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Qualitätskontrolle in der Fertigungsindustrie mit Hilfe von EDV-Anlagen PDF

126 Pages·1973·3.348 MB·German
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FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 2325 Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz Kuhn yom Minister fUr Wissenschaft und Forschung Johannes Rau Dr. -lng. Albert Bauer Dipl. -lng. Rolf Meier Dipl. -lng., Dipl. -Wirtsch.-lng. Hartmut Richter Dr. -lng. Hans-Peter Sieper Forschungsinstitut fUr Rationalisierung an der Rhein. -\Vestf. Techn. Hochschule Aach'?n Direktor: Prof. Dr. -lng. R. Hackstein Qualitatskontrolle in der Fertigungsindustrie mit Hilfe von EDV -Anlagen Westdeutscher Verlag Opladen 1973 ISBN-13: 978-3-531-02325-0 e-ISBN-13: 978-3-322-88581-4 001: 10.1007/978-3-322-88581-4 ©1973 by Westdeutscher Verlag, Opladen Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag Inhalt 1. EinfUhrung und Zielsetzung 5 2. Begriffsbestimmungen ... 9 3. Grundlagen und Voraussetzungen des Einsatzes von EDV-Anlagen zur Qualitatssicherung ............................ . 11 3. 1 Funktionsbereiche der Qualitatssicherung ........... . 11 3.2 Organisatorische Voraussetzungen fUr den EDV-Einsatz zur Qualitatssicherung ....... . 13 3.3 Grundlagen des EDV -Einsatzes .......... . 14 4. Einsatzmoglichkeiten der EDV zur Qualitatssicherung 18 4. 1 Wareneingangskontrolle .. . 19 4.2 Fertigungskontrolle .................. . 22 4.3 Funktions- und Endkontrolle ...........•. 27 4.4 Analyse und Uberwachung der Produktzuverlassigkeit 28 5. Beispiele fUr den praktischen Einsatz der EDV zur Qualitats- sicherung ............................•...... 29 5. 1 Wareneingangskontrolle .................... . 29 5. 1. 1 Grundlagen der Stichprobenprtifung in der Wareneingangs- kontrolle .........................•......• 29 5. 1. 2 Die Anwendung des kontinuierlichen Stichprobenplanes CSP-M in der Wareneingangskontrolle ......•..•.......•.. 32 5. 1.3 Die DurchfUhrung der Wareneingangskontrolle mit Hilfe von EDV -Anlagen .......................•........ 36 5. 2 Qualitatskontrolle in der Fertigung eines Unternehmens der feinmechanischen und optischen Industrie (Ernst Leitz GmbH, Wetzlar) ................•...•..••. 41 5.2.1 Angaben zur Organisation .......••.•.•.. 41 5.2.2 Aufgaben und Methoden der Qualitatssicherung . 42 5.2.3 Auftragsabwicklung und Qualitatssicherung 48 5.2.4 Auswertung der Qualitatsdaten .....••.... 50 5.3 Qualitatskontrolle in der Automobilmontage ... 55 5. 3. 1 Der Produktionsablauf in.der Automobilmontage . 55 5.3. 2 Aufbau und Aufgaben der Qualitatskontrolle .... 57 5. 3. 3 Analyse von Fehleraufschreibungen im Hinblick auf den EDV -Einsatz .................•...•....... 61 5.3.4 EDV-Einsatz bei der Adam-Opel-AG nach dem Off-line- Prinzip .....•.............•.......•.•... 67 5.3.5 EDV-Einsatz bei Chrysler nach dem Off/On-line-Prinzip. 72 5.4 Einsatzbeispiele der EDV zur Erfassung und Auswertung von Zuverlassigkeitsdaten ........•...•••.••.•. 77 5.4. 1 Erfassung und Auswertung von Garantie- und Kulanzdaten in der Automobilindustrie ...............•.•....... 77 3 5.4.2 Erfassung von Verschlei13daten bei M.A. N. 79 6. Zusammenfassung .••.•..•.••..•.••.•.. 81 Anmerkungen .......•...................... 82 Literaturverzeichnis 83 Abbildungen ..•.•. 