Qualitätskontrolle in der Produktion: Wie lassen sich digitale Werkzeuge nutzen?
Die Qualitätskontrolle in der Produktion beginnt in der Regel dort, wo ein Problem auftritt. Doch in welchem Bereich ist es tatsächlich entstanden – im Prozess, in der Maschine oder im Material?
- Ihr Unternehmen verzeichnet steigende Verluste durch Ausschuss, während die Ursachen der Abweichungen ungeklärt bleiben.
- Schwankende Maschinenparameter, fehlende Automatisierung der Messungen und verstreute Bedienerdaten führen dazu, dass reagiert wird, erst wenn Mängel erkannt werden.
- Jede Charge, die aufgrund von Maßungenauigkeiten, Toleranzüberschreitungen oder falschen Prozessparametern verworfen wird, verursacht Materialkosten, ineffiziente Arbeit und ein Reputationsrisiko.
Um den Qualitätsindex effektiv zu verbessern, ist ein digitales Prozesskontrollsystem erforderlich, das Echtzeitmessungen, automatische Abweichungserkennung, statistische Prozesskontrolle (SPC) und vollständige Rückverfolgbarkeit der Produktionsprozesse integriert. Dadurch kann das Werk sofort reagieren, und der Produktionsprozess wird stabil, vorhersehbar und sowohl qualitativ als auch kostenseitig optimiert.
In diesem Artikel betrachten wir traditionelle und digitale Qualitätskontrolle, zeigen, wie sich Daten ohne Verzögerungen erfassen lassen, erläutern die Phasen der Implementierung digitaler Lösungen und die daraus resultierenden geschäftlichen Vorteile.
Digitale und traditionelle Qualitätskontrolle in der Produktion
Eine effiziente Qualitätskontrolle sollte Probleme vorhersagen können, statt erst nach ihrem Auftreten zu reagieren. Traditionelle manuelle oder stichprobenbasierte Methoden wie Probenahme, manuelle Messungen oder Dokumentation in Tabellen führen zu verzögerten Reaktionen, was häufig Materialverluste, Maschinenstillstände und Wiederholungen von Chargen zur Folge hat.
Digitale Qualitätskontrolle hingegen ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Prozess- und Maschinenparametern, die sofortige Erkennung von Abweichungen und prädiktive Entscheidungen. So kann reagiert werden, bevor ein Problem zu einem kostspieligen Defekt wird, was die Qualitätskennzahlen deutlich verbessert und die Produktionskosten senkt.
Datenerfassung und -analyse in Echtzeit
Optimale Qualitätskontrolle basiert auf kontinuierlicher Messung und Aufzeichnung von Prozessparametern.
Digitale Systeme nutzen IoT-Sensoren, Kameras und Messgeräte, die Temperatur, Druck, Vibrationen, Drehzahl, Drehmoment sowie Maße und Toleranzen der Produkte in Echtzeit überwachen.
Die Daten werden in Echtzeit an eine zentrale Datenbank übertragen. Dieses Vorgehen ermöglicht nicht nur sofortiges Eingreifen, sondern auch Trendanalysen und die Vorhersage von Abweichungen, bevor Fehler entstehen.
Beispiel: Ein Rückgang des Drehmoments in einer Bearbeitungsmaschine kann auf Werkzeugverschleiß hinweisen und eine Anpassung ermöglichen, bevor fehlerhafte Teile produziert werden.
Qualitätskontrolle – Integration mit MES- und ERP-Systemen
In einem automatisierten Werk fließen Daten aus Messungen, IoT-Sensoren und Bildverarbeitungssystemen direkt in MES- und ERP-Systeme und schaffen eine einheitliche Informationsquelle über den Produktionsprozess.
Dies ermöglicht eine laufende Qualitätsüberwachung und unterstützt Führungskräfte bei strategischen und operativen Entscheidungen.
Technische Aspekte der digitalen Qualitätskontrolle
- Datenstandardisierung: Messwerte aus Maschinen, Sensoren und Kameras werden in einem einheitlichen Format zusammengeführt, sodass MES- oder ERP-Systeme sie automatisch analysieren können.
