Qualitätssicherung: Was ist Predective Maintance?

Bei Fertigungsprozessen in der Industrie ist es unerlässlich, dass alle Maschinen fehlerfrei und zuverlässig arbeiten. Saarländische Messtechniker entwickeln deshalb neue Methoden, die Instandhaltung von Fertigungsrobotern und Industrieanlagen zu optimieren. Das Ziel ist es, durch fortwährende Überwachung möglichst früh zu erkennen, wo und wann Schäden auftreten werden.

Schäden an Maschinen in der Fertigung ziehen unweigerlich einen kompletten Produktionsstillstand nach sich. Sie geschehen immer plötzlich, erfordern den schnellen Einsatz eines Reparaturteams und verursachen meist hohe Kosten, weil die Fertigung nicht mehr weiterlaufen kann.

Um solche Schwierigkeiten zu verhindern entwickeln Forscher an der Universität des Saarlandes jetzt ein Verfahren, das schon früh darauf aufmerksam macht, dass demnächst etwas kaputt geht. Dadurch können die Verantwortlichen vorzeitig reagieren und Stillstand vermeiden. Grundlage der Idee ist die Tatsache, dass sich Schäden eigentlich früh ankündigen, aber in so minimalem Maße, dass dies für das Auge nicht wahrnehmbar ist.

Deshalb haben die Forscher des Mo-Ses-Pro („Modulare Sensorsysteme für Echtzeit-Prozesssteuerung und smarte Zustandsbewertung“) nun ein neuartiges Sensorsystem entwickelt. Dieses sammelt fortlaufend Daten aus dem Inneren aller im Einsatz befindlichen Maschinen und wertet diese aus. Auf diese Weise kann das System zuverlässige Diagnosen stellen und ankündigen, wenn eine Maschine ein Ersatzteil braucht.

Intelligenz lässt sich trainieren

Nur so ist es möglich, eine dauerhafte Überwachung zu garantieren. Damit das neuartige Sensorsystem überhaupt funktionieren konnte, mussten die Wissenschaftler ihm natürlich beibringen, woran Fehler überhaupt zu erkennen sind. Das ist in erster Linie bei Abweichungen der Schwingungsfrequenz der Fall. Jede Maschine hat bestimmte Signalmuster. Stimmen diese nicht mehr exakt, kündigt sich ein Schaden an.

Die Kunst liegt darin, die Masse der Signale zu lesen, einzuordnen und auszuwerten, damit auch ersichtlich wird, welches Teil Verschleiß zeigt und wie schlimm dieser einzuordnen ist. Noch ist das System in der Testphase und deshalb nicht direkt in der Produktion im Einsatz.

Einige Partner sind aber schon an der Seite der Forscher, unter anderem Festo und Bosch Rexroth. Ziel soll es in Zukunft sein, eine Baukastenlösung anzubieten, die sich individuell auf die Ansprüche der unterschiedlichen Unternehmen anpassen lässt und ihren Dienst dann zuverlässig verrichtet.

Fehler hören: So funktioniert akustische Qualitätskontrolle

In den vergangenen Jahren haben sich die Methoden auf dem Gebiet der Qualitätssicherung immer weiter verbessert. Inzwischen gibt es eine weitere Methode: die akustische Qualitätskontrolle. Aber wie funktioniert das Hören von Fehlern überhaupt?

Akustische Qualitätskontrolle gilt als neueste Entwicklung im Bereich der Qualitätssicherung. Diese neue Methode eröffnet Fertigungsbetrieben ganz neue Möglichkeiten. Ob sie sich am Ende allerdings neben althergebrachten Methoden wie etwa Ultraschall etablieren kann, steht noch nicht ganz fest.

Fehlererkennung per Laut

Fehler im laufenden Produktionsablauf zu erkennen, ist auch mit Hilfe akustischer Prozessüberwachung möglich. Das Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie hat sich intensiv mit den Methoden des akustischen Produktionsmonitorings auseinandergesetzt. Dabei entstand die Idee, eine Methode zu entwickeln, die per Akustik auf Fehler im Produktionsprozess aufmerksam macht. Das Ergebnis erscheint vielversprechend. Schon bald könnte die akustische Qualitätskontrolle fester Bestandteil der Qualitätssicherung werden.

Was sind die Vorteile akustischer Qualitätskontrolle?