85 4 1. Einfuhrung und Zielsetzung Das erhohte Qualitatsbewuf3tsein der Kaufer sowie die verstarkte Wettbe werbssituation, in der sich viele Unternehmen befinden, lassen der Quali tat der Erzeugnisse immer grof3ere Bedeutung zukommen. Urn eine markt gerechte Qualitatspolitik betreiben zu konnen, benotigt die Unternehmens leitung Informationen uber die Qualitat der Produkte bzw. uber das Quali tatsgeschehen in der Produktion. Neben den Marktanforderungen sind die Auswirkungen der technischen Ent wicklung auf die Qualitat der Produkte und auf die Methoden zur Qualitats stabilisierung und -verbesserung zu berucksichtigen. Der Stand der Tech nik gibt den Rahmen an, innerhalb des sen die yom Markt geforderte Quali tat gefertigt werden kann. Sowohl technische als auch wirtschaftliche Entwicklungen, wie z. B. die zunehmende Komplexitat der Erzeugnisse, haufige Anderungen der Erzeug nisse bzw. Entwicklung und Fertigung neuer Produkte oder der Einsatz me chanisierter und automatisierter Fertigungseinrichtungen, fuhrten im Be reich der Qualitatskontrolle zu einigen bemerkenswerten Veranderungen. Da die in dem vorliegenden Bericht angegangene Aufgabenstellung vor dem Hintergrund derartiger Veranderungen zu sehen ist, seien im folgenden die in diesem Zusammenhang wesentlichen Entwicklungstendenzen der Quali tatskontrolle kurz angedeutet: 1) Die EinfUhrung statistischer Methoden: Diese Entwicklung begann Anfang der vierziger Jahre, zunachst in den USA, mit der EinfUhrung der statistischen Qualitatskontrolle als "scientific ap proach to quality control"(l). Vor der Anwendung statistischer Methoden bestand Kontrolle vornehmlich in einer 100-prozentigen Prufung der fertigen Produkte. Die Qualitatskon trolle ubte also im wesentlichen eine Sortierfunktion aus, mit den Entschei dungsmoglichkeiten: Annahme oder Ablehnung (Ausschuf3 oder Nacharbeit). Die 100-prozentige Prufung wird auch heute noch bei sehr teueren Produk ten, geringen StUckzahlen oder z. B. solchen Teilen angewandt, von deren Funktion Menschenleben abhangen, soweit nicht ohnehin schon wirtschaft liche Erwagungen fUr eine 100-prozentige Kontrolle sprechen. Bei Massen artikeln ware diese Vorgehensweise zeitraubend und unwirtschaftlich. Auf der Basis der mathematischen Statistik wurden deshalb Methoden entwik kelt, die eine wirtschaftliche Prufung rrof3er StUckzahlen bei bekanntem Risiko ermoglichen. Bekannte Anwendungsg?!)iete dieser Verfahren sind die Wareneingangskontrolle und die Endkontrolle. Wahrend sich diese Art der Kontrolle zunachst nur auf die Annahme oder Ablehnung bereits gefertigter Einheiten beschrankt, zielt das Bestreben 5 der vorbeugenden Kontrolle darauf, die Entstehung schlechter Teile wah rend des Fertigungsvorgangs zu verhindern. Gegenstand dieser Art der Kontrolle ist also nicht mehr primar das Produkt, sondern das Fertigungs mittel und der Fertigungsprozel3. Die hier angewandten Methoden sind be kannt als Uberwachung und Maschinenfahigkeitsuntersuchungen der Be triebsmittel mit Hilfe von Maschinenkontrollkarten. 2) Die Automatisierung der Qualitatskontrolle: Automatische PrUfungen werden in steigendem Mal3e bei der Funktionskon trolle in der Montage und bei Endpriifungen mit Hilfe sogenannter Priifauto maten durchgefiihrt. Diese Gerate fiihren PrUfungen meist nach einem vor gegebenen Programm durch und zeigen Funktionsstorungen sowie teilweise direkt die Art und den Ort der Storung an. Zur gleichen Gruppe lassen sich auch Sortierautomaten zahlen, die zur Sortierung der Produkte in Gruppen oder Klassen aufgrund bestimmter Produkteigenschaften eingesetzt