So planen und führen Sie einen Pilotlauf durch, um Werkzeuge, Montageprozesse und Qualitätskontrolle zu validieren, bevor Sie mit der Massenproduktion beginnen.
Um die Leistung eines Prototyps in eine wiederholbare Produktion umzusetzen, ist ein methodischer Pilotproduktionslauf erforderlich, der sich auf die Validierung des Herstellungsprozesses und nicht des Produktdesigns konzentriert. Ein ordnungsgemäß durchgeführter Pilotproduktionslauf deckt Werkzeugschwächen, Montageengpässe und Qualitätskontrolllücken unter realen Zykluszeiten und Bedienerbedingungen auf und reduziert so die Wahrscheinlichkeit kostspieliger Nacharbeiten bei Serienproduktion.
Dieser Artikel enthält Tipps zur Definition von Pilotzielen, zur Auswahl von Pilotmengen und Produktionslinien sowie zur Vorbereitung der Bedienerschulung. Darüber hinaus bietet er eine kennzahlenbasierte Methodik zur Messung von First Pass Yield, Zykluszeit, Ausschussrate und Prozessfähigkeit. Er beschreibt außerdem praktische Tests zur Validierung von Werkzeugen, Vorrichtungen, Halterungen und der Lebensdauer von Matrizen unter Produktionslasten sowie strukturierte Schritte zur Finalisierung von Arbeitsanweisungen, Qualitätskontrollplänen, Rückverfolgbarkeit und Korrekturmaßnahmen basierend auf dem Feedback der Piloten.
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Bestätigen Sie die Fertigungskapazität, bevor Sie sich auf ein bestimmtes Volumen festlegen
- Definieren Sie Pilotgröße, Produktionslinie, Stellfläche und Schulung
- Messen Sie FPY, Taktzeit, Zykluszeit, Ausschuss und Kapazität
- Belastungstests von Formen, Vorrichtungen und Werkzeugen auf Verschleiß
- Sperren Sie Arbeitsanweisungen, Inspektionspläne und Rückverfolgbarkeitslinks
- Verwenden Sie formale Go/No-Go-Gates und Checklisten für die behördliche Freigabe
- mit den PPAP- und R@R-Konzepten vertraut sein
Validieren Sie Herstellungsprozesse, nicht das Produktdesign
Die Ziele des Pilotprojekts müssen auf die Validierung des Herstellungsprozesses ausgerichtet sein, nicht auf die Überprüfung von Produktkonzepten.
Definieren Sie messbare Ergebnisse für die Geräteeinrichtung, die Einhaltung von Bedienerverfahren und die Prüfsteuerung. Nutzen Sie den Pilotlauf, um Werkzeuge, Montageprozesse und Qualitätskontrolle zu validieren, bevor Sie mit der Massenproduktion beginnen.
Setzen Sie sich im Vorfeld numerische Ziele, wie zum Beispiel:
- Ziel ist eine Prozessfähigkeit Cpk ≥ 1,33 für kritische Abmessungen
- Reduzieren Sie Defekte soweit möglich in Richtung der Six-Sigma-Richtlinie von 3,4 DPMO.
- Geben Sie für nicht kritische Baugruppen eine Ziel-Initial-Pass-Yield (IPY) von beispielsweise ≥95 % an.
- Berücksichtigen Sie akzeptable Ausschussraten und an die Taktzeit gebundene Zykluszeitfenster.
Taktzeitdefinition: in lean production, Takt Time is the calculated pace at which a product must be completed to satisfy customer demand. It essentially acts as the “heartbeat” of the production process, aligning manufacturing speed with the rate of customer orders. Takt time is determined by the simple formula: [latex]\text{Takt Time} = \frac{\text{Total Available Production Time}}{\text{Total Customer Demand for that Period}}[/latex]. The primary goal of establishing a takt time is to perfectly match production output with customer requirements, thereby minimizing waste through overproduction or underproduction and ensuring a smooth, continuous workflow. This key lean manufacturing metric is not a measure of how long it takes to produce a single unit (that’s cycle time), but rather the rhythm that the production system must maintain to meet its commitments.
Typische Prozessziele:
- Bestätigen Sie die Wiederholbarkeit der Maschine im Produktionsrhythmus.
- Überprüfen Sie die Montagereihenfolge und die Drehmoment-/Kraftfenster.
- Beweisen Sie die Wiederholbarkeit und den Durchsatz der Inspektion.
Jeder Punkt wird zu einem eigenständigen Test mit Bestehens-/Nichtbestehenskriterien und Messmethode.
Verwenden Sie etablierte Stichproben- und Abnahmeschemata wie ANSI/ASQ Z1.4 für die Losprüfung und klassifizieren Sie Defekte nach kritischem, schwerwiegendem und geringfügigem Schweregrad. Setzen Sie für kritische Defekte den AQL = 0; für schwerwiegende Defekte sollten Sie je nach Risiko einen AQL von 0,65–1,5 in Betracht ziehen. Erfassen Sie Lauflängendaten zur Unterstützung von Weibull- oder Lebensdauerschätzungen für Werkzeug- und Vorrichtungsverschleiß.
