Model-Based Optimization of Nonconformance Management in Manufacturing Systems
Final Report Abstract
Die Wechselwirkung zwischen der Fehlerabstellung und der laufenden Produktion ist bislang nur unzureichend untersucht worden. Fehlerabstellprozesse werden meist isoliert und rein aus prozessualer Sicht beschrieben. Produktionssysteme sind aufgrund ihrer Komplexität äußerst fehleranfällig. Für eine ganzheitliche Optimierung der Fehlerabstellung ist somit die Einnahme einer systemtechnischen Sichtweise erforderlich, um eine übergreifende Betrachtung zu ermöglichen. Der erwartete Erkenntnisgewinn aus einer derartigen Analyse liefert wichtige Grundlagen zur Optimierung und Abstimmung von Entscheidungen im produktionsnahen Fehlermanagement und in der Produktion, so dass aus Sicht des Gesamtsystems der größtmögliche Nutzen erzielt werden kann. Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist eine effektive und effiziente Einbindung des Fehlerabstellprozesses mithilfe von Handlungsempfehlungen, die aus einem systemdynamischen Simulationsmodell abgeleitet werden. Das entwickelte Simulationsmodell umfasst Themenkomplexe wie Ressourcenzuweisung im Fehlermanagement, Lern- und Verbesserungsraten sowie die Effektivität von Verbesserungsmaßnahmen. Durch die Anpassung eines definierten Sets an Parametern kann das Modell auf das jeweils im Unternehmen vorhandene Fehlermanagement adaptiert werden. Über eine modellbasierende Simulationsanalyse können individuelle Stellhebel identifiziert werden, die für eine bessere Vernetzung der Fehlermanagementstrategie eines Unternehmens mit der Produktionsplanung und -steuerung zu optimieren sind. Im ersten Projektzeitraum werden sechs Arbeitspakete definiert und bearbeitet. Ergebnis des ersten von sechs Arbeitspaketen ist eine Morphologie zur Beschreibung möglicher Ausprägungen im Fehlermanagement sowie ein ungewichtetes, hierarchisches Zielsystem, das die Ziele und Teilziele der qualitätsgeregelten Produktion abbildet. Diese beiden Elemente bilden die Grundlage für eine Fragebogenstudie in einer Gruppe von Experten (AP2). Hierdurch sollen die Gewichtung der Zielfunktion und die Gestaltung des Fehlermanagements in der qualitätsgeregelten Produktion ermittelt werden. In AP3 erfolgt die Analyse und Beschreibung des zu modellierenden Systems bzw. seiner Subsysteme. Resultat ist ein abgestimmtes Modell, welches die Subsysteme Produktion und Fehlermanagement jeweils isoliert beschreibt. In AP4 wird das abgestimmte Wortmodell in ein Simulationsmodell umgesetzt, für welches ein systemdynamischer Ansatz gewählt wird. In AP5 erfolgt die Planung, Durchführung und Auswertung der Simulationsexperimente, um allgemeingültige Aussagen über das Systemverhalten bei Anwendung unterschiedlicher Fehlermanagementstrategien zu erhalten. AP6 bündelt alle Aktivitäten zur Verifikation und Validierung (V&V) der modellierten Zusammenhänge, die Dokumentation und Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgt projektbegleitend in einem weiteren Arbeitspaket. Im zweiten Projektraum werden sieben Arbeitspakete bearbeitet. Im ersten Arbeitspaket wird ein Anforderungsmodell definiert, welches ausreichend detailliert ist, um eine Vernetzung mit Prozessen der Produktionsplanung und -steuerung zu ermöglichen. Im sich anschließenden Arbeitspaket 2 wird das Modell entsprechen des Anforderungsprofils um ein Modularisierungskonzept ergänzt. In der Folge wird festgelegt, wie die Produktionsbausteine zum Gesamtkonstrukt verkettet werden können. Der gesamte Produktionsablauf eines Unternehmens wird in einzelnen Prozessschritten beschrieben, was eine individuelle Betrachtung der einzelnen Prozessschritte ermöglicht. Anschließend ist die Implementierung des Modularisierungskonzepts Teil des dritten Arbeitspakets. Die mathematischen Zusammenhänge zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie Parametern innerhalb des Modells werden zunächst in ein Causal-Loop-Diagramm übertragen, um abschließend ein Simulationsfähiges SD-Modell zu realisieren. In Arbeitspaket 4 wird eine Quantifizierung des Prozesschrittbausteins erarbeitet. Insbesondere wird eine Berechnungsgrundlage für die Fehlerwahrscheinlichkeit in den Prozessschritten entwickelt. Die Anpassungen aus Arbeitspaket 2 wirken sich auch auf die Teilmodelle Fehlermanagement, Fehlerwissen, Fehlerentstehung und Ressourcen aus. Diese werden im fünften Arbeitspaket angepasst und mit den Bausteinen aus dem Teilmodell Produktion verknüpft. Darüber hinaus wird das angepasste Modell implementiert. Im sechsten Arbeitspaket wird das Modell anhand realer Fertigungsketten verifiziert und validiert. Teil des siebten Arbeitspakets ist die projektbegleitende Dokumentation und Veröffentlichung der Ergebnisse.
Publications
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