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Forschung und Praxis
Band T14
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik
und Automatisierung (lPA), Stuttgart,
Fraunhofer-Institut fUr Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart, und
Institut fUr Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart
Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger
Herausforderung
Qualitat
22. IPA-Arbeitstagung
14. und 15. November 1989 in Stuttgart
Herausgegeben von H. J. Warnecke
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo Hong Kong 1989
Dr.-Ing. Dr.h.c. Dr.-Ing. E.h. H.J. Warnecke
o. Professor an der Universit~t Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart
Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universit~t Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft und ,Organisation (lAO), Stuttgart
ISBN-13: 978-3-540-52169-3 e-ISBN-13:978-3-642-84096-8
001: 10.1007/978-3-642-84096-8
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© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1989
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VORWORT
Unser liel ist die "Sicherstellung der Oualitat von Produkten und Dienst
leistungen". Um dies zu erreichen, werden Produktionsprozesse, Pro
dukt- und Softwareentwicklung, Aufbau- und Ablauforganisation und
schlieBlich das Management unter dem Aspekt der Oualitat gestaltet. Die
Durchdringung aller betrieblichen Bereiche mit dem Oualitatsgedanken
hat in den letzten Jahren bisher nicht praktizierte Methoden in den
Unternehmen verbreitet. Die Aufgaben der Oualitatssicherung sind standig
einem starken Wandel unterworfen. Davon werden Techniken und ein
verandertes Management gepragt.
Auf der 22. IPA-Arbeitstagung werden Konzepte, Strategien, Software
systeme und rechnergesteuerte Pri.ifsysteme vorgestellt, die dem integrier
ten Oualitatsgedanken entsprechen.
Das liel der Tagung ist es, beispielhaft aile erforderlichen Elemente eines
modernen Oualitatssystems darzustellen. Ausgehend von dem weitrei
chendsten - dem Oualitatsmanagement - werden Techniken zur Planung,
Steuerung und Durchfi.ihrung der Oualitatssicherung erlautert.
Da dieses liel nicht nur den Bereich des Oualitatswesens anspricht, son
dern aile Entscheidungstrager aus den einzelnen Produktionsbereichen
(z. B. Entwicklungsfertigung, Marketing) betrifft, stellt diese Tagung ein
breites Forum zur Verankerung des Oualitatsgedankens in allen Funk
tionsbereichen dar.
Organisatorische und planerische Aspekte stehen am ersten Tag zur Dis
kussion. In den einzelnen Vortragen werden Managementgrundsatze, Ge
staltung der Aufbauorganisatian, operative Umsetzung von Strategien
und Moglichkeiten zur Oberpri.ifung des wirtschaftlichen Erfolges unter
dem Blickwinkel Oualitat vorgestellt.
Oualitat als unternehmerische Aufgabe heiBt auch, Kundenwi.insche
konsequent aufzunehmen und in Entwicklungs- und Produktionspro
zesse umzusetzen.
Deshalb werden im zweiten Themenkreis Methoden und Erfahrungen
in ihrer Umsetzung beschrieben. Dies schlieBt die unter dem Schlagwort
CAO bekannten Ansatze vor allem hinsichtlich des notwendigen Infor
mationsaustausches auf operativer, steuernder und planender Ebene
ein.
1m Mittelpunkt des zweiten Tages steht die Auswirkung fortgeschrit
tener I nformationstechniken auf der operativen Ebene. Schwerpunkte
bilden dabei Beispiele automatisierter Pri.ifeinrichtungen und deren Inte
gration in die rechnergesteuerte Produktionsumgebung.
INHALT
Der Faktor Oualitat im Produktionsbetrieb 9
H. J. Warnecke, Prof. Dr.·lng. Dr. h. c. Dr.·lng. E. h., Leiter des Fraunhofer
Instituts fur Produktionstechnik und Automatisierung (lPA), Stuttgart.
