Digitale Lösung der Qualitätssicherung mit Teamcenter

Schweißpunkte müssen halten. Und die Qualitätssicherung dafür war im Karosseriebau bei einem deutschen Autohersteller bisher ein höchst aufwändiges, weil überwiegend von manuellen Schritten geprägtes Unterfangen. Um den Prozess zu optimieren und die Effizienz zu steigern, führte der Autohersteller gemeinsam mit dem PLM-Spezialisten PITERION die digitale Lösung ein. Sie basiert auf dem Product Lifecycle Management System Teamcenter, das hier um zwei kundenspezifisch entwickelte Module erweitert wurde, um den hohen Anforderungen der Qualitätssicherung gerecht zu werden.

Festigkeit, Stärke und Durchgängigkeit sind nur drei der 29 Qualitätskriterien für jeden einzelnen der rund 130.000 Schweißpunkte einer Fahrzeugkarosserie, deren Einhaltung regelmäßig geprüft wird. Denn Schweißroboter können auch einmal ungenau arbeiten und die Punkte nicht an die richtige Stelle setzen oder die Punkte können brüchig sein.

Ausgangssituation

Früher wurden hierfür aufwändige 2-D-Prüfpläne manuell auf Papier erstellt, die alle Informationen enthielten, zum Beispiel wo welche Schweißpunkte liegen. Diese mussten mühselig aus unterschiedlichen Datenquellen herausgesucht werden. Nach der Prüfung, das heißt dem tatsächlichen Aufschneiden jedes Schweißpunktes, wurde das Ergebnis handschriftlich dokumentiert, was pro Fahrzeugvariante – und jeder, der die deutschen Autohersteller kennt, weiß um die Vielfalt der Modellreihen – einen 1,2 Meter hohen und 24 Kilogramm schweren Papierstapel ergab. Die Probleme liegen auf der Hand: Ein immenser zeitlicher Aufwand bei der Erstellung, unvermeidliche „menschliche Fehler“ und lange Recherchen in Protokollen, falls im Nachhinein ein Mangel an einer bestimmten Stelle auftrat.

Digitale Quellen automatisch anzapfen

Nun setzt der deutsche Autohersteller bereits seit gut 10 Jahren das Product Lifecycle Management-System Teamcenter ein, in dem sämtliche Daten von der Entwicklungsidee bis zum fertigen Produkt aller Fahrzeuge für die nächsten 20 Jahren hinterlegt sind. Die mächtige Lösung wird in Deutschland in 120 Serverschränken mit angeschlossenen Datenbänken betrieben und kontinuierlich ausgebaut. Weltweit greifen zigtausend Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf das PLM-System zu.

„In Anbetracht dessen, dass in Teamcenter im Grunde alle Informationen bereits digital aus unterschiedlichsten Quellen vorhanden sind, lag der Schluss nahe, diese auch für die Qualitätsprüfung in einem automatisierten Prozess zu nutzen. Das war die Geburtsstunde der digitalen Lösung“, erklärt PITERION.

Ziel: Benutzerfreundliche Workflows

Um substanzielle Verbesserungen mit deutlicher Effizienzsteigerung zu erzielen, begann PITERION gemeinsam mit dem deutschen Autohersteller zunächst benutzerfreundliche Workflows zu erarbeiten, die daraufhin digital umgesetzt und in Teamcenter abgebildet werden sollten. Eine wesentliche Aufgabe bestand in der Folge darin, alle heterogenen Datenquellen und Systeme wie zum Beispiel Daten aus der Produktentwicklung, Stücklisten der Karosserieteile, Arbeits- oder Produktionspläne sowie Informationen zur Maschinenplanung mit ihren sehr unterschiedlichen Dateninhalten wie CAD-Zeichnungen oder Excel-Listen in einen Prüfungs-Workflow umzusetzen.

Admin und Manager der digitalen Lösung

Trotz des umfangreichen Leistungsspektrums von Teamcenter war es in diesem Fall erforderlich, zwei neue Module zu entwickeln, um die notwendigen Informationen aus den richtigen Datenquellen zu extrahieren und für die Prüfungsplanung und Ausführung auf zwei nutzerfreundlichen Arbeitsoberflächen, dem Admin und dem Manager der digitalen Lösung zur Verfügung zu stellen. Im Admin werden die Kernaufgaben zur Art der Schweißpunkte und -techniken, Qualitätskriterien und Prüfmethoden angelegt.

Der Manager ermöglicht es, Prüfpläne zu erstellen, den Prüfungsumfang mit allen Kriterien zu definieren, Workflows zu starten, die Schweißpunkte zu visualisieren und alle Prüfungsergebnisse in einer Matrix darzustellen. Wer im Manager welche Aufgaben ausführen darf, wird durch ein Rechtemanagement geregelt.

„Für das Projektmanagement erschien uns die SCRUM-Methode am erfolgversprechendsten, weil wir damit sehr offen mit unterschiedlichen SCRUM-Teams aus der IT und den Fachabteilungen zunächst Prototypen entwickeln konnten, die dann in regelmäßigen Zyklen, den SCRUM „Sprints“, weiter entwickelt wurden“, berichtet PITERION.

Die digitale Lösung optimiert Qualität und spart Zeit

Am Ende stand ein Workflow, der dem Prüfer anhand eines leicht verständlichen 3-D-Modells der Produktstruktur eines bestimmten Karosserieteils genau vorgibt, an welchem Arbeitsplatz er welche Schweißpunkte prüfen muss und wie weiter zu verfahren ist, wenn alles in Ordnung ist oder falls bestimmte Schweißpunkte fehlerhaft sind. Als Ergebnis erscheint das Prüfprotokoll wiederum als 3-D-Modell, in dem sämtliche Schweißpunkte nach dem Ampelprinzip farblich dargestellt sind. Mit einem Klick auf einen Punkt erhält der Prüfer alle notwendigen Testergebnisse zu dem geprüften Punkt.

Eine enorme Effizienzsteigerung wird unter anderem dadurch erreicht, dass bei der Prüfung sehr ähnlicher Teile, deren Schweißpunkte zu 80 Prozent identisch sind, nur die 20 Prozent Abweichungen geprüft werden. Bei gehäuft auftretenden Fehlern an einer Stelle sieht der Workflow vor, den Schweißprozess an sich zu prüfen, etwa ob der Roboter aus Versehen falsch aufgestellt wurde und daher ungenau arbeitet.

Auf dem Weg zum internationalen Rollout

Derzeit wird digitale Lösung in drei europäischen Werken von 120 Mitarbeitern für die Überprüfung der Schweißpunkte genutzt. Es ist geplant, die Lösung auf alle Standorte weltweit auszurollen und auch mobil zur Verfügung zu stellen. Auch sollen weitere Prüfobjekte wie Schrauben, Nieten und Kleber zukünftig in den Qualitätsprüfungsprozess mit einbezogen werden.