Integrierte Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen

Die Bedingungen, unter denen Wettbewerbsvorteile erlangt werden können, haben sich für die Unternehmen in den letzten Jahren wesentlich verändert. Auf Grund der allgemeinen Markt- und Innovationsdynamik und der zunehmenden Sättigung der Märkte reichen die traditionellen Methoden nicht mehr aus, um sich gegenüber den Wettbewerbern zu profilieren (Bild 1.1).

In diesem Kapitel wird die Situation der Qualitätssicherung in der flexiblen Fertigung analysiert. Flexible Fertigungszellen werden den vom Markt gestellten Anforderungen am weitesten gerecht. Problematisch ist jedoch die Frage, wie die Qualität der mit diesen Systemen hergestellten Werkstücke gesichert und verbessert werden kann. Der Aufbau und die Steuerungsstruktur flexibler Fertigungszellen und -systeme wird am Anfang der Situationsanalyse beschrieben. Nach einer kurzen Erläuterung des Qualitätsbegriffs wird der Einsatz von Qualitätssicherungsmethoden in der Fertigungstechnik behandelt. Die Möglichkeiten, qualitätssichernde Maßnahmen in der flexiblen Fertigung umzusetzen, und der derzeitige Stand der Strukturierung hierarchischer Qualitätsregelkreise in der flexiblen Fertigung liefern wesentliche Erkenntnisse über den Stand der Technik der Qualitätssicherung in der Fertigung. Anschließend werden die auftretenden Fehler, die durch die Qualitätssicherung untersucht werden müssen, klassifiziert und durch die Analyse des Fehlergrads und der Fehlerkausalitäten beschrieben. Grundlegende Fehlerbehandlungsverfahren werden vorgestellt, untersucht und auf ihre Verwendbarkeit im Rahmen der Qualitätssicherung hin überprüft.

Qualitätssicherung muß für die Integration in flexiblen Fertigungszellen verschiedenen Anforderungen gerecht werden. Damit in den Zellen automatisierte Qualitätsregelkreise geschlossen werden können, müssen bei Werkzeugmaschinen, Meßtechnik und Sensorik definierte Anforderungen erfüllt sein.

Im vierten Kapitel wird das Konzept der integrierten Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen vorgestellt. Der Kerngedanke ist die Bildung von Qualitätsregel-kreisen in der flexiblen Fertigung. Hierzu müssen die zu berücksichtigenden Objekte und Aufgaben der Qualitätssicherung näher untersucht werden. Das Ziel einer ganzheitlichen Qualitätssicherung in der flexiblen Fertigung läßt sich nur durch ein wirkungsvolles Zusammenspiel der Aufgaben und Objekte der Qualitätssicherung erreichen.

Im folgenden Kapitel wird die Realisierung des in Kapitel 4 beschriebenen Konzepts der integrierten Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen beschrieben. Sie basiert auf Vorarbeiten, die in Form der System- und Entwicklungsumgebung zur Verfügung standen. Es handelt sich hierbei um die flexible Fertigungssystemumgebung des iwb sowie um die bestehenden Systeme der Fertigungsleittechnik und der darauf aufgebauten Steuerungsstruktur.

Durch die veränderten Marktbedingungen haben sich auch die Anforderungen an die Produktion geändert. Produkte müssen in Zukunft innerhalb kürzerer Zeit bei zunehmender Variantenvielfalt, in kleineren Losgrößen und mit einem höheren Qualitätsniveau hergestellt werden. Eine Lösung, diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist der Einsatz von flexiblen Fertigungszellen in der Fertigung. In flexiblen Fertigungszellen können Werkstücke in kleinen Stückzahlen und unterschiedlichsten Varianten flexibel hergestellt werden. Ein Defizit beim Einsatz von flexiblen Fertigungszellen ist jedoch die bislang fehlende systematische Vorgehensweise zur Sicherung und Verbesserung des Qualitätsniveaus der Werkstücke.

Ziel der Arbeit ist daher ein Konzept zur integrierten Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen, das Fehler, die zu Qualitätsverlusten führen, frühzeitig erkennt und durch die Umsetzung qualitätssichernder Maßnahmen im technischen Prozeß behebt. Hierfür ist der Übergang von der dem technischen Prozeß nachgeschalteten Qualitätskontrolle auf die den technischen Prozeß begleitende Qualitätsregelung erforderlich.

Das Konzept zur integrierten Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen umfaßt dabei folgende Punkte: Die Strukturierung der Qualitätssicherungsaufgaben und die Erarbeitung einer Systematik für die Erfassung, Auswertung und Behebung von Fehlern, die zu Qualitätsverlusten führen, haben die Entwicklung von Qualitätssicherungsfunktionalitäten in flexiblen Fertigungszellen ermöglicht. Durch die Integration der Qualitätssicherungsfunktionen in flexiblen Fertigungszellen können Qualitätsdaten aus dem technischen Prozeß rückgeführt, Fehler erkannt, Behebungsmaßnahmen generiert und durchgesetzt werden.

Die integrierte Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungszellen führt durch die Bildung von Qualitätsregelkreisen zu einer erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit bei auftretenden Fehlern sowie deren Behebung. Die Qualität der in den flexiblen Fertigungszellen hergestellten Werkstücke wird somit verbessert.