Wie KI-gestützte Lösungen die Qualitätsprüfung von elektronischen Steuergeräten und Innenteilen in Fahrzeugen verändern

Einleitung: Analyse von 17 globalen OEM-Werken ergab, dass 50 % der Kosten für die Qualitätskontrolle auf Außen- und Innenkomponenten entfallen

Die Markteinführung neuer Fahrzeuge stellt eine besonders kritische Phase dar, in der das betriebliche Qualitätsmanagement auf seine größten Herausforderungen trifft. Die Auswertung der Qualitätsdaten von Zulieferern zeigt dabei ein klares Muster: Trotz moderner Fertigungstechnologien führen nach wie vor die klassischen Innen- und Außenkomponenten von Zulieferern die Qualitätskontrollmaßnahmen in den OEM-Montagewerken an.

Die Analyse basiert auf der globalen Qualitätsmanagement-Datenbank von TRIGO, die weltweite Echtzeit-Eindämmungsmaßnahmen erfasst. Untersucht wurden Daten aus dem zweiten Quartal 2024, die aus 17 OEM-Montagewerken in sieben Ländern stammen und Eindämmungsmaßnahmen bei 229 Zulieferern und 57 Bauteilkategorien umfassen. Die Ergebnisse zeigen, dass Qualitätsprobleme am häufigsten bei Außenteilen (27,2 %) auftreten, gefolgt von Innenteilen (23,0 %) und generischen Verbindungskomponenten (13,6 %).

Aufschlüsselung der Qualitätsprobleme nach Fahrzeugsystem

Die Analyse der Qualitätsdaten zeigt drei verschiedene Gruppen von Problemen mit Fahrzeugsystemen:

Gruppe mit hohem Aufkommen (>17%): Angeführt von Außenkomponenten, Innenraumbaugruppen und allgemeinen Verbindungskomponenten, die die höchste Häufigkeit von Qualitätsproblemen darstellen.

Gruppe mit mäßigem Auftreten (9-12%): Enthält elektrische und elektronische Systeme, Komponenten des Antriebsstrangs und Rohbaustrukturen, die eine mittlere Häufigkeit von Qualitätsproblemen aufweisen.

Gruppe mit geringem Vorkommen (<6%): Umfasst Aufhängungs- und Lenksysteme, Komponenten des Antriebsstrangs, Klimaanlagen und Bremssysteme und weist geringere, aber bemerkenswerte Qualitätsvorfälle auf.

Auf der Grundlage dieser Studie werden in diesem White Paper drei kritische Aspekte des modernen Qualitätsmanagements in der Automobilindustrie untersucht:

Zunächst untersuchen wir die wachsenden Herausforderungen, die elektronische und elektrische Systeme an das Qualitätsmanagement stellen, mit besonderem Augenmerk auf Software-Updates für elektronische Steuergeräte und deren Auswirkungen auf die Kosten des Qualitätsmanagements.

Anschließend analysieren wir die anhaltenden Qualitätsprobleme bei Innenraumkomponenten, die trotz jahrzehntelanger Erfahrung in der Fertigung immer noch eine bedeutende Quelle für Qualitätsprobleme darstellen.

Abschließend zeigen wir auf, wie KI-gestützte Inspektionslösungen die Qualitätskontrollprozesse, insbesondere für Innenraumkomponenten, revolutionieren und neue Möglichkeiten für eine verbesserte Fehlererkennung und Qualitätssicherung bieten.

Diese Analyse zeigt nicht nur die aktuellen Herausforderungen auf, sondern gibt auch Einblicke in die Art und Weise, wie neue Technologien und Methoden das Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie umgestalten.

1. Die wachsende Herausforderung elektronischer und elektrischer Systeme in der Qualität

A. Aktueller Stand der elektronischen und elektrischen Systeme (E&E)

Eine vertiefte Analyse der Daten zeigt eine wichtige Erkenntnis im Bereich der elektrischen und elektronischen Systeme (E&E): Obwohl sie nur 8,2 % aller Qualitätsvorfälle ausmachen, verursachen sie 11,2 % der gesamten Eindämmungskosten. Dieser überproportionale Kostenanteil pro Vorfall lässt sich vor allem durch die Komplexität der Fehlerbehebung erklären – insbesondere durch die häufig erforderlichen Re-Flashing-Prozesse.