Optische Prüfsysteme stoßen in manchen Situationen an ihre Grenzen. Die neue Idee der akustischen Prüfmethode soll bestehende Prüfsysteme ergänzen und perfektionieren. Sie soll neue Möglichkeiten eröffnen, um den gesamten Produktionsablauf überwachen zu können und gleichzeitig für noch mehr Messdaten zur Analyse sorgen.

Ein großer Vorteil ist die Möglichkeit, die akustische Sensorik auch nachträglich in bestehende Prüfstrecken einzubauen. Bereits vorhandene Prüfsysteme lassen sich auf einfache Weise ergänzen, weil die Sensoren nicht direkt an den Maschinen angebracht werden müssen.

Zusätzlich zur Analyse des laufenden Produktionsablaufs kann die akustische Qualitätskontrolle auch Material und seine Eigenschaften genau analysieren.  Erstmals wurde die akustische Qualitätskontrolle auf der Fachmesse Control im Mai 2017 vorgestellt.

Qualitätssicherung ist in der Automobilindustrie unverzichtbar

Für Unternehmen sollte es selbstverständlich sein ihre Produkte in der bestmöglichsten Qualität auf den Markt zu bringen. Egal ob direkt an den Endabnehmer verkauft wird, oder man im B2B tätig ist. Wird aber nicht das eigentliche Endprodukt hergestellt, sondern ein Teilprodukt – dann wäre eigentlich schon besser, als bestmöglich gefragt.

Ein Paradebeispiel für die Notwendigkeit perfekter Qualitätssicherung dürfte wohl die Automobil- bzw. die Automobilzulieferindustrie sein. Von A wie Auspuff bis Z wie Zylinder, aus rund 10.000 Einzelteilen besteht ein heutiges Auto in aller Regel. Und die haben teilweise schon einen längeren Weg hinter sich gebracht, bevor sie zu guter Letzt im Endprodukt verbaut werden.

Man kann die Produktion eines Autos in gewisser Weise wie ein Puzzlespiel, ein Teil muss in das andere passen, sonst kommt am Ende kein stimmiges Bild dabei heraus. Das ein modernen Auto inzwischen längst ein Hightech-Produkt geworden ist, vereinfacht die Sache auch nicht wirklich. Ohne vereinbarte Normen wäre dieser Produktionsprozess von Anfang an zum Scheitern verurteilt, damit die Normen aber nicht nur auf dem Papier bestehen oder gerade mal so eingehalten werden, gibt es die Qualitätssicherung. Sie prüft und stellt sicher, das die einzelnen Produktbestandteile auf den Millimeter genau passen. Oft kann auch schon eine scheinbar kaum merkliche Verunreinigung ein ganzes Förderband zum Stoppen bringen.

In der Automobilindustrie muss ein Teil ins andere passen. (Bildurheber: cheskyw / 123RF Lizenzfreie Bilder)

Am Ende einer Produktionskette also ein, in Anführungszeichen, Standardauto zu haben, ist eben nicht nur eine logistische Leistung. Der Trend sein Auto durch Zusatzausstattung möglichst individuell an die Bedürfnisse des Fahrers anzupassen, verkompliziert die Angelegenheit da schon fast gar nicht mehr. Dennoch gilt für jede Zusatzausstattung, seien es jetzt einfache mechanische Teile oder komplizierte Elektronik, selbstverständlich die gleichen Qualitätsansprüche wie für die Standardbestandteile.

Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, gibt es neben den eigentlichen Autobauern und deren Zulieferindustrie, doch inzwischen mit Anbietern von Tuningprodukten einen weiteren erfolgreichen Player im Markt. Während die Automobilzulieferindustrie aber sozusagen vorliefert, liefern Unternehmer Tuningteile nach. Doch egal, ob passionierte Privatschrauber dann ans Werk gehen, oder man Autotuning-Experten vertraut, der Satz „Was nicht passt, wird passend gemacht“ gilt hier ebenfalls keine Sekunde. Auch hier muss von Anfang an sicher gestellt sein, das die einzelnen Teile in höchster Qualität vorhanden sind und haargenau dorthin passen, wofür sie bestimmt sind.

Qualitätssicherung mit Hilfe von Augmented Reality

Das nagelneue 3D-SmartInspect Tool entwickelt vom Fraunhofer-Institut hilft dabei, sicherheitskritische Gegenstände noch einfacher und effizienter zu prüfen. Das zerstörungsfreie Prüfverfahren soll sich zudem auch für Prüfer eignen, die noch unerfahren sind.

