Automotive Wheels OEM reduziert Ausschussrate mit Monitizer | PRESCRIBE

Das Unternehmen

Das Unternehmen ist einer der weltweit führenden Hersteller einer breiten Palette von hochwertigen Leichtmetallrädern für Premiumfahrzeuge.

Dieser weltweit tätige Automobilhersteller ist stolz auf seine Spitzenleistungen, Innovation, Anpassungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und die technische Weiterbildung seiner Teams.

Im Einklang mit der neuen Ära der datengesteuerten Produktion hat sich das Unternehmen voll und ganz der Beseitigung von Produktionsfehlern im Sinne einer kontinuierlichen Verbesserung verschrieben.

Das Argument für Verbesserungen

Reduktion des „heißen“ Ausschusses und des Röntgenschrotts der hergestellten Räder

Monitizer | PRESCRIBE, unterstützt von unserem KI-Experten DataProphet, wurde bei diesem Automobilhersteller eingesetzt, um den Ausschuss bei der Herstellung von Leichtmetallrädern zu reduzieren.

„Heißer“ (d. h. visueller) Ausschuss – aus der manuellen Inspektion von Rädern, die gerade aus dem Gießofen kamen – machte den Großteil der Gussfehler bei diesem Automobilhersteller aus. Ihre Reduzierung würde erhebliche Einsparungen bei der unnötigen Aufwertung eines Produkts bedeuten, das später bei der nachgelagerten Kontrolle durchfallen würde.

Daraufhin stellte der Räderhersteller fest, dass der Röntgenschrott im weiteren Verlauf der Fertigungslinie ebenfalls eine Reduzierung des Schrotts rechtfertigte. Daher wurde vereinbart, mit PRESCRIBE sowohl den „heißen“ als auch den Röntgen-Ausschuss zu reduzieren.

Überlegungen zur Rückverfolgbarkeit von Produkten

Nach einigen Diskussionen und Analysen der Dateninfrastruktur des Kunden wurde festgestellt, dass das Produktrückverfolgbarkeitssystem des Werks noch nicht zusammenhängend genug war (d. h. über die Stufen Wärmebehandlung, Bearbeitung und Lackierung), um mit PRESCRIBE eine eindeutige Produktidentifizierung von Anfang bis Ende zu gewährleisten.

Aus diesem Grund wurde vereinbart, sich auf zwei Radtypen zu konzentrieren, um nur die Gießphase zu optimieren, im Gegensatz zur Optimierung des gesamten Radherstellungsprozesses.

Die Lösung

Automatisierung der Aktualisierungsschleife zur kontinuierlichen Verbesserung

Jede Fabrik arbeitet nach einem Kontrollplan. Das Erreichen und Übertreffen von KPIs für die Produktion (insbesondere derjenigen, die sich auf die gewalzte Durchsatzleistung von Schicht zu Schicht beziehen) erfordert in der Regel Anpassungen dieses Kontrollplans. Traditionell erfordern diese Anpassungen jedoch eine zeitintensive Analyse der Daten durch Experten. Eine solche Analyse stößt jedoch an ihre Grenzen, da der Mensch nicht in der Lage ist, die kombinierten Auswirkungen von Hunderten von Parametern, die einen Herstellungsprozess beeinflussen, auf das Produktionsergebnis zu berücksichtigen.

Monitizer | PRESCRIBE ist ein Expert Execution System (EES), das kontinuierlich Produktionsrohdaten aus verschiedenen Quellen in einer Fabrik aufnimmt.

Die ausgewerteten Informationen fließen dann in ein KI-Modell ein, das in einer einzigen Implementierung Hunderte von Millionen von Messungen aufnehmen kann. Bei der Verarbeitung der Daten berücksichtigt das System die komplexen, nichtlinearen Abhängigkeiten, die dem angestrebten Fertigungsprozess zugrunde liegen.

Im Einzelnen stellt PRESCRIBE folgende Zusammenhänge her:

  • historische Produktionsdaten (die angeben, wo die Produktlinie eines Produkts in der Vergangenheit die besten Ergebnisse erzielt hat).
  • den aktuellen Stand der Produktion.

Dieser Einblick auf hoher Ebene ermöglicht es Deep Learning, den nächstbesten stabilen Betriebsbereich zu ermitteln.

Es können dann Rezepte für eine optimale Rezeptur erstellt werden, die Unter- und Obergrenzen für den/die betreffenden kontrollierbaren Parameter vorsehen.

 

Durch die Überlagerung historischer und aktueller Qualitäts- und Prozessdaten automatisiert das PRESCRIBE-Modell die Aktualisierungsschleife des Kontrollplans zur kontinuierlichen Verbesserung. Für die Betreiber bedeutet dies eine nach Prioritäten geordnete Liste mit leicht umsetzbaren Vorschriften, die zeitnah auf einem Dashboard angezeigt werden.

 

Die Umsetzung der Vorschriften bringt die Produktion näher an den besten Betriebsbereich (BOB) heran.

 

Zusammenarbeit bei Prozess- und Qualitätsdaten, die für die Optimierung entscheidend sind

Das Unternehmen schickte den Bedienern an den Gießöfen Anpassungen der Maschinensollwerte (d. h. der „Rezeptur“), die sie anwenden konnten, um die Steuerung der Produktionslinie und die Ausbeute bei zwei vereinbarten Radtypen messbar zu verbessern.

