Ein methodischer Beitrag zur hybriden Regelung der Produktionsqualität in der Fahrzeugmontage

Steigende Variantenvielfalt der Produkte und hohe Flexibilitätsanforderungen der Produktionsprozesse resultieren in zunehmender Komplexität der Automobilproduktion. Anforderungen dieser Art beeinflussen maßgeblich sowohl die kundenrelevante Produktqualität als auch die unternehmensrelevante Produktionsqualität. Zwar haben informationstechnische Methoden und Konzepte bereits einen wichtigen Beitrag zur Beherrschbarkeit dieser Herausforderungen geleistet, dennoch existiert trotz des intensivierten Qualitätsbewusstseins und des technologischen Fortschritts weiterhin ein hoher Anteil an Qualitätsmängeln und Ausschüssen innerhalb der Produktion. ... mehrMangelhaftes Management und fehlende Transparenz qualitätsbezogener Informationen sowie rudimentäre Einbindung aller Mitarbeiter in die Qualitätsregelung stellen nur einige Ursachen dar. Die Symptome umfassen eine verlangsamte Reaktionsfähigkeit, hohe Nacharbeitszeiten und außergewöhnliche Qualitätskosten mit negativen Auswirkungen auf die Erreichung der unternehmerischen Ziele. Reaktive Maßnahmen umfassen oftmals unstrukturierte Investitionen zur Steigerung der Produktionsqualität mit mäßiger Effizienz.

Eine effiziente Qualitätsregelung erfordert jedoch zunächst die vollständige Erfassung und zielgerichtete Aufbereitung qualitätsbezogener Informationen. Weiterhin sind schnelle bidirektionale Informationsflüsse in der Wertschöpfungskette erforderlich, um anschließend ein strukturiertes Informationsmanagement mit dem Ziel hoher Transparenz der bestehenden Qualitätssituation durchführen zu können. Damit eine Nutzung der qualitätsbezogenen Informationen und Rückkopplung innerhalb der Qualitätsregelung erfolgen kann, sind abschließend eindeutig ableitbare Handlungsoptionen erforderlich. Zur entsprechenden Umsetzung sind informationstechnische Methoden und Werkzeuge notwendig, welche durch bestehende Konzepte nicht oder nur in Ansätzen erfüllt werden können.

Die vorliegende Arbeit liefert folglich methodisch-technische Beiträge zur Regelung der Produktionsqualität auf Basis fünf zusammenhängender Abschnitte. Grundlegend wird im ersten Abschnitt ein merkmalsbezogenes Qualitätskonzept (Characteristic-based Quality Design, CQD) zur binären und zusätzlich quantitativen Qualitätsbewertung eines Betrachtungsobjektes entwickelt. Mit diesem Qualitätskonzept lässt sich Qualität binär evaluieren sowie quantitativ messen und liefert das Fundament zur Qualitätsregelung. Im zweiten Abschnitt erfolgt eine für die Praxis sachgerechte Definition der montagespezifischen Produktionsqualität (Assembly-specific Production Quality, APQ) auf Basis eines produktionsorientierten Kennzahlensystems. Dadurch wird der Betrachtungsraum eindeutig von weiteren Produktionsbereichen abgegrenzt. Zusätzlich wird im dritten Abschnitt ein informationstechnisches Referenzmodell einer hybriden Qualitätsregelung (Quality Control Structure, QCS) zum bidirektionalen Management von Qualitätsinformationen entwickelt. Über das Referenzmodell wird die informationstechnische Struktur und Logik für eine adäquate Qualitätsregelung in der Fahrzeugmontage definiert. Darauf aufbauend wird im vierten Abschnitt ein anwenderorientiertes Modell einer grafischen Benutzungsoberfläche (Worker Interaction Interface, WII) zur Ein- und Ausgabe von qualitäts- und montagebezogenen Informationen entwickelt. Durch das Modell werden relevante Informationen in rollen-, sach- und zeitgerechter Form innerhalb der Montagelinie bereitgestellt. Abschießend wird im fünften Abschnitt ein generisches Qualitätswerkzeug (Quality Visualization Model, QVM) entwickelt. Damit lässt sich die Qualitätssituation eines Betrachtungsobjektes anforderungsgerecht visualisieren, überwachen und evaluieren.

Increasing variety of products and high flexibility requirements of production processes result in increasing complexity of automobile production. Requirements of this kind have a significant influence on both customer-relevant product quality and company-relevant production quality. Although information technology methods and concepts have already made an important contribution to manage these challenges, despite intensified quality awareness and technological progress, a high proportion of quality defects and rejects continues to exist within production. Insufficient management and lack of transparency of quality-related information as well as rudimentary integration of all employees into quality control are only a few reasons. ... mehrSymptoms include slower responsiveness, high rework times and exceptional quality costs with a negative impact on the achievement of business goals. Reactive measures often include unstructured investments to increase production quality with moderate efficiency.

However, efficient quality control initially requires the complete collection and targeted processing of quality-related information. Furthermore, fast bidirectional information flows within the value chain are necessary in order to subsequently be able to carry out structured information management with the goal of high transparency of the existing quality situation. In order for the quality-related information and feedback to be used within the quality control system, clearly derivable options for action are required. Information technology methods and tools are necessary for the corresponding implementation, which cannot or only to some extent can be fulfilled by existing concepts.

The present dissertation therefore provides methodological and technical contributions to control production quality on the basis of five interrelated sections. In the first section, a Characteristic-based Quality Design (CQD) for the binary and additional quantitative quality evaluation of an observation object is developed. With this quality concept, quality can be evaluated binary and measured quantitatively and provides the basis for quality control. In the second section, the Assembly-specific Production Quality (APQ) is defined appropriately for practical use on the basis of a production-oriented performance indicator system. This clearly separates the observation area from other production areas. Furthermore, in the third section, an information technology reference model of a hybrid Quality Control Structure (QCS) for bidirectional management of quality information is developed. The reference model is used to define the information technology structure and logic for adequate quality control in vehicle assembly. Based on this, the fourth section develops a user-oriented model of a graphical Worker Interaction Interface (WII) for the input and output of quality- and assembly-related information. The model provides relevant information within the assembly line in a user-, task- and time-oriented form. Finally, in the fifth section, a generic Quality Visualization Model (QVM) is developed. This allows the quality situation of an observation object to be visualized, monitored and evaluated according to requirements.