werden. Auch in der maschinellen Fertigung werden automatische Messungen meist als Mal3kontrolle vorgenommen. Derartige Priifungen findet man haufig in verketteten Fertigungseinrichtungen, wo die storungsfreie Fertigung von der einwandfreien Bearbeitung der jeweils vorgeschalteten Arbeitsgange abhangt. Messungen dieser Art konnen wegen der hohen Fertigungsge schwindigkeit oder wegen der Unzuganglichkeit des Mel30rtes i. a. nicht manuell durchgefiihrt werden. Mit zunehmender Automatisierung der Priifung und des Fertigungsprozes ses wird deshalb die Qualitatspriifung durch den Menschen mehr und mehr entfallen und einer iiberwachenden Tatigkeit, die in erster Linie auf den storungsfreien Ablauf des Prozesses gerichtet ist, Platz machen. Das Vorhaben, den Fertigungsprozel3 nach Mal3gabe der Qualitatsdaten des Erzeugnisses zu regeln, ist in der Fertigungstechnik erst in Ansatzen ge lungen. Als Beispiel moge die Mel3steuerung von Schleifmaschinen dienen. Weitere Entwicklungen deuten sich an in der Anwendung der adaptive con trol und der Steuerung von Transferstral3en aufgrund der automatischen Messung und Auswertung von Produkteigenschaften. 3) Die Steigerung der Qualitat durch Automatisierung der Fertigung: Die Automatisierung der Fertigungsverfahren iibt einen wesentlichen Ein flul3 auf die Qualitat industrieller Erzeugnisse aus. So beschreibt Droscha (2) eine Reihe von Anwendungsfallen, in den en als Folge der Automatisie rung von Fertigungsprozessen die Fertigungsqualitat entscheidend verbes sert werden konnte. Die durchgefiihrten AutomatisierungsmaBnahmen betrafen die Anwendung von Verfahren, die zusatzlich in den Fertigungsablauf eingefiihrt wurden, sowie die - meist stufenweise - Ablosung alter Verfahren durch neue. So berichtet Droscha, daB die Ausschul3quote'n in einem Fall halbiert, in ei nem anderen Fall von 3 % auf einen Bruchteil von maximal 0, 2 % gesenkt werden konnten. 6 4) Die Kontrolle der Zuver1assigkeit von Erzeugnissen: Wahrend in der Vergangenheit die systematische tiberwachung der Zuver- 1assigkeit auf einze1ne Branchen und Erzeugnisse beschrankt war, 1a13t man dies em Aspekt der Qualitat erst seit wenigen Jahren auf breiter Basis Be achtung zukommen. Ihren sichtbaren Ausdruck fanden diese Bemuhungen in der Grundung einer Arbeitsgruppe "Zuver1assigkeit" im Rahmen der Deutschen Gesellschaft fUr Qualitat. In dieser Fachgruppe haben sich eini ge Unternehmen der Automobilindustrie, des allgemeinen Fahrzeugbaus, der E1ektrotechnik u. a. m. zusammengesch1ossen, urn gemeinsam Defini tionen fUr die Charakterisierung der Lebensdauer industrieller Guter zu erarbeiten und Methoden und Richtlinien fUr ihre Erfassung zu bestimmen. Zu den Branchen, die sich schon geraume Zeit urn die Zuver1assigkeit ihrer Produkte bemuhen, geh6rt die e1ektronische Industrie. Hier werden z. B. umfangreiche Lebensdaueruntersuchungen an e1ektromechanischen und elek trischen Bauelementen durchgefUhrt. 