Cost-optimized planning of changes in manufacturing of safety-critical components through systematic manufacturing change management
Final Report Abstract
Produzierende Unternehmen müssen Bauteile immer häufiger anpassen, um auf veränderte Rahmenbedingungen zu reagieren. Änderungen von Bauteilen sind jedoch nicht nur während der Produktentwicklung, sondern auch nach der Markteinführung notwendig, sodass bestehende Fertigungsprozessfolgen angepasst werden müssen. Die Anpassung bestehender Fertigungsprozessfolgen als Reaktion auf Bauteiländerungen stellt besonders für die Fertigung von sicherheitskritischen Bauteilen der Medizintechnik sowie der Luft- und Raumfahrt eine Herausforderung dar. Zusätzlich zur technischen Änderungsplanung müssen gesetzliche Regularien berücksichtigt und eine hohe Planungssicherheit gewährleistet werden, um die Bauteilfunktionalität sicherzustellen. Die Komplexität der Planung von Anpassungen für bestehende Fertigungsprozessfolgen wird demzufolge durch die Rahmenbedingungen der Fertigung von sicherheitskritischen Bauteilen erhöht. Bislang existiert jedoch kein methodisches Vorgehen, um die Gestaltung von Anpassungen für bestehende Fertigungsprozessfolgen unter der Berücksichtigung der Rahmenbedingungen sicherheitskritischer Bauteile zu unterstützen. Gegenstand des Vorhabens war die Entwicklung einer Methodik zur kosteneffizienten Gestaltung von Anpassungen für Fertigungsprozessfolgen sicherheitskritischer Bauteile. Die entwickelte Methodik besteht aus drei Hauptschritten. Innerhalb des ersten Hauptschrittes erfolgt die Identifikation alternativer Anpassungen für eine zu betrachtende Fertigungsprozessfolge, um eine geforderte Bauteiländerung umzusetzen. Dazu wurden ein Modell zur Beschreibung von Wechselwirkungen zwischen Fertigungsprozessfolgen und Bauteilen sowie ein Vorgehen zur kosteneffizienten Ableitung von alternativen Anpassungen entwickelt. Der zweite Hauptschritt der Methodik dient der Bewertung der alternativen Anpassungen. Anwendende werden durch ein entwickeltes Kostenmodell sowie ein Bewertungsvorgehen dazu befähigt, alternative Anpassungen unter Berücksichtigung der Rahmbedingungen sicherheitskritischer Bauteile zu vergleichen und Anpassungen zu priorisieren. Hauptschritt drei der Methodik beinhaltet die Analyse der Änderungsfortpflanzung, die Anpassungen der Fertigungsprozessfolge verursachen können. Zur Analyse der Änderungsfortpflanzung wurde ein Algorithmus entwickelt, anhand dessen sichergestellt wird, dass die Änderungsfortpflanzung vollständig erfasst und die Funktionalität des Bauteils nach der Anpassung der Fertigungsprozessfolge gewährleistet ist. Durch das durchgeführte Vorhaben sowie die generierten Ergebnisse wurden weitere Forschungspotenziale erschlossen. Zum einen ist zu erforschen, wie das Bewertungsvorgehen angepasst werden muss, wenn es sich bei der initialen Änderung nicht um eine erforderliche Bauteiländerung handelt, sondern um nicht zwingend erforderliche Änderungen zur Kostenreduktion. In diesem Fall ist eine vergleichende Bewertung von Manufacturing Changes nicht zielführend, da die Option keine Änderung durchzuführen ebenfalls möglich ist. Zum anderen erscheint es dem Antragsteller als erfolgsversprechend zu untersuchen, wie die entwickelte Methodik zielführend auf andere Anwendungsfälle angewendet werden kann. Ein möglicher Anwendungsfall ist die Serienfertigung, in der Änderungen an einer bestehenden Fertigungsprozessfolge ebenfalls mit erheblichen monetären und zeitlichen Aufwänden verknüpft sind.
Publications
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Identification of Unintended Effects Caused by Adaptations of Manufacturing Process Sequences for Safety-Critical Components. Procedia CIRP, 93, 1019-1024.
Bergs, T.; Hermann, L.; Rey, J. & Barth, S.
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Methodology for the identification of alternative manufacturing changes for safety–critical components. Production Engineering, 14(3), 297-307.
Bergs, Thomas; Hermann, Lennard; Rey, Jan & Barth, Sebastian
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Systematic generation of manufacturing changes for safety-critical components. Journal of Manufacturing Systems, 56, 270-280.
Hermann, L.; Rey, J.; Barth, S. & Bergs, T.
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Cost-Efficient Design of Adaptations for Manufacturing Process Sequences of Safety-Critical Components. Dissertation RWTH Aachen, 2022
Hermann, L.