Während mechanische Komponenten meist einfach sortiert oder nachgearbeitet werden können, benötigen elektronische Systeme spezielle Ausrüstung, zusätzlich geschultes Personal und zeitintensive Software-Updates, um Qualitätsprobleme zu beheben.

Mit der wachsenden Komplexität moderner Fahrzeuge ist davon auszugehen, dass der Bedarf an Eindämmungsmaßnahmen rund um elektrische und elektronische Komponenten sowie die damit verbundenen Kosten weiter steigen wird.

Elektronik & Elektrik vs. andere Systeme: Analyse der Eindämmungsmaßnahmen

B. Elektronische Steuergeräte (ECUs): Steigende Nachfrage bei der Markteinführung neuer Fahrzeuge nach Software-Updates für Steuergeräte

a) Überblick über moderne Fahrzeugsteuergeräte

In Anbetracht der einzigartigen Herausforderungen, die E&E-Systeme mit sich bringen, insbesondere in Bezug auf spezielle Ausrüstung und Fachkenntnisse, ist das Verständnis der gesamten E&E-Architektur und der elektronischen Steuergeräte (ECUs) entscheidend für die Optimierung von Containment-Maßnahmen. Nur so lassen sich die Gesamtkosten des Qualitätsmanagements nachhaltig senken, da diese Komponenten das Rückgrat der modernen Fahrzeugelektronik bilden und besondere Qualitätsanforderungen stellen.

Heutige Fahrzeuge können rund 50 Steuergeräte enthalten, die zentrale Funktionen wie Motor und Servolenkung steuern, Komfortfunktionen wie elektrische Fensterheber, Sitze und HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning) unterstützen und sicherheitsrelevante Systeme wie Türschlösser oder schlüssellose Zugangssysteme verwalten. Darüber hinaus übernehmen ECUs die Kontrolle über passive Sicherheitsfunktionen wie Airbags sowie grundlegende aktive Sicherheitsfunktionen wie automatische Notbremsungen.
Mit der zunehmenden Komplexität moderner Fahrzeuge hat die Qualität der Steuergeräte einen erheblichen Einfluss auf Sicherheit, Leistung und Kundenzufriedenheit.

Moderne elektronische Steuergeräte integrieren fortschrittliche Software-Algorithmen mit komplexen Hardware-Plattformen. Die Sicherstellung einer reibungslosen Hardware-Software-Integration stellt dabei eine große Herausforderung dar, insbesondere aufgrund des vielfältigen Ökosystems aus Komponentenlieferanten, mehreren Softwareversionen und unterschiedlichen Systemkonfigurationen.
Diese zunehmende Komplexität hat die Automobilhersteller dazu veranlasst, eine Strategie der Steuergerätekonsolidierung zu verfolgen. Ziel ist es, die Fahrzeugentwicklung zu vereinfachen, indem die Gesamtzahl der Steuergeräte pro Fahrzeug reduziert wird.

Batterietest

b) Die 4 kritischen elektronischen Steuergeräte, die neu geflasht werden müssen

Bei TRIGO haben wir die vier wichtigsten Steuergeräte identifiziert, die in der OEM-Produktionsstätte häufig neu geflasht werden müssen:

Motorsteuergerät: Diese Einheit fungiert als Gehirn des Motors und analysiert kontinuierlich Daten verschiedener Sensoren, um Motorleistung, Kraftstoffeffizienz und Emissionskontrolle zu optimieren. Sie verwaltet entscheidende Parameter wie Einspritzzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Gemisch, Zündzeitpunkt und variable Ventilsteuerung und passt diese in Echtzeit an unterschiedliche Fahrbedingungen an.

Getriebesteuergerät: Diese Einheit überwacht das Getriebe und stellt sicher, dass die Gänge zum optimalen Zeitpunkt geschaltet werden. Mithilfe von Algorithmen bestimmt sie die idealen Schaltpunkte basierend auf Faktoren wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorlast, Drosselklappenstellung und Fahrmodus. Moderne TCUs verfügen zudem über adaptive Lernfunktionen, um Schaltmuster an Fahrstil und Fahrbedingungen anzupassen.

