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Schnelle Prüfprozesse und sinkende Fehlerquoten

Effizienz und Wirtschaftlichkeit sind die Grundprinzipien moderner Produktionskonzepte. Automatisierte Linien verdrängen zunehmend die Werkstattfertigung, logistische Verfahren wie E-Kanban optimieren die Ablaufsteuerung. Wenn es jedoch um Sicherstellung und Nachvollziehbarkeit von Qualität geht, krankt die Datenerfassung vielerorts an fehlerhaften oder veralteten Informationen. Abhilfe kann eine durchgehende Verknüpfung zwischen Betriebs-, Maschinen- und Qualitätsdatenerfassung schaffen.



Bild: Guardus

Trotz der angespannten weltweiten Wirtschaftslage ist Deutschland eine starke Exportnation. ‚Made in Germany‘ steht für innovative Produkte in höchster Qualität. Um sich mit diesem Prädikat schmücken zu können, sind nicht nur zukunftsweisende Produktionstechniken und schnelle Entwicklungszyklen unumgänglich. Auch das zugrundeliegende Qualitätsmanagement ist ein erfolgskritischer Faktor. Hierzu gehört die umfassende Qualitätsplanung mit der Definition kritischer Produktmerkmale, Toleranzen und Prüfmethoden.

Dem gegenüber steht das konsequente Erfassen sowie die zeitnahe Analyse und Überwachung der anfallenden Qualitätsdaten in den ablaufenden Produktions- und Montageprozessen. Nur so sind Unternehmen in der Lage, in-time, in-budget und in-quality zu liefern. Doch diese Herausforderungen sind im Alltag vieler Fertigungsbetriebe nur schwer zu bewältigen. Ein Hauptgrund hierfür liegt in der Vielfältigkeit der anfallenden Qualitätsdaten hinsichtlich Art, Entstehungsort, Datenmenge und -beziehungen.

Im Rahmen der ‚klassischen‘ Qualitätsprüfungen werden Prüfergebnisse, Messwerte und Fehlerdaten erfasst – sei es im Produktionsprozess, im Labor, an der Montagebank oder im Wareneingang. Hinzu kommen Betriebsdaten hinsichtlich Auftrag, produzierter Mengen, Ausschuss oder Nacharbeit. Darüber hinaus lassen sich Qualitätsdaten direkt aus den Produktionsanlagen sowie Mess- und Prüfständen übernehmen. Abgerundet wird der Datenberg durch Lieferanteninformationen in Form von Spezifikationen oder Prüfzeugnissen. Diese enormen Informationsmengen gilt es effizient zu verwalten und auszuwerten. Letzteres gelingt, wenn alle Qualitätsdatenbeziehungen zwischen Werkzeug, Material, Maschine und Mensch über sämtliche Anlagen und Prozesse abgebildet sind.

Zentrale Instanz für lückenlose Qualitätsdaten

Der Anforderung nach homogenen Qualitätsdatenbeständen stehen Betriebe vielfach hilflos gegenüber. Denn im Gegensatz zur kaufmännischen IT-Welt haben produktionsnahe Geschäftsbereiche oft keine durchgängige Software-Unterstützung zur Hand. Es dominieren Stift und Papier, Excel-Tabellen oder IT-Inseln für Computer Aided Quality (CAQ), Betriebs- und Maschinendatenerfassung (BDE/MDE). Somit haben die Mitarbeiter der Fertigung alle Hände voll zu tun, ihre Tätigkeiten abzuzeichnen und die Ergebnisse von Prüfungen und anderen Vorgängen mehrfach in verschiedenen Systemen festzuhalten.

Diese Doppelerfassung ist zeitaufwändig und liefert den Nährboden für Fehler und Dateninkonsistenzen. Läuft ein Produktionsprozess aus dem Ruder, ist ein zeitnahes Eingreifen kaum möglich, denn Informationen zu Prozessstabilität und Produktqualität stehen nur zeitverzögert zur Verfügung – sei es am Ende der Schicht oder des Tages. Abhilfe kann eine papierlose Qualitätsdatenerfassung schaffen. Grundlage dafür sind Manufacturing Execution-Systeme (MES) wie Guardus MES, welche die Einzeldisziplinen CAQ, BDE und MDE sowie die Rückverfolgbarkeit auf einer integrierten Datenbasis miteinander verbinden.

Als Ergänzung zum Enterprise Resource Planning-System (ERP) kümmern sich MES auf operativer Ebene um das effiziente Erfassen, Visualisieren und Überwachen sämtlicher Qualitäts- und Fertigungsdaten. Über einen hohen Automatisierungsgrad in den Erfassungs- und Analysemechanismen werden Planabweichungen in Echtzeit erkannt und noch im Produktionsprozess korrigiert. Verantwortlich ist dafür das Zusammenspiel der MES-Komponenten: Das CAQ-Modul ist für die gesamte Prüfplanung sowie die Erfassung der Prüfergebnisse verantwortlich, die MDE liefert Echtzeit-Prozessparameter aus der laufenden Fertigung. Liegen diese Parameter außerhalb ihrer Toleranz, verlangt das CAQ sofort eine prozessabsichernde Qualitätsprüfung. Der Fehler wird somit systemseitig erkannt und gemeldet.

Durch das Zusammenspiel von CAQ und Betriebsdatenerfassung wird die Prüfungsplanung unter anderem mit den aktuell produzierten Teilen abgeglichen. Ist die in der Planung hinterlegte Menge erreicht, stößt das CAQ-Modul die geforderte Prüfung an. Auch im Sinne einer umfassenden Rückverfolgung liefert die BDE alle relevanten Daten. Bucht der Produktionsmitarbeiter Chargen oder Material ein, besteht das CAQ auf einer Qualitätsprüfung. Wird diese nicht durchgeführt, verriegelt das System den gesamten Produktionsprozess.

Prüfablauf im IT-System: Der zeitnahe Abgleich zwischen Qualitäts- und Betriebsdatenerfassung liefert Istwerte für die Maschinen-Feinjustierung. Bild: Guardus

Qualitätsprüfungen in Echtzeit feinjustrieren

Neben der effizienten Qualitätsdatenerfassung über alle Prozesse und Anlagen hinweg trägt ein Manufacturing Execution-System zur Optimierung desPrüfablaufs entlang der Wertschöpfungskette bei, indem Prüfdaten aus dem Wareneingang, wie beispielsweise Prüfergebnisse einzelner Materialchargen oder auch Kennwerte zu Kaufteilen, dem Produktionsmitarbeiter direkt angezeigt werden. Hierfür liefert das CAQ-Modul der Betriebsdatenerfassungskomponente die entsprechenden Informationen in Echtzeit. Der Vorteil des engen Zusammenspiels dieser beiden Systeme liegt darin, dass der Werker die notwendigen Maschineneinstellungen auf Basis von Istwerten vornehmen kann. Dadurch entfallen im Verlauf der Fertigung iterative Prozessoptimierungen, beispielsweise ausgelöst durch Produktionsvorläufe und Parameterkorrekturen, nahezu vollständig.

Kennzahlen für schnelle Qualitätsregelkreise

Ein MES steigert jedoch nicht nur die Arbeitseffizienz. Darüber hinaus stehen Qualitäts- und Fertigungsdaten in Echtzeit zur Verfügung und können umgehend für Kennzahlenanalyse und den kontinuierlichen Verbesserungsprozess herangezogen werden. Dieses Vorgehen liefert die Basis zum Senken von Fehlerquote und Produktionskosten – und ermöglicht so langfristige Ertragssteigerungen.

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