Prozessdaten(netzwerk) im Griff - Q-DAS

Prozessdaten(netzwerk) im Griff - Q-DAS

Praxis
Prozessdaten(netzwerk) im Griff !
Einführung von qs-STAT® bei der TCG Unitech AG
Herbert Kerbl, TCG Unitech AG
Stefan Weber, Q-DAS® GmbH
Die Fertigung ist mit immer höheren Anforderungen an die Qualität der Produkte und an die Effizienz der
Prozesskette konfrontiert. Um die Erfüllung der Anforderungen nachzuweisen und Entscheidungen zur
Prozessverbesserung vorzubereiten, sind umfangreiche Daten entlang der Prozesskette zu erfassen und
auszuwerten. Genau hier zeigen sich in der Praxis Schwachstellen, da die Voraussetzungen für eine effektive
Datenverarbeitung und -analyse nicht immer geschaffen sind.
Die Ausgangssituation stellt sich bei vielen Firmen wie folgt dar: der Lieferant des bestehendes Systems stellt den
Support und die Weiterentwicklung ein, die eingesetzte Hardware und Betriebssysteme sind veraltet und die
Kunden- bzw. Normforderungen werden nicht vollständig abgedeckt. Die Gefahr eines Systemausfalls und die
damit verbundenen Auswirkungen sind weitreichend (Gewährleistungsansprüche infolge Vertragsverletzungen,
Produktionsunterbrechungen, Imageverlust, u.a.m.). Es besteht also Handlungsbedarf, um die Prozess- und
Produktqualität langfristig zu sichern und das geforderte Qualitätsniveau in einer intern wie extern akzeptierten
Form nachzuweisen und zu dokumentieren.
Anforderungen
Dabei gilt es zwei Regelkreise aufrecht zu erhalten: Um
Genau diese Problematik war bei der TCG Unitech AG
Fehler und Trends in der laufenden Fertigung rechtzeitig
Auslöser für einen Wechsel des SPC-Systems. Die TCG
festzustellen und kurzfristig reagieren zu können, sind die
Unitech AG mit Sitz in Kirchdorf a.d. Krems, Österreich,
Daten schnell und komfortabel zu erfassen und Abweiist auf die Entwicklung und Produktion von Druckgusschungen von den Anforderungen direkt vor-Ort zu
teilen aus Aluminium, Magnesium sowie Spritzguss für
signalisieren. Eher mittel- und langfristig ausgerichtet ist
die Telekom- und Automobilindustrie spezialisiert. Das
der zweite Regelkreis, bei dem die erfassten und zentral
Unternehmen gehört zu der europaweit tätigen Trident
gespeicherten Daten nach unterschiedlichsten Kriterien
Components Group und ist der größte Zulieferer für
auszuwerten und die gewonnenen Ergebnisse
Komponenten und Subsysteme aus Aluminium- und
funktionsbezogen in unterschiedlichen DetaillierungsMagnesium-Druckguss in Österreich. An mehreren
graden darzustellen sind.
Standorten sind zur Zeit etwa 2400 Mitarbeiter
beschäftigt.
Mit dem Systemwechsel wurde die Chance genutzt,
Projektabwicklung
neben den grundlegenden SPC-Funktionalitäten eine
Nach einer Bewertung verschiedener Systeme hinsichterweiterte Zielsetzung zu verfolgen und die gesamte
lich der benötigten Anforderungen hat man sich für eine
Prozesskette einzubeziehen. Im wesentlichen wurden
Realisierung des Projekts mit Produkten der Q-DAS®
folgende Anforderungen an das neue System gestellt:
GmbH entschieden. Mit den Produktfamilien qs-STAT®
Standard-System mit hoher Marktakzeptanz, vor
und procella® bietet Q-DAS® anerkannte Softwaretools für
allem im Automotivbereich
die Erfassung, Visualisierung, Überwachung, Auswertung
und Darstellung von fertigungsrelevanten QualitätsinforEntwicklung und Support der Applikation aus
mationen. Eine hohe Flexibilität und die Unterstützung
einer Hand
marktgängiger Richtlinien, Standards und Normen
Erfüllung der Kunden- und Normforderungen an
zeichnen die Produkte aus.