1m Bereich des Maschinenbaus ist die Automobilindustrie sehr stark an Methoden zur Prufung und tiberwachung der Zuverlassigkeit interessiert. Es lassen sich hierbei zwei Richtungen unterscheiden: 1m einen Fall ist man darum bemuht, Teile; Aggregate oder komplette Produkte durch Simulation, z. B. auf Prufstanden, und unter ver schiedenen Umgebungseinflussen zu prufen, urn damit Aussagen uber die Lebensdauer zu gewinnen. Der andere Fall ist die Erfassung und Auswer tung der Zuverlassigkeitsdaten aus dem praktischen Einsatz der Produkte. Das erfordert die geeignete Auswahl der Daten, die Erfassung der Umge bungseinflusse und eine Speicherung der Daten uber einen langeren Zeit raum. 5) Die Integration der Qualitatskontrolle und der Aufbau von Qualitatsinformationssystemen: Die bisher geschilderten Veranderungen auf dem Gebiet der Qualitatskon trolle betreffen vorwiegend die Verfahren und die Vorgehensweise sowie in erheblichem Umfang die Veranderungen infolge technischer Entwicklun gen. Daruber hinaus sind jedoch auch auf dem Gebiet der Organisation vCillig neue Bestrebungen festzustellen. In den Betrieben wird die N otwendigkeit erkannt, die Bemuhungen urn die Qualitat nicht auf ein durch die Betriebs organisation vorgegebenes Abteilungsdenken zu beschranken, sondern alle an der Arbeit urn die Qualitat beteiligten Betriebsbereiche durch Informa tionskanale zu verflechten. Das bedeutet: Informationen aus den verschie denen Betriebsbereichen steuern wechselseitig die in den einzelnen Berei chen angewandten Verfahren. So kCinnten z. B. in der Wareneingangskon trolle Art und Umfang der Priliung nicht nur von einmal erstellten Spezifi kationen abhangen, sondern wiirden beeinflu13t von der Eignung der Teile im weiteren Fertigungsproze13. Die fUr die Qualitat verantwortlichen T~eitungsinstanzen mussen sich schnell und sicher aufgrund von wenigen instruktl\,c'l Informationen uber das inner und au13erbetriebliche Qualitatsgeschehen orientieren kCinnen. Die Leitung ben6tigt Informationen uber die yom Markt erwartete ulld geforderte Qua litat sowie uber die in den einzelnen Betriebsbereichen realisiert" Qualitat, insbesondere interessieren Starken und Schwachen des Unternehmens im 7 Vergleich zur Konkurrenz. Das geeignete Instrument zur schnellen Beantwortung so1cher Fragen ist ein differenziertes Kennzahlensystem, das der Leitung die benotigten Kon troll- und Entscheidungskriterien liefert. Die Weiterfiihrung bestehender Losungsansatze fUr Qualitatsinformations systeme ist eine dringende Aufgabe der Gegenwart und Zukunft. In diesem Bericht soll untersucht werden, we1che Moglichkeiten der Qua litatskontrolle durch moderne technische Hilfsmittel sowohl im technischen als auch im organisatorischen Bereich erschlossen werden. Da gerade im organisatorischen Bereich auf anderen Gebieten der Unternehmensfiihrung, z. B. der Fertigungsplanung und -steuerung, der Einsatz der Datenverar beitung sehr erfolgreich gestaltet werden konnte, sollen insbesondere die Einsatzmoglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung in der Quali tatskontrolle untersucht werden. Zur Losung der Aufgaben war die einschlagige Literatur einer kritischen Durchsicht zu unterziehen, und es war zu prufen, welche Losungsansatze sowohl von der Theorie als auch von der Praxis angeboten werden. Da eine Untersuchung auf dem Gebiet der Qualitatskontrolle vornehmlich an den Gegebenheiten und Bedurfnissen der betrieblichen Praxis orientiert sein sollte, wurden Betriebsuntersuchungen durchgefUhrt, die eine Grundlage fUr eigene tiberlegungen bieten und au/3erdem Beispiele fUr die praktische DurchfUhrung moderner Qualitatskontrolle liefern. Die vorliegende Untersuchung beschrankt sich auf die Fertigungstechnik. Fur die DurchfUhrung der Qualitatssicherung besitzt besonders ein Merk mal dieses Gebietes der industriellen Produktionstechnik gro/3e Bedeutung: Diese Erzeugungsprozesse laufen diskontinuierlich ab und stehen somit den kontinuierlichen