Statistische Prozessregelung kontinuierlicher Merkmale in flexiblen Fertigungssystemen

Abstract

In dieser Arbeit wird der Einsatz statistischer Methoden zur Prozessregelung in der mechanischen Motorenfertigung eines führenden Premium-Automobilherstellers untersucht. Zu Beginn werden die statistischen Grundlagen beschrieben, welche für das Verstehen des Grundkonzepts der statistischen Prozessregelung notwendig sind. Darauf folgt eine theoretische Einarbeitung in die statistische Prozessbewertung und -regelung von kontinuierlichen Merkmalen. Anschließend werden Kriterien zur Messdatenerfassung behandelt. Dabei wird ein Bogen von der Messprozessfähigkeit, welche die Voraussetzung für eine statistische Prozessregelung darstellt, über das Messdatenformat bis hin zur Infrastruktur für die Messdatenverarbeitung gespannt. In der untersuchten Umgebung wurde dabei besonders bei den beiden letzten genannten Punkten akuter Handlungsbedarf entdeckt. Daher werden am Ende des Kapitels eine praxistaugliche Harmonisierung des Messdatenformats für Linien mit FFS, sowie notwendige Anpassungen der Infrastruktur zur Messdatenverarbeitung beschrieben. In weiterer Folge steht die systematische Erhebung von Produkt- und Prozessdaten zur Erfüllung von Qualitätsanforderungen im Mittelpunkt. Es werden Arten und Anforderungen genannt und mit der IST-Situation am Standort abgeglichen. Dabei treten die Schwächen von Stichprobenprüfungen in FFS zu Tage, die sich im Besonderen in der zu geringen Anzahl von Prüfteilen für Parallelbearbeitungen manifestieren. Da eine massive Aufstockung von fertigungsnahen Messmitteln für Stichprobenprüfungen sowohl aus Kosten- als auch aus Zeitgründen wenig realistisch erscheint, wird eine Echtzeit-Prozessüberwachung von Prozessparametern als vielversprechende Alternative skizziert. Abschließend werden die eingesetzten statistischen Methoden zur Prozessbewertung und Prozessregelung am Standort validiert und durch konkrete Maßnahmen deren Einsatz optimiert. Der Fokus liegt dabei im Besonderen auf dem Einsatz von Qualitätsregelkarten (QRK), der Standardisierung des Ablaufs für Langzeitfähigkeitsuntersuchungen (PFU) sowie der Implementierung eines automatisierten Berichtswesens.

This thesis analyses the usage of statistical process control in mechanical production. A literature review introduces the general statistical basis and describes the theoretical concept of statistical process control of variable characteristics in detail. Practical implementation is discussed using a leading premium car manufacturer as an example. In particular measurement data acquisition is addressed. Main issues are the test equipment capability, the measurement data format as well as the infrastructure to process measurement data. Especially, the last two topics show significant potential for improvement. Therefore, the harmonization of the measurement data format and adaptions concerning the measurement data processing are described. In addition, the challenge of collecting data on product and process specifications is outlined. Particular attention is paid to the link between product and process specifications. This link provides a promising alternative to classic strategies of collecting product specifications in flexible manufacturing systems. Finally, the practical usage of statistical methods in the mechanical production is validated and optimized. The main objectives are the use of quality control charts, the standardisation of process capability analysis as well as the implementation of an automated reporting system.