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Guide Fertigungsmöglichkeiten

Überprüfung der Herstellbarkeit/ Fertigbarkeit

Das zu fertigende Produkt muss unter den von der Entwicklungsabteilung vorgeschlagenen Produktions-, Montage- und eventuell Inbetriebnahmebedingungen realisierbar sein. Herstellbarkeit bedeutet auch Technologieverfügbarkeit, Fähigkeit bzw. Beherrschbarkeit der verfügbaren Prozesse, der Herstellverfahren und der Fertigungseinrichtungen; Besonders wichtig ist, dass das Produkt zu konkurrenzfähigen Kosten herstellbar ist.

Die Prüfung auf Herstellbarkeit und Fertigbarkeit des neuen Produktes gibt an, ob dieses mit den bestehenden Herstellverfahren (Herstellprozessen) oder Fertigungseinrichtungen hergestellt werden kann, oder ob hierfür neue Fertigungsverfahren (Prozesse) entwickelt werden müssen und/oder ob neues Fertigungsequipment angeschafft werden muss. In manchen Branchen erfordern neue Produktgenerationen (Beispiel Halbleiterbranche, Entwicklung von neuen Generationen dynamischer Speicher) auch gänzlich neue Herstellmethoden und Herstellprozesse, welche weiters die Verwendung von gänzlich neuem Equipment erfordern.

Gefordert sind die Realisierbarkeit des Produktes, eingeschlossen spezielle Prozesserfordernisse, Mechanisierung, Automatisierung, Montage und Einbau von Komponenten. Dieser Abschnitt beinhaltet die Ausarbeitung eines Arbeitsplanes, in welchem festgelegt wird, welche Fertigungsmittel, Herstellverfahren, Materialien und Hilfsmittel für die Herstellung eines Bauteiles eingesetzt werden sollen.

Diese Prüfung gilt sowohl für die Fertigung eigener Produkte als auch für Auftragsfertigung für Dritte oder bei der sogenannten verlängerte Werkbank, wo die Entwicklung anderswo sitzt und man lediglich Systemzulieferant ist. Werden insbesondere im Einzelprojektmanagement vom Kunden direkte Aufträge übernommen, ist ebenfalls zu prüfen, ob man hinsichtlich Kapazität, Toleranz usw. den Auftrag überhaupt hereinehmen soll.

Die umgekehrte Situation ergibt sich, wenn man zwar die Entwicklung im eigenen Hause hat, aber (aus Kostengründen) generell oder nur zur Spitzenabdeckung auf fremde Fertigungskapazitäten zugreift. Auch in diesem Falle ist zu prüfen, ob diese Fremdfertigungen und Oursourcing die nötigen Präzissionen überhaupt liefern können.

Ein weiterer Anwendungsfall der Überprüfung ergibt sich besipielsweise auch dann, wenn man eigene Fertigungen an einem anderen Standort errichtet.

Bei einer technischen Überprüfung der Fertigbarkeit und Machbarkeit muss auch beurteilt werden, ob eine robuste, stabile Prozessbeherrschung bei den geforderten Toleranzen möglich ist (Stichwort Capability).

Vergleiche auch Vertragsüberprüfung:
Neben der technischen Prüfung der Herstellbarkeit müssen auch -insbesondere bei Fremdfertigung- die technischen Erfordernisse sowie Schnittstellen in detaillierten Spezifikationen vertraglich sehr genau fixiert sein.

Näheres zur Vertragsüberprüfung siehe hier.

Vergleiche auch Produkt-Qualifikationen:
In Abhängigkeit von der Produkt/- Prozesskomplexität und insbesondere bei Fremdfertigungen kann/ muss neben einer Vertragsprüfung auch eine technische Überprüfung auf Herstellbarkeit und Machbarkeit in Form einer Produkt-Qualifikation (Freigabeprozedur) an ausgewählten Mustern erfolgen.

Näheres zur Produktqualifikation siehe hier.

Vergleiche Prozess- Qualifikationen und Überleitung in die Fertigung:
Im Falle neuer Herstellverfahren, eines neuen Equipments, neuer wesentlicher Zulieferanten, Fertigungen an neuen Standorten, Fremdfertigungen usw. müssen zuvor auch diese je nach Komplexität und möglicher Auswirkungen einer (Pre-)Qualifikation unterzogen werden.

Näheres zur Prozessqualifikation siehe hier.

Neue Prozesse oder Herstellverfahren oder Herstellstandorte müssen eine dokumentierte und systematische Einführung in die Fertigung erfahren. Hierzu bietet sich folgende Vorgehensweise an:

Näheres zur Fertigungsüberleitung siehe hier.

Im laufe der Zeit können qualifizierte Prozesse und Herstellverfahren eine Prozessoptimierung, ProzessWeiterentwicklung oder Prozessverbesserung erforderlich machen. Je nach Wertigkeit dieser Veränderungen muss der Prozess/ das Verfahren gegebenenfalls einer neuerlichen Freigabeprozedur unterzogen werden.

Welche Möglichkeiten gibt es, falls die Überprüfung der Herstell- und Fertigbarkeit ein negatives Ergebnis liefert?

Es kann bei neuen Produkten durchaus der Fall eintreten, dass die bestehende (eigene) Fertigung (hinsichtlich der Genauigkeit der Maschinen etc.) für das neue Produkt nicht geeignet ist. Es kann aber auch bei bestehenden Produkten und Prozessen ein Optimierungsbedarf bestehen.

