Mit «Delmia Operation Intelligence» Fertigungsprozesse analysieren

Qualitätsverbesserungen durch Softwareanalyse

| Redakteur: Luca Meister

Die Software «Delmia Operation Intelligence» hilft Anwendern bei der Formulierung eigener Regeln, um Zusammenhänge zu beschreiben und die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Thesen zu überprüfen.
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Die Software «Delmia Operation Intelligence» hilft Anwendern bei der Formulierung eigener Regeln, um Zusammenhänge zu beschreiben und die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Thesen zu überprüfen. (Bild: 3DS)

>> Verbundwerkstoffe gewinnen seit Jahren kontinuierlich an Bedeutung, wenn es um Konstruktionen von Autos, Schiffen, Eisenbahnen und Flugzeugen geht. Leichte Konstruktionsbauteile stellen höchste Ansprüche an Fertigungstechnologien. Die Ausschussraten sind verglichen mit herkömmlichen Werkstoffen wie Metallen sehr hoch und verursachen hohe Kosten. Durch die Analyse der Fertigungsprozesse lassen sich mit der Software «Delmia Operation Intelligence» überdurchschnittliche Erfolge erzielen.

Die Komplexität des Composite-Herstellprozesses bewirkt häufig erhebliche Qualitätsprobleme. Simulationen helfen im Vorfeld, den Herstellprozess abzusichern und zu optimieren. Doch während der Herstellung der Bauteile tritt ein Problemphänomen auf.

Problemphänomen

Obwohl alle relevanten Prozessparameter im definierten Sollbereich liegen, wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht. Es tauchen unerklärliche Qualitätsschwankungen auf. Teilweise können diese Bauteile durch Nacharbeit «gerettet» werden, jedoch nicht in jedem Fall. Die erforderlichen Nacharbeiten binden Ressourcen, verursachen Lieferverzug und zusätzliche Kosten. Doch wie lässt sich dieses Rätsel lösen? Dazu muss man den gesamten Herstellungsprozess mit Verbundwerkstoffen intensiv beleuchten.

Heute sind zwischen 20 und 200 verschiedene Prozessschritte notwendig, um ein Bauteil aus Verbundwerkstoffen herzustellen. Dabei werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien miteinander vermischt. Eine Vielzahl von Parametern wie die Charakteristika des Rohmaterials (Rezeptur, Struktur, Haltbarkeit und Lagerzeit), verwendete Ressourcen, Maschineneinstellungen und sonstige Produktionsbedingungen (Wartezeiten, Umgebungsbedingungen) haben Einfluss auf die Verarbeitungsqualität.

Der erste Schritt bei der Fehleranalyse besteht häufig darin, sicherzustellen, dass alle Parameter innerhalb ihrer Spezifikation liegen. Das bringt Verbesserungen, doch häufig nicht in ausreichendem Masse. Ein weiterer Schritt ist die Anwendung bekannter statistischer Auswertungsmethoden. Allerdings hilft statistische Software zur Fehleranalyse nicht immer, da sie einerseits eine gewisse Datenmenge benötigt, andererseits kann sie alphanumerische Parameter nicht analysieren. Fehlende Daten (Sensorbruch, Datenübertragungsprobleme usw.) stellen diese Verfahren vor weitere Herausforderungen und führen zu Verfälschungen. Diese Werkzeuge erfordern zudem ein hohes Expertenwissen.

Sichere Qualitätsprognose durch Mustererkennung

Genau an dieser Stelle setzt die Software «Delmia Operation Intelligence» an, um die Fertigungsprobleme zu analysieren und anschliessend die Prozesse zu formalisieren. Die entscheidende Methode ist das Erkennen von Mustern in den Prozessdaten mit Hilfe logischer Algorithmen.

Dabei werden jeweils die Bauteile miteinander verglichen, die fehlerbehaftet sind. Häufig liegen mehrere Prozessparameter in jeweils dem gleichen Intervall. Delmia Operation Intelligence unterstützt die Anwender beim Erstellen von Regeln, die diese Zusammenhänge beschreiben. Die Prozessexperten können diese Muster jederzeit gemeinsam beurteilen und überarbeiten. Durch das Formulieren eigener Regeln besteht die Möglichkeit, gewonnene Erkenntnisse und Thesen zu überprüfen. Die beteiligten Prozessexperten formalisieren auf diese Weise ihr Fertigungs-Know-how und machen es damit anderen Anwendern nutzbar.

Die hier entwickelten und aufgestellten Regeln fliessen in Empfehlungen für die Einstellung der Prozessparameter noch während der Fertigung neuer Bauteile ein. Dabei kann für jeden Prozessschritt ein passender Regelsatz formuliert werden. Diese Sätze nehmen dabei Bezug auf die im aktuellen Kontext beeinflussbaren Parameter.

Ein wertvoller Nutzen zeigt sich in einer Risikoeinschätzung noch während des Fertigungsprozesses. Wichtig ist dabei die frühzeitige Bewertung der zu erwartenden Qualität.

Prozesszyklus um einen Drittel reduziert

In der Praxis hat sich die hier vorgestellte Software bereits mehrfach bewährt. Ein Hersteller für Composite-Bauteile, zum Beispiel, hatte erhebliche Probleme mit Delaminationen. Durch die erforderliche Nacharbeit war er nicht mehr in der Lage, Liefertermine einzuhalten. Es kam zu wirtschaftlichen Verlusten. Dank des Einsatzes von Delmia und damit verbundener Audits liessen sich erhebliche Qualitätsverbesserungen erzielen. Die Ausschussrate sank von 13 Prozent auf 0 Prozent, die erforderlichen aufwändigen Nacharbeiten sanken von 28 Prozent auf nur noch 1 Prozent. Die Mitarbeiter waren wieder stolz auf ihre Arbeit und die Motivation stieg deutlich an.

Auch bei einem weiteren Beispiel hatte der Hersteller von Composite-Teilen erhebliche Probleme bei der Qualität der Fertigung. Durch den Einsatz von Delmia gelang es den Beteiligten, ihre Kosten für Reparaturen und Nacharbeiten innerhalb weniger Wochen um rund 40 Prozent zu senken. Der Prozesszyklus zur Herstellung des Bauteils reduzierte sich von 89 Tagen auf 59 Tage. Auch bei diesem Produzenten verbesserte dieser Erfolg Arbeitsmotivation und Wirtschaftlichkeit erheblich.

Produktivität steigern

Composite-Bauteile können ihre Vorteile wie geringes Gewicht und hohe Festigkeit nur dann am Markt durchsetzen, wenn sie zu vertretbaren Kosten und in guter Qualität hergestellt werden. Der Herstellprozess ist anspruchsvoll, viele Parameter haben darauf Einfluss. Qualitätsprobleme entstehen häufig aus der Kombination verschiedener Prozessparameter. Die Herausforderung besteht darin, die Wechselwirkung dieser Parameter zu erkennen.

Der Einsatz von Delmia Operation Intelligence fördert das Verständnis für die internen Zusammenhänge. Neuartig ist die Mustererkennung durch logische Algorithmen. Sie wirken bereits während der Fertigung neuer Bauteile und führen konsequent zu Qualitätssteigerungen. In der Folge lassen sich Durchlaufzeiten reduzieren, Prozesse absichern, Ressourcen besser auslasten und nicht zuletzt die Produktivität steigern. <<

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