Geschaftsfuhrender D irektor des I nstituts fur I ndustrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb (I FF) der Universitat Stuttgart
Oualitat als Unternehmensstrategie 29
A. Koster, Dipl.-Ing., Direktor, Chefinspektion Mercedes-Benz AG,
Stuttgart-Unterturkheim
Oualitatskosten als Managementwerkzeug 49
W. Masing, Prof. Dr., Erbach/Odenwald
Oualitatstechniken als Flihrungsaufgabe 57
G. F. Kamiske, Prof. Dr.-Ing., TU Berlin, Bereich Oualitatswissenschaft,
Berlin
Stand der A I F -I nitiative Oualitatssicherung 73
K. Middeldorf, Dr.-Ing., Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungs
vereinigungen e. v., AI F, Koln
Total Ouality Control (TOC) bei Hewlett-Packard 103
D. Gann, Oualitatsleitung Hewlett-Packard GmbH, Boblingen
Software-Oualitatssicherung - Bedeutung und Besonderheiten 125
F. Schweiggert, Prof. Dr., Universitat Ulm, Ulm
Praktische Anwendung der FMEA 147
B. Edenhofer, Dipl.-I ng., Mercedes-Benz AG, Stuttgart-Unterturkheim
Der Weg zu einem modernen Oualitatssicherungssystem 167
H.-H. Reuter, Dipl.-Ing., Abteilungsdirektor Oualitatssicherung, Siemens AG,
Erlangen
Rechnereinsatz in der Prliftechn ik 181
P. G. Vomel, Dipl.-Ing., Leitung Zentrale Pruftechnik, Standard Elektrik
Lorenz AG, Stuttgart
MeB- und prliftechnische Komponenten zur CAO-Integration 199
M. Stiller, Dipl.-Ing., Geschaftsfuhrer, Schunk Werth MeBtechnik, GieBen
Die Automatisierung visueller Prlifvorgange zur Sicherung der
Produktqualitat 213
B. G. Batchelor, Prof., UWIST, Cardiff (GB)
Industrielle Bildverarbeitung als Mittel zur Oualitatssicherung 235
R. Bermbach, Dr.-I ng., Heimann GmbH, Wiesbaden
Hochprazise optische Dimensionsmessung im Fertigungsbereich 261
W. Ohnesorge, Dr.,Optische Werke G. Rodenstock, Munchen
Neue Sensoren erweitern den Anwendungsbereich von
Koord i naten-MeBgeraten 275
K.-H. Breyer, Dr.-Ing., Carl-Zeiss, Oberkochen
H.-J. Neumann, Dr.-Ing., Carl-Zeiss, Oberkochen
Produktidentifikation mit Hilfe von Zeichenerkennungssystemen 299
H. Engel, Dipl.-Ing., Siemens AG, Brennelementewerk Hanau, Hanau
KoordinatenmeBtechnik im CAI-Verbund 317
R. Hegelmann, Dipl.-Ing., Abteilung Oualitatssicherung, Volkswagen AG,
Wolfsburg
E. Schuster, Dipl.-Ing., Abteilung Qualitiitssicherung, AUDI AG, Ingolstadt
Der Faktor Qualitat im
Produktionsbetrieb
H. J. Warnecke
11
1 Einleitung
Technische Einrichtungen stehen haufig im Vordergrund bei der Behandlung des
Themas Produktion. Zusatzlich zu den technischen sind auch organisatorische,
wirtschaftliche und soziale Bedingungen zu berlicksichtigen, um einen Produk
tionsbetrieb erfolgreich flihren und steuern zu konnen. Dieser muB auf die Anfor
derungen des Marktes reagieren und seine Leistungserbringung darauf abstimmen.
Der Markt verlangt die termin-, preis- und sachgerechte Bereitstellung von Produkten.
Ihre Herstellung hangt von vielen Faktoren abo Ein entscheidender ist die Qualitat.
