Aufmachen, wohlfühlen, fitbleiben

Herbert Streicher, Webasto Karosseriesysteme GmbH, Utting und Michael Kiefer, RTE Software + Systeme GmbH, Pfinztal

Um die hohe Qualität zu gewährleisten, setzt Webasto bereits seit 1988 auf die Prüfsoftware PRODIAS der RTE GmbH. Kontinuierlich wurde dabei die Prüftechnik verbessert, um dem gestiegenen Funktionsumfang intelligenter Antriebe und der gestiegenen Anforderungen der Endanwender gerecht zu werden.

Die Prüftechnik besteht aus der Sensorik, der Signalaufbereitung, einem PC mit Signalerfassungskarten und der unter modernen Softwaregesichtspunkten völlig neu entwickelten Prüf- und Dokumentationssoftware PRODIAS 2000.

Die Antriebe werden manuell gefertigt und direkt im Anschluss auf der Prüfvorrichtung geprüft. Dadurch hat der Werker immer eine direkte Rückmeldung über die Qualität der Produktion. Die Prüfung der Produkte wird objektiv und damit auf konstantem und nachvollziehbarem Niveau durchgeführt und dokumentiert. Das Softwaresystem PRODIAS 2000 übernimmt hierbei die Aufgabe, die umfangreichen Messdaten zu erfassen, daraus eine Gesamtdiagnose der Antriebe zu erstellen und diese Ergebnisse zum Zweck der Rückverfolgbarkeit zu dokumentieren.

Im Anschluss an die Prüfung druckt das System ein Etikett, welches unter anderem eine eindeutige Produktionsnummer beinhaltet. Dadurch ist es möglich, die Daten des Antriebs jederzeit zu identifizieren. Die Kommunikation auf Prozessebene wird in PRODIAS 2000 über die mittlerweile in der Industrie weit verbreitete OPC-Datenschnittstelle vorgenommen. Dies ermöglicht eine schnelle und hardwareunabhängige Integration unterschiedlicher Geräte zur Ein- und Ausgabe von Prozessvariablen. Realisiert wurde die Prozesskommunikation über einen Profibus mit diversen Ein- und Ausgabemodulen und einer SPS als Profibus-Master. Diese übernimmt die Kontrolle der Befettung, die Überprüfung der Vollständigkeit der Bauteile und die Steuerung der Prüfvorrichtung.

Auf der Fertigungslinie werden verschiedene Typen unterschiedlicher Bauform produziert. Um die Projektierung der Typen so einfach wie möglich zu gestalten, können die sich wiederholenden Prüfaufgaben in Vorlagen hinterlegt werden. Eine neue Prüfaufgabe wird aus den vorgefertigten Vorlagen projektiert. Dadurch werden die Arbeitseffektivität gesteigert und die Fehlermöglichkeiten reduziert. Die Anzahl der möglichen Produkt- und Prüfvorschriftvarianten ist dabei nicht begrenzt. Einfache Abwandlungen bestehender Produkte können durch kopieren kompletter Prüfvorschriften mit Prüfablauf, Merkmalen und Qualitätsdaten erzeugt und anschließend modifiziert werden. Dabei kann ein Produkt wiederum beliebig viele Prüfvorschriften beinhalten, die je nach Bedarf auch von einem Leitsystem aktiviert werden können um beispielsweise Serien- und Auditprüfbedingungen zu unterscheiden.

Um die Prüfung unter realistischen Bedingungen durchführen zu können, wurde eine Magnetpulverbremse in die Prüfvorrichtung integriert. Über projektierbare Lastvorgaben können so verschiedene Lastzustände simuliert werden.

