So verbessern Sie die Produktionsqualität in der Serienfertigung

Um die Produktionsqualität in der Serienfertigung zu verbessern, reicht es nicht aus, einfach nur mehr Personal einzustellen oder mehr Kontrollen durchzuführen. Echte Qualitätskontrolle ist in jeden Prozessschritt integriert und wird durch die richtigen Datensysteme, kontinuierliche Verbesserungszyklen und eine Unternehmenskultur unterstützt, die Abweichungen als Chancen betrachtet.

Auf der Grundlage praktischer Erkenntnisse aus dem Podcast-Gespräch mit Nate Call in der Sendung „Better Batch“ zeigt dieser Artikel, wie man über das reine „Feuerlöschen“ hinausgeht und mithilfe von elektronischen Chargenprotokollen, prädiktiven Analysen und einem ERP-System für Chargenprozesse ein widerstandsfähiges System aufbaut.

Warum die Einstellung von mehr QA-Mitarbeitern Ihre Qualitätsprobleme nicht lösen wird

Wenn an einer Produktionslinie Qualitätsprobleme auftreten, gehen Führungskräfte oft davon aus, dass die Lösung darin besteht, mehr Prüfer oder Qualitätssicherungstechniker einzustellen. Das mag zwar kurzfristige Engpässe bei der Prüfkapazität beheben, trägt aber in keiner Weise dazu bei, die eigentliche Ursache dafür zu beseitigen, warum überhaupt immer wieder Fehler auftreten.

Teams können sich so sehr darauf konzentrieren, Fehler aufzuspüren, dass sie die Schwachstellen im Prozess aus den Augen verlieren, durch die diese Fehler erst entstehen. Wenn man sich auf zusätzliches Personal in der Qualitätskontrolle verlässt, kann dies die Führungskräfte zu der Annahme verleiten, das Problem sei gelöst – obwohl grundlegende Ursachen wie unklare Arbeitsanweisungen oder unzureichende Wartung der Anlagen weiterhin die Konsistenz der Chargen beeinträchtigen.

Auf lange Sicht führt dieser Ansatz zu Frustration in der Produktion, erhöht die Personalkosten und lässt die tatsächlichen Möglichkeiten für nachhaltige Verbesserungen ungenutzt. Vier Gründe, warum die Aufstockung des Qualitätssicherungsteams nicht ausreicht:

1. Überlastung durch Prüfungen versus Prozessgestaltung: Fehler häufen sich, wenn in vorgelagerten Prozessen keine integrierten Qualitätskontrollen vorhanden sind. Ein einzelner Prüfer kann nicht jedes Merkmal oder jede Messung überprüfen. Die Einbindung von Kontrollen in den Arbeitsablauf beugt Fehlern weitaus wirksamer vor als eine Überprüfung nach der Produktion.
2. Sinkende Erträge und nachlassende Arbeitsmoral: Mit steigender Mitarbeiterzahl in der Qualitätssicherung entdeckt jeder neu eingestellte Mitarbeiter pro Stunde immer weniger Fehler. Die Teams können durch Papierkram und sich wiederholende Aufgaben überfordert sein, was zu Ermüdung und Fehlern führt. Ohne Systeme, die Routineprüfungen automatisieren, kann eine höhere Mitarbeiterzahl eher zu Frustration als zu mehr Genauigkeit führen.
3. Versteckte Kosten für Koordination und Schulung: Mehr Personal bedeutet mehr Einarbeitungsaufwand, mehr Besprechungen und ein höheres Risiko für Missverständnisse. Unklare Zuständigkeiten und sich überschneidende Rollen führen zu Lücken, durch die Fehler schlüpfen und der Nacharbeitsaufwand steigt.
4. Echte Effizienzsteigerungen lassen sich durch Systemverbesserungen erzielen: Wenn man die Kosten für zwei neue Mitarbeiter in der Qualitätssicherung in ein elektronisches Chargenprotokollsystem oder ein MES investiert, lassen sich oft Dutzende manueller Arbeitsschritte einsparen, Fehler bereits an der Quelle vermeiden und dem Team Zeit verschaffen, sich auf die kontinuierliche Verbesserung zu konzentrieren.

