GUARDUS Solutions AG

Integrierter Qualitätsprozess vom Wareneingang bis zur Auslieferung

Deutscher Branchenprimus MTU Aero Engines setzt auf GUARDUS MES

Erschienen in QZ - Qualität und Zuverlässigkeit 12/2008
In kaum einem anderen Industriezweig hat Sicherheit größeres Gewicht als in der Luftfahrt. Selbst kleinste Material- oder Produkt-Mängel können in einer Katastrophe enden. Deshalb spielt die Qualitätssicherung bei der MTU Aero Engines die erste Geige im gesamte Wertschöpfungsprozess. Für die Umsetzung und Überwachung der hohen Qualitätsstandards nutzt der führende deutsche Triebwerkshersteller das Manufacuring Execution System GUARDUS MES. Der komplexe Qualitätsprozess erstreckt sich vom Wareneingang über die Fertigung bis hin zur Abnahme und Zertifikatserstellung. Hinzu kommt die nahtlose Rückverfolgbarkeit aller verbauten Rohteile sowie ein mehrstufiger Lenkungsprozess für die Abwicklung interner und externer Beanstandungen. Die enge Kopplung zwischen GUARDUS MES und der ERP-Anwendung SAP führt dabei zu einer zentralen Drehscheibe über alle qualitäts- und fertigungsrelevanten Produkt- und Prozessdaten.
Der deutsche Branchenprimus stellt an seine Produkte und Dienstleistungen rund um zivile und militärische Luftfahrtantriebe sowie Industriegasturbinen höchste Qualitätsanforderungen. Die Philosophie: Qualität bedeutet Sicherheit und Sicherheit hat Vorrang bei allem Handeln. So werden in jeder Produktionsstufe die definierten Qualitätsstandards zu jederzeit von jedem Mitarbeiter streng überwacht. Ein prozessorientiertes Management-System gewährleistet, dass sowohl alle gesetzlichen Vorgaben als auch die Anforderungen der ISO9001/EN9100 (Qualitätsmanagement), zur ISO14001/EMAS (Umweltschutz) und zur OHSAS 18001 (Erstauditierung und Zulassung) stets eingehalten werden. Dieses konsequente Vorgehen hat anerkannte Vorbildfunktion in der Luftfahrt. Ebenso wie das Management-System an sich, ist auch die zu Grunde liegende Qualitätssicherung prozessorientiert aufgestellt und greift über alle Wertschöpfungsstufen nahtlos ineinander. Unabhängig davon, ob es sich um die Herstellung oder Instandsetzung von Triebwerksteilen handelt – jedes Roh- und Bauteil muss einen engmaschigen Parcours aus Qualitätsprüfungen bestehen. Selbst nach dem letzten positiven Qualitätstest am Ende des Wareneingangs und der Fertigung wartet ein umfangreicher Plausibilitätscheck. Erst dann werden die Komponenten abgenommen und erhalten ihr offizielles Abnahmezertifikat zur Flugtüchtigkeit (EASA FormOne). So ist es nicht verwunderlich, dass das eingesetzte Qualitäts-Management-System GUARDUS MES rund 1,5 Millionen Prüfmerkmale verwaltet, bei 110.000 Prüffolgen im Wareneingang und 38.000 in der Fertigung.  