Die einzelnen Schritte der Prüfung bestehen aus:

– Leerlaufprüfung

– Lastprüfung unter Normallast

– Lastprüfung unter erhöhter Last

Erfasst werden unter anderem Drehzahl, Drehmoment, Strom, Crestfaktor, Pegelspektrum, Amplitudenmodulation und daraus abgeleitete frequenzselektive Merkmale. Die Messdatenerfassung erfolgt über die OPC-Schnittstelle des Profibus. Die akustischen Daten mit hoher Abtastung erfolgen über einen separaten Digitalen Signalprozessor, der als Einsteckkarte in den Industrie PC integriert ist. Dieser berechnet über diverse Verfahren akustische Merkmale zur Bewertung der Geräusche, aus denen wiederum auf Produktionsfehler Rückschlüsse gezogen werden kann. Über einen speziellen Mechanismus, die sogenannten Containermerkmale können Einzelmerkmale aus verschiedenen Prüfabschnitten miteinander verrechnet werden. So werden für die Verfahrrichtungen „öffnen“ und „schließen“ die selben frequenzselektiven Merkmale projektiert. Am Ende der Prüfung wird die Differenz aus den beiden Merkmalen gebildet, die wiederum ein Maß für den Gleichlauf der beiden Verfahrrichtungen ist. Hinterlegt ist diesen Containermerkmalen ein Visual Basic Script, über welches beliebige Rechenvorschriften abgebildet werden können. Falls dies nicht ausreichen sollte, so können über diesen Weg auch Daten an die Automatisierungsschnittstelle einer Fremdsoftware übergeben werden. Das Ergebnis wird dann wieder von PRODIAS 2000 übernommen, bewertet und archiviert. PRODIAS 2000 sammelt die Daten über die einzelnen Prüfabschnitte hinweg ein und ordnet sie einer fortlaufend automatisch vergebenen Produktionsnummer zu. Dabei werden die einzelnen Abschnitte gesondert bewertet. Grundlegende Fehler wie Kurzschluss oder falsche Drehrichtung führen zu einem sofortigen Abbruch der Prüfung. Bei Geräuschfehlern ist eine Wiederholprüfung zulässig, da sich aufgrund des Einlaufverhaltens bedingt durch die Fettverteilung die akustischen Eigenschaften noch ändern können.

Alle Änderungen an einer Projektierung werden in der Datenbank mit einem Zeitstempel hinterlegt. So kann jederzeit nachvollzogen werden, wann beispielsweise für ein Merkmal einer Prüfvorschrift die Qualitätsgrenzen verändert wurden. Die Einstellungen der Projektierung, die Daten einer Kalibrierung oder auch Messprotokolle lassen sich über ein Protokollierungstool in verschiedenen Formaten beispielsweise HTML, XML oder PDF dokumentieren oder direkt ausdrucken. Dabei wird ein Layouteditor mitgeliefert, über den das Format der vordefinierten Protokolle auf eigene Anforderungen angepasst werden kann.

Da die Produktionsanlagen im Mehrschichtbetrieb gefahren werden, muss die Möglichkeit der Auswertung der Daten und Projektierung der Prüfvorschriften im Büro bestehen. Die Bedienmodule von PRODIAS 2000 können dazu auf einem beliebigen Rechner im Netz installiert werden. Über den DCOM-Mechanismus kommunizieren diese dann mit dem PRODIAS-Server auf dem Prüfrechner und lassen so eine Projektierung bzw. eine Auswertung der aktuellen Daten zu.

Alle Messdaten eines Werkstücks können entweder als Wert oder Kurvenverlauf erfasst und dargestellt werden. Die Daten eines Prüflings können separat oder im Vergleich zu anderen Prüflingen betrachtet werden. Bild 3 zeigt beispielsweise den Verlauf der Geräuschentwicklung mehrerer Prüflinge aus einer Serie. Zur Festlegung qualitätsrelevanter Frequenzbereiche besteht die Möglichkeit, Mittelwert, Standardabweichung und Extremwerte der Kurvenverläufe einer frei definierbaren Charge zu berechnen und zu speichern. Einzelne Prüflinge können so im Vergleich zur Serie betrachtet werden und Auffälligkeiten im Geräuschverhalten identifiziert werden. Einen schnellen Überblick über den Produktionsverlauf bzw. die Stabilität des Prozesses liefert das Statistikmodul. Hier können Trends aus der Urwertkarte abgelesen oder Rückschlüsse auf die Beherrschung des Prozesses aus der Häufigkeitsverteilung gezogen werden. Außerdem liefert die Paretoanalyse einen schnellen Überblick über die häufigsten Fehler der Produktion. Damit wird auf einen Blick eine wichtige Information geliefert, welche Abhilfemaßnahmen schnell zu einer Verminderung der Ausschussrate führt.

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