Qualitat hat bereits seit Beginn der Industrialisierung eine wesentliche Rolle in der
Produktion gespielt. Oftmals war aber die Fahigkeit, eine Leistung liberhaupt erbrin
gen zu konnen und termingerecht und in der erforderlichen Menge zu produzieren als
wichtiger betrachtet worden. Die Internationalisierung und Offnung der Markte bei
vorhandenem Uberangebot laBt heutzutage eine Differenzierung gegenliber Konkur
renzprodukten meistens nur noch durch die Qualitat zu. Der Zwang des Marktes zu
mehr Qualitat ist in vielen Fallen Ursache fUr ihre steigende Bedeutung. Die
Entscheidung zu mehr Qualitat mit systematischen Methoden in der Produktion hat
aber auch gezeigt, daB direkte wirtschaftliche Vorteile entstehen. Die Sicherstellung
der yom Kunden definierten Produktqualitat ist eine Herausforderung, der sich jeder
Produktionsbetrieb stellen muJ3.
2 Die planma6ige Erzeugung der QuaIitat im Produktions
betrieb
Das Ziel eines Produktionsbetriebs, Produkte in der geforderten Qualitat zu erzeugen,
beginnt mit der Erfassung der Kundenwlinsche bzw. der Marktforderungen /11. Dieser
Aufgabe ist ein hohes Gewicht einzuraumen, denn die dabei ermittelten Forderungen
sind Vorgaben, die sich liber eine lange Kette in der Produktion auswirken. Sie bestim
men die Produktqualitat. sofern die Produktionsprozesse zur Erzeugung der geforder
ten Merkmale geeignet sind. Korrekturen dieser Vorgaben sind erst nach der
MarkteinfUhrung moglich und kommen damit zu spat. Trotzdem ist es erforderlich die
Akzeptanz eines Produktes wahrend der Serienfertigung im Einsatz standig zu verfol
gen, um Anpassungen vornehmen zu konnen.
Die Umsetzung der sorgf5ltig erfaBten Kundenforderungen in technische Anforderun
gen bezuglich Produkten und Prozessen ist die zweite wichtige Aufgabe. Sie kann mit
Hilfe einer als Quality Function Deployment (QFD) 121 bekannten Methode erfolgen.
Wird bereits in dieser frlihen Produktentstehungsphase dafur gesorgt, daB bezogen auf
ein geplantes Produkt Markforderungen und technische Anforderungen libereinstim
men, ist das Risiko flir Zeitverluste wahrend der Entwicklung und fUr Kosten durch
Fehlleistungen bei den nachfolgenden ProduktlOnsprozessen minimiert (Bild 1).
12
Produ ktion sphase n Qualitatsmethode
Kundenforderung
Quality Function
Entwlcklung
und
Konstruktlon
F ertlgungsplanung
Arbeltsvorbereltung
Fertlgung
Messen/PrOfen
Bild 1: Uberblick zu den Methoden der Qualitatssicherung im Produktionsbetrieb
Die Qualitat eines Produkts ist von allen EinfluI3graI3en 1m Produktionsbetrieb
abhangig, die in
- physikalische,
- geometrische,
- fertigungstechnische,
- organisatorische,
- betriebswirtschaftliche und
- soziologische
eingeteilt werden kannen 13/. Die isolierte Betrachtung und Optimierung einzelner
GraI3en fiihrt zu Fehlentwicklungen. Zur Festlegung physikalischer und geometrischer
Parameter werden in der Qualitatstechnik Methoden der statistischen Versuchsplanung
angewandt. Taguchi hat ein Modell erarbeitet, bei dem systematisch Konstruk
tionsprinzipien, Parameterauswahl und -auslegung unter Beachtung eines Gesamtko-
13
stenoptimums erfolgen 14/. Aber auch bei Anwendung dieses Modells bleibt noch ein
grol3er Spielraum hinsichtlich fertigungstechnischer , organisatorischer und soziologi
scher Einflul3grol3en.
Mit der Fehlermoglichkeits- und -einflu13analyse (FMEA) konnen konstruktive und
proze13spezifische Risiken friihzeitig erkannt werden. Die mit dieser Methode erfa13ten
Fehlermoglichkeiten, Ursachen, Wirkungen und Ma13nahmen zur Fehlervermeidung
dienen auch als Wissenspeicher z.B. zur Fehlerursachenanalyse oder zur Priifplanung
(Bild 2).
