Diplomarbeit, 1999
114 Seiten, Note: 1,0
1. EINLEITUNG
2. QUALITÄTSSICHERUNG BEIM SPRITZGIEßEN
2.1 ALLGEMEINES ZUR STATISTISCHEN PROZEßÜBERWACHUNG (SPC)
2.2 SPC AN PRODUKTMERKMALEN
2.2.1 Ablauf und Voraussetzungen einer SPC am Produkt
2.2.2 Kennzeichen für einen Eingriff
2.2.3 Grenzen der SPC an Produktmerkmalen
2.3 SPC AN PROZEßPARAMETERN
2.4 CONTINUOUS QUALITY CONTROL
2.4.1 Datengewinnung
2.4.1.1. Statistische Versuchsplanung
2.4.1.2 Prozeßbegleitende Datengewinnung
2.4.2 Modelladaption
2.4.3 Modell-und Prognosegüte
2.4.4 Datenverwaltung
2.4.5 Zusammenfassung des Ablaufs für die kontinuierliche Qualitätsüberwachung
3. GRUNDLAGEN DER VERWENDETEN STATISTISCHEN METHODEN
3.1 ALLGEMEINE STATISTISCHE GRUNDLAGEN
3.1.1 Einteilung und Auswahl multivariater Analysemethoden
3.1.2 Kenngrößen
3.1.2.1 Häufigkeitsverteilung
3.1.2.2 Lagemaßen von Häufigkeitsverteilungen
3.1.2.3 Streuungsmaße
3.1.2.4 Zusammenhangsmaße für zwei metrisch meßbare Merkmale
3.2 MULTIPLE LINEARE REGRESSION
3.2.1 Modellbildung mit der Methode der kleinsten Quadrate
3.2.2 Prämissen der linearen Regressionsanalyse und Folgen der Verletzung
3.2.3 Signifikanztests und Konfidenzintervall
3.2.3.1 Der F-Test
3.2.3.2 Der t-Test
3.2.3.3 Konfidenz- und Prognoseintervall
3.3 PRÜFMITTELFÄHIGKEITEN
4. DURCHFÜHRUNG DER DATENERFASSUNG
4.1 QUALIFIKATION DER PRÜFMITTEL
4.1.1 Qualifikation der Laborwaage
4.1.2 Qualifikation des CNC-Koordinatenmeßgeräts
4.2 MEßZEITPUNKTE
4.2.1 Qualitätsmerkmal Masse
4.2.2 Qualitätsmerkmale Länge und Breite
4.3 AUSWAHL UND AUFZEICHNUNG DER PROZEßPARAMETER
4.3.1 Rohstoffparameter
4.3.2 Umgebungsparameter
4.3.3 Prozeßparameter
4.3.3.1 Parameter der Maschinensteuerung
4.3.3.2 Ergänzende Verarbeitungsparameter
4.4 ABLAUF DER TEILEENTNAHME
5. MODELLE FÜR DIE PROZEßANALYSE UND -OPTIMIERUNG
5.1 PROZEßMODELL FÜR DIE MASSE
5.2 PROZEßMODELLE FÜR LÄNGE UND BREITE
6. MODELLE FÜR DIE PROZEßÜBERWACHUNG
6.1 MASSEPROGNOSE
6.2 BREITENPROGNOSE
6.3 UMSETZUNG IN DIE PRAXIS
7. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Ziel der Arbeit ist die Analyse und Optimierung des Spritzgießprozesses für das Produkt „Expression Oval 1“ der Firma Tupperware, um durch den Einsatz statistischer Modelle eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung (Continuous Quality Control) zu ermöglichen und Prognosen für Qualitätsmerkmale zu erstellen.
2.4 Continuous Quality Control
Die wesentliche Schwäche der SPC am Produkt als auch der SPC am Prozeß ist, daß diese Verfahren nur zu bestimmten Zeiten einen Einblick in den Zustand des Prozesses gestatten. Zwischen den Stichproben liegen also keine Informationen über die produzierte Qualität vor.
Die Qualitätsmerkmale der Produkte bzw. Formteile sind das Ergebnis der aktuellen Prozeßparameter, so daß es ein mathematischer Zusammenhang zwischen den Prozeßparametern (PP) und den Qualitätsmerkmalen (Q) existieren muß. Dieser Zusammenhang kann wie folgt formuliert werden:
Q = f(PP1, PP2,..., PPn) Gl. 1
Das Ziel ist es nun, mit Hilfe dieses mathematischen Zusammenhangs bzw. Prozeßmodells eine Berechnung auf Basis der Prozeßdaten durchzuführen. Man kann somit einerseits auf eine manuelle Kontrolle der Formteile durch Stichproben verzichten, andererseits wird hierdurch eine kontinuierliche 100% - Qualitätsüberwachung gewährleistet.