statistische Auswertungen
Von Anfang an wurde großer Wert auf eine detaillierte
(papierlose) Online-Prozessvisualisierung in der
Festlegung aller Voraussetzungen für einen reibungslosen
Fertigung und Montage
Daten- und Informationsfluss gelegt. Versäumnisse z.B. in
anwendergerechte Darstellung der Prozessder frühzeitigen Abstimmung mit Messmittelherstellern
leistung (Prozesseigner, Fertigungspersonal,
und Softwarelieferanten rächen sich später mit einer einPrüfpersonal, QM-Personal, Management)
geschränkten Nutzungsmöglichkeit oder einem hohem
Zusätzlich muss das System die Werkzeuge für eine vorAnpassungsaufwand bereits eingerichteter Komponenbeugende Prozesslenkung und kontinuierliche Verbesseten. Der Erfolg des Systemswechsels wäre damit in Frage
rung der Prozessleistung bereitstellen, um so Fehlergestellt. Abbildung 1 zeigt den Projektstrukturplan mit all
kosten zu senken und Wettbewerbsvorteile zu erlangen.
den Projektphasen und Arbeitspaketen, die vor dem
Nur so lassen sich die zum Teil hohen Aufwendungen für
eigentlichen Betrieb eines Prozessdatennetzwerkes be
die Messdatenerfassung (Investitionen für Messgeräte,
rücksichtigt werden müssen. Nachfolgend werden einige
Eignungsnachweise der Prüfprozesse, PrüfmittelüberAspekte, die den Erfolg des Projektes entscheidend
wachung, Erfassungsaufwand und Datenhaltung, etc.)
beeinflussen, näher beleuchtet.
begründen.
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Praxis
Abbildung 1: Projektstrukturplan zum Aufbau eines Prozessdatennetzwerks bei der TCG Unitech AG
Einheitliches Datenformat
Ein zentraler Zugriff auf alle wesentlichen Qualitätsinformationen ist für
eine ganzheitliche Betrachtung von
Prozessen, Produkten und Bauteilen
erforderlich. Das ist jedoch nur möglich, wenn die an den verschiedensten
Stellen mit unterschiedlichen Messsystemen erfassten Daten zusammengeführt werden können. Hier zeigen sich
bereits die ersten Schwierigkeiten, da
die Messsysteme in der Regel die
Messwerte in dem vom Hersteller eigenen Datei- oder Datenbankformat ablegen. Nachgelagerte Konvertierungen
scheiden als Lösung aus, da zu aufwendig und betreuungsintensiv. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten lässt sich
der Austausch von Qualitätsdaten für
eine zentrale Datenhaltung und Auswertung nur mit einem unternehmensweit einheitlichen Datenformat realisieren. Mit dem Q-DAS® ASCII Transferformat steht hier ein standardisiertes
und im Automobilbereich weit verbreitetes Format zur Verfügung.
Ausreichende Datenqualität
Neben dem Datenformat spielt natürlich auch die Datenqualität eine entscheidende Rolle. Der englische Statistiker Ronald A. Fisher hat diesen Aspekt
treffend formuliert: „Ein Statistiker ist
kein Alchemist, der aus wertlosem Material Gold machen kann. Er ist eher ein
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Chemiker, der das Material analysiert.
Er kann aber nicht mehr herausholen,
als drin ist.“ Insbesondere messungsbezogene Zusatzinformationen, wie
z.B. Angaben zur Maschine, auf der das
Teil gefertigt wurde, die Zugehörigkeit
zu einer bestimmten Charge oder zu
einem Auftrag oder einfach nur Datum
und Uhrzeit der Messung, bieten ein
enormes Potenzial für differenzierte
Analysen und Auswertungen. Erst
durch solche Informationen lassen sich
z.B. Qualitätsunterschiede zwischen
einzelnen Fertigungsanlagen, Formnestern oder Zeiträumen erkennen und
transparent darstellen.
Die Festlegung eines „TCG-DatenfeldStandards“ bildet daher die Basis für
die Anbindung der Messsysteme
(Tabelle 1). Das Datenformat und die
TCG-Datenfelder wurden mit den
Messsystemherstellern gemeinsam im
Rahmen von Workshops erläutert und
die Erstellung bzw. Anpassung der
Schnittstelle spezifiziert. Damit war
eine grundlegende Voraussetzung für
den Systemwechsel erfüllt.