- Ständige Kommunikation: Der Einsatz industrieller Protokolle (OPC UA, MQTT) gewährleistet einen sofortigen Datenfluss von der Produktionshalle zu den übergeordneten Systemen.
- Rückverfolgbarkeit: Jedes Produkt und jede Charge ist vollständig nachvollziehbar. Es lässt sich die Historie der Parameter, Bediener, Maschineneinstellungen und verwendeten Materialien rekonstruieren. (Über die Vorteile der Rückverfolgbarkeit haben wir auch im Artikel zur Senkung der Produktionskosten geschrieben.)
- Automatische Berichterstattung: Das MES-System erstellt Echtzeitberichte, die Abweichungskennzahlen, Maschineneffizienz und Chargenqualität anzeigen, ohne dass Daten manuell eingegeben werden müssen. Solche verlässlichen, leicht analysierbaren Daten bilden die Grundlage für eine effektive Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung.
Qualitätskontrolle – Erweiterte Automatisierungsmöglichkeiten
- Anbindung an Qualitäts- und CRM-Systeme: Ermöglicht die Analyse des Einflusses der Produktionsqualität auf Kundenzufriedenheit, Reklamationen und Rücksendungen.
- Zusammenarbeit mit Analytik und KI: MES- und ERP-Systeme können mit prädiktiven Algorithmen, SPC-Modulen oder KI-basierten Lösungen zusammenarbeiten. Mit zuverlässigen Daten lassen sich Abweichungen, Trends und Risiken im Prozess präzise analysieren.
- Prozessoptimierung: Die Integration von Lösungen und der sofortige Datenfluss ermöglichen bessere Entscheidungen auf Werk- und Unternehmensebene – von der Echtzeit-Anpassung von Maschinenparametern bis zur Änderung von Produktionsplänen. So lassen sich Stillstände reduzieren, der Energieverbrauch optimieren und Materialkosten senken.
Überwachung der Prozessstabilität in der Qualitätskontrolle
Ein Modul des MES-Systems, beispielsweise des Productionsportals von explitia, ist SPC (Statistical Process Control). Diese Lösung ermöglicht eine kontinuierliche und fortschrittliche Überwachung der Stabilität des Produktionsprozesses, indem sie in Echtzeit prüft, ob die Parameter von Maschinen, Materialien und Prozessen innerhalb der zuvor definierten Kontrollgrenzen liegen. Dadurch können Abweichungen von der Norm frühzeitig erkannt werden – noch bevor sie zu Ausschuss oder Fehlern führen. Zwar ersetzt SPC keine vollständige Produktqualitätskontrolle, hat jedoch einen direkten und erheblichen Einfluss auf die Produktqualität, da ein stabiler und wiederholbarer Prozess das Risiko von Nichtkonformitäten deutlich reduziert.
Das System analysiert Daten, die von Sensoren, Kameras und anderen Messgeräten gesammelt werden, erstellt automatisch Regelkarten und Prozessfähigkeitskennzahlen und ermöglicht die Visualisierung von Trends sowie die frühzeitige Identifizierung potenzieller Probleme.
So können Bediener und Manager prädiktive Entscheidungen treffen – etwa die Anpassung von Maschineneinstellungen, den Austausch von Werkzeugen oder die Änderung von Prozessparametern – bevor fehlerhafte Produkte entstehen.
Darüber hinaus ermöglicht die Integration des SPC-Moduls mit anderen Modulen des Productinsportals die vollständige Rückverfolgbarkeit des Prozesses und bei Bedarf die schnelle Zuordnung von Abweichungen zu bestimmten Maschinen, Bedienern oder Produktionsstufen sowie die Erstellung von Prozessberichten in Echtzeit.
In der Praxis bedeutet dies, dass SPC im MES nicht nur die Prozessstabilität überwacht, sondern zu einem wichtigen Werkzeug zur Unterstützung der Qualitätskontrolle in der Produktion wird.
