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Integration of technology and inspection planning for cost-optimized production processes of medical devices

Subject Area Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
Term from 2016 to 2020
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 323577145
 
Final Report Year 2023

Final Report Abstract

Die Grundlage des Folgeprojektes Imhotep II waren die Vorarbeiten aus der ersten Projektphase Imhotep I. In dieser wurde ein Verfahren zur Erstellung von FPPF entwickelt. Ziel des Folgeprojektes war die Weiterentwicklung bzgl. der effizienten Anpassung von FPPF bei Änderungen von Produktmerkmalen. Zudem wurde eine Möglichkeit geschaffen Prognosemodelle in FPPF zu integrieren und ein Gestaltungsmodell zur Ableitung anpassungsfähiger FPPF entwickelt. Für die Integration von Bauteiländerungen in FPPF wurde ein Vorgehen für Fertigungsanpassung und anschließender Anpassung der Prüfstrategie festgelegt. Dies ist darin zu begründen, dass Fertigungsanpassungen zu spezifischen Prüfanpassungen führen, weshalb eine unabhängige Betrachtung nicht sinnvoll ist. Zunächst müssen für die Ableitung von Anpassungen die Fertigungsprozesse identifiziert werden, die das geänderte Bauteilmerkmal beeinflussen können. Für diese Prozesse werden Anpassungsalternativen analysiert. Für jede Anpassungsalternative wird eine Anpassung der Prüfstrategie abgeleitet. Für jedes beabsichtigt und unbeabsichtigt durch die Fertigungsanpassung beeinflusste Merkmal wird die Prüfrelevanz berechnet. Diese berücksichtigt zwei Aspekte, den Einfluss der Fertigung auf das geänderte Merkmal und den Einfluss des geänderten Merkmals auf die Bauteilfunktion. Abhängig von der Prüfrelevanz werden Anpassungen in der Prüffolge abgeleitet. Für die entstandenen angepassten FPPF kann eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt werden, anhand derer die ökonomischste Anpassung identifiziert werden kann. Da eine Prognose als virtuelle Prüfung während des Fertigungsprozesses verstanden werden kann, sind für die Integration von Prognosemodellen sowie die Änderung der Prognosestrategie bei Bauteiländerungen die Methodiken zur Ableitung und Anpassung der initialen Prüffolge anwendbar. Die Prüfrelevanz wird dafür um eine Prognosefähigkeit zur Prognoserelevanz erweitert. Die Prognosefähigkeit berücksichtigt Aspekte der Fertigung und Prüfung, wie z. B. die Prozessstreuung und Datenverfügbarkeit, die eine Beurteilung ermöglicht, ob in einem Fertigungsprozess für ein Merkmal ein Prognosemodell eingesetzt werden kann. Um bereits bei der Gestaltung der FPPF zukünftige Bauteiländerungen berücksichtigen zu können, werden verschiedene Informationsquellen für die Identifikation möglicher Änderungen bereitgestellt. Über eine Methodik zur Modellierung zukünftiger Änderungen können Unsicherheiten, z. B. bzgl. Rohstoff- oder Energiepreisen, berücksichtigt werden. Die Methodikschritte wurden anhand eines Beispiels aus der Medizintechnik validiert. Zusammenfassend konnte eine generische Methodik zur Ableitung von Anpassungsalternativen nach Änderung sowie zur Integration von Prognosemodellen in FPPF entwickelt werden. Die Methodik zur Ableitung von Anpassungsalternativen bei Bauteiländerungen ist in einem Softwaredemonstrator implementiert. Auf Grund des generischen Aufbaus der Methodikschritte ist die Gesamtmethodik flexibel für vielfältige Anwendungsfälle der Industrie einsetzbar. Jedoch ist für die Durchführung Methodenwissen von Technologieexpert*innen im Bereich der Fertigungs- und Prüfprozesstechnologien sowie der Prognose nötig. In der Bearbeitung des Projektes haben sich Fragestellungen ergeben, die in weiteren Forschungsarbeiten adressiert werden sollten. Vor allem die Generierung dynamischer FPPF wirft die Frage nach der Betrachtung von Unsicherheitsfaktoren zukünftiger wirtschaftlicher und technischer Entwicklungen auf, die vor allem in der Planung möglicher technologischer Anpassungen und der Kostenbetrachtung für die Anpassungsalternativen berücksichtigt werden müssen.

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