Karosserie-Steuerungsmodul: Dieses Modul steuert verschiedene Komfortfunktionen wie Innen- und Außenbeleuchtung, elektrische Fensterheber, Zentralverriegelung, Klimatisierung und Scheibenwischer. Mit zunehmender Fahrzeugkomplexität übernehmen BCMs auch anspruchsvollere Funktionen wie schlüssellose Zugangssysteme und automatische Klimazonensteuerung.

Infotainment-Einheit: Diese Einheit verwaltet die Unterhaltungs- und Informationssysteme des Fahrzeugs, darunter Audiosysteme, Navigation, Bluetooth-Konnektivität, Smartphone-Integration und weitere Multimedia-Funktionen. Durch die wachsende Bedeutung von Connected-Car-Features sind regelmäßige Updates erforderlich, um Kompatibilität, Sicherheit und neue Funktionen sicherzustellen.

Motorstartknopf

C. Die zunehmende Komplexität des Steuergeräts führt zu einer Intensivierung der Reflash-Operationen, die erhebliche Kosten nach sich zieht

a) Auswirkungen auf die Kosten und zentrale betriebliche Herausforderungen

Eine häufige Maßnahme im Anschluss an einen Qualitätsvorfall bei Steuergeräten ist das Reflashen sowohl des Lagerbestands beim OEM als auch der im Transit befindlichen Komponenten. Dieser Prozess ist aus mehreren Gründen komplex:

Lange Prozesszeiten: Das erneute Flashen eines Bauteils kann mehrere Minuten dauern, wodurch sich die Gesamtprozesszeit verlängert.

Engpässe bei der Ausrüstung: Oft gibt es nicht genügend Ausrüstung, um die erforderliche Taktzeit für die Montagelinie einzuhalten.

Ungeeignete Geräte für den Dauereinsatz: Die verwendeten Reflash-Geräte sind in der Regel für Labortests und Validierung ausgelegt, nicht für den Dauereinsatz rund um die Uhr in einer Fertigungsumgebung.

Verschleiß und Abnutzung: Kabel und Stecker müssen nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen häufig ausgetauscht werden, um Brüche zu vermeiden.

Menschlich fehlerfreier Materialfluss und standardisierte Arbeitsabläufe (SOW): Die Bediener müssen mehrere Reflash-Stationen gleichzeitig verwalten, einschließlich Teilen mit unvollständigem Reflash.

ESD-Schutz: Ein geeigneter, vor elektrostatischer Entladung (ESD) geschützter Bereich ist unerlässlich, um eine Beschädigung der Teile zu vermeiden.

Reflash

b) Aktualisierung von Protokollen

Darüber hinaus kann die Implementierung des Reflash-Prozesses je nach den zu implementierenden Kommunikationsprotokollen erheblich variieren:

Offene Protokolle werden überwiegend für unkritische Komponenten verwendet und ermöglichen einfache Software-Updates mit Standard-Diagnosetools. Sie arbeiten in der Regel über Standard-Kfz-Netzwerke wie CAN-Bus oder Ethernet und folgen standardisierten Diagnosespezifikationen (ISO 14229/15765).

Geschützte Protokolle, die eine OEM-Authentifizierung erfordern, stellen einen mittleren Ansatz dar. Sie nutzen Sicherheitsmechanismen, die von den OEMs implementiert werden, einschließlich proprietärer Sicherheitszugriffsalgorithmen und Sitzungsschlüsseln, um unautorisierte Änderungen zu verhindern.

Lieferanteneigene Protokolle stellen die strengste Kategorie dar, bei der Software-Updates nur vom ursprünglichen Komponentenlieferanten ausgeführt werden können. Diese Protokolle beinhalten häufig erweiterte Sicherheitsfunktionen. Sie bieten ein Höchstmaß an Kontrolle über kritische Systemänderungen und den Schutz des geistigen Eigentums, können jedoch die Arbeitsabläufe beim Re-Flashing verkomplizieren und die Kosten erhöhen. Anbieter nutzen proprietäre Protokolle, um einen abgestuften Funktionszugang zu implementieren, der bestimmte Funktionen je nach Preismodell aktiviert oder deaktiviert.

