Offensiv für Qualität

Frequenzumrichter – Geringerer Energieverbrauch und größere Effizienz sprechen für Antriebe mit Frequenzumrichtern. Noch gibt es bei vielen Fabrikaten hohe Rücklaufquoten. Der japanische Motion-Control-Spezialist Yaskawa will durch strengstes Qualitätsmanagement punkten.

10. April 2008

Frequenzumrichter erfüllen in nahezu allen Kriterien die Anforderungen von Anwendern, und FU-Hersteller verzeichnen derzeit eine weltweit steigende Nachfrage. Ein Grund ist der geringere Energieverbrauch und die größere Effizienz von FU-Antrieben, weitere Faktoren sind sinkende Umrichterpreise sowie schnelles wirtschaftliches Wachstum in den BRIC-Staaten, das Herstellern neue Märkte erschließt. Hinsichtlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer werden allerdings häufig Verbesserungswünsche geäußert, da bei nahezu allen marktüblichen FU-Fabrikaten hohe Rücklaufquoten verzeichnet werden.

Eingebaute Zuverlässigkeit

Diese Forderungen werden vom japanischen Motion-Control-Spezialisten Yaskawa ernst genommen: Das Unternehmen optimiert die Entwicklung und Herstellung von Frequenzumrichtern kontinuierlich über den gesamten Ablauf, von der Entwicklung über die Konstruktion bis zur Serienfertigung, und sichert eine gleichbleibende Produktqualität durch sorgfältiges Qualitätsmanagement. Entscheidend für die Produktqualität ist, dass die Zuverlässigkeit bereits in das Gerät hineinkonstruiert wird. Die grundlegenden Ziele hierfür werden bei Yaskawa anhand von Produktionsdaten und Kundenwünschen bestimmt, und in Zusammenarbeit von Entwicklungsabteilung, Produktion und Verkauf realisiert. Die Produktplanung folgt festgelegten Arbeitsschritten.

Mittels eines Entwicklungsplans werden die gewünschten Produktspezifikationen sowie die Funktionen und Merkmale existierender Komponenten bewertet. Daraus ergeben sich Konstruktions- und Designspezifikationen für jedes einzelne Bauteil, die die Arbeit in der Entwicklung und Konstruktion erleichtern. Berücksichtig werden außerdem die durch immer breitere Anwendungsgebiete bedingten Kundenanforderungen – so müssen die Umrichter u.a. für spezielle Umgebungsbedingungen (etwa in Stahlwerken oder Textilfabriken) gerüstet werden. Neben den Standardprodukten entwickelt Yaskawa daher auch Variationen bestehender Modelle oder komplette Neukonstruktionen, wie z.?B. den speziell für den europäischen Markt entwickelten IP54-Frequenzumrichter Varispeed E7, bei dem alle Komponenten außer dem Kühlkörper im abgedichteten Gehäuse enthalten sind, sodass weder Flüssigkeiten noch Fremdkörper eindringen können. Speziell für den Textilmarkt wurde beispielsweise das Modell T1000 entwickelt, und das Modell L7 wurde für den Liftmarkt konzipiert.

Um Ausfälle zu vermeiden, die erst nach längerem Einsatz des Umrichters beim Kunden auftreten, werden die Eigenschaften und die Zuverlässigkeit neuer Komponenten bei Yaskawa sorgfältig untersucht. Zunächst werden die Spezifikationen der Komponenten unter Einsatzbedingungen im FU betrachtet, anschließend werden erste Prototypen gefertigt. Zur Lebensdauerermittlung werden akkumulierte Zuverlässigkeitsdaten aus der Praxis berücksichtigt, ebenso wie Belastungstests. Viele Simulationen dienen zudem dazu, Daten z.B. zu Temperaturverläufen im Gehäuse oder zur Belastbarkeit der Platinen zu gewinnen – dies erlaubt es Ingenieuren, Probleme schon während der Entwicklungsphase zu eliminieren.

