Null-Fehler-Strategie beim Verpackungshersteller

Perfekt gewickelt

Eines der bekanntesten Produkte des weltweit agierenden Verpackungsherstellers Huhtamaki dürfte die Knick-Verpackung der Rittersport-Schokolade sein. Den größten Fertigungsstandort der Gruppe betreibt das Unternehmen im beschaulichen Ronsberg im Allgäu. Ein großer Teil der Produkte geht an internationale Kunden wie Mars, Unilever, Nestlé, Colgate und Co. Die Produktion fährt eine Null-Fehler-Strategie. Damit das funktioniert, bildet der Verpackungshersteller sein Qualitätsmanagement weitreichend im Manufacturing Execution System Guardus MES ab.

Als Teil des finnischen Global Players Huhtamaki bilden die Produktionsstätten in Ronsberg, Tortona (Italien) und Prag (Tschechische Republik) den Konzernbereich Flexible Packaging Europe. Das Sortiment des 1.000 Mitarbeiter starken süddeutschen Werks umfasst ein breites Spektrum an Verpackungen für die Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie sowie für Tiernahrung und Non Food-Produkte. „Unsere Verpackungswelt richtet sich vollständig an den Anforderungen unserer Kunden aus. Die daraus resultierende Fülle an Produktvarianten und spezifischen Qualitätsprüfungen verwalteten wir seit Jahrzehnten über ein EDV-Trio aus Enterprise Ressource Planning (ERP), Betriebsdatenerfassung (BDE) und Computer Aided Quality (CAQ)“, sagt Dr. Margit Klocke, Leiterin Qualitätsmanagement des Standorts Huhtamaki Ronsberg. Doch trotz eingespielter Prozesse konnte vor allem das CAQ-System dem kontinuierlichen Unternehmenswachstum und den damit steigenden IT-Ansprüchen an Flexibilität und Funktionalität ab einem gewissen Punkt nicht länger standhalten. Deshalb entschied sich das Team um Dr. Klocke für eine IT-Modernisierung an den Standorten in Deutschland und Italien. Gesucht wurde eine Lösung, die alle Qualitätsmanagement-Belange von Wareneingangskontrollen, produktionsbegleitende Prüfungen und die automatische Erstellung von Werksprüfzeugnissen abbildet. Darüber hinaus sollte sich die Anwendung schrittweisen in ein übergreifendes Manufacturing Execution System erweitern lassen.

Rollenfertigung ist speziell

Neben Anforderungen an Funktion, Flexibilität und Technologie formulierte das Unternehmen im CAQ-Lastenheft auch Ansprüche an Branchenkompetenz und Mehrsprachigkeit. „Die Anforderungen eines Rollenfertigers unterscheiden sich deutlich von der klassischen diskreten Fertigungsverfahren. Neben der beschriebenen Produktvarianz bringt die Rohware ‚Rolle’ besondere Adaptionen mit sich. Es ist schlichtweg nicht möglich, einzelne Verpackungen an beliebiger Stelle innerhalb einer Stichprobe zu prüfen. Freigaben und Verriegelungen finden merkmalsbezogen auf Basis ganzer Rollen statt. Auch die Rückverfolgbarkeit einer einzelnen fertigen Verpackung und die damit verbundene Zuweisung zu einer Mutterrolle birgt Herausforderungen“, so Dr. Klocke weiter. Die Faktoren Validierungsfähigkeit für die Pharmabereiche des Unternehmens sowie Integrationsfähigkeit hinsichtlich Drittanwendungen, etwa die bereits installierten Betriebsdatenerfassung auf Linux-Basis, waren weitere K.O.-Kriterien der Marktsondierung. Nach mehreren Messe- und Referenzbesuchen entschied sich das Projektteam im Winter 2015 für das System der Ulmer Guardus Solutions AG.

Prüfplan-Management

Gleich zu Projektbeginn machte sich das Team an die knifflige Aufgabe, die komplexe Artikel- und Auftragsstruktur schlank und flexibel in der Prüfplanung von Guardus abzubilden. Die Herausforderung: Ein Verpackungsprodukt besteht je nach Auftrag aus ein- oder mehrlagigen Verbünden hochwertiger Papiere, Kunststoff- und Aluminiumfolien, die mit unterschiedlichen Technologien und Verfahren hergestellt werden. Durch die zusätzlichen Varianzparameter Format und Design setzen sich die mittlerweile 1.500 Hauptprodukte von Huhtamaki aus 66.000 möglichen Komponenten zusammen, wobei rund 35.000 der Prüfpflicht unterliegen. Dazu gehören Farben, Folien, Papiere, Granulate und Klebstoffe aber auch produzierte Halbwaren bis hin zum Fertigprodukt. Jedes dieser sogenannten Items wird im Sinne der 100-prozentigen Rückverfolgbarkeit über eindeutige Artikel- und Materialnummern eigenständig verwaltet und je nach Kundenauftrag flexibel kombiniert. Trotz dieser hohen Vielfalt sollte das zugrundeliegende Prüfplanmanagement schlank und effizient vonstattengehen. Der Softwarepartner ging so vor: Gemäß des Prinzips ‘gleiche technische Eigenschaften, gleiche Material-Spezifikation, gleicher Prüfplan, gleiches Werkprüfzeugnis’ werden die prüfpflichtigen Einzelkomponenten in rund 4.500 Varianten-Prüfplänen gebündelt. Auf der anderen Seite ist das CAQ-System auf Knopfdruck in der Lage, die Prüfergebnisse jeder Einzelkomponente pro Arbeitsgang zu visualisieren. Gleiches gilt für die Granulierung – oder das Bündeln – von Prüfvorgängen nach Kundenvorgaben, Designs, Standorten oder Maschinen. „Dank dieser Vorgehensweise können die Ergebnisse von den eingesetzten Rohwaren, über die produzierten Halbzeuge (Rollen) entlang des Produktionsprozesses bis hin zum Endprodukt (geschnittene Rollen) via Top-Down- und Bottom-Up-Recherchen exakt nachvollziehen“, schildert Dr. Klocke.