Automatisierte Reaktion und Effizienzsteigerung
Auf der Produktionshalle fällt plötzlich auf, dass ein Prozessparameter sich einer kritischen Grenze nähert. In einem traditionellen Werk würde der Bediener dies möglicherweise erst bemerken, nachdem fehlerhafte Teile bereits produziert wurden – mit Materialverlusten und Stillständen als Folge.
Das Unternehmen nutzt jedoch das SPC-Modul im MES-System, das die Prozessstabilität überwacht und frühzeitig einen Alarm auslöst, der auf eine mögliche Abweichung hinweist. Dadurch kann gehandelt werden, bevor das Problem zu fehlerhaften Produkten führt.
Die digitale Qualitätskontrolle ermöglicht es, in solchen Situationen automatisch zu reagieren: Produktionslinien können gestoppt werden, Bediener erhalten sofort Benachrichtigungen, und das System erstellt Meldungen für die Instandhaltungsabteilung.
Dieses Vorgehen verkürzt die Reaktionszeit auf ein Minimum, reduziert Materialverluste und Stillstände und trägt dazu bei, die maximale Effizienz von Maschinen und Mitarbeitern aufrechtzuerhalten.
Bemerkenswert ist, dass die Automatisierung auch mit der Trendanalyse zusammenarbeiten kann. In diesem Fall schlägt das System präventive Maßnahmen vor, z. B. die Anpassung von Maschineneinstellungen oder den Austausch von Werkzeugen, bevor die Situation außer Kontrolle gerät.
Das macht die Produktion stabiler und vorhersehbarer.
Geschäftliche Vorteile der automatischen Qualitätskontrolle in der Produktion
Die automatische Qualitätskontrolle in der Produktion, basierend auf kontinuierlicher Datenerfassung und umfassender System- und Geräteintegration, bringt messbare Geschäftsvorteile. Die Kombination aus Kamerasystemen, Sensoren, Maschinen, dem SPC-Modul und anderen MES-Modulen schafft eine einheitliche Wissensquelle über den Produktionsprozess. Dieses Vorgehen ermöglicht die laufende Überwachung von Parametern, das automatische Erzeugen von Warnmeldungen, schnelle Korrekturmaßnahmen und die Vorhersage potenzieller Abweichungen.
Davon profitieren nicht nur Bediener, Instandhaltungs- und Qualitätsabteilungen, sondern auch Verantwortliche für das strategische und operative Management.
Beispielhafte Vorteile
- Reduzierung von Materialverlusten und Ausschuss – frühe Erkennung von Abweichungen minimiert die Entstehung von Fehlern.
- Verkürzte Reaktionszeiten bei Problemen – das System informiert Bediener und Instandhaltung sofort, wodurch Stillstände reduziert werden.
- Erhöhte Stabilität und Wiederholbarkeit des Prozesses – kontinuierliche Parameterüberwachung und Trendanalyse halten die Produktion innerhalb vorhersehbarer Grenzen.
- Optimierte Ressourcennutzung – Bediener und Maschinen arbeiten effizienter durch automatische Prozessanpassungen und vorausschauende Datenauswertung.
- Volle Rückverfolgbarkeit und Berichterstattung – die Integration aller Datenquellen ermöglicht Prozessberichte und die Identifizierung von Abweichungsursachen.
- Bessere strategische Entscheidungen und Wettbewerbsvorteile – stabile Produktqualität und minimale Fehlerquoten führen zu höherer Kundenzufriedenheit und optimierten Produktionskosten.
Die Qualitätskontrolle in der Produktion sollte sich nicht mehr nur auf Reaktionen im Nachhinein beschränken.
Heute können Produktionsbetriebe Automatisierung und digitale Lösungen nutzen, um Prozesse kontinuierlich zu überwachen, Abweichungen automatisch zu erkennen und präventive Maßnahmen zu ergreifen, bevor Nichtkonformitäten auftreten.
Sie ist nicht nur ein Instrument zur Qualitätssicherung, sondern ein wesentlicher Bestandteil der betrieblichen Effizienz eines Produktionsunternehmens.
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