Qualitätssicherung in der Produktion

Die Produktionsvorbereitung und der Serienanlauf erfolgen bei Yaskawa in klar definierten Schritten. Zunächst geschieht dies nur im Yaskawa-Stammwerk – erst wenn dort die Produktqualität sichergestellt ist, kann die Produktion in anderen Werken vorbereitet werden.

Die Produktionsabteilung wird dabei in die Produktentwicklung mit einbezogen – so lässt sich die Anzahl später erforderlicher Änderungen deutlich reduzieren. Im zweiten Schritt wird die Produktion vorbereitet, und mögliche Defekte werden anhand von Fehleranalysen (FMEA) und Qualitätsprüfungen identifiziert. Menschliches Versagen wird durch eine klare Definition aller Produktionsschritte und Kaizen-Prozesse weitestgehend ausgeschlossen. Anschließend beginnt die eigentliche Serienproduktion, wobei jedoch zunächst die erfolgreiche Implementierung aller Prozesse evaluiert wird, sodass ggf. noch Änderungen vorgenommen werden können.

Yaskawa erfasst Qualitätsdaten zu Produkten mittels eines firmeneigenen Online-Informationssystems sowie durch weltweite Anwenderbefragungen der einzelnen Niederlassungen. Die firmeninterne Qualitätsmanagementabteilung analysiert diese Daten, pflegt sie in das umfangreiche Qualitätsinformationssystem ein, identifiziert kritische Datensätze und veranlasst unverzüglich Änderungen. Ziel von Yaskawa ist es dabei, nicht nur wiederholt auftretende Fehler zu beseitigen, sondern Fehler bereits vorausschauend auszuschließen.

Probleme bzw. Fehler können in den folgenden vier Bereichen auftreten: bei den Komponenten (1), bei der Konstruktion (2), der Fertigung (3) sowie in der Anwendung beim Kunden (4). Treten Fehler auf, werden die entsprechenden Abteilungen benachrichtigt. Darüber hinaus gewährleisten monatliche Qualitätsreports, dass alle Angestellten weltweit auf eine einheitliche Datenbasis hinsichtlich des Status von am Markt befindlichen Produkten sowie Qualitätsverbesserungsmaßnahmen zurückgreifen können. Fehler in den Kategorien (1) bis (3) werden nach Dringlichkeit bewertet, anschließend werden Anpassungen in der Produktentwicklung oder im Produktionsprozess vorgenommen. Eine spezielle Arbeitsgruppe, die sich aus Konstrukteuren, Applikationsingenieuren und Mitarbeitern der Qualitätssicherung zusammensetzt, befasst sich mit Fehlern der Kategorie (4), deren Anzahl in den letzten Jahren zugenommen hat.

Darüber hinaus prüft Yaskawa kritische Komponenten in regelmäßigen Abständen auf ihre Zuverlässigkeit, um Änderungen an den vier »M« (Mensch, Maschine, Methode, Material) aufzuspüren, die die Qualität beeinflussen könnten. Werden signifikante Änderungen entdeckt, müssen die Ursachen identifiziert und beseitigt werden.

Da Frequenzumrichter von Yaskawa weltweit betrieben werden, und daher variierenden Qualitätsstandards unterworfen sind, hat das Unternehmen einen globalen Standard definiert, der die Entwicklung und Qualitätskontrolle beschleunigt. Im Wesentlichen übernimmt dabei die japanische FU-Produktionsstätte die Qualitätssicherung und schult Personal aus anderen Werken, um die benötigten Systeme zu installieren. Erst nachdem die Produktion im Stammwerk stabil läuft, wird sie in andere Produktionsstätten übertragen. Gleiche Abläufe und gleiche Qualität in allen Produktionsstätten weltweit werden durch Personal des Stammwerks gewährleistet, das vor Ort Schulungen und Weiterbildungen veranstaltet. Vor Anlauf der Serienproduktion wird zudem die Stabilität der Prozesse überprüft – erst die Freigabe seitens des Stammwerks, das auch später noch periodische Tests durchführt, startet die Fertigung.

Andrea Freitag

Erschienen in Ausgabe: 02/2008