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Transparente Kommunikation

Lückenlose Traceability ermöglicht erst das Zusammenspiel von ERP, BDE und der MES-Anwendung. Grundlage der IT-Kommunikation ist die Übergabe der Stammdaten. Der Teilestamm des ERP-Systems wird jede Nacht mit rund 190.000 Datensätzen vollständig ausgetauscht, das Update des Kundenstamms erfolgt inkrementell. Zudem übergibt das ERP alle Fertigungsaufträge an die vom Produzenten selbst entwickelte BDE. Bei Produktionsstart beliefert die Betriebsdatenerfassung das CAQ-System mit allen relevanten Auftragsdaten inklusive Rollenbuchungen (Rollennummer) und Produktschlüssel. Auf dieser Basis ermittelt die Anwendung dann die zugehörigen Prüfpläne und erstellt den Prüfauftrag. Bei jeder Erfassung von Prüfergebnissen erhält die BDE einen zusammengefassten Prüfentscheid für die produzierte Rolle. Die Betriebsdatenerfassung vergibt die IDs für die Traceability und setzt den Rollenstatus (gesperrt/frei) je nach Prüfergebnis.

Prozesse an der BDE geregelt

Prüfergebnisse mit produktionssteuerndem Charakter, etwa Auftragsgewicht für Klebstoffe, werden dem Maschinenführer zur Prozessregelung am BDE-Terminal angezeigt. Prüfaufträge, die im Prozess und nicht im Labor anfallen, werden ebenfalls an die BDE-Terminals der Maschinen übergeben. Liegt die positive Endprüfung vor, erstellt das CAQ-System je nach Kundenanforderung ein Werksprüfzeugnis – entweder zusammengefasst oder für jedes einzelne Item beziehungsweise Halbzeug. Abschließend übermittelt die Betriebsdatenerfassung alle angefallenen Produktionsdaten pro Rollenbuchung an das ERP-System. Dazu zählt: Was wurde in welcher Zeit produziert, was wurde verbraucht und vieles mehr.

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Qualität laufend analysiert

Bedrucken, Kaschieren, Schneiden – so lässt sich der Weg der eingesetzten Rohwaren hin zur fertigen Verpackung zusammenfassen. Ein Großteil der 1.500 Hauptprodukte wird in zwei bis drei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen produziert, wobei der Prüfablauf einem transparenten Muster folgt: Um die Spezifikationskonformität der technischen Eigenschaften jederzeit sicherzustellen, wird das eingehende Material direkt auf dem Shop Floor geprüft. Im Anschluss erhalten die Folien im Tiefdruckverfahren ihr geplantes Design, wobei das Prozessergebnis auf seine Materialeigenschaften getestet wird. Ein Großteil der Qualitätsanalysen findet im Labor statt – viele davon produktionsbegleitend rund um die Uhr, einige aber auch zeitversetzt. „Entsprechende Rollenmuster gehen ins Labor, werden dort eingescannt und gemäß Prüfauftrag untersucht. Prüfungen wie die Qualität von Verbundhaftungen oder Siegelnahtfestigkeiten können jedoch nicht sofort stattfinden, sondern erst nach dem Aushärten des Klebers“, erläutert Dr. Klocke. Bei Abweichungen werden Rollen merkmalbezogen im BDE gesperrt. Das gleiche Vorgehen findet sich in den Folgestufen des x-fachen Kaschierens der Folie mit anderen Materialien wie Aluminium oder Kunststoff. Im sogenannten Rollenschnitt wird der produzierte Materialverbund am Ende des Fertigungsprozesses in kleinere beziehungsweise schmalere Rollen geteilt. Abschließend erfolgt die Endprüfung und das Erstellen des Werksprüfzeugnisses.

Rüstzeiten verringert

Um Rüstzeiten an der Maschine zu reduzieren, werden Kundenaufträge mit gleichen technischen Spezifikationen zu einem Produktionsauftrag zusammengefasst. Die mathematisch ermittelte Stichprobe zur Qualitätsprüfung findet somit nicht pro Kundenauftrag statt, sondern pro Auftrag auf der Maschine. Auf Basis der Gesamtauftragsgröße und der theoretischen Rollenmeter ermittelt Guardus MES hierfür die korrelierende Prüffrequenz über eine hinterlegte Stichprobentabelle.

IT schrittweise modernisieren

Seit dem Go-live der IT-basierten Qualitätssicherung im Winter 2016 hat sich das System bewährt. „Obwohl der erste Schritt zunächst nur das Ziel verfolgte, die Altanwendung in ähnlichem Umfang zu ersetzen, profitieren wir bereits jetzt von deutlichen Prozessverbesserungen, vor allem in der Prüfplanung. Unser Softwarepartner hat seine Versprechungen eingehalten und uns genau das geliefert, was wir gebraucht haben“, sagt Dr. Klocke. Derzeit plant das Fertigungsunternehmen, den Systemeinsatz weiter auszudehnen. Auf der Agenda stehen unter anderem die Einführung einer umfassenden Auswertung, eines Reportings und eines Maßnahmenmanagements. „Für die Zukunft können wir uns die Erarbeitung eines Prozessdatenkonzepts vorstellen – also der Ausbau in Richtung Manufacturing Execution Systems.“