Folgende Massnahmen sind in diesem Falle zu überprüfen:

Entwicklung eigener (neuer oder optimierter) Herstellprozesse

Falls man keine geeignete fremde Fertigung findet, welche dieses Produkt fertigen könnte oder man aus ganz bestimmten Gründen selbst fertigen will, muss man möglicherweise neue Herstellverfahren und/ oder neue Herstellprozesse entwickeln.

Beispiele aus der Mechanik
Die Notwendigkeit kann sich bei reinen Montageprozessen ergeben. Erforderliche Fertigungstoleranzen beispielsweise bei Passungen können möglicherweise mit dem bestehenden Equipment nicht erreicht werden, sodass neue Fertigungseinrichtungen erforderlich sind.

Beispiele aus Prozessoptimierungen
Wenn Prozessanalysen zeigen, dass Prozesse nicht ausreichend robust und beherrschbar sind, müssen Prozessoptimierungen eingeleitet werden. Ein hierfür besonders geeignetes Instrument ist die statistische Versuchsplanung.

Link zur Statistischen Versuchsplanung
Link zur Prozessentwicklung/ Prozessoptimierung

Beispiele der Entwicklung neuer Prozesse im High Tech-Bereich
Meist sind in Fällen hochkomplexer Produkte diese mit den Herstellprozessen aufs engste miteinander verknüpft. Daher werden in solchen Fällen auch die Fertigungsmittel und Prozesse für das neue Produkt bzw. gemeinsam mit ihm neu entwickelt. Das können sein z.B. neue, speziell für das neue Produkt optimierte Fertigungsstrassen oder neue (z.B. genauere) Prozesse. In solchen Fällen ist eine parallele Entwicklung der neuen Produkte und Herstellprozesse empfehlenswert.

Link zum Simultaneous Engineering

Beispiele der Entwicklung neuer Prozesse in der Halbleitertechnik
Neue Standardprodukte, deren elektrische Dimensionierung unter Verwendung bestehender Standardbausteine möglich ist (sogenannte Bibliotheken), können dann auch innerhalb einer bestehenden und ausreichend erprobten Prozesstechnologie gefertigt werden.

In der Halbleitertechnik sind die elektrischen Eigenschaften des Designs (z.B. Transisitoren) eng mit den Möglichkeiten einer bestimmten Technologie verknüft. Daher ist es bei komplett neuen Produkten einer neuen Generation notwendig, hierfür erst neue Prozesse (neue Technologie) zu entwickeln. Das heißt, i.d. Regel werden in der Halbleitertechnik die Produkte von der Produktentwicklung (durch Nachrichtentechniker/ Informatiker/ Elektroniker) für bestimmte bestehende und erprobte Prozesstechnologien entwickelt. Es gibt allerdings auch aus der Halbleitertechnik Beispiele, wo ein neues Produktdesign nur in Abstimmung mit Technologen (Halbleiterspezialisten, Festkörperphysiker) gemeinsam mit einer neuen Prozesstechnologie entwickelt werden kann, da hier Produkt- und Prozesseigenschaften so eng verkoppelt sind. Ein Beispiel aus der Halbleitertechnik soll dies verdeutlichen: Die Entwicklung einer neuen Produktgeneration (z.B. eine neue Speichergeneration mit noch größerem Speicherinhalt) geht meist Hand in Hand mit der Entwicklung einer neuen Technologiegeneration (die Transistoren bzw. Speicherzellen werden noch kompakter angeordnet, was wiederum mit der bestehenden Technologie nicht möglich wäre). Meist bedeutet das die Entwicklung neuer Herstellverfahren u. -Prozesse. Weiters benötigt man ein genaueres Herstellequipment, bessere Reinräume, kurz eine Vielzahl von Maßnahmen werden erforderlich. Diese Entwicklung muss vor oder zumindest parallel zur elektrischen Schaltungsentwicklung ablaufen, da die elektrischen Inputdaten der Schaltungsberechnungs-Software wie Widerstände, Kapazitäten etc. wiederum ein wesentliches Ergebnis der Transistor- bzw. Speicherzellenentwicklung darstellen. In solchen Fällen sind Produkt- und Prozessentwicklung auf das engste miteinander verkoppelt. Mit der Zunahme der Taktfrequenzen bei digitalen Schaltungen und generell bei analogen Schaltungen wird diese Verkopplung von Produkt und Prozess phsikalisch bedingt immer enger, sodass man das eine nicht mehr getrennt vom anderen entwickeln kann. Ein weiterer Aspekt dieses Punktes ist auch darin zu sehen, dass Produkte oder Prozesse vor der Fertigungseinführung ausentwickelt sein müssen, da sonst eine Flut von Änderungen während der Serienfertigung anfällt. Hierin waren uns Europäern zumindest in den 1980er Jahren die Japaner ein Vorbild. Für den Fall, dass ein Produkt in der eigenen Fertigung nicht gefertigt werden kann oder (z.B. aus Kostengründen) nicht gefertigt werden soll, besteht die Möglichkeit der (teilweisen) Inanspruchnahme von Fremdfertigungen oder der Inanspruchnahme eigener Fertigungsstätten in Billiglohnländern.

Link zur Prozessentwicklung


Literaturhinweise

  1. Danzer, H.H.: "Qualitätsmanagement im Verdrängungswettbewerb" TAW-Verlag Wuppertal ISBN 3-930526-01-8 und Verlag Industrielle Organisation Zürich 1995 ISBN 3-85743-979-3
  2. Kroslid,D.; Faber,K.; Magnusson,K.; Bergmann,B.: “Six Sigma- Erfolg durch Breakthrough- Verbesserungen” Pocket Power Hanser Verlag 2003 ISBN-10:3-446-22294-4 oder ISBN-13: 978-3-446-22294-6