CAQ im MES - Vorteile einer integrierten Lösung

Rainer Deisenroth

Komplexe Produktionsumgebungen erfordern flexible und umfassende IT-Unterstützung. Schnittstellen und Insellösungen bringen unnötigen Mehraufwand mit sich. Daher bieten moderne MES-Lösungen neben Funktionen für die Fertigung und den Personalbereich auch solche für das Qualitätsmanagement.

Von der Insellösung zur Integration
Seit den 70er Jahren setzt sich die Informationstechnik nach und nach zur Verbesserung des Produktionsmanagements durch. Von der Betriebsdaten- und Maschinendatenerfassung über Personalzeiterfassung bis hin zur Qualitätssicherung wird heute die digitale Fabrik vorangetrieben. Dabei haben sich Manufacturing Execution Systems (MES) als übergreifende Lösungen zur Abbildung und Unterstützung der Fertigungsprozesse etabliert.

Im Zuge dieser Evolution und aufgrund der hohen Komplexität wurden zunächst Insellösungen für abgegrenzte Themengebiete entwickelt – z. B. auch Qualitätsmanagementsysteme (Computer Aided Qualityassurance (CAQ)). Da in vielen Unternehmen das Qualitätsmanagement ein eigener Bereich ist, existieren Insellösungen nach wie vor und werden teilweise vehement verteidigt. Dabei bringt diese historisch bedingte Trennung der Systeme unnötige Nachteile mit sich: Daten werden in mehreren Systemen gepflegt. Möchte ein Werker Fehler und damit verbundenen Ausschuss erfassen, so muss dies oftmals sowohl in der Betriebsdatenerfassung als auch in der CAQ-Anwendung geschehen. Das ist ein unnötiger Mehraufwand. Zudem müssen die Anwender mehrere Lösungen bedienen können, was deren Akzeptanz verringert. Eine Verbindung von Systemen ist nur über Schnittstellen möglich, die meist aufwendig programmiert werden müssen und trotzdem das Risiko von Dateninkonsistenzen mit sich bringen.

Horizontale Integration nach VDI 5600
Eine integrierte MES-Lösung konsolidiert alle Daten aus der Fertigung in einer Anwendung. Dies steigert die Akzeptanz und vereinheitlicht die Datenhaltung. Dank der horizontalen Integration – der Darstellung aller fertigungsrelevanten Bereiche in einem System – fallen die Schnittstellen zwischen verschiedenen Softwarelösungen weg, was Kosten spart. Dies entspricht auch der VDI-Richtlinie 5600, die beschreibt, welche Aufgaben ein MES erfüllen soll. Demnach ist das Qualitätsmanagementsystem als eine der Kernaufgaben der MES-Lösung zu sehen. Alle Informationen werden an einer Stelle gepflegt und übersichtlich in einer einheitlichen Anwendung dargestellt, was einen schnelleren Überblick zur aktuellen Situation mit sich bringt: Produktionsleiter und Qualitätsbeauftragter verfolgen im gleichen System den Auftragsfortschritt und auch die Auftragsqualität – beide haben den gleichen aktuellen Datenstand für ihren jeweiligen Aufgabenbereich.

Qualität von Anfang bis Ende
Ein weiterer Vorteil ist die Verbesserung der Prozessqualität. In einer ganzheitlichen MES-Lösung kann der gesamte Fertigungsprozess abgebildet werden: Vom Wareneingang über die fertigungsbegleitende Prüfung bis hin zum Warenausgang. Die Qualität des Prozesses entscheidet auch über die Produktqualität und die durch Qualitätsmängel entstehenden Folgekosten. Werden Fehler frühzeitig erkannt, z. B. bereits im Wareneingang, so entstehen deutlich niedrigere Kosten, da das fehlerhafte Material nicht verbaut, sondern direkt an den Lieferanten zurückgeschickt wird. Mit modernen MES-Lösungen kann durch die Prüfung im Wareneingang direkt eine Lieferantenreklamation ausgelöst werden. Zudem können diese Daten in die Lieferantenbewertung innerhalb des MES einfließen. Durch die Integration der CAQ sieht die Fertigungssteuerung auf einen Blick, wenn Material aufgrund von Qualitätsmängeln aktuell nicht zur Verfügung steht und kann Aufträge frühzeitig umplanen. Somit werden unnötige Warte- und Liegezeiten vermieden.