DV-System zur FMEA
~ Datenbank -'
... Fehlermtlgllchkelts- und -eln!lu~analyse ...
\\ Stammdaten
StOckUsten
Wissen uber Fe hier-
Fehlerarten
mogUchkeiten.
F ehlerauswirkungen
Ursachen. Wirk ungen.
Fehlerursachen
deren Zusamme nhiinge
Fehlerentdeckungen
und MaDnahmen
Fehlervermeldungen
In
I,nt- MaBnahmen
.. fRftft
Tabellen
I
MaDnahmen
u
1J
U-
Analyse
Fertlgungs-
Konstruktlon Prufprozesse und
prozesse
Bewertung
I II I J1
Bild 2: FMEA-Methode als Wissensspeicher fiir Ursachen-Wirkungszusammenhange
Mit zunehmendem Automatisierung'grad in der Fertigung sind diese im Bereich der
Planung ablaufenden Qualitatssicherungsmethoden verstarkt anzuwenden. Basis fUr
deren Erfolg beziiglich der Fertigung sind sichere Produktionsprozesse und
zuverlassige Priifmethoden. Sie miissen entsprechend den in den Planungsstadien er
mittelten Erkenntnissen gesteuert werden. Durchgangigkeit und Automatisierung des
Informationsflusses erhohen Giite und Zuverlassigkeit des Gesamtprozesses.
14
3 Der kybernetische Managementansatz
Die Produktion kann durch GesetzmaBigkeiten infolge fehlender Kenntnisse liber aIle
Wirkungszusammenhange nur unvollstandig beschrieben werden. Unerwartete Storun
gen und Zielabweichungen sind somit unvermeidlich. Urn trotzdem ein hohes
Oualitatsniveau zu erreichen, ist eine standige Korrektur und Verbesserung erforder
lich. Durch die regelungstechnische Betrachtung der Produktion ware eine
automatische Reaktion auf auJ3ere Veranderungen und Storungen moglich. Die einzel
nen Teilprozesse der Produktion konnten durch Zeitfunktionen als Regelstrecken und
Merkmalsauspragungen der Produkte als RegeJgroJ3en abgebildet werden. Infolge feh
lender Kenntnisse liber das Zeitverhalten und der Interaktionen zwischen den
Regelkreisgliedern bleibt auch die regelungstechnische Nachbildung unvoHstandig. Auf
einzelne Prozesse bezogen, konnen aber die kybernetischen Grundsatze - und damit
der kybernetische Managementansatz 121 - erfolgreich einsetzt werden.
In der Oualitatstechnik sind in der Vergangenheit regelungstechnische Prinzipien vor
aHem bei der statistischen ProzeJ3regelung (SPC) zum Einsatz gekommen. Hier wird
aber immer nur eine GroBe, meistens ein Merkmalswert, beobachtet und die
Uberschreitung von Eingriffsgrenzen signalisiert. Die eigentliche Regelung kann nur in
einfach gelagerten Fallen direkt vorgenommen werden. In der Regel muB sie liber den
Maschinenbediener erfolgen, da nur dieser die zu korrigierende EinfluBgroBe ermitteln
kann. Eine automatische Regelung wlirde wesentlich mehr Kenntnisse liber die
Wirkungszusammenhange der EinfluBgroBen erfordern (Bild 3). Weitere Beispiele fUr
die Anwendung regelungstechnischer Grundsatze sind die Dynamisierung der
Prlifhaufigkeit in der Prlifplanung oder die Sollwertkorrektur bei NC-Bearbeitungsmas
chinen aufgrund von MeBergebnissen.
- ~------------------,
r--
I I
tMessenJ
I I
TeilprozeB
I Merkmals- I '---
I ~ auspragungl
Korrektur
I I
I SPC I
Analyse I
I und ~ I
EinfluB- l"-
I graBen I
ermittlunq
~------------------~
Isolierte Betrachtung von Teilprozessen
Bild 3: SPC zur Regelung von Teilprozessen
