Forschungsprojekt GRACE bringt mehr Qualität in die Fertigung

Das Bild stammt aus dem Projekt GRACE und zeigt einen Prozessschritt bei der Fertigung einer Waschmaschine.

Softwareexperten der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) haben in einem internationalen Projekt ein Modell erarbeitet, das die Entwicklung von Produkten mit den später dafür nötigen Produktionsanlagen verzahnt.

Damit soll die Qualität von Produkten steigen - so das Ziel des jetzt abgeschlossenen Förderprojekts GRACE. Vorgabe war, lediglich die bestehende Fertigung zu verändern, ohne hochwertigere und damit teurere Materialien oder neue Prozesse zu verwenden. Dies gelang den CT-Experten, indem sie analysierten, wie alle einzelnen Aspekte der Fabrikautomation die Qualität des fertigen Produkts beeinflussen. Mit Hilfe sogenannter Multi-Agenten-Systeme erarbeiteten sie dann neue Ansätze für die Produktentwicklung. Die Methodik ist für die Praxis einsatzreif.

Das kontinuierliche Messen der Produktqualität bereits während der Fertigung gibt konkrete Hinweise, wie Ausschuss reduziert und Durchlaufzeiten gesenkt werden können. In traditionellen Fabrikautomatisierungssystemen ist das aber meist nicht möglich, weil die einzelnen Schritte nicht übergreifend betrachtet werden. Das neue Modell erfasst nun wichtige Einflussfaktoren auf die Produktqualität und deren Abhängigkeiten. 

Im Projekt GRACE (das steht für (inteGration of pRocess and quAlity Control using multi-AgEnt technology) betrachteten die sechs Partner die Fertigung einer Waschmaschine.

Mit ihrem Modell fanden die Siemens-Forscher heraus, wie die Art der Fertigung einer Welle, die in der Waschmaschine die Schleuder zum Trocknen antreibt, die Qualität der Welle beeinflusst. Sie erkannten, dass ein bestimmter Schritt während der mehrstufigen Fertigung die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Welle maßgeblich erhöht. Bereits kleine Änderungen - von dem Modell vorgeschlagen - können signifikante Verbesserungen bringen: An einem weiteren Bauteil der Waschmaschine modellierten die Forscher nur fünf von mehr als 100 Einzelbauteilen und zwei von mehr als 200 Produktfunktionen. Allein diese vom Modell vorgeschlagene Optimierung reduzierte den Ausschuss dieses Bauteils von sieben Prozent auf unter zwei Prozent. 

Beim industriellen Praxistest ergaben sich weitere Optimierun­gen für eine bereits existierende Fertigungsstrecke: Zwei Qualitätskontrollstationen wurden nach den Ergebnissen des Modells überflüssig. Stattdessen wurden zwei neue Kontrollstationen eingeführt, die nun an anderer Stelle zusätzlich die Qualität prüfen. Das Ergebnis: Die Zeit für den Funktionstest der Waschmaschine sank um 30 Prozent.