Die versteckten Kosten manueller Qualitätsprüfungen in der Serienfertigung

Wenn Qualitätskontrollen auf Stift und Papier oder einfache Tabellenkalkulationen angewiesen sind, lassen sich Mängel im Prozess immer schwerer erkennen, selbst wenn sie zunehmen. Mitarbeiter, die mit Schreibunterlagen hantieren, können Daten übersehen oder falsch erfassen, während sie mit der schnell voranschreitenden Produktion Schritt halten müssen. Vorgesetzte erkennen Probleme möglicherweise erst, nachdem eine Charge fertiggestellt ist. Dieser Ansatz führt zu blinden Flecken im Tagesgeschäft und macht Sie angreifbar, wenn Aufsichtsbehörden oder Kunden Nachweise für die Einhaltung von Vorschriften verlangen.

Vier wesentliche Gründe, warum manuelle Prüfungen Risiken und Ineffizienz mit sich bringen:

1. Fehler bei der Dateneingabe: Handschriftliche Protokolle und manuelle Übertragungen bergen in jedem Schritt die Gefahr von Fehlern. Unleserliche Handschrift, fehlende Ziffern und Tippfehler können dazu führen, dass eine einwandfreie Messung als Fehlalarm gewertet wird oder – schlimmer noch – ein tatsächlicher Defekt übersehen wird.
2. Verspätete Fehlererkennung: Wenn Inspektionen erst am Ende einer Schicht gebündelt durchgeführt werden, kann ein Prozess schon lange vom Sollwert abweichen, bevor dies überhaupt bemerkt wird. Bis das Problem zutage tritt, haben sich die Kosten für Eindämmungsmaßnahmen, Nacharbeit und Entsorgung bereits vervielfacht.
3. Fehlende Echtzeit-Transparenz: Papierdokumente und Tabellenkalkulationen hindern Vorgesetzte daran, das Ausmaß und die Häufigkeit von Mängeln zu erkennen. Ohne ein zentralisiertes Dashboard oder automatisierte Warnmeldungen bleiben sich abzeichnende Trends und Prozessabweichungen unbemerkt, bis Ziele verfehlt werden oder Beschwerden eingehen.
4. Compliance-Lücken: Die Aufsichtsbehörden erwarten vollständige, durchsuchbare und mit einem Zeitstempel versehene Chargenprotokolle. Beim Abrufen von Papierunterlagen unter dem Druck einer Prüfung fallen oft fehlende Checklisten oder widersprüchliche Einträge auf, was zu Abmahnungen oder Produktionsunterbrechungen führen kann.

So integrieren Sie Qualität in jeden Schritt Ihres Produktionsprozesses

Qualität darf kein nachträglicher Einfall sein, der erst nach Fertigstellung einer Charge berücksichtigt wird. Die Qualitätssicherung als letzte Kontrollinstanz zu betrachten, verlangsamt die Produktion, lenkt die Aufmerksamkeit auf das Löschen von Bränden und führt zu mehr Ausschuss. Durch die Einbindung von Qualitätskontrollen in jede Phase des Arbeitsablaufs werden Fehler in Echtzeit erkannt und es wird sichergestellt, dass die Produkte von vornherein den Spezifikationen entsprechen.

Wenn die Mitarbeiter genau wissen, was sie prüfen müssen, wann sie Tests durchführen müssen und wie sie auf Abweichungen reagieren sollen, verlagert sich der Fokus in der Fertigung von der hektischen Fehlerbehebung hin zur gemeinsamen Arbeit an Verbesserungen. Dies reduziert Ausschuss und Nacharbeit und entlastet die Qualitätsmitarbeiter, sodass sie sich strategischen Aufgaben widmen können. Integrierte Kontrollmechanismen stärken zudem die Einhaltung von Vorschriften, da Auditoren nach Belegen dafür suchen, dass Risiken antizipiert und abgesichert werden – und nicht erst am Ende der Produktionslinie entdeckt werden.

Vier bewährte Strategien zur Einführung von Qualitätskontrollen in jeder Phase:

1. Prozessabbildung und kritische Kontrollpunkte: Zerlegen Sie jeden Produktionsablauf in einzelne Schritte, um festzustellen, an welchen Stellen Fehler auftreten könnten, und legen Sie an diesen Stellen messbare Kontrollen fest. Beispielsweise können Sensoren in der Produktionslinie das Füllgewicht unmittelbar nach der Dosierung überprüfen. Liegt das Gewicht außerhalb der Toleranz, stoppt das System die Produktionslinie und alarmiert das Team.
2. Standardisierte Arbeitsanweisungen mit visuellen Hilfsmitteln: Ersetzen Sie textlastige Standardarbeitsanweisungen durch Schritt-für-Schritt-Anleitungen mit Fotos, kommentierten Diagrammen und kurzen Videos. Auf Tablets an jedem Arbeitsplatz können Anweisungen angezeigt werden, die auf die aktuelle Chargengröße, die Herkunft der Zutaten oder die Anlagenkonfiguration abgestimmt sind. Neue Mitarbeiter sind so schneller einsatzbereit.
3. Probenahme während des Produktionsprozesses und statistische Kontrollen: Planen Sie regelmäßige Probenahmen für kritische Merkmale wie pH-Wert, Viskosität oder Feuchtigkeitsgehalt ein. Statistische Prozesskontrollkarten zeigen Abweichungen von den Zielwerten auf, sodass Techniker die Parameter anpassen können, bevor aus einer geringfügigen Abweichung eine größere Abweichung wird.
4. Funktionsübergreifende Qualitätskontrollen: Bevor die nächste Phase eingeleitet wird, müssen Produktion, Qualitätssicherung und Wartung gemeinsam ihre Zustimmung erteilen. Bevor beispielsweise vom Mischvorgang zur Abfüllung übergegangen wird, bestätigen alle drei, dass die Anlagen sauber sind, die Materialien überprüft wurden und die Vorversuche erfolgreich verlaufen sind.

Mit Abweichungsüberwachung die Ursachen und nicht nur die Symptome beheben

Allzu oft führen Fehler in Produktionschargen zu Korrekturmaßnahmen, die nur an der Oberfläche kratzen. In seinem Gespräch mit Nate Call stellte ein Hersteller fest, dass Dutzende fehlerhafter Chargen erst nach einem saisonalen Audit entdeckt wurden und dass die anschließend ergriffenen Maßnahmen lediglich einzelne Vorfälle behoben. Was das Unternehmen brauchte, war ein systemischer Ansatz, der Abweichungen in dauerhafte Verbesserungen umwandelte.

Ein gut strukturiertes System zur Abweichungsverfolgung leistet mehr als nur die Erfassung von Fehlern. Es erfasst jede Abweichung – wie beispielsweise einen Feuchtigkeitswert außerhalb der Toleranz oder einen unerwarteten Maschinenstillstand – in einer durchsuchbaren Datenbank. Durch die Verknüpfung von Ereignissen mit Schicht-, Bediener- und Maschinenkennungen lassen sich Muster erkennen, die auf tieferliegende Prozess- oder Schulungslücken hinweisen.

In Verbindung mit einer strukturierten Ursachenanalyse und integrierten Überprüfungsmechanismen schafft die Abweichungsverfolgung einen Regelkreis, der die Produktion im Laufe der Zeit verbessert:

1. Zentrale Protokollierung von Abweichungen: Erfassen Sie jedes Geräteproblem, jede Verwechslung bei Rezepturen und jede Spezifikationsabweichung in einem System – einschließlich des Bedieners, der Schichtzeit und der Maschinen-ID –, damit Sie die Hintergründe jedes Vorfalls genauer untersuchen können.
2. Strukturierte Ursachenanalyse: Bringen Sie funktionsübergreifende Teams zusammen, um Instrumente wie Fischgräten-Diagramme oder die „Fünf-Warum-Methode“ einzusetzen. Stellen Sie fest, ob die Ursache in unklaren Standardarbeitsanweisungen, einer fehlenden Kalibrierung oder unzureichender Schulung lag.
3. Maßnahmenplanung und Überprüfung: Legen Sie für jede Grundursache die Korrekturmaßnahme fest, weisen Sie einen Verantwortlichen zu und legen Sie eine Frist fest. Bauen Sie Überprüfungsschritte in den Arbeitsablauf ein, beispielsweise wiederholte Probenahmen oder Audit-Prüfungen, um sicherzustellen, dass die Korrekturmaßnahme erfolgreich war, bevor Sie den Vorgang abschließen.
4. Trendbeobachtung und kontinuierliche Verbesserung: Überprüfen Sie vierteljährlich die Abweichungsdaten, um wiederkehrende Fehlerursachen zu erkennen. Ordnen Sie die Probleme nach Häufigkeit, Auswirkungen auf die Ausbeute und Kundenrisiko, um die Ressourcen dort einzusetzen, wo sie am dringendsten benötigt werden.

MES: Das Werkzeug an vorderster Front zur Vermeidung von Produktionsfehlern

Mit Fertigungssteuerungssystemen (MES) wird die Qualitätskontrolle von einer Checkliste in letzter Minute zu einer integrierten Sicherheitsmaßnahme. Dank MES auf Tablets erhalten die Bediener Schritt-für-Schritt-Anleitungen, füllen Pflichtfelder aus, erfassen digitale Signaturen und erhalten sofort eine Überprüfung hinsichtlich der Rezepturgrenzwerte. So werden Übertragungsfehler und Eingaben außerhalb der Toleranzgrenzen verhindert, bevor sie das Endprodukt erreichen.

Ein vernetztes MES vereint die Auftragsvergabe, den Anlagenstatus und Qualitätskontrollpunkte in einem einzigen Dashboard. Jeder Produktionsschritt bleibt gesperrt, bis die erforderlichen Prüfungen bestanden sind, und jede Abweichung löst sofort eine Warnmeldung aus. Durch die Synchronisierung des MES mit Ihrem ERP- und LIMS-System werden Bestandsdaten, Kosten und Prüfergebnisse nahtlos miteinander verknüpft, sodass Freigabeentscheidungen nicht mehr davon abhängen, dass Archive durchforstet werden müssen.

• Elektronische Chargenprotokolle (EBR): Ersetzen Sie papierbasierte Chargenprotokolle durch digitale Formulare, die die Bediener durch jeden Schritt führen, obligatorische Eingaben wie Zeitstempel, Werte und Unterschriften erzwingen und die Eingaben anhand der Rezepturspezifikationen validieren.
• MES für die regulierte Produktion: Bietet die Vergabe von Arbeitsaufträgen in Echtzeit, die automatisierte Anbindung von Anlagen und Warnmeldungen bei Abweichungen. MES-Systeme sperren Arbeitsschritte, bis die erforderlichen Prüfungen bestanden sind, und blockieren unbefugte Aktivitäten.
• Integration mit ERP- und LIMS-Systemen: Synchronisieren Sie EBR- und MES-Daten mit Ihrem ERP-System, um Bestandsanpassungen, Kostenverfolgung und die Zuordnung von Rohstoffchargen präzise zu gewährleisten. Durch die Anbindung an das LIMS werden Testergebnisse gebündelt und Freigabeentscheidungen beschleunigt.
• Mobile und IoT-gestützte Inspektionen: Nutzen Sie Tablets oder tragbare Geräte für Qualitätskontrollen an der Produktionslinie und scannen Sie Zutaten und Zwischenproben per Barcode oder RFID, um deren Identität und Rückverfolgbarkeit zu überprüfen.

Vorausschauende Qualität: Probleme erkennen, bevor sie eskalieren

Der Übergang von der reaktiven Prüfung zur vorausschauenden Qualitätssicherung verwandelt die Produktionslinie von einem „Feuerwehreinsatz“ in einen optimal abgestimmten Betrieb. Stellen Sie sich vor, Sie könnten eine Viskositätsabweichung erkennen, weil das System eine geringfügige Temperaturänderung im Mischer bemerkt hat, anstatt erst zwei Tage später festzustellen, dass das Produkt nicht den Spezifikationen entspricht.