Weibull-Verteilung bei der Fertigungsvalidierung: Die Weibull-Verteilung ist eine kontinuierliche Wahrscheinlichkeitsverteilung, die in der Zuverlässigkeitstechnik häufig verwendet wird, um die Zeit bis zum Ausfall einer Komponente oder eines Systems zu modellieren. Ihre Stärke liegt in ihrer Flexibilität, die durch ihre wichtigsten Parameter definiert wird:
- Formparameter (β oder k): Dies ist der wichtigste Parameter, da er die Art der Ausfallrate im Laufe der Zeit angibt.
- β
- β = 1: Gibt eine konstante Ausfallrate an, die für zufällige Ausfälle während der Nutzungsdauer eines Produkts charakteristisch ist.
- β > 1: weist auf eine steigende Ausfallrate hin und signalisiert Verschleißausfälle mit zunehmendem Alter des Produkts.
- Skalenparameter (η oder λ): auch als charakteristische Lebensdauer bezeichnet, stellt den Zeitpunkt dar, zu dem 63,2 % der Bevölkerung ausgefallen sein werden. Im Wesentlichen streckt oder staucht sie die Verteilung entlang der Zeitachse.
- Lageparameter (γ): Dieser optionale dritte Parameter stellt einen fehlerfreien Zeitraum dar. Wenn er größer als Null ist, gibt er einen Zeitraum an, in dem voraussichtlich keine Fehler auftreten.
Weitere Einzelheiten finden Sie in unserem Artikel speziell zu diesem Thema:
Sammeln Sie während des Tests einen fokussierten Datensatz und ordnen Sie ihn Entscheidungsmetriken zu. Die folgende Tabelle fasst typische Paarungen zusammen.
| Verfahren | Metrisch | Annahme |
|---|---|---|
| Spritzguss | Dimensionaler Cpk | ≥1,33 |
| Montagedrehmoment | Drehmomentabweichung (SD) | ≤5 % des Sollwerts |
| Inspektion | Anfängliche Pass-Ausbeute | ≥95 % |
Dokumentieren Sie Ziele, Messpläne und Abschlusskriterien in einem Pilotprotokoll, das von der Fertigung und der Qualitätsabteilung gemeinsam unterzeichnet wird. Fügen Sie Rückverfolgbarkeitsanforderungen und erforderliche Datenfelder für jede erfasste Teilenummer hinzu.
Tipp: erfordern eine Mindestlauflänge, die mindestens 30 unabhängige Proben pro kritischem Merkmal erzeugt, um eine grundlegende Fähigkeitsanalyse zu unterstützen.
Tipp: Prüfen Sie anhand der Regeln Ihres Unternehmens und der Domänenbehörde, ob und wie lange Validierungsbeispiele aufbewahrt werden müssen.
Planung des Pilotlaufs
Definieren Sie die Anzahl der Pilotchargen basierend auf Validierungszielen und nachgelagerten Einschränkungen. In der Industrie ist es üblich, Pilotchargen zwischen 100–1.000 Einheiten um Werkzeugbau und Logistik in einem produktionsähnlichen Rhythmus zu betreiben. Wählen Sie die Menge so aus, dass statistisch aussagekräftige Fehlermodi erzeugt werden, während Ausschuss und Lagerkosten begrenzt werden.
Wählen Sie die Produktionslinie anhand klarer Kriterien aus: passende Ausrüstung, Taktzeitkapazität und Verfügbarkeit der Bedienerqualifikationen. Verwenden Sie eine geordnete Checkliste, um die Entscheidung reproduzierbar zu machen:
- Kernausrüstung und Zykluszeit aufeinander abstimmen
- Materialfluss und Vorrichtungen bestätigen
- Validieren Sie Prüfpunkte und Rückverfolgbarkeit
Vergleichen Sie eine dedizierte Pilotzelle mit der Verwendung der Zielproduktionslinie, um über Layout und Ressourcenzuweisung zu entscheiden.
| Option | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Spezielle Pilotzelle | Controlled variables, easy... |
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Häufig gestellte Fragen
Worauf sollten sich die Ziele eines Pilotlaufs beim Übergang vom Prototyp zur Produktion konzentrieren?
Wie wählen Sie die Menge der Pilotserie, die Produktionslinie und das Anlagenlayout aus?
Welche Bedienerschulung ist vor dem Start eines Pilotlaufs erforderlich?
Welche Validierungsmetriken sollten während des Pilotlaufs verfolgt werden?
Wie sollten Werkzeuge, Vorrichtungen, Halterungen und Matrizen unter Pilotbedingungen validiert werden?
Wann und wie werden Arbeitsanweisungen, Qualitätspläne und Rückverfolgbarkeit auf Grundlage des Pilot-Feedbacks finalisiert?
Was sind die formalen Go/No-Go-Kriterien für den Übergang zur Massenproduktion?
Welche branchenspezifischen Freigabeanforderungen gelten für Unterhaltungselektronik, Spritzgusskunststoffe, medizinische Geräte und Autoteile?
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Externe Links zum Pilotproduktionslauf
Internationale Standards
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