Integrierte Prüfplanung
Ausgangspunkt sowohl für die fertigungsbegleitende Prüfung als auch Prüfungen im Warenein- bzw. -ausgang ist das Anlegen von artikel- bzw. artikelgruppenbezogenen Prüfplänen. Für jede Prüfung können Merkmale definiert werden, die zum Erfüllen der Qualitätsanforderungen geprüft werden müssen. Zusammengefasst werden alle Merkmale im Prüfplan bereitgestellt. Damit wird entweder nach Erreichen einer vorgegebenen Stückzahl (intervallgesteuert) oder nach einem festgelegten Zeithorizont (zeitgesteuert) eine Prüfung ausgelöst (Fälligkeitsereignis). Dies wird durch die Korrelation der Produktions- und Qualitätsdaten möglich: Betriebsstundenbezogene Prüfintervalle sind durch die Kenntnisse des Maschinenstatus realistischer, da Sie unter Berücksichtigung von Stillstandszeiten berechnet werden, was bei getrennter Behandlung der Auftrags-, Maschinen- und Qualitätsdaten nicht möglich wäre. Für die intervallgesteuerte Prüfung stehen alle Auftragsdaten inklusive der aktuellen Stückzahlen zur Verfügung. Nach Erreichen der definierten Stichprobe wird ein Prüfpunkt erzeugt. Der Werker ist angehalten, das Produkt gemäß den hinterlegten Merkmalen zu prüfen. Für jedes auftretende Fälligkeitsereignis werden dem Mitarbeiter während der Produktion am BDE-Terminal anliegende Prüfungen signalisiert. Dadurch entsteht für den Maschinenbediener deutlich weniger Aufwand, da die sonst übliche Stückzählung entfällt und die Prüfungen direkt am Arbeitsplatz erfolgen.

Prüfmittelverwaltung
Für die Prüfung bestimmter Merkmale werden Prüfmittel benötigt. Dafür werden dem Anwender Funktionen zur Verwaltung, Kalibrierung und Bereitstellung von Prüfmitteln zur Verfügung gestellt. Regelmäßige Kalibrierungen gewährleisten realistische Messwerte. Die Fälligkeitsüberwachung erfolgt beispielsweise durch einen Kalibrierkalender.

Übergreifende Qualitätsauswertungen
Erfasste Daten müssen auch zielgerichtet ausgewertet werden können. Im Qualitätsmanagement sind Regelkarten eine bewährte Darstellungsform. Sowohl tabellarische als auch grafische Auswertungen helfen den Qualitätsmanagern dabei, Verbesserungspotenziale in der Produktion zu erkennen und entsprechende Maßnahmen in die Wege zu leiten. Die Vorteile eines integrierten CAQ-Systems zeigen sich bei der Korrelation der erfassten Qualitätsdaten mit den Betriebs- und Maschinendaten. Durch Filterung und Drill-Down kann eine Fehlerquelle so auf einzelne Maschinen, Artikel, Werkzeuge oder Prozessbedingungen eingegrenzt werden. Ein reines CAQ-System ohne Anbindung zu anderen Fertigungssystemen bräuchte dafür entweder aufwendige Schnittstellen oder könnte solche Auswertungen nicht bereitstellen.

Reklamationsmanagement
Ein weiteres Modul regelt sowohl interne als auch externe Reklamationen, deren Verwaltung, Bearbeitung und ebenso die Fehleranalyse sowie sich daraus ergebende Maßnahmen. Durch die Integration des Reklamationsmanagements in den Produktionsablauf kann der Anwender prüfen, ob die Reklamation Auswirkungen auf laufende oder geplante Produktionsaufträge haben. Der analysierte Fehler kann sich somit auch auf die laufende Prüfplanung in Wareneingang und -ausgang sowie in der Fertigung auswirken. Bezieht sich der Fehler zum Beispiel auf einen bestimmten Artikel oder tritt er immer bei der Bearbeitung durch den gleichen Werker auf, können frühzeitig geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Ein integriertes Workflowmanagement stellt die anstehenden Aufgaben übersichtlich dar und unterstützt die Mitarbeiter systematisch bei den Arbeitsabläufen.

Zusammenfassung
Die Anforderungen an eine moderne Produktion steigen in Bezug auf Qualität, Kosten und Zeit. Daher wird es immer wichtiger, die Informationen der unterschiedlichen Prozesse zu konsolidieren und in übersichtlicher Form bereitzustellen. Ein in ein MES integriertes Qualitätsmanagementsystem stellt Qualitätsdaten in einer zentralen Datenbasis zur Verfügung und unterstützt somit die Verbesserung der Prozess- und damit verbunden Produktqualität. Fehler werden schnell erkannt, dadurch können Gegenmaßnahmen frühzeitig eingeleitet und Kosten minimiert werden. Das wirkt sich wiederum positiv auf die Kundenzufriedenheit aus.

Schlüsselwörter:

integriertes CAQ, Manufacturing Execution System, MES, Fertigungsprüfung, Qualitätsmanagement, CAQ, Reklamationsmanagement