Wenn das System steht, steht das Unternehmen
An den MTU-Standorten arbeiten ca. 2.100 Anwender mit der Lösung der Ulmer GUARDUS Solutions AG. Insgesamt werden jährlich circa 230.000 Prüfaufträge im Wareneingang und der Produktion mit GUARDUS MES abgewickelt. Rund 11,5 Millionen variable Messergebnisse fließen dabei in das CAQ-System. Dort werden sie online verarbeitet und ausgewertet. Darüber hinaus verwaltet die Lösung im Rahmen der Rückverfolgbarkeit derzeit über 9 Millionen Serialnummern. Je nach Kundenanforderung oder gesetzlicher Vorgabe, kann dadurch jeder Produktionsschritt detailliert nachvollzogen werden – vom Rohteil bis hin zur Schmiedecharge und den fertigen Triebwerksmodulen, und umgekehrt. Diese Transparenz legt die Basis für die gesetztes- und kundenkonforme Zertifikatserstellung, also der Bestätigung der Lufttüchtigkeit. Einen klaren Überblick liefert die Anwendung auch bei der Verwaltung der 58.700 Prüf- und Lastaufnahmemittel. Von der Steuerung aller Prüftermine, über die Dokumentation bis hin zur Qualitäts- und Volumenauswertung – alle Informationen stehen jederzeit online zur Verfügung.  
Für ein vollständiges Gesamtbild über alle Qualitäts- und Produktionsprozesse sorgt vor allem das sehr enge Zusammenspiel mit dem ERP-System SAP. Beide Anwendungen tauschen nahezu in Echtzeit ihre Daten aus. Dazu gehören von Seiten SAP zirka 160.000 prüfpflichtige Materialstämme inklusive eventueller Seriennummerpflichten. Hinzu kommen allgemeine Stammdaten zu Lieferanten, Kostenstellen, Arbeitsplätzen und Lagerorten sowie die Arbeitspläne, Wareneingangs- und Fertigungsaufträge. Diese Daten werden in GUARDUS MES durch spezifische Qualitätsdaten angereichert. Ein kleiner Auszug daraus: Seriennummerkreise, Merkmalsbeschreibungen, Prüfmittelgruppen, Stichproben- und Prüftabellen, Fehlerursachen/ -orte, Abstellmaßnahmen, Qualitätsentscheide des Material Review Boards oder FormOne-Berechtigungen. Nur durch dieses so genannte "double sourcing" lassen sich die MTU-spezifischen Prozesse steuern – sei es für die Qualitätsdokumentation und Ausgabe von Zertifikaten oder für lieferantenabhängige Freigaben und Musterzulassen.  
Von Seiten GUARDUS MES erfolgt die Rückmeldung nach positiv abgeschlossenen Prüfungen im Wareneingang und der Fertigung sowie nach der erfolgreichen Endabnahme. Zudem werden Prüfberichte – etwa bei Fehlermeldungen oder Abweichungen – an SAP übergeben, um dort eventuelle Lieferantenbelastungen zu verbuchen. Darüber hinaus liefert die CAQ-Applikation auch Online-Kennzahlen wie Defects per Million, Rejects per Million oder First Pass Yield an das SAP Reporting System (SAP Business Information Warehouse). Aufgrund dieser Integrationstiefe sowie der enormen Datenfülle zählt GUARDUS MES zu den unternehmenskritischen Anwendungen der MTU. "Die Verbindung zwischen GUARDUS MES und SAP wurde direkt von SAP zertifiziert und ist die stabilste Schnittstelle, die wir am Laufen haben. Doch wenn eines der beiden Systeme nicht mehr läuft, steht das Unternehmen", beschreibt Claus Hermann, Leiter Materialstamm, CAQ Systeme bei der MTU, die Bedeutung von GUARDUS MES.  

Releasefähigkeit trotz individueller Anpassungen
Bereits bei der Festlegung auf GUARDUS MES im Jahr 1999 lag ein intensives Auswahlverfahren zu Grunde. Die Anwendung wurde nach der Einführung Anfang 2002 von der MTU an die heutige Durchgängigkeit und Komplexität angepasst. Ein standardisiertes Change Management sichert dabei die Systemstabilität trotz laufender Systemanpassungen ab. Die kritische Bedeutung der CAQ-Anwendung brachte im Jahr 2006 eine Risikoprüfung mit sich. So wurde unter anderem der notwendige Releasewechsel auf die Version 3.3 erfolgreich durchgeführt. "GUARDUS MES ist eine äußerst stabile und vor allem flexible Anwendung. Mit ihr können wir nicht nur unsere Prozesse und Berechtigungen, sondern auch die dazugehörenden Oberflächen und Arbeitsmasken für jede Anwenderrolle individuell gestalten. Zudem ist die Verdrahtung der ERP- und MES-Systeme hoch komplex, was eine Migration äußerst schwierig macht", erläutert Claus Hermann die Ergebnisse einer Machbarkeitsstudie hinsichtlich einer möglichen Ablösung des CAQ-Systems durch das Qualitäts-Management Modul von SAP.    

