Die Bedürfnisse der Kunden, die Produkte verwenden, werden immer anspruchsvoller, was die Leistung, die Anschaffungskosten und die Lebensdauer betrifft, wenn diese nicht geplant ist. Parallel dazu wird das Qualitätsniveau der Unternehmen immer anspruchsvoller, man spricht von fehlerhaften ppm (parts per million). In der Serienproduktion hat die maschinelle Bearbeitung jedoch noch viele Jahre vor sich, da sie sehr effizient ist.
Diese verschiedenen Punkte erfordern von der Industrie immer bessere Leistungen im Bereich des Projektmanagements und damit der Validierung der verschiedenen Schritte der Konzeption, Herstellung und Überprüfung der von den Endkunden erwarteten Leistung.
Bei der Herstellung des Produkts gibt es vier Phasen:
- Die Gestaltung des Produkts
- Die Industrialisierung des Produkts
- Die Überprüfung des Prozessprodukts
- Die Qualifizierung des Prozessprodukts
1. Die Phase des Produktdesigns
Ziel dieser Phase ist es, die Pläne für das herzustellende und zu bearbeitende Teil zu entwerfen. Während vor einigen Jahren die Pläne noch von Hand konstruiert wurden, werden heute alle Teile am Computer mithilfe eines CAD-Software (computergestütztes Design). Das macht es effizienter und ermöglicht es, sich krummlinige Teile vorzustellen, die nicht durch eine Zeichnung definiert werden können.
2. Die Industrialisierung des Produkts
In der Serienproduktion hat die maschinelle Bearbeitung noch viele Jahre vor sich, da sie sehr effizient ist. Es liegt an uns, unsere Methoden und Werkzeuge zur Unterstützung der digitalen Integration von Kompetenzen (Unternehmen 4.0) einzusetzen, um unsere Programmierer und Einrichter zu unterstützen.
Um Teile herstellen zu können, die in ihrer Morphologie immer komplexer werden (Integration von immer mehr Servicefunktionen in ein und dasselbe Teil), werden die Kinematiken von Werkzeugmaschinen immer komplexer, wenn es darum geht, sie von Hand zu programmieren. Selbst mit einer in den CNC-Direktoren integrierten Unterstützung. Optimierte Bahnen für Schneidwerkzeuge, die leistungsfähige Bahnen in Bezug auf Formgebung und Spankontrolle bieten, sind nicht immer verfügbar.
Aus diesem Grund werden Fertigungsprogramme jetzt mithilfe von CAM-Software. Die computergestützte Fertigung (CAM, CAD/CAM) bietet uns bei entsprechender Parametrisierung durch den Benutzer eine Maschinencodierung (Postprozessor), die aus Sicht der Bearbeitung leistungsfähige Werkzeugwege erzeugt.
3. Die Überprüfung des Prozessprodukts
Diese Phase dient dazu, zu beweisen, dass die Serienproduktion das angestrebte Qualitätsniveau einhält. In dieser Phase geht es darum, die Maschine so einzustellen, dass einige Teile produziert werden können.
Da die Teile immer komplexer werden, vervielfacht sich auch die Anzahl der zu erstellenden Oberflächen. Die Anzahl der zu erstellenden und zu beherrschenden Spezifikationen wird von Tag zu Tag größer. Und Programmierer und Einrichter können nicht mehr einfach argumentieren, um die vielen Korrekturen vorzunehmen, die nötig sind, um gleich beim ersten Mal ein gutes Teil zu erhalten.
In diesem Zusammenhang die Automatisierte Prozesssteuerung (Automated Process Control, APC) ermöglicht es, diese Problematik zu lösen, indem alle Werkzeugkorrekturen automatisch auf das mittlere (Ziel-)Maß korrigiert werden und gleichzeitig die Qualität der Produktion verbessert wird.
4. Die Qualifizierung des Prozessprodukts
Diese Phase stellt sicher, dass man in der Lage ist, das Produkt im Laufe der Zeit zu reproduzieren.
Die Steuerung der Merkmale am Ziel ermöglicht es, die Herstellung von Bauteilen, Unterbaugruppen und sogar Baugruppen (Endprodukte) mit einem optimalen Verhaltensspielraum zu optimieren. Dies verbessert somit die Funktionsweise der Gesamtheit der Produkte. Leider erschweren externe Faktoren wie die Variabilität der Maschinen die Steuerung der Merkmale auf dem Ziel, weshalb die Bemaßungsabweichungen mit der statistischen Regel des SPC (Statistical Process Control). Das Hauptziel dieser Technik ist es, das Verhalten eines Prozesses mithilfe von Werkzeugen wie der Regelkarte zu überwachen und so die Ausschussquote durch Antizipation von Nichtqualität zu senken. Das von Shewart entwickelte Prinzip und die Regelkarten ermöglichen es nämlich, eine Maßnahme auf den Prozess nur dann anzuwenden, wenn er außer Kontrolle geraten ist (solange ich mich innerhalb meiner grünen Kontrollgrenzen befinde, korrigiere ich meinen Prozess nicht, und sobald ich meine Streuung verlasse, dann korrigiere ich ihn).
Die Herausforderungen
Angesichts dieser Schwierigkeiten muss also eine Lösung gefunden werden, die in der Lage ist, die drei Hauptherausforderungen zu bewältigen, mit denen die Industrie heute konfrontiert ist:
Herausforderungen 1 Die Fähigkeit, die Fähigkeit langfristig zu beherrschen.
Herausforderungen 2 : in der Lage sein, komplexe Teile in einer mehrdimensionalen Umgebung zu verwalten
Herausforderungen 3 : sich in die digitale Kette einfügen
Dieses System heißt Automated Process Control oder APC.
Es handelt sich um eine Weiterentwicklung der SPC, bei der Computermittel zur Steuerung eines Produktionsprozesses eingesetzt werden, um weitaus bessere Qualitätsergebnisse zu erzielen als mit der herkömmlichen SPC. Mit der APC ist es möglich, Dutzende von Korrektoren gleichzeitig zu justieren. Die APC korrigiert Abweichungen mithilfe eines Machine-Learning-Algorithmus. Zentriert auf das Ziel der Funktionsbemaßung driftet die Korrektur viel weniger in Richtung der Regelkartengrenzen ab und die Qualität wird langfristig beherrscht.
Schlussfolgerung
Obwohl SPC für viele Industrieunternehmen ein Standard ist, ist es schwierig, das System langfristig aufrechtzuerhalten, und es ist umständlich (Zeit für die Ausbildung der Einsteller...). Die Automated Process Control (APC) ermöglicht die gleichzeitige Justierung von Dutzenden von Korrektoren und korrigiert Abweichungen mithilfe einer Dämpfungsfunktion, die aus einem Machine-Learning-Algorithmus hervorgeht. Da die Korrektur auf das Ziel des Funktionsmaßes ausgerichtet ist, driftet sie viel langsamer in Richtung der Grenzen der Regelkarte ab und verbessert so die Qualität der Produktion erheblich.