 

Zu diesem Zweck wurde ein Datenerfassungssystem entwickelt, das eine hochauflösende Überwachung und Kontextualisierung von Prozess- und Qualitätsdaten ermöglicht (verknüpft mit den steuerbaren Parametern, die nach Ansicht unserer präskriptiven KI den größten Einfluss auf die Ausschussreduzierung haben).

 

Das KI-Modell wurde so trainiert, dass es präventive Verschreibungen innerhalb eines optimalen Prozessrahmens für die folgenden Parameter erzeugt:

 

  • Druck im Ofen
  • Temperatur der Matrize
  • ON/OFF-Zeiten der Kühlkanäle in der Matrize
  • Metalltemperatur
  • Temperatur beim Einfüllen von Metall
  • Anlagentemperatur und Druckluft

 

Für die manuelle Erfassung von Schrott

Ein FIFO-Protokoll (First-in-First-out) zur Erfassung von Qualitätsdaten kann relativ einfach sein, wenn es automatisiert ist.

 

In fortgeschrittenen Fertigungsbetrieben kann es jedoch vorkommen, dass die Bediener einen Teil des Ausschusses manuell protokollieren müssen; unter dem Druck der täglichen Fehlersuche an mehreren Maschinen kann dies zu einer Diskrepanz zwischen den Zeitstempeln der Schicht und den Zeitstempeln der protokollierten Fehler führen.

 

Die Einhaltung der für eine rückverfolgbare Protokollierung erforderlichen zeitlichen Genauigkeit hängt von einem einfach anzuwendenden Protokoll ab. In diesem Punkt hat DataProphet mit dem Kunden zusammengearbeitet, um den manuellen Erfassungsprozess zu vereinfachen und zu standardisieren und so eine nahezu eins-zu-eins Rückverfolgbarkeit der Räder zu ermöglichen.

 

 

 

Die Ergebnisse

Während des Inbetriebnahmetests hielten die Werksmitarbeiter den kritischen Konformitätsgrad von +80 % für eines der beiden Zielräder ein. Diese Anpassungen des Kontrollplans führten zu gleichbleibend hohen Leistungen und messbar schlüssigen Ergebnissen für das angestrebte Produkt.

Um genau zu sein, hat PRESCRIBE den Produktionsausschuss bei diesem Rad um 29 % reduziert.

Außerdem würde die Extrapolation dieses Ergebnisses auf alle Produkte und Öfen am Standort zu folgenden Ergebnissen führen:

 

  • eine jährliche Bruttoeinsparung für das Werk von mehr als 0,5 Mio. €.
  • ein Anstieg des Produktionsvolumens um 2,4 %.

Die vereinbarte Benchmark

Vor der Implementierung wurde mit dem Kunden vereinbart, wie der Erfolg des PRESCRIBE-Einsatzes gemessen werden sollte. Dies würde durch einen Inbetriebnahmetest ermittelt werden, bei dem Folgendes erreicht werden muss:

 

  • ≥ 80 % Einhaltung der PRESCRIBE-Vorschriften durch die Fabrikbetreiber.
  • Verbesserung der Einhaltung der Verordnungen im Vergleich zur bisherigen Leistung.
  • Unter der Annahme, dass die Vorschriften vollständig eingehalten werden, ergibt sich eine Verringerung der Fehlerquote um 25 bis 30 %.

 

Zur dynamischen Reflexion von steuerbaren Prozessparametern

Bei der Herstellung von Autorädern ist die Kontrolle der Werkzeugtemperatur nicht so einfach wie die Einstellung der Metalltemperatur.

Stattdessen wird die Temperatur der Gussform durch die angebrachten Kühlkanäle gesteuert (da sie sich zu verschiedenen Zeitpunkten im Gießzyklus öffnen und schließen).

 

Nach Gesprächen mit den Bedienern wurden zusätzlich zum Gesamttemperaturprofil des Werkzeugs Prozessdaten für die dynamischen Ein- und Ausschaltzeiten der jeweiligen Kühlkanäle gesammelt, um eine verfeinerte (d. h. hochpräzise) Reihe von Vorschriften für das AI-Modell zu erstellen.

 

Neben der Verringerung der Ausschussrate brachte die Datenermittlung selbst einen erheblichen Mehrwert für die Standardbetriebsverfahren des Werks, indem sie kritische Bereiche für die Verbesserung der Datenerfassung in der gesamten Produktionslinie aufdeckte. Dies wurde erreicht durch:

 

  1. Verfeinerung der Daten
  2. Verbesserung der Protokollierungsauflösung
  3. Aufzeichnung von zusätzlichen Parametern
  4. Einführung einer nachvollziehbaren und zuverlässigen Methode zur Erfassung von visuellem Ausschuss

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verbesserung der Datenintegrität (die als Notwendigkeit für PRESCRIBE erkannt wurde) diesen OEM-Hersteller von Rädern in die Lage versetzen wird, weitere Digital Maturity-Ziele und eine noch bessere Kontrolle über die Produktionsprozesse zu erreichen.

 

Der Erfolg der ersten Iteration dieses Projekts bietet auch ein großes Versprechen für die Skalierung zukünftiger Möglichkeiten zur Kosteneinsparung und Ausschussreduzierung – für mehr Gießöfen und für eine breitere Palette von Rad- und Formtypen.