Einheitliche statistische Auswertungen
Die Basis für vergleichbare und transparente Auswertungsergebnisse sind
einheitliche Berechnungsgrundlagen
sowie eine Unterstützung gültiger Normen, Standards und Richtlinien. Für die
Maschinenabnahme, die Prozessquali-
Tabelle 1: Festlegung des TCG-DatenfeldStandards als Basis für die Anbindung von
Messsystemen und für die spätere Selektion und Auswertung der Qualitätsinformationen
Praxis
fikation, den Nachweis der Prüfmittel- und Prüfprozesseignung
oder Zuverlässigkeitsanalysen muss
der Anwender auf verbindlich festgelegte Auswertungsvorgaben zugreifen und sich auf die Ergebnisse
verlassen können. Interne wie externe Diskussionen über die Auswertung und das in Frage stellen der
Ergebnisse erübrigen sich damit. In
qs-STAT® wurde daher ein TCG Auswertestandard festgelegt. Darüber
hinaus sind die Auswertestrategien
zahlreicher Automobilhersteller
(Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford,
GM, u.a.m.) in qs-STAT® integriert,
so dass man als Zulieferer für seine
Kunden entsprechend konforme
Auswertungen ohne großen Zusatzaufwand erstellen kann.
Online-Visualisierung des
Prozessverhaltens
Eine effektive und vorbeugende Prozesslenkung erfordert eine OnlineVisualisierung der Fertigungs- und
Prüfprozesse. Die erfassten Qualitätsinformationen werden unmittelbar vor Ort am Bildschirm dargestellt und ausgewertet. Es muss ein
Warnsystem festgelegt werden, das
bereits während der Datenerfassung anhand statistischer Verfahren
Problemfälle automatisch erkennt
und in geeigneter Form meldet. Das
aktuelle Prozessverhalten kann
somit direkt verfolgt werden. Abweichungen von Vorgaben und
Trends werden frühzeitig erkannt
und erforderliche Korrekturen kön-
nen zeitnah entschieden und durchgeführt werden. Die Online-Visualisierung muss dabei unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. So müssen die Prozessdaten
von einer Montageanlage mit Messzyklen von ca. 30 Sekunden ebenso
visualisiert und überwacht werden,
wie die Daten von Prüfständen mit
relativ langen Messzyklen und sehr
umfangreichen Prüfplänen. Abbildung 2 zeigt die Realisierung der
online-Visualisierung mit den Produkten Q-DAS® Monitoring (Montageanlagen) und MCA/CMM Reporting (3 KMG`s). Die Prozessdaten der Montageanlagen werden
dabei mit dem Tool SPCprocessLink
der Firma Adam Software erfasst
und im Q-DAS® ASCII Transferformat bereitgestellt.
Performante Datenhaltung
Für die Konzeption der Datenhaltung und -verwaltung und die Aufrechterhaltung einer dauerhaft
akzeptablen Systemperformance ist
im Vorfeld eine Abschätzung des zu
erwartenden Datenvolumens erforderlich. Anhand des Teilespektrums,
der Anzahl der Prüfmerkmale und
der Prüfzyklen sowie der belegten
Datenfelder lässt sich der Speicherbedarf abschätzen. Auf dieser
Grundlage ist das Prozessdatennetzwerk hard- und softwaretechnisch entsprechend auszulegen
sowie ein Archivierungskonzept
und angemessene Aufbewahrungszeiträume festzulegen.
Erste Projektergebnisse
Bereits nach Abschluss der ersten
Projektetappe war ein großer Schritt
in Richtung Erfüllung der Kundenanforderungen hinsichtlich Qualitätssicherung, Nachweisführung und
Rückverfolgbarkeit getan.
Grundlage hierfür waren:
Integration von vier Messsystemen in das Prozessdatennetzwerk und die Umsetzung der
von der TCG Unitech AG geforderten Q-DAS® Datenfelder.
Installation und Inbetriebnahme
der neuen Softwaremodule.
Online-Visualisierung von Prozessdaten einer Montageanlage
sowie der Messungen von Prüfsystemen (Prüfständen) zur
laufenden Prozessüberwachung
direkt vor-Ort.
Automatischer Upload der dezentral erfassten Daten in eine
zentrale Datenbank mit umfangreichen Selektionsmöglichkeiten
zur gezielten Auswertung bzw.
Problemanalyse der Prozesse.
Regelmäßige externe und interne Schulungen, um die Anwender mit den neuen Werkzeugen
vertraut zu machen.