Der zu leistende Aufwand besteht nun darin, Prozeßdaten zu erfassen und eine eindeutige Zuordnung zu den korrespondierenden Qualitätsdaten zu gewährleisten. An modernen Spritzgießmaschinen mit Mikroprozessorsteuerung ist es heutzutage kein Problem mehr, eine Vielzahl von Prozeßparametern zu erfassen, aufzuzeichnen und auszuwerten. Die Zuordnung zwischen Prozeß- und Qualitätsdaten ist ebenfalls wegen des Zykluszählers sehr unproblematisch. Mehr Aufwand erfordert es, wenn Rohstoff- und Umgebungseinflüsse im Prozeßmodell berücksichtigt werden sollen, da auch diese unter Umständen erheblichen Einfluß auf den Fertigungsprozeß haben können. Es wird also versucht, den in Bild 3 dargestellten Zusammenhang durch ein Prozeßmodell abzubilden.
1. EINLEITUNG: Darstellung der Marktsituation für Haushaltsartikel und die Notwendigkeit der Einführung von Continuous Quality Control beim Spritzgießen zur Qualitätsoptimierung.
2. QUALITÄTSSICHERUNG BEIM SPRITZGIEßEN: Untersuchung derzeitiger Qualitätssicherungsverfahren und detaillierte Erläuterung der Continuous Quality Control als Alternative zu klassischen SPC-Methoden.
3. GRUNDLAGEN DER VERWENDETEN STATISTISCHEN METHODEN: Einführung in deskriptive Statistik, Regressionsanalyse und Prüfmittelfähigkeitsuntersuchungen als Basis für die Modellbildung.
4. DURCHFÜHRUNG DER DATENERFASSUNG: Detaillierte Beschreibung der Messungen, der Qualifikation der verwendeten Prüfmittel und der Erfassung von Prozess- und Umgebungsparametern für das Produkt „Expression Oval 1“.
5. MODELLE FÜR DIE PROZEßANALYSE UND -OPTIMIERUNG: Anwendung der Regressionsanalyse zur Erstellung von Prozessmodellen für Masse, Länge und Breite sowie deren physikalische Interpretation.
6. MODELLE FÜR DIE PROZEßÜBERWACHUNG: Exemplarische Implementierung von Prognosemodellen zur Qualitätsüberwachung im laufenden Prozess und Diskussion der praktischen Umsetzung mit Softwarelösungen wie WinQS.
7. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK: Resümee über die Nutzbarkeit statistischer Modelle zur Prozessanalyse und -optimierung sowie Ausblick auf die Automatisierung der Qualitätssicherung.
Qualitätssicherung, Spritzgießen, Continuous Quality Control, Regressionsanalyse, Prozessmodell, Prüfmittelfähigkeit, Prozessparameter, Fertigungsoptimierung, Qualitätsprognose, Datenerfassung, Tupperware, Prozessüberwachung, Statistik, Wahrscheinlichkeit, Normalverteilung
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Einführung und Anwendung von Continuous Quality Control (kontinuierliche Qualitätsüberwachung) bei der Kunststoffverarbeitung durch Spritzgießen, um die Qualität von Produkten systematisch zu analysieren und zu verbessern.
Zentral sind die statistische Prozessüberwachung (SPC), die Erstellung von mathematischen Prozessmodellen mittels Regressionsanalyse sowie die Qualifikation von Messmitteln zur zuverlässigen Datenerfassung.
Das Ziel ist es, den Spritzgießprozess für ein spezifisches Tupperware-Produkt mittels statistischer Methoden zu durchdringen, Optimierungspotenziale aufzuzeigen und Modelle zur Prognose der Produktqualität zu entwickeln.
Zur Identifikation und Modellierung des Prozesses wird primär die multiple lineare Regressionsanalyse eingesetzt, um Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Qualitätsmerkmalen mathematisch abzubilden.
Der Hauptteil umfasst die methodischen Grundlagen, die praktische Datenerfassung, die Durchführung der Qualifikation für Messgeräte (wie Waagen und Koordinatenmessgeräte) sowie die Ableitung und Analyse der Prozessmodelle.
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Qualitätssicherung, Spritzgießen, Regressionsanalyse, Prozessmodellierung, statistische Versuchsplanung und Prozessüberwachung charakterisieren.
Es dient als praxisnahes Beispiel eines Spritzgießprodukts mit spezifischen Qualitätsanforderungen (Masse, Länge, Breite), an dem die Modellierung und Analyse unter realen Fertigungsbedingungen demonstriert werden kann.
WinQS wird als beispielhafte Lösung für die praktische Umsetzung der in der Arbeit erarbeiteten theoretischen Modelle zur kontinuierlichen Qualitätssicherung in der Serienfertigung vorgestellt.
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