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Authors: Gattig, Philipp
Title: Entwicklung eines computergestützen FMEA Ansatzes zur Verknüpfung von Qualitätsattributen und Prozessparametern unter Verwendung von maschinellem Lernen
Online publication date: 29-Oct-2020
Language: german
Abstract: Die vorliegende Arbeit ist bei Boehringer Ingelheim in der Abteilung der Produkt- und Prozesstechnologie (PPT) des Respimaten entstanden. Diese Abteilung betreut die Kartuschenproduktion innerhalb des Respimaten und verwaltet, in Zusammenarbeit mit den restlichen zugehörigen Fachabteilungen, die Risikodokumentation des Produktes und Produktionsprozesses. Dazu gehören FMEAs und Risk Assessments, welche erstellt und regelmäßig oder anlassbezogen aktualisiert werden müssen. Über die Jahre entwickelte sich das Bild einer sehr heterogenen Risikodokumentationslandschaft. Das Ziel dieser Promotionsarbeit war es, die vorhandenen FMEAs und Risk Assessments im Rahmen einer Gap-Analyse zu untersuchen und basierend darauf Lösungskonzepte zu entwickeln. Darüber hinaus sollte die fehlende Prozess-FMEA der Coextrusionsblasmaschinen für Kunststoffbehälter mit nachvollziehbarer Verknüpfung sowie Bewertung von CPPs und CQAs neu erstellt werden. Die Gap-Analyse brachte diverse Schwachstellen der Risikodokumentation zu Tage, wie sie auch in der einschlägigen Literatur zu finden sind. Dazu zählen beispielsweise unterschiedliche Detailtiefen in den Dokumenten, verschiedene Formate (PDF, Microsoft Excel oder Word) sowie abweichende Formulierungen. In Summe mündet dies in einer zunehmend aufwändigeren Pflege der Dokumente bei erhöhtem Suchaufwand innerhalb der Risikodokumentation. Das Problem der aufwendigen Suche innerhalb der heterogenen Risikodokumentation wurde durch eine neu entwickelte intelligente Suchsoftware mit integrierter Datenbank adressiert. Die Datenbank enthält alle FMEAs und Risk Assessments, welche mit dem Suchprogramm auf einfachste Art und Weise durchsucht werden können. Dopplungen und Widersprüche sind damit schnell und einfach identifizierbar. Darüber hinaus wurde ein allgemeingültiges Konzept zur Erstellung von Prozess-FMEAs entwickelt. Ein generischer Risikokatalog mit Informationen zu Fehlerursachen und möglichen Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen kann während der Erstellung der FMEA genutzt werden. FMEAs sind somit leichter zu erstellen und besitzen automatisch den gleichen Aufbau sowie Detailtiefe. Für die Bewertung des Zusammenhangs von CPPs und CQAs bei der Coextrusions-Blasformung wurde ein mathematisches Modell des Produktionsprozesses entwickelt. Grundlage waren die vorhandenen Prozess- und IPC-Daten aus der Herstellung. Mittels überwachtem maschinellen Lernens wurden die verschiedenen Regressionsmodelle (u.a. mehrere IPC- und Qualitätsattribute) erstellt. Die ermittelten Modelle konnten daraufhin visualisiert und durch die Berechnung der Scoring- und Fehlerwerte bewertet werden. Durch eine geeignete Variation der Eingangsparameter wurde der generelle Effekt auf den Ausgang sichtbar. Die Ergebnisse wurden in die zugehörige FMEA integriert und untermauern dort die Aussagen der Mitarbeiter. Darüber hinaus konnten aus den Daten Aussagen zu den Einflüssen der Umgebungsvariablen Lufttemperatur und Luftfeuchte getroffen werden. Die mathematischen Modelle wurden zusätzlich in ein selbst entworfenes Simulationsprogramm überführt und ermöglichen dort, durch die Anbindung an die Prozessdatenbanken aus der Herstellung, die Produktionsüberwachung sowie die prädiktive Schätzung der Ausgangswerte bei veränderten Parametern.
DDC: 004 Informatik
004 Data processing
500 Naturwissenschaften
500 Natural sciences and mathematics
600 Technik
600 Technology (Applied sciences)
620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
620 Engineering and allied operations
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-5199
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: XII, 139 Blätter
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