Individuelle Prozesse für maximale Qualität
Entlang der gesamten Wertschöpfung ist für jeden Prozess- bzw. Arbeitsschritt ein entsprechender Prüfplan in GUARDUS MES hinterlegt. Die Besonderheit in der Prüfplanung: Für die fertigungsbegleitenden Prüfungen wird im SAP-Arbeitsplan die Verknüpfung zu den GUARDUS-Prüffolgen festgelegt. Im Wareneingang hingegen erfolgt die Prüffolgensteuerung direkt im CAQ-System. So werden derzeit lieferanten- und werksunabhängige Wareneingangspläne zu rund 31.000 Materialnummern (Bauteilen) direkt in GUARDUS MES verwaltet. Alle Prüfmerkmale sind über eine eindeutige Kennzeichnung zur jeweiligen Materialnummer planbar, wobei ein direkter Link zum MTU-Dokumenten Management System die Dokumente und CAD-Zeichnungen bereit stellt. Wann bzw. wie oft ein Merkmal zu prüfen ist, wird über geometrische Berechnungslogiken sowie über Stichproben- und Prüftabellen definiert.  
Eine weitere Verwaltungs-Spezialität ist Seriennummernverwaltung innerhalb der CAQ-Anwendung. "Unsere Lieferanten, die OEMs, geben ihre individuellen Seriennummernkreise vor. Diese müssen dann transparent und eindeutig verwaltet werden. Das Handling der zirka 1.600 Kreise übernimmt das CAQ-System", beschreibt Hermann. Die Festlegung, ob ein Materialstamm seriennummerpflichtig ist oder nicht, findet wiederum in SAP statt. Diese Vorgabe wird zu jedem Wareneingangs- und Fertigungsauftrag an GUARDUS übertragen. Die Erfassung erfolgt dann an den unterschiedlichsten Prozessstufen entlang der Wertschöpfung und garantiert die Eindeutigkeit. So entsteht eine lückenlose Dokumentation und Rückverfolgbarkeit der Qualitätssachverhalte zum Auftrag bzw. zum Material und seiner Verwendung. Einige Erfassungsbeispiele: Rohteile (inkl. Zusatzinformationen zu Lieferant, Schmiedelos oder Schmelzcharge) und Messdaten sowie Auftragsänderungen, Qualitätsentscheide, Sonderfreigaben und Ablieferdatum. Mit diesen Informationen lassen sich individuelle Fragen beantworten, wie: Welche Rohteillieferanten haben für einen definierten Fertigungsauftrag Teile geliefert? In welchen Fertigteilen ist die Schmelze X verarbeitet worden? Oder: Welche Fertigungsaufträge sind aus dem Wareneingang Y gefertigt worden? Allein im Jahr 2006 und 2007 wurden jährlich zirka 500.000 Seriennummern angelegt. Zusätzlich werden können mit der Serialnummernverwaltung ganze Baugruppen und deren Komponenten serialnummernbasiert im System erfasst werden. Dies stellt die Rückverfolgbarkeit bei der Modulmontage sicher.  

