Illustration: Geralt Absmeier
Die Digitalisierung ermöglicht Qualitätssicherung im laufenden Produktionsprozess. Dies setzt allerdings eine durchgängige Maschinendatenauswertung in Echtzeit und entsprechenden Schnittstellen voraus. DiIT fordert, dass produzierende Unternehmen gerade unter Qualitätsaspekten mehr in die Digitalisierung ihrer Systeme investieren.
Trotz einer hochgradig automatisierten Produktion dominiert in der Qualitätssicherung noch immer die Handarbeit, es gibt kaum Digitalisierung und Medienbrüche sind üblich. Dabei bringt gerade die Digitalisierung dem produzierenden Gewerbe neue Herausforderungen: Die Losgrößen werden immer kleiner, die Produktlebenszyklen kürzer, die Varianten vielfältiger und neue Produkte müssen schneller auf den Markt kommen.
Unter dem Begriff »Qualität 4.0« hat sich daher ein Konzept entwickelt, das die Anforderungen der digitalisierten Produktion an die Prozesse der Qualitätssicherung beschreibt. Ziel ist, Qualitätsprüfungen nicht mehr nur ex post – nach Prozessende – durchzuführen, sondern bereits im laufenden Produktionsprozess.
»Mit entsprechenden Sensoren und auf Basis von Algorithmen lassen sich beispielsweise Maschinendaten schon im laufenden Prozess ermitteln«, sagt Bernd Jost, Geschäftsführer der DiIT GmbH. »Vernetzte Maschinen können qualitätsrelevante Kenndaten direkt erfassen, beispielsweise den durch eine Presse ausgeübten Druck. ›Zerstörende Messungen‹ sind so weitgehend überflüssig, weil sich Chargen genau verfolgen und Rückschlüsse ziehen lassen, welche konkreten Teile fehlerhaft sind.«
Voraussetzungen für Qualität 4.0 sind jedoch eine umfassende Maschinendatenauswertung in Echtzeit sowie Schnittstellen, über die die beteiligten Systeme ihre Daten ohne Medienbrüche austauschen können. Trotz Digitalisierung ist dies bislang erst in Ansätzen realisiert.
»Mit dem heute noch üblichen Ablesen und dem manuellen Eingeben von Daten in andere Systeme durch das Bedienungspersonal lässt sich Qualität 4.0 sicher nicht realisieren«, betont Jost. »Die Unternehmen werden daher auch unter Qualitätsaspekten mehr in die Digitalisierung der Anlagen investieren müssen.«
Die Vorteile einer umfassend digitalisierten Qualitätssicherung liegen auf der Hand: Störungen und falsche Einstellungen lassen sich umgehend erkennen; Anlagen können selbstständig auf nötige Wartungsmaßnahmen hinweisen, etwa wenn Gefahr besteht, dass Toleranzen über- oder unterschritten werden. Zudem wird eine lückenlose Rückverfolgbarkeit jeder Charge gewährleistet, was die rasche Eingrenzung im Fehlerfall ermöglicht und die Haftungsrisiken entsprechend reduziert.
Trends im Manufacturing 2018
In der industriellen Fertigung lassen sich die Anforderungen hinsichtlich Qualität und Flexibilität ohne entsprechende Softwaresysteme nicht erfüllen. Die Digitalisierung schreitet auch in der industriellen Produktion zügig voran. Die DiIT AG hat die wichtigsten Trends, mit denen im Jahr 2018 zu rechnen ist, zusammengestellt.
Künstliche Intelligenz (KI)
Die Anwendung von KI wird deutlich zunehmen. In der Industrieautomatisierung und in der Qualitätssicherung können mit neuronalen Netzen und Machine Learning erhebliche Kosteneinsparungen erreicht werden. So können beispielsweise Anlagen aus den Betriebszuständen selbstständig »lernen« und so vorausschauende Wartung vereinfachen; durch intelligente Lösungen der Bildverarbeitung und der Mustererkennung können zerstörungsfreie Prüfverfahren angewandt werden, die in der Lage sind, Anomalien sehr schnell zu erkennen.
Agile Manufacturing
Agile Manufacturing löst mehr und mehr Lean Manufacturing ab. Hersteller können damit schnell auf neue Anforderungen reagieren und Änderungen etwa im Produktdesign oder bei Spezifikationen vornehmen. Damit lassen sich auch kleine und kleinste Losgrößen realisieren, ohne dass dabei die Produktionskosten explodieren. Der Trend zu individueller Produktion führt direkt zum Agile Manufacturing.
Qualität 4.0
Qualitätssicherung wird zu einem zentralen Thema der Produktion. Qualität muss dabei von Anfang an in das Design der Produkte integriert werden. Ein erfolgreiches Qualitätsmanagement durch qualifizierte Software hilft, potenzielle Produkt- oder Prozessfehler schon während der Planung zu vermeiden. Nur auf diese Weise können sichere, robuste Produkte und effiziente Prozesse entwickelt und der Prüfaufwand während und nach der Fertigung minimiert werden. Wie heute schon bei der PC-Ferndiagnose können Spezialisten direkt auf die Produktionsmaschinen zugreifen, um Fehler zu identifizieren und zu beheben. Produkte speichern Produktionsdaten, Messwerte und Spezifikationen der einzelnen Fertigungsschritte. So können sie quasi selbstständig Produktionsstationen ansteuern, die Bearbeitung einleiten sowie Einsatz- und Verschleißparameter über den gesamten Lebenszyklus erfassen und auswerten.
Traceability
Vor dem Hintergrund steigender Qualitäts-Anforderungen wird die durchgängige Rückverfolgbarkeit für mehr und mehr Bauteile unabdingbar. Rückverfolgbarkeit ermöglicht eine genaue Fehlerermittlung, weil sich exakt feststellen lässt, welche Charge an welcher Maschine für eventuelle Fehler verantwortlich ist, so dass Gegenmaßnamen schnell umgesetzt werden können. So können Fehler eng eingegrenzt werden, so dass Hersteller bei größeren Störungen nicht gleich komplette Serien zurückrufen müssen, sondern sich auf bestimmte Chargen beschränken können.
Big Data
Die effiziente Verarbeitung und Analyse sehr großer Datenmengen wird für die industrielle Produktion immer wichtiger. Die mittlerweile in fast allen Betrieben hochvernetzte Produktion generiert riesige Datenmengen, die in Echtzeit aufgenommen und verarbeitet werden müssen. Eine vollständige Maschinendatenauswertung bietet die Möglichkeit, während eines Prozesses Leistungsabweichungen und Verschleiß festzustellen. Die Maschinen können dann selbst vorbeugend Instandhaltungsmaßnahmen anfordern.
»Die Gemeinsamkeit der aktuellen Trends ist, dass sie immer den Einsatz sehr leistungsfähiger Software-Systeme voraussetzen«, sagt Bernd Jost, Managing Director der DiIT AG. »Die Automobilproduktion ist auf diesem Weg schon weit vorausgeeilt, aber nun ziehen nach und nach andere Sektoren nach: Auf aktuellem Qualitätsniveau ist industrielle Produktion nur noch Software-gesteuert und hoch automatisiert möglich. Manufacturing und IT verschmelzen mehr und mehr.«
Flache Hierarchien, schnelle Entscheidungen, Automation und ERP – Integrierte Qualitätssicherung
Qualitätssicherung: Den digitalen Wandel im eigenen Unternehmen ermöglichen