Auslegung wirtschaftlich-technologisch optimierter Fertigungsprozessfolgen mittels prozessübergreifender Modellierung

Beckers, Alexander; Bergs, Thomas; Boos, Wolfgang

doi:42141

Auslegung wirtschaftlich-technologisch optimierter Fertigungsprozessfolgen mittels prozessübergreifender Modellierung = Design of economically and technologically optimized manufacturing process sequences using cross-process modeling

Beckers, Alexander^RWTH*

2023

VerantwortlichkeitsangabeAlexander Beckers

ImpressumAachen : Apprimus Verlag 2023

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-98555-154-5

ReiheErgebnisse aus der Produktionstechnik ; 14/2023

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Druckausgabe: 2023 - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Bergs, Thomas (Thesis advisor)^RWTH* ; Boos, Wolfgang (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-03-09

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-03738
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/955844/files/955844.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Fertigungsprozessfolgen (frei) ; Prozessauslegung (frei) ; cross-process models (frei) ; economically optimized (frei) ; manufacturing process sequence (frei) ; process design (frei) ; prozessübergreifende Modelle (frei) ; wirtschaftlich optimiert (frei) ; TECPTF100 (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Fertigungsprozesse so zu planen und auszulegen, dass die geforderten Bauteileigenschaften verlässlich und zugleich wirtschaftlich optimiert erzeugt werden, ist wesentlicher Erfolgsfaktor produzierender Unternehmen. Derzeit werden Fertigungsprozesse einer Prozessfolge i. d. R. separiert voneinander ausgelegt und auf höheren Planungsebenen im späteren Planungsprozess zusammengeführt. Bauteilzwischenzustände in Fertigungsprozessfolgen als Zielvorgaben für die einzelnen Prozesse werden vielfach erfahrungsbasiert und unsystematisch in der Prozessauslegung vorgelagerten Planungsphasen definiert. Durch diese separierte Prozessauslegung sowie die erfahrungsbasierte Definition von Bauteilzwischenzuständen werden technologische und wirtschaftliche Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Fertigungsprozessen unzureichend berücksichtigt. Dabei bietet die prozessübergreifende Betrachtung von Fertigungsprozessfolgen ein hohes, wirtschaftliches Optimierungspotenzial für die Fertigung, da hiermit die einzelnen Prozesse zielführend aufeinander abgestimmt und bzgl. der Wirtschaftlichkeit der gesamten Prozessfolge optimiert werden. Eine methodische Unterstützung zur Auslegung von Fertigungsprozessfolgen unter Berücksichtigung der technologischen und wirtschaftlichen Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Prozessen existierte bislang nicht. Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine Methodik entwickelt, die Anwendende bei der Auslegung von wirtschaftlich-technologisch optimierten Fertigungsprozessfolgen unterstützt. Hierfür wurde untersucht, wie Modelle einzelner Prozesse zu verknüpfen sind, um prozessübergreifende Modelle zur Prognose von Bauteileigenschaften zu generieren. In diesem Zusammenhang wurde analysiert, wie die Unsicherheiten dieser Modelle einzelner Prozesse hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Unsicherheit prozessübergreifender Modelle bewertet werden können. Auf Basis der Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen wurde ein Vorgehen entwickelt, welches Anwendende bei der Modellierung von Fertigungsprozessfolgen mit dem Fokus auf der Prognose der Eigenschaften des finalen Bauteils unterstützt. Des Weiteren wurden ein Modell sowie ein Vorgehen entwickelt, welches die Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Fertigungsprozessfolgen in Abhängigkeit alternativer Prozessparameterkombinationen und somit für unterschiedliche Prozessauslegungen ermöglicht. Anschließend wurde ein Vorgehen entwickelt, welches die prognostizierten Bauteileigenschaften sowie das wirtschaftliche Ergebnis der Prozessfolge integriert bewertet, um wirtschaftlich-technologisch optimierte und die fertigungstechnologischen Anforderungen erfüllende Prozessparameterkombination zu ermitteln.

Planning and designing manufacturing processes in such a way that the required component characteristics are reliably produced with the optimized economic result is a key success factor of manufacturing companies. Currently, manufacturing processes in a process sequence are usually designed separately from one another and then combined at higher planning levels in the subsequent planning process. Intermediate component states in manufacturing process sequences as targets for the individual processes are often defined on the basis of experience and unsystematically in planning phases preceding the process design. This separate process design and the experience-based definition of intermediate component states do not take sufficient account of the technological and economic dependencies between the individual manufacturing processes. The cross-process consideration of manufacturing process sequences offers a high economic optimization potential for the manufacturing companies, since the individual processes are coordinated in a target-oriented way and optimized with regard to the economic efficiency of the entire process sequence. A methodical support for the design of manufacturing process sequences considering the technological and economic dependencies between the individual processes did not exist so far. Within the scope of this dissertation, a methodology was developed which supports practitioners in the design of economically and technologically optimized manufacturing process sequences. For this purpose, it was investigated how models of individual processes can be combined in order to generate cross-process models for the prognosis of component characteristics. In this context, it was analyzed how uncertainties regarding the models of individual processes can be evaluated with regard to their effects on the uncertainty of cross-process models. Based on the findings of these investigations, a procedure was developed that supports practitioners in the modeling of manufacturing process sequences with a focus on the prediction of the characteristics of the final component. Furthermore, a model as well as a procedure were developed which allow the evaluation of the economic efficiency of manufacturing process sequences depending on alternative process parameter combinations and thus for different process designs. Subsequently, a procedure was developed which evaluates the predicted component characteristics and the economic result of the process sequence in an integrated manner in order to determine the economically and technologically optimized process parameter combination which meets the manufacturing technology requirements.

OpenAccess:
PDF
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