Integrierte Prüfprozesse im Wareneingang und der Fertigung
Das harmonische Zusammenspiel zwischen der betriebswirtschaftlichen Anwendung SAP und der CAQ-Applikation ist auch für die effizienten Prüfabläufe zentrale Basis. Treffen georderte Teile im Wareneingang ein, vereinnahmt und verbucht der SAP-Anwender die gelieferten Komponenten. Sobald das ERP-System diesen Vollzug an die CAQ-Anwendung meldet, werden die Prüfarbeitsgänge aus dem zugehörigen GUARDUS Wareneingangsplan für die jeweiligen Bauteile in GUARDUS MES generiert. Dies geschieht abhängig vom Bestelltyp (Lagermaterial, Proben, etc.). Zu Beginn der eigentlichen Prüfung wird je nach SAP-Stammdatenforderung die Seriennummer in GUARDUS MES erfasst, gegen die Seriennummerverwaltung abgeprüft und übernommen. Anschließend führt das Prüfpersonal die Prüfanweisungen aus, wobei eine lieferantenabhängige Dynamisierung auf Prüfmerkmalsebene den Umfang definiert. Die nun folgenden Qualitätstests wie beispielweise Sicht-, Maß- und Rißprüfungen werden manuell oder über Mess- und Bearbeitungsmaschinen durchgeführt (insgesamt 130 Anlagen im Wareneingang und der Produktion). Alle Daten fließen über eine vorgelagerte Prüfdatenerfassung direkt in GUARDUS MES und stehen für Auswertungen bzw. dem Fehlermanagement zur Verfügung. Am Ende der letzten Prüffolge angekommen, steht der Freigabeprozess für die Rückmeldung an SAP. Hierbei müssen die Bauteile umfangreiche Ablieferkriterien erfüllen, um unter anderem ihr Abnahme-Zertifikat zu erhalten: Alle Kundenanforderungen sind erfüllt, der Prüfumfang ist abgeschlossen, die notwendigen Autorisierungen sind erteilt, es bestehen keinen offenen Abweichungen und alle Beanstandungen sind abgeschlossen. Über die Serialnummernverwaltung werden neben den Komponenten auch die Rohteile beim automatischen Abliefercheck berücksichtigt. Ist der Plausibilitäts-Check auch serialnummernbezogen positiv bestanden, bekommt der GUARDUS-Anwender je Stammdateninformation das entsprechende Abnahmezertifikat mit Unterschrift direkt aus GUARDUS. Kommt es jedoch zu Verletzungen der Plausibilität, ist der Anwender in der Lage, den noch offene Sacheverhalt zu prüfen und abzuschließen. Zu guter Letzt erfolgt die Rückmeldung von Gutteilen, Ausschussmengen und Zertifikats-Nummern an SAP. Beim Druck der Versandpapiere in SAP erfolgt automatisch der Ausdruck des zugehörigen Abnahmezertifikats aus GUARDUS welches dann dem Bauteil beigelegt wird.  
Nahezu den gleichen Ablauf durchlaufen die Bauteile im Produktionsprozess für die Schaufel- und Scheibenfertigung. Im Gegensatz zum Wareneingang gibt der SAP Arbeitsplan die Reihenfolge der Arbeitsschritte vor. Beim Einlasten eines Fertigungsauftrag in SAP werden nur die prüfpflichtigen SAP-Arbeitsfolgennummern an GUARDUS übergeben und auf Basis des zugehörigen GUARDUS-Prüfplans mit den Prüfmerkmalen die Prüfaufträge automatisch in GUARDUS angezeigt. Die Abarbeitung der Prüfanweisungen sowie der Ablieferungsprozess verläuft dann in gleicher Manier wie im Wareneingang – inklusive der Rückmeldung der an SAP. So müssen auch hier die zugehörigen Serialnummern vor der Prüfung in GUARDUS MES erfasst werden.  

Mehrstufiger Qualitätslenkungsprozess zur Bearbeitung von Abweichungen
Nicht immer läuft alles wie geplant. Auch die Qualitätsingenieure der MTU haben mit Abweichungen zu