Hinter der Bezeichnung „3D-SmartInspect – Intelligence in Inspection and Quality Control“ verbirgt sich ein neuentwickeltes Prüfverfahren des anerkannten Fraunhofer-Instituts. Damit soll es künftig möglich sein, nicht nur genau zu messen, sondern auch die Messparameter zu bestimmen. Dadurch kämen selbst solche Prüfer nicht durcheinander, die noch relativ unerfahren zu Werke gehen, ist sich das Forscherteam sicher. Darüber hinaus sind alle Prüfungsprotokolle direkt in digitaler Form verfügbar, das macht den Prüfalltag noch sicherer und jederzeit nachvollziehbar.

Sensorik die ans Auge geht

Das Prüfverfahren als solches funktioniert mittels Augmented Reality. Eine spezielle Brille ersetzt technische Sensoren. Sie zeigt das Prüfobjekt und färbt es entsprechend seiner Prüfung grün ein. So entgeht dem Prüfer kein Detail bei der Messung, denn er kann jederzeit nachvollziehen, welche Bereiche der Sensor bereits abgetastet hat. Ist eine Stelle nicht in Ordnung, so reagiert die Brille sofort und kennzeichnet den defekten Bereich rot. Nun braucht der Prüfer lediglich die Stelle mit Kreide oder einem Markierungsstift markieren und das Reparaturteam kann die Schadstelle anschließend ersetzen oder instand setzen.

Darüber hinaus zeichnet die Brille alle Messergebnisse mit. So kann sich das Reparaturteam jederzeit an den Ergebnissen orientieren und entscheiden, wie aufwendig die Reparatur wird und wann diese bestenfalls durchgeführt werden sollte. Und das ist längst nicht der einzige Vorteil dieser Aufzeichnungen. Da diese automatisch erfolgen entfällt es für den Prüfer, diese nachträglich selbst zu dokumentieren. Die Arbeit geht ihm also viel schneller von der Hand und er schafft dementsprechend mehr Prüfungen in der gleichen Zeit.

Kongress QS Excellence lädt Experten nach Bad Neuheim ein

Immer aufwendigere Produktionsprozesse und neue Materialien machen es notwendig, den Fehlerquotienten auf Null zu setzen. Was es dazu braucht sind Flexibilität und zukunftsweisende Prozesse, einige davon zeigt die Expertenmesse Kongress QS Excellence Anfang Juli.

Schlagwörter wie „Big Data“ oder auch „Sensorik 4.0“ machen es Qualitätsverantwortlichen immer schwerer, den steigenden Ansprüchen an die Kontrolle und damit die Sicherheit und Qualität der Produkte zu gewährleisten. Immer liegt der Fokus darauf, neue Impulse für die steigenden Aufgaben zu finden, schon bei der Fertigung alles im Blick zu behalten und dieses nicht nur großflächig, sondern auch lückenlos zu kontrollieren, um Fehlerquellen von Beginn bis zum Abschluss der Produktion auszuschließen.

Eine große Aufgabe für eine rasante Industrie 4.0, denn nur wer hier rechtzeitig eingreift und innovativ arbeitet, der bleibt am Ball und überzeugt durch hervorragende Produkte. Dabei kommen natürlich modernste Computertechnologien zum Tragen, die mittels Kameras, Röntgenstrahlung und MRT-Technik jeden noch so kleinen Fehler versuchen aufzuspüren und auszumerzen.

Austauschen und Lernen in ausgewählten Vortragsreihen

Was es da alles gibt und wie es funktioniert, darüber informiert die QS Excellence Messe an zwei aufeinanderfolgenden Tagen ihre Besucher. Veranstaltungsort ist das CONPARC Hotel im beschaulichen Bad Neuheim. Eingeladen sind Fach- und Führungskräfte der Branche, sowie Vertreter aus den Fachbereichen Entwicklung und Forschung. Vorgestellt werden unterschiedliche Lösungsansätze, neue Methoden und Werkzeuge sowie spannende Lösungsansätze zur Analyse und Messung. Dazu gibt es Vorträge von Experten ihres Faches, allen voran von Kongressleiter Prof. Dr. Markus Glück. Neben den eigentlichen Themenschwerpunkten haben die Besucher Gelegenheit zu networken und in den Dialog zu treten, um neue Impulse zu erhalten und den Wandel der Fertigung voranzutreiben.

Infos auf einem Blick:
Am 4. und 5. Juli 2017 öffnet der Kongress Excellence wieder seine Pforten und stellt die Qualität 4.0 damit in den Fokus der Aufmerksamkeit. Anmeldungen können direkt auf der Webseite zum Kongress unter www.qs-excellence.de erfolgen.