Erzeugungsprozessen der Energie- und Verfahrenstechnik gegenuber. Wahrend unter einem diskontinuierlichen Erzeugungsproze/3 eine stufenweise Bearbeitung von Stuckgiitern verstanden wird, liegt beim kontinuierlichen Proze/3 ein stetiger Materialflu/3 vor. Der Einsatz von Rechnern zur Steuerung kontinuierlicher Vorgange in der Energie- und Verfahrenstechnik ist in vielen praktischen Einsatzbeispielen erprobt (3), (4), (5). In den hierbei zugrunde liegenden Prozessen werden u. a. die Qualitatsdaten des Produktes (Gewicht, Mischungsverhaltnisse, Dicke) zur Steuerung des Prozesses herangezogen. Die gesamte Fertigung unterliegt einer fortwahrenden automatischen tiberwachung und Kontrolle. In der diskontinuierlichen Stuckfertigung ist eine derartige vollautomati sche tiberwachung nur an Einzelmaschinen bzw. an verketteten Fertigungs einrichtungen, wie z. B. Transferstra/3en, moglich. Eine Steuerung dieser Fertigungsvorgange uber Rechner ist bis heute nur in wenigen Fallen fUr komplexe Fertigungseinrichtungen verwirklicht. Die tiberwachung und Steuerung einzelner Maschinen bzw. von Maschinengruppen uber Proze/3- rechner ist erst im Anfangsstadium der Forschung und Entwicklung. Die vorliegende Untersuchung wird deshalb den Einsatz automatischer Steuer gerate bzw. Rechner nur dort berucksichtigen, wo bereits heute konkrete Einsatzmoglichkeiten vorhanden sind und wo die Ergebnisse dieser Steuer einrichtungen u. U. Primarinformationen fur weitere Auswertungen dar- 8 stellen. Es ist das Ziel der vorliegenden Untersuchung, zunachst einige wesentli che Entwicklungslinien der modernen Qualitatskontrolle herauszuarbeiten und darauf aufbauend die Anforderungen an die Qualitatskontrolle in ver schiedenen Betriebsbereichen abzuklaren. Weiter solI der Versuch unter nommen werden, die Einsatzmoglichkeiten der automatischen Datenverar beitung a"lfzuzeigen, wobei der Anwendungsmoglichkeit im Rahmen eines Qualitatsinformationssystems besondere Beachtung zuteil wird. Ein Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf der Darstellung einer Reihe von praktischen Einsatzbeispielen der elektronischen Datenverarbeitung. Hierbei wird nicht in erster Linie das gesamte Qualitatswesen eines Be triebes geschlossen dargestellt, sondern es werden vielmehr einzelne Be reiche herausgegriffen, in denen die EDV bereits mit Erfolg eingesetzt wird. 2. Begriffsbestimmungen Qualitat: Zwei Komponenten bestimmen die Qualitat industrieller Erzeug nisse: "Quality of design" und "quality of conformance". Diese Unterschei dung, u. a. von 1. M. Juran (6) eingefUhrt, hat sich in der Fachwelt allge mein durchgesetzt. So verwenden z. B. die Deutsche Gesellschaft fUr Qua litat (ASQ) (7) und K. Stange (8) die Begriffe in der deutschen Ubersetzung und trennen zwischen der "Qualitat des Entwurfs" und der "Qualitat der Ubereinstimmung" . Bei genauer Betrachtungsweise schliel'3t die "quality of design" zwei Ent wicklungsschritte ein. 1m ersten Schritt wird ein Maximalrahmen entwor fen, der die Wiinsche und Vorstellungen des Verbrauchers weitgehend so wohl im Hinblick auf den Gebrauchswert als auch auf den Geltungswert des Erzeugnisses umfa/3t. Der zweite Schritt engt diesen Rahmen durch Be rucksichtigung der technologischen, fertigungstechnischen, wirtschaftli chen und marktpolitischen Randbedingungen ein und fUhrt damit erst zum fertigungsreifen Entwurf und zur Fertigungszeichnung. Die "quality of conformance" ist durch den Grad der