Methodik zur Generierung technologieübergreifender Metamodelle (IKTINO)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441745638

Für produzierende Unternehmen ist es von hoher Relevanz die Herstellung von Bauteilen so zu gestalten, dass die geforderten Bauteilmerkmale bei minimierten Zeit- und Kostenaufwänden gefertigt werden. Dabei werden die einzelnen Fertigungsprozesse zur Fertigung eines Bauteils bislang vielfach separiert voneinander betrachtet und erst auf höheren Planungsebenen zusammengeführt. Demgegenüber bietet insbesondere die technologieübergreifende Betrachtung von Prozessfolgen ein hohes Optimierungspotenzial, da die einzelnen Prozesse und Prozessparameter somit zielführend aufeinander abgestimmt werden. Gleichzeitig führen zunehmend kürzere Produktentwicklungszyklen dazu, dass Prozessfolgen vermehrt in kurzer Zeit ausgelegt werden müssen. Daher werden grundlegende Modelle und Methoden benötigt, die eine schnelle Ermittlung von wirtschaftlich optimierten Prozessparametern für Prozessfolgen unterstützen.Bislang existiert jedoch kein Ansatz, der eine schnelle Ermittlung wirtschaftlich optimierter Prozessparameter für Prozessfolgen ermöglicht und dabei die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Fertigungsprozessen und Bauteilmerkmalen berücksichtigt. Um diese Forschungslücke zu schließen, wird im beantragten Forschungsvorhaben eine Methodik entwickelt, mit der wirtschaftlich optimierte Prozessparameter für Prozessfolgen auf der Grundlage technologieübergreifender Metamodelle ermittelt werden. Metamodelle bilden Input-Output-Zusammenhänge für einzelne Fertigungsprozesse ab, greifen dabei ausschließlich auf eine Auswahl der für den Anwendungsfall wichtigsten Paramater zurück und ermöglichen damit in kurzer Zeit relevante Erkenntnisse zur Auslegung von Prozessfolgen. Einen Schwerpunkt des beantragten Forschungsvorhabens bildet daher die Metamodellierung von Prozessfolgen. Dabei werden Metamodelle einzelner Fertigungsprozesse über zuvor identifizierte Übergabegrößen zwischen den einzelnen Prozessen zu technologieübergreifenden Metamodellen verknüpft. Anschließend wird untersucht, welche Auswirkungen die Parameterreduktionen, die aus der Auswahl der wichtigsten Parameter resultieren, auf die Vorhersagegenauigkeit des Gesamtmodells haben, sodass eine optimierte Parameterauswahl getroffen werden kann.Den zweiten Schwerpunkt des Forschungsvorhabens stellt die wirtschaftliche Optimierung der technologieübergreifenden Metamodelle dar. Dazu wird einerseits eine Methode entwickelt, die es ermöglicht Metakostenmodelle zu generieren, um damit Auswirkungen einzelner Prozessparameter auf die Kosten der Prozessfolge zu ermitteln. Andererseits wird ein neuartiger Optimierungsalgorithmus auf der Grundlage Genetischer Algorithmen entwickelt, der die Ermittlung wirtschaftlich optimierter Prozessparameter auf der Grundlage technologieübergreifender Metamodelle sowie geforderter Bauteilmerkmale ermöglicht. Die entwickelte Methodik wird abschließend softwaretechnisch umgesetzt und an zwei Fallbeispielen validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen