1 Allgemeines zu EVOP

Ziel von EVOP ist die kontinuierliche Verbesserung von Fertigungsprozessen. Als Beispiel wird hier ein Spritzgießprozess betrachtet.

Aufgabenbeschreibung:

Ein Kunststoff - Spritzgießprozess wurde an einer Pilotanlage entwickelt und anschließend auf die Produktionsanlage übertragen.

Ziel ist es, Teile mit

- möglichst geringem Verzug (höchstens 0,02 mm, optimal sind Werte < 0,01 mm) und

- möglichst hoher Schlagzähigkeit (mindestens 8 kJ/m², optimal sind Werte > 10 kJ/m²)

herzustellen.

Wichtige Prozessparameter sind die Einspritzgeschwindigkeit der Masse in die Form (und damit die Zeit für das Füllen der Form) und der Druck nach dem Füllen der Form (Nachdruck). In der Pilotanlage wurde ermittelt, dass folgende Werte zu geringem Verzug und hoher Schlagzähigkeit führen:

- Einspritzgeschwindigkeit: 30 bis 35 mm/sec

- Nachdruck: 300 bis 350 bar.

Beim Übertragen in die Fertigung stellen Sie fest, dass die Mindestforderungen für Verzug und Schlagzähigkeit knapp erreicht werden.

Sie könnten nun als Sollwerte die Spezifikationsmitten (Einspritzgeschwindigkeit 32,5 mm/sec und Nachdruck 325 bar) festlegen und sich freuen, dass Sie einen gerade noch ausreichend guten Prozess haben. Oder Sie suchen nach Möglichkeiten, Ihren Prozess zu verbessern. Dann verändern Sie Einspritzgeschwindigkeit und Nachdruck systematisch im Rahmen der Spezifikation.

Sie beobachten, wie Verzug und Schlagzähigkeit sich mit den Prozessparametern verändern. Da Sie innerhalb der Spezifikation bleiben, verändern sich die Zielgrößen natürlich auch nur geringfügig. Das bedeutet, dass Sie bei jeder Parameterkombination verkaufsfähige Produkte erhalten.
Aber natürlich ist Ihren Messwerten auch eine Zufallsstreuung überlagert (Messfehler, kleine, nicht kontrollierbare Veränderungen der Umgebungsbedingungen und diverser anderer Prozessparameter). Daher sollten Sie den Versuchsplan mehrmals durchlaufen bis Sie sich sicher sind, dass die Veränderung eines oder beider Prozessparameter in eine bestimmte Richtung wirklich eine Verbesserung bringt. Als Entscheidungshilfe wird der Effekt der Prozessparameter und die Breite des 95%-Vertrauensbereiches berechnet - wenn der Betrag eines Effektes größer ist als die Breite des Vertrauensbereiches, dann können Sie sich ziemlich sicher sein, dass der beobachtete Effekt echt ist und nicht nur zufällig. Man sagt, der Effekt ist statistisch signifikant. Signifikante Effekte sind rot gekennzeichnet und im Diagramm als Pfeil in Richtung der Verbesserung dargestellt.

Wenn Sie überzeugt sind, dass die Veränderung eines oder beider Prozessparameter in eine bestimmte Richtung zu einer Verbesserung der Zielgröße(n) führen, dann verändern Sie die Spezifikation vorsichtig in diese Richtung und beobachten den Prozess erneut.
Wiederholen Sie den Vorgang und beobachten Sie, wie Sie immer besser werden - bis Ihnen das Ergebnis gut genug ist oder bis keine weitere Verbesserung mehr möglich ist. Sie haben dann erlebt, wie Sie durch vorsichtige Veränderung der Prozessparameter während der laufenden Fertigung nicht nur Ihr Produkt herstellen können, sondern auch Wissen über Verbesserungsmöglichkeiten erhalten. So können Sie immer besser werden.

2.2 Bedienung der Anwendung

2.2.1 Funktionen der Buttons

Der „Reset“ Button setzt alle bisher simulierten Durchläufe zurück und lädt das Script neu. Auch die Prozessparameter für die Einspritzgeschwindigkeit und den Nachdruck werden auf die Standardwerte zurückgesetzt.

Dieser Button startet die Simulation. Es wird jeweils ein Durchlauf simuliert und in die Tabellen eingetragen. Nach dem fünften Durchlauf werden die Werte gelöscht. Dabei werden aber die veränderten Parameter beibehalten. Die Standardabweichung und der 95%-Vertrauensbereich können erst ab dem zweiten Durchlauf berechnet werden.

Dieser Button öffnet diese Anleitung. Hier werden allgemeine Informationen zum Script gegeben und die Funktionsweise beschrieben.

Wenn Sie diesen Button betätigen, können Sie die Prozessparameter verändern. Zuvor müssen Sie in die Eingabefelder Werte eingeben. Nähere Informationen zur Eingabe werden unten erläutert.

2.2.2 Eingabe der Prozessparameter

Hier wird beschrieben wie der Ablauf der Eingabe der Prozessparameter durch den Anwender erfolgt. Der Anwender kann die Prozessparameter durch den Button „Parameter ändern“ einstellen.