Ubereinstimmung der gefertigten Erzeugnisse mit dem Entwurf bestimmt und damit ein Ma/3 fUr das Qualitatsniveau und die Gleichma/3igkeit der Fertigung. Das Schwerge wicht der Untersuchungen liegt bei der Bestimmung der Qualitat der Uber einstimmung (Fertigungsqualitat) und den Verfahren zu ihrer Verbesserung und Sicherung. Fragen der Entwurfsqualitat werden nur dort angeschnitten, wo sich Wechselbeziehungen zwischen diesen beiden Komponenten der Qua litat ergeben. In jiingerer Zeit gewinnt neben Entwurfs- und Fertigungsqualitat die Zuver lassigkeit des Erzeugnisses und damit die Analyse und Kontrolle der Zu verlassigkeit immer mehr an Bedeutung. Die Deutsche Gesellschaft fUr Qualitat definiert Zuverlassigkeit als die Fa higkeit einer Ware, denjenigen durch den Verwendungszweck bedingten An forderungen zu geniigen, die an das Verhalten ihrer Eigenschaften wahrend 9 einer gegebenen Zeitdauer gestellt werden (9). Das Schema nach Abb. 1 stellt den Zusammenhang der drei Teilbereiche der Produktqualitat dar. Demnach wird die Zuverlassigkeit eines Produk tes sowohl von der Entwurfs- als auch von der Fertigungsqualitat be stimmt; als wesentlicher Gradmesser fUr die Produktqualitat gibt sie AufschluC3 iiber das Niveau dieser beiden Qualitatskomponenten. Qualitatssicherung Die Stabilisierung und Steigerung der Produktqualitat sind Ziel und Aufga be der Qualitatssicherung. Hierbei lassen sich zwei Bereiche unterschei den: Der Planungsbereich und der Kontrollbereich. Schon wahrend der Planungsphase fUr Produkte, also bei der Konzeption der Entwurfsqualitat, wird die Qualitatssicherung eingeschaltet. Sie iiber nimmt dabei im wesentlichen die Aufgaben der Qualitatsbewertung, die z. B. in die Wertanalyse und Produktplanung eingeht; sie wirkt mit bei der Bestimmung der Fertigungsverfahren, nimmt EinfluC3 auf die Kon struktion, z. B. in bezug auf Wartungsfreundlichkeit des Produktes oder iibernimmt Teilaufgaben, z. B. bei der DurchfUhrung von Lebensdauer versuchen. Auch auf anderen Gebieten, wie z. B. Marktforschung und Ver suchsplanung, sind Aspekte der Produktqualitat zu beriicksichtigen. Die Aufgaben, welche der Qualitatssicherung auf dem Planungs- und Entwurfs sektor obliegen, sollen unter dem Begriff Qualitatsplanung zusammenge faC3t werden. Aufgabe der Qualitatskontrolle ist es, die geplante Produktqualitat zu ver wirklichen. Sie erreicht dieses Ziel durch Priifung der Erzeugnisse, Steue rung des Fertigungsprozesses (im Sinne der Abb. 2) und trberwachung des Fertigungsprozesses. Gegenstand der Qualitatspriifung ist also stets das Erzeugnis, dessen Merk male und Eigenschaften mit Zeichnungen oder Mustern verglichen werden. Das Kennzeichen der Qualitatspriifung ist, daC3 sie nach dem AbschluC3 der Bearbeitung stattfindet und die Ergebnisse der Priifung ohne EinfluC3 auf den FertigungsprozeC3 bleiben. Diese Art der Qualitatskontrolle laC3t sich auch als Steuervorgang auffassen, bei dem die Priifergebnisse die Steuer signale fUr einen Sortiervorgang (z. B. Gut-Schlecht) darstellen (vgl. Abb. 2). Bei der Qualitatsregelung (10) dagegen findet aufgrund der Priifergebnisse eine Beeinflussung des Fertigungsprozesses statt. Ihr Ziel ist es, durch rechtzeitigen Eingriff in den FertigungsprozeC3 die Entstehung fehlerhafter Teile zu verhindern bzw. den ProzeC3 in den vorgegebenen Grenzen zu hal ten. Den Wirkungsablauf der Qualitatsregelung verdeutlicht Abb. 3. 10

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