Dokumentationslücke geschlossen Automatisiert prüfen und archivieren auch im schnellen Fertigungsablauf

Autor / Redakteur: Wolfgang Faulhaber, Markus Pohl / Reinhard Kluger

Auch bei schnelllaufenden Herstellverfahren darf die 100-Prozent-Kontrolle nicht auf der Strecke bleiben, nur weil das Dokumentieren länger dauert als das Fertigen. Jetzt lassen sich Sensordaten für jeden Hub automatisch generieren, ohne dass der Anwender eingreifen muss. Die Masse an Messwerten lässt sich dann zur Prozessdokumentation verdichten.

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Das Überwachungssystem erfasst und speichert die Presskräfte für jeden Hub. Ein leistungsfähiger digitaler Signalprozessor erlaubt eine 100 Prozent Erfassung auch bei schnellen Herstellungsprozessen von über 2000 Teilen/min
Das Überwachungssystem erfasst und speichert die Presskräfte für jeden Hub. Ein leistungsfähiger digitaler Signalprozessor erlaubt eine 100 Prozent Erfassung auch bei schnellen Herstellungsprozessen von über 2000 Teilen/min
( Archiv: Vogel Business Media )

Mehr und mehr nähern sich auch bei Massenteilen die Anforderungen an die gefertigte Qualität der Grenze von null ppm (parts per mio.). Bei komplexeren Produkten oder sicherheitsrelevanten Teilen, die mit eher langsamen Taktraten gefertigt werden, findet man zur Einhaltung der Qualitätskriterien häufig automatisierte Systeme für eine 100-Prozent-Kontrolle mit angeschlossener 100-Prozent-Dokumentation.

Anders bei kleineren Zulieferteilen, die mit schnellen Taktraten auf Hochleistungsautomaten gefertigt werden. Dort sind gängige Systeme gewöhnlich überfordert. Die entstandene Dokumentationslücke lässt sich mit den üblichen statistischen Methoden (SPC) nur teilweise schließen, weil zwischen zwei Stichproben keine weitere Kontrolle stattfindet. Die Firma Schwer + Kopka GmbH hat mit dem MES-Modul SK-prodis (Produktions- und Informationssystem) ein System entwickelt, das eine Prozessdokumentation auch bei schnellen Herstellungsprozessen zu 100 Prozent ermöglicht.

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Als Faustformelgilt: Je höher die Sicherheitsanforderungen und je größer die Bauteile, desto kompletter und lückenloser ist auch die Prüfung und Dokumentation des Herstellungsprozesses. Aus dem Umkehrschluss folgt: Je geringer die Sicherheitsanforderungen und je kleiner die Bauteile, desto lückenhafter ist auch die Prüfung und Dokumentation des Herstellungsprozesses.

Hinterachsen von Automobilen beispielsweise gelten als „Hochsicherheitsteil“. Sie werden daher zu 100 Prozent geprüft und gekennzeichnet, bevor sie an den Automobil-OEM geliefert werden. Die Prüfwerte werden umfassend dokumentiert und archiviert, so dass über Jahre eine Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Achse und der montierten Funktionsbaugruppen möglich ist. Die hundertfach in einem Fahrzeug verbauten Kleinteile wie Verbindungselemente oder Stanzteile hingegen können diesen Prüfumfang nicht bieten.

Prüfungs- und Dokumentationsformen heute

Die heute üblichen Prüfungs- und Dokumentationsformen insbesondere in der Zulieferindustrie lassen sich in zwei Bereiche gliedern:

  • Stichproben (SPC)
  • 100-Prozent-Dokumentation

Die Dokumentation von Stichproben über SPC-Systeme (Statistical Process Control) ist die mit Abstand häufigste Art der Prüfung und Dokumentationsform in der industriellen Serienproduktion. Über geeignete Messmittel werden hier nach einem vorgegebenen Rhythmus Stichproben entnommen, die im Prüfplan vorgesehenen Merkmale erfasst und statistisch ausgewertet. Mit Hilfe dieser Statistik — verbunden mit vorgegebenen Grenzen — lassen sich Prozessverläufe beobachten und steuern. Verlässt der Prozess z.B. aufgrund von Werkzeugverschleiß die aktuell geltenden Eingriffsgrenzen, wird das Bedienpersonal gewarnt und kann korrigierend eingreifen. SPC ist ein wichtiger Baustein in der Kette der Prozessoptimierung, eine lückenlose 100-Prozent-Dokumentation von Prozessdaten ist sie aber nicht und scheidet somit aus.

Weitaus seltener als die SPC ist die 100-Prozent-Dokumentation in der Zulieferindustrie anzutreffen. Anwendungen findet man mitunter bei der Herstellung von Hochsicherheitsteilen in der Luftfahrt- und Automobilindustrie vorzugsweise bei Fertigungen mit relativ langsamen Takt- oder Zykluszeiten, wie bei dem eingangs erwähnten Beispiel der Hinterachse geschildert. Die 100-Prozent-Dokumentation stösst an ihre Grenzen, wenn kleine Teile in hohen Takt- oder Zyklusraten produziert werden.

Läuft beispielsweise ein Stanzautomat mit 500 Hüben pro Minute, so betrüge die Prüf- und Dokumentationszeit pro Teil sicherlich ein Mehrfaches der eigentlichen Produktionszeit, was eine 100-Prozent-Dokumentation in aller Regel technisch nicht machbar und unwirtschaftlich macht. Damit scheidet bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten eine maßliche Prüfung aller relevanten Merkmale der Teile aus. Nun müssen andere Merkmale definiert werden, die qualitätsrelevant und gleichzeitig einfach erfassbar sind. Ein weiteres Hemmnis stellt bei schnellen Prozessen auch die Speicherung und die Handhabung des erzeugten großen Datenvolumens dar, das sich im Laufe der Zeit ergibt.

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