Sie können die von Ihnen gewünschten Werte für die minimale bzw. maximale Einspritzgeschwindigkeit direkt eintragen. Als Richtwert können Sie sich an den Standardwerten 30 (für die minimale Einspritzgeschwindigkeit) und 35 (für die maximale Einspritzgeschwindigkeit) orientieren.

Bei dem minimalen bzw. maximalen Nachdruck können Sie sich an den Standardwerten 300 (für den minimalen Nachdruck) und 350 (für den maximalen Nachdruck) orientieren.

Wenn Sie die Parameter für die Einspritzgeschwindigkeit und den Nachdruck eingetragen haben, müssen Sie den Button „Paramater ändern“ betätigen, damit die eingetragenen Werte für die Simulation übernommen werden.

2.2.3 Inhalte der Anwendung

In diesem Abschnitt der Anwendung werden die eingestellten Werte der Prozessparameter angezeigt (hier die Standardwerte). Es gibt fünf verschiedene Einstellkombinationen. Nummer eins stellt den Mittelwert der eingegebenen Einspritzgeschwindigkeit und den Mittelwert des eingegebenen Nachdrucks dar. Nummer zwei bis fünf sind Kombinationen aus den minimalen und maximalen Werten. Die Einheit für die Einspritzgeschwindigkeit ist mm/sec und die Einheit des Nachdrucks ist bar.

In diesem Abschnitt sind die Versuchsergebnisse für den Verzug in einer Tabelle zusammengefasst. Eine Spalte entspricht dabei einem Versuchsdurchlauf. Die letzten zwei Spalten der Tabelle zeigen jeweils die Mittelwerte und Standardabweichungen der Zeile an. Das rote Kästchen in der Überschrift zeigt an, in welcher Farbe die Versuchsergebnisse für den Verzug im Diagramm angezeigt werden. Außerdem werden unter der Tabelle die Effekte und die Breite des 95%-Vertrauensbereichs angezeigt. Falls der Betrag eines Effektes größer als die Breite des Vertrauensbereiches ist, wird dieser Effekt rot und es wird ein Verbesserungspfeil im Diagramm gezeichnet (siehe unten).

In diesem Abschnitt sind die Versuchsergebnisse für die Schlagzähigkeit in einer Tabelle zusammengefasst. Eine Spalte entspricht dabei einem Versuchsdurchlauf. Die letzten zwei Spalten der Tabelle zeigen jeweils die Mittelwerte und Standardabweichungen der Zeile an. Das grüne Kästchen in der Überschrift zeigt an, in welcher Farbe die Versuchsergebnisse für den Verzug im Diagramm angezeigt werden. Außerdem werden unter der Tabelle die Effekte und die Breite des 95%-Vertrauensbereichs angezeigt. Falls der Betrag eines Effektes größer als die Breite des Vertrauensbereiches ist, wird dieser Effekt rot und es wird ein Verbesserungspfeil im Diagramm gezeichnet (siehe unten).

Das Diagramm zeigt die Mittelwerte der Ergebnisse für die jeweilige Einstellkombination (rot für den Verzug, grün für die Schlagzähigkeit). Der rote Pfeil zeigt die Richtung für die Verbesserung des Verzuges an und der grüne Pfeil die Richtung für die Verbesserung der Schlagzähigkeit. Die x-Achse zeigt die eingestellten Werte für die Einspritzgeschwindigkeit (in mm/sec) und die y-Achse für den Nachdruck (in bar) an. Wenn die Prozessparameter verändert werden, passt sich die Skalierung automatisch an.

2.2.4 Fehlermeldungen

Im Folgenden werden Fehlermeldungen, die während der Benutzung der Anwendung auftreten können behandelt und erläutert. Das Auftreten der Fehler ist hauptsächlich von den eingegeben Parametern durch den Anwender abhängig.

Wenn Sie diese Fehlermeldung angezeigt bekommen, haben Sie in einem der vier Eingabefelder keine Zahl oder eine Kombination aus Zahl und Buchstaben eingegeben. Wenn Sie eine Zahl eingeben, sollte diese Fehlermeldung nicht erscheinen.

Die vom Anwender eingegebenen Prozessparameter müssen alle größer als 0 sein. Wenn Sie eine negative Zahl oder „0“ eingeben, wird diese Fehlermeldung erscheinen.

Diese Fehlermeldung erscheint, falls der eingegebene Prozessparameter für die maximale Einspritzgeschwindigkeit die eingegebene minimale Einspritzgeschwindigkeit unterschreitet. In diesem Beispiel beträgt der Minimalwert 30 mm/sec, also muss der Maximalwert > 30 sein.

Diese Fehlermeldung erscheint, falls der eingegebene Prozessparameter für den maximalen Nachdruck den eingegebenen minimalen Nachdruck unterschreitet. In diesem Beispiel beträgt der Minimalwert 300 bar, also muss der Maximalwert > 300 sein.