Over-The-Air (OTA)-Updates sind eine aufkommende Lösung für ECU-Reflashing-Herausforderungen in modernen Fahrzeugen. Anders als herkömmliche Reflash-Methoden, die direkten Fahrzeugzugang erfordern, ermöglichen OTA-Technologien Software-Updates über eine drahtlose Verbindung. Dadurch werden Betriebskosten und logistischer Aufwand bei Händlern oder in der Fertigung erheblich reduziert. OTA-Systeme müssen jedoch ausfallsichere Mechanismen besitzen, um unvollständige oder beschädigte Updates zu verhindern. Die Automobilindustrie setzt zunehmend auf OTA als strategische Lösung, um Software-Management zu rationalisieren und die Wartungsfreundlichkeit über den Fahrzeuglebenszyklus zu verbessern.

TRIGO hat spezielle Servicelösungen entwickelt, um die Kosten herkömmlicher Reflashing-Vorgänge zu optimieren, die beim OEM leicht Zehntausende von Dollar erreichen können. Ziel ist es, die Effizienz und Zuverlässigkeit von Steuergeräte-Reflash-Prozessen zu verbessern und gleichzeitig eine bessere Qualitätskontrolle und ein besseres Kostenmanagement für Hersteller und Zulieferer zu gewährleisten.

2. Anhaltende Qualitätsprobleme bei Innenraumkomponenten

A. Analyse des Ist-Zustandes

Innenraumkomponenten von Zulieferern spielen eine entscheidende Rolle dabei, wie Fahrer und Passagiere ein Fahrzeug erleben – von der wahrgenommenen Qualität bis hin zur Sicherheit und praktischen Funktionalität. Die Untersuchungen von TRIGO zeigen, dass diese Zuliefererkomponenten während des gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs durchweg zu mehr Begrenzungsmaßnahmen bei OEMs führen als alle anderen Fahrzeugteile.

Bei genauerer Betrachtung der Daten erweisen sich Innenverkleidungsteile als die problematischste Kategorie, die für 17,5 % der Qualitätsprobleme weltweit und 52,5 % der Qualitätsprobleme im Innenraum, die Maßnahmen zur Eindämmung erfordern, verantwortlich sind. Zu dieser Kategorie gehören Dachkomponenten, Paneele und Bodenbeläge. Diese Quote spiegelt die zunehmende Komplexität von Fahrzeugdesign und -technologie wider und unterstreicht die Notwendigkeit für Zulieferer, ausgefeiltere Qualitätskontrollprozesse speziell für diese Innenraumkomponenten zu entwickeln.

Die 3 wichtigsten Subsysteme, bei denen Eingrenzungsmaßnahmen durchgeführt werden

Qualitätsvorfälle aufgeschlüsselt nach Art der Innenraumkomponente

B. Klassifizierung von Mängeln

Auch wenn die Automobilhersteller bei der Markteinführung neuer Modelle umfassende Qualitätskontrollen durchführen, bevor die Fahrzeuge zu den Kunden gelangen, können bestimmte Probleme immer noch durchschlüpfen. Dies gilt insbesondere für ästhetische Mängel, die zwar den Betrieb des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen, aber die Kundenzufriedenheit und die Wahrnehmung der Gesamtqualität des Fahrzeugs erheblich beeinflussen können.

Die Mängel, die TRIGO für Innenraumteile kontrolliert, lassen sich in diese Typen unterteilen:

Mängelarten

3. Die Zukunft der Qualitätsinspektion: die notwendige KI-gestützte Inspektion zur Anhebung der Qualitätsstandards im Automobilinnenraum

A. Aktuelle Einschränkungen und Bedürfnisse

Die Automobil-Innenausstattungsindustrie steht immer noch vor der Herausforderung, eine konsistente Qualitätskontrolle in der Großserienfertigung zu gewährleisten. Herkömmliche automatisierte optische Inspektionsmethoden haben oft Probleme mit komplexen Geometrien, subtilen Fehlern und der Notwendigkeit einer umfassenden Mehrwinkelanalyse. Dies hat zu einem dringenden Bedarf an anspruchsvolleren Inspektionslösungen geführt, die sowohl Präzision als auch Skalierbarkeit bieten.

