Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

App-basierte Aufwandsreduzierung bei der adaptiven Prüfung in der Produktion von Varianten

Forschungsziel ist die Entwicklung eines in einer App automatisierten Verfahrens zur Aufwandsreduzierung der Prüfplanung und adaptiven Prüfung für die Variantenproduktion. In der Variantenproduktion ist eine 100 %-Prüfung mit vollständiger Prüfung aller Prüfmerkmale üblich. In der Großserienproduktion wird dieser Prüfaufwand mit einer adaptiven Stichprobenprüfung verhindert, die sich nur auf Schlüsselmerkmale bezieht. Die Implementierung dieser Stichprobenprüfung erfordert von KMU oft nicht vorhandene Personalkapazitäten und statistisches Wissen. Der Lösungsweg um diese Aufwände zu reduzieren, besteht darin, auf statistischen Methoden basierende Algorithmen zur Definition von Schlüsselmerkmalen und Mischlosbildung zu entwickeln. Diese nutzen als Input historische Messdaten der Varianten. Schlüsselmerkmale werden definiert, indem vom ersten Algorithmus je Variante Prüfmerkmale mit redundanter Prüfaussage identifiziert und die Fertigungskritischsten als Schlüsselmerkmal festgelegt werden. Der zweite Algorithmus nutzt die Schlüsselmerkmale und vergleicht sie Varianten übergreifend anhand ihrer Messdaten. Bei fertigungstechnischer und statistischer Ähnlichkeit werden sie zu Mischlosen gruppiert. Diese dienen als Input für adaptive Stichprobenprüfpläne, die die Prüffrequenz und den Prüfumfang gemäß der Qualitätslage und des Risikos anpassen. Ergebnis ist ein Verfahren zur Prüfplanung einer adaptiven Prüfung in der Variantenfertigung. In dieses sind Algorithmen zur Identifikation von Schlüsselmerkmalen und zur Mischlosbildung sowie für die Variantenfertigung angepasste Stichprobenprüfpläne mit Risikobetrachtung integriert. Das Verfahren wird als App umgesetzt, die den Nutzer bei der Anwendung unterstützt. Der Nutzen der KMU ergibt sich aus einer App, die die Wettbewerbsfähigkeit durch eine adaptive Stichprobenprüfung mit Risikobetrachtung, entlastetes Prüfpersonal, Prozessverbesserungshinweisen, erhöhter Ressourceneffizienz und reduzierter Produktionskosten steigert.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsprojekt „APProVe“ wurde ein Verfahren entwickelt, um KMU eine Reduktion des Prüfaufwands in der Variantenproduktion zu ermöglichen. Es setzt auf die adaptive Prüfung, bei der Prüfumfänge auf Grundlage aufgenommener Prüfprozessdaten bestimmt werden. Die Verringerung des Prüfaufwands erfolgt dabei in drei Schritten: Schlüsselmerkmalsdefinition, Mischlosbildung und Bestimmung von Stichprobenumfängen.

Bei der Schlüsselmerkmalsdefinition werden Prüfmerkmale ausgewählt, welche alle relevanten Informationen über das Bauteil repräsentieren. Die Bildung der Mischlose zielt darauf ab, ähnliche Varianten zu einem gemeinsamen Los zusammenzufassen. Durch den vergrößerten Losumfang wird eine Stichprobenprüfung ermöglicht. Für jedes Schlüsselmerkmal in den einzelnen Mischlosen wird der Stichprobenumfang ermittelt. Weiter wird das Risiko für Fehlentscheidungen angegeben, welches durch die Verringerung des Prüfumfangs im Vergleich zu einer 100-Prozent-Prüfung aller Merkmale entsteht.

Um das Verfahren für die praktische Anwendung nutzbar zu machen, wurden die Algorithmen in der Programmiersprache „R“ umgesetzt und in einer App zusammengefasst. Die App ist lizenzfrei und ermöglicht eine adaptive Prüfplanung, auch ohne statistische Vorkenntnisse und hohen Personaleinsatz. Die App führt die Anwendenden durch die verschiedenen Schritte zur Prüfplanung und stellt im Anschluss einen Prüfplan zum Download bereit. Es besteht sowohl die Möglichkeit, eine voll automatisierte Auswertung durchzuführen, als auch einzelne Einstellungen manuell vorzunehmen. Anwendungen der App innerhalb der Unternehmen des PA zeigten, dass eine Verringerung des Prüfaufwands um bis zu 90 Prozent theoretisch möglich ist. Durch eine solche Aufwandsreduzierung ergibt sich für die KMU eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit durch entlastetes Prüfpersonal, erhöhte Ressourceneffizienz und reduzierte Produktionskosten.