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Der Qualitätsregelkreis ist der Ausdruck für eine in den letzten Jahren zunehmend vorherrschenden Sichtweise qualitätssichernder Aktivitäten, wobei die Gesichtspunkte der Prävention und der kontinuierlichen Verbesserung im Vordergrund stehen. Ein wesentliches Erweiterungspotenzial gegenüber den herkömmlichen Prozessüberwachungssystemen besteht in der Automatisierung der Fehleranalyse innerhalb der Prozesskette. Dies umfasst:
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die Erhöhung der Prozessverfügbarkeit und Minimierung des Aufwands, der Kosten und der Ausfallzeiten bei Störfällen durch bessere Diagnosefähigkeit,
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die Integration der Prozessinformation und der Mitarbeitererfahrung in einer Wissensbasis sowie direkte Datenübernahme von der Entwicklung in die Qualitätssicherung und
- die wirtschaftliche Umsetzung durch die Verwendung vorhandener Messsysteme.
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Demgemäß ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens die Entwicklung eines modellbasierten Systems zur automatisierten Qualitätssicherung am Beispiel des Karosserierohbaus, Bereich Fertigung von Türen und Klappen. Frühzeitige Fehlererkennung, Aufbaumöglichkeiten des Fehlerausbreitungsmodells, Ansatz von Methoden der künstlichen Intelligenz und Übertragbarkeit der entwickelten Methoden sind u.a. Fragestellungen, die im Rahmen dieses Projektes behandelt werden.
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Mittels eines flexiblen Messsystems werden die Schlüsselmerkmale des Produkts erfasst und im Hinblick auf fehlende oder verschlechterte Qualität geprüft. Die bestehenden Funktionalitäten des Messsystems werden mit Algorithmen ergänzt, die als erste Stufe der Fehleridentifikation (pre-processing) zu betrachten sind. In diesem Schritt entscheiden die erweiterten Analysefunktionen des Messsystems, ob die Diagnosekette ausgelöst werden soll.
Ausgehend von den ermittelten Qualitätsmerkmalen werden zunächst mit Hilfe eines Fehlerausbreitungsmodells bei Produktabweichungen die ursprünglichen Fehlerquellen identifiziert und lokalisiert. Die Aspekte von Wiederverwendbarkeit und Übertragbarkeit werden beim Aufbau des Modells mit berücksichtigt. Die Identifikation einer Fehlerquelle entscheidet über die notwendigen technologischen Maßnahmen, um rechtzeitig auf auftretende Fehler reagieren zu können.
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Bausteine des zu realisierenden Qualitätsregelkreises
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Das Projekt ist an Serienherstellern ausgerichtet, die komplexen mehrstufigen Fertigungsprozesse betreiben und eine hohe, nachhaltige Qualitätsniveau aufweisen müssen. Das Projekt erzielt durch eine Minderung des Qualitätsprüfungsaufwands und der Nacharbeitszeit eine Senkung der Produktionskosten. Die Umsetzung wissensbasierter Systeme in der Qualitätssicherung bietet neben der Objektivierung von Mess- und Auswertungsvorgängen den Vorteil, den Ressourcenverbrauch zu Gunsten des Produkts zu optimieren. Unterstützt durch geeignete Werkzeuge können die Mitarbeiter im täglichen Betrieb mit den hohen Anforderungen der Qualitätssicherungsaufgaben schneller und fundierter umgehen.
Gleichermaßen ist die Umsetzung eines derartigen Ansatzes in der Produktanlaufsphase von Vorteil. Beim Serienanlauf handelt es sich um eine kritische Phase, die zur rechtzeitigen Markteinführung eines Produktes beiträgt. In dieser frühen Phase kommen Ausfälle und Störungen häufiger vor. Hier würde eine von den Prozessplanern erstellte Diagnose‑Wissensbasis einen sicheren und vor allem kürzeren Anlauf bieten.
Des Weiteren weisen mehrere Forschungsarbeiten darauf, dass ein auf statistische Kennwerte beruhendes Modell eines komplexen Produktionsprozesses nicht in allen Prozessphasen ausreichend ist. Die Integration eines Modells der physikalischen Zusammenhänge im Prozess mit einem Überwachungssystem dient der Gewährleistung gleich bleibender, hoher Anlagenverfügbarkeit und Produktqualität.
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laufend
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11/2004-10/2007
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09.09.2006
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BMW Group, KUKA, Perceptron GmbH
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BayFor
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jährliches Kolloquium
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- Rashidy, H.; Zäh, M.: Paradigm for automation of quality control loops in complex manufacturing processes. Proc. 40th CIRP International Manufacturing Systems Seminar 2007. (pending acceptance)
- Zäh, M.; Rashidy, H.: Automatisierte Qualitätsregelkreise im Karosseriebau - Tiefer greifende Automatisierung für die Qualitätstechnik von morgen. wt-online, 9-2006, 597-601. <http://www.technikwissen.de/wt>
- Rashidy, H.: Modellbasierte, intelligente Qualitätsregelkreise im Karosserierohbau. In Hoffmann, H.; Reinhart, G.; Zäh, M.: Münchener Kolloquium 2006, Utz Verlag 2006, 271-272.
- Rashidy, H.: Modellgestützte, intelligente, Qualitätsregelkreise für komplexe Fertigungsprozesse, VBM Symposium, 17.11., TU München, Garching, 2005.
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