KI-gestützte visuelle Inspektionssysteme haben sich als eine transformative Lösung erwiesen, die gegenüber herkömmlichen Methoden mehrere entscheidende Vorteile bietet:

Fortgeschrittene Mustererkennungsfunktionen, die sich an verschiedene Bauteiltypen anpassen können

Verarbeitung komplexer Oberflächenmerkmale in Echtzeit

Konsistente Leistung über große Produktionsmengen hinweg

Geringere Abhängigkeit von der Variabilität des menschlichen Bedieners

Fähigkeit, subtile Defekte zu erkennen, die traditionellen Prüfmethoden entgehen könnten

B. KI-gestützte Lösungen

TRIGO hat über seine Tochtergesellschaft Scortex eine hochmoderne KI-basierte Inspektionslösung entwickelt, die speziell auf diese Herausforderungen zugeschnitten ist. Das System demonstriert die praktische Anwendung verfeinerter Deep-Learning-Algorithmen in zwei Schlüsselbereichen:

Erkennung komplexer Oberflächendefekte:

– Automatische Erkennung von Oberflächenunregelmäßigkeiten durch hochauflösende Bildgebung

– Heatmap-Visualisierung der erkannten Anomalien, die eine präzise Fehlerlokalisierung ermöglicht

– Echtzeitanalyse kritischer Bereiche, wie bei der Inspektion von Metallkomponenten, bei der subtile Oberflächenabweichungen erkannt werden

Multi-Punkt-Inspektion:

– Gleichzeitige Bewertung mehrerer kritischer Bereiche

– Erweiterte Mustererkennung für komplexe Geometrien

– Umfassende Bauteilanalyse aus mehreren Blickwinkeln (bis zu 4 Perspektiven)

Diese Integration fortschrittlicher visueller Inspektionstechnologie steht für das Engagement von TRIGO bei der Entwicklung innovativer Lösungen für die Qualitätskontrolle, die den wachsenden Herausforderungen bei der Herstellung von Automobilkomponenten gerecht werden und gleichzeitig hohe Durchsatzraten und konsistente Qualitätsstandards gewährleisten.

KI-gestützte Lösungen

FAZIT: Unsere praktischen Ratschläge zur Verbesserung der Effizienz und Qualität Ihrer Lieferkette

Priorisieren Sie die Überwachung von Zulieferern für Innen- und Außenkomponenten:

– Diese Komponenten machen zusammen 40,1 % der Kosten für die Eindämmung aus.

– Eine gezielte Einbindung der Lieferanten und ein verbessertes Qualitätsmanagement sind unerlässlich, um wiederkehrende Probleme in diesen Kategorien zu verringern.

Einführung von KI-gesteuerten Inspektionslösungen für die Qualitätskontrolle von Innenteilen:

– Setzen Sie KI-gestützte visuelle Inspektion ein, wie die von Scortex entwickelte Spark-Lösung von TRIGO, um die Inspektionsgenauigkeit zu verbessern, die menschliche Abhängigkeit zu reduzieren und das Qualitätsmanagement für komplexe Geometrien und subtile Defekte zu skalieren.

– Erstellen Sie datengesteuerte Feedback-Schleifen, um die Erkennungsgenauigkeit kontinuierlich zu verbessern

Planen Sie Maßnahmen zur Eindämmung von elektronischen und elektrischen Systemen:

– E&E-Systeme weisen aufgrund komplexerer Auflösungen ungleiche und steigende Kostenfolgen auf.

– Gehen Sie die steigenden Kosten für die Eindämmung von E&E-Systemen an, indem Sie in spezialisierte Diagnosewerkzeuge und Schulungen investieren, um die Re-Flashing-Vorgänge zu optimieren.

– Partnerschaften mit Drittanbietern für skalierbare Eindämmungsmaßnahmen, um die langfristigen Kosten zu senken.

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