Durch die Zusammenführung historischer Sensor-, Prozess- und Testdaten auf einer einzigen Analyseplattform können Qualitätsteams aufkommende Trends erkennen, bevor sie sich auf die Ausbeute auswirken. Die Instandhaltung kann von festen Zeitplänen auf zustandsorientierte Wartung umgestellt werden, wobei Arbeiten an Pumpen, Mischern und Förderbändern dann geplant werden, wenn Echtzeitsignale darauf hinweisen, dass dies erforderlich ist. Modelle, die auf Ihrer eigenen Produktionshistorie basieren, können Probleme aufzeigen, die bei festen Schwellenwerten oft übersehen werden.

Vier grundlegende Elemente sorgen dafür, dass diese Strategie funktioniert:

• Datenkonsolidierung: Erfassen Sie historische Prozess-, Qualitäts- und Anlagensensordaten auf einer einheitlichen Plattform, darunter Temperaturprofile, Mischerdrehzahlen und Chargen von Zutaten.
• Zustandsorientierte Instandhaltung: Nutzen Sie Indikatoren wie Drehmomentschwankungen oder Pumpenschwingungen, um Wartungsarbeiten genau zum richtigen Zeitpunkt zu planen und so ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren.
• Kontinuierliche Qualitätsbewertung: Kombinieren Sie Prozesskennzahlen, Testergebnisse und Umgebungsmesswerte zu einer einzigen Echtzeit-Scorecard mit Schwellenwerten, die Warnmeldungen auslösen oder Markierungen setzen.

Wie Mar-Kov-Anwender echte Effizienzsteigerungen in der Qualitätssicherung erzielen

Fallstudie: Niko Cosmetics

Niko stellte von manuellen Belegen auf die digitale Chargenverwaltung von Mar-Kov um, was sich sofort auf das Qualitätssicherungsteam auswirkte. Innerhalb von sechs Monaten automatisierte Niko 99 Prozent der Dateneingabe und Berechnungen, halbierte den Verwaltungsaufwand in der Qualitätssicherung und beseitigte Übertragungsfehler. Die Qualitätssicherungsspezialisten konnten ihre Zeit nun für Prozessverbesserungen und Ursachenanalysen nutzen, anstatt sich mit Papierkram zu beschäftigen.

Dank der elektronischen Chargennummernverfolgung von Mar-Kov kann Niko jede fertige Artikelnummer innerhalb von Sekunden bis zu ihrer genauen Rohstoffcharge zurückverfolgen. Wenn USDA-Bio-Prüfer Unterlagen anfordern, kann Niko auf Anfrage vollständige, unveränderliche Chargenprotokolle, Zutaten-IDs, Zeitstempel und Unterschriften der Bediener vorlegen.

Ergebnisse:

• 99-prozentige Automatisierung der Dateneingabe und der Berechnungen
• 50-prozentige Reduzierung des Verwaltungsaufwands im Bereich Qualitätssicherung
• Sofortige, lückenlose Rückverfolgbarkeit für USDA-Bio-Audits
• QA-Kapazitäten wurden auf Projekte zur kontinuierlichen Verbesserung umgeleitet

Lesen Sie die vollständige Fallstudie

Über den Autor

Alex Koves ist Vizepräsident für Prozessfertigung bei CAI Software. Er verfügt über mehr als 20 Jahre Führungserfahrung in der Batch-Prozessindustrie und hat Hunderte von Herstellern bei der digitalen Transformation begleitet – von fragmentierten, auf Tabellenkalkulationen basierenden Arbeitsabläufen hin zu vollständig integrierten ERP-Umgebungen. Er ist für die Produktvision und -bereitstellung von Mar-Kov verantwortlich und gestaltet gleichzeitig die übergeordnete Strategie von CAI für Fertigungslösungen. Er arbeitet eng mit den Kundenteams zusammen, um sicherzustellen, dass die Implementierungen messbare Verbesserungen in den Bereichen Compliance, Durchsatz und Kostenkontrolle erzielen.

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