Abbildung 3 zeigt die Struktur des
Prozessdatennetzwerkes bei der
TCG Unitech AG nach der ersten
Projektetappe. Damit sind die zwei
Regelkreise realisiert, die die Grundlage für eine kontinuierliche
Beobachtung und Verbesserung der
Prozessleistung bilden.
Bereits kurz nach der Einführung
hat das System im Rahmen eines
Lieferanten-Audits eines großen
Automobilherstellers seinen Nutzen
unter Beweis stellen können und
wurde durchweg positiv beurteilt.
Projekterfahrungen
Aus den Erfahrungen der ersten
Projektetappe kann folgendes
Resümee gezogen werden:
Ohne saubere Planung und Definition des Datenformates ist
eine Anbindung einer Messgeräteschnittstelle absolut nicht zu
empfehlen. Ärger ist hier ansonsten vorprogrammiert.
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Abbildung 2: Online-Visualisierung von Montagedaten und 3KMG
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Zum Teil ist bei den Messsystemherstellern erheblicher Überzeugungsaufwand für die Durchführung
eines gemeinsamen Datenformatworkshops und die
Realisierung einer entsprechenden Exportschnittstelle
zu leisten. Häufig wird der Aufwand und die Komplexität einer Schnittstelle überschätzt, was zu einer
ablehnenden Haltung führt.
Als Anwender und Kunde kann man sich wirklich nur
annähernd wohlfühlen, wenn die Schnittstelle der
Messsysteme durch Q-DAS® zertifiziert und damit die
korrekte Unterstützung der festgelegten Datenfelder
bestätigt wird.
Die Messgeräte sollten nur schrittweise in das neue
System integriert werden. Eine nahezu zeitgleiche Anbindung von mehreren Geräten mit dem Ziel, mög-
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lichst schnell Produktivdaten in die zentrale Datenbank zu übernehmen, führt zu einer enormen Belastung der administrativen Seite und birgt die Gefahr,
Schwachstellen in der Systemkonfiguration und -bedienung nicht rechtzeitig zu erkennen. Ein ausreichendes Zeitpolster für die Umsetzungsphase ist unbedingt
zu empfehlen. Hier gilt immer noch das berüchtigte
Murphy's Law: „If anything can go wrong, it will“.
Nicht unterschätzt werden darf der Schulungsaufwand und -bedarf. Gerade bei einer Systemumstellung müssen eine relativ große Anzahl von Anwendern in von der alten auf die neue Applikation umgeschult werden. Die Akzeptanz des neuen Systems
spielt hier eine entscheidende Rolle.
Abbildung 3: Struktur des Prozessdatennetzwerkes bei der TCG Unitech AG und den damit realisierten Regelkreisen
Ausblick
In den weiteren Projektetappen gilt es den Echtbetrieb
des neuen Systems weiter zu optimieren und auszubauen. Im Vordergrund steht dabei die vorbeugende Prozesslenkung und damit die Vermeidung von internen und
externen Reklamationen. Geplant sind folgende Schritte:
Anbindung weiterer Montageanlagen und Messsysteme
Ausbau der Prozessvisualisierung und -überwachung
vor Ort
Intensivierung des Anwendertrainings
Optimierung der Systemkonfiguration (Berichtlayout,
Auswertestrategie, etc.)
Einsatz des Q-DAS® Reporting-Systems zur automatischen Erstellung und Versendung der Auswertungsberichte
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Darüber kommt der Pflege und Administration der Datenbank(en) eine große Bedeutung zu. Mit mehreren Tausend Datensätzen, die pro Tag verwaltet werden müssen,
liegt das Problem jedoch weniger in der Speicherkapazität
und in den Kosten der Datenhaltung als vielmehr in der
Performance, die Daten abzulegen und für Auswertungen
wieder zu selektieren. Da auf die Urwerte in der Regel nur
für einen begrenzten Zeitraum direkt zugegriffen werden
muss, liegt der Gedanke nahe, aus den Messwerten
zyklisch statistische Kennwerte abzuleiten und nur diese
dauerhaft vorzuhalten. Die Urwerte lassen sich dann in
Archivdatenbanken auslagern. Dieses Konzept wird zur
Zeit mit dem qs-STAT® Modul „Datenverdichtung und
Langzeitanalyse“ getestet.