vorliegenden Arbeit ein Ansatz zur funktionsorientierten Qualitätsregelung in Produktionsnetzwerken entwickelt. Dieser ermöglicht die unternehmensübergreifende Anwendung bestehender und neuer Qualitätsregelstrategien, welche die Logistik einbeziehen und die Autonomie externer Partner berücksichtigen. Das entwickelte Qualitätsregelungssystem ist in der Lage, auf die losspezifischen Eigenschaften der verschiedenen Komponenten durch Anpassung der Prozessparameter korrespondierender Komponenten zu reagieren, die Lose gezielt zusammenzubringen und sogar Toleranzen individuell anzupassen. Durch die Entwicklung echtzeitfähiger, interoperabler Funktionsmodelle zur Prognose der Produktfunktion, kann die Funktionsorientierung in allen Phasen des Produktentstehungsprozesses erzielt werden. Mithilfe eines simulativen Entscheidungsunterstützungssystems gelingt es, die unternehmensübergreifenden, funktionsorientierten Qualitätsregelstrategien hinsichtlich der resultierenden Qualitätsverbesserung und ihrer netzwerkweiten Wirtschaftlichkeit zu bewerten. Somit lässt sich der Mehrwert einer netzwerkweiten Datenintegration quantifizieren. Der Ansatz kann sowohl in bestehenden, als auch bei der Planung neuer Produktionsnetzwerke verwendet werden. Der Ansatz wurde in einem Produktionsnetzwerk zur Herstellung hochpräziser Dieselinjektoren validiert. In Simulationsstudien konnte dabei, selbst unter Aufweitung sämtlicher Toleranzen, die Qualität verbessert (in Form des netzwerkweiten First Pass Yield und der Verteilungen in den End-of-Line-Funktionsprüfpunkten) sowie der Gesamtgewinn des Produktionsnetzwerkes signifikant erhöht werden. Dadurch können Ineffizien-zen im Produktionsnetzwerk abgebaut werden. Eine Erprobung in realer Produktionsumgebung konnte die Ergebnisse bestätigen. Es kann somit gezeigt werden, dass eine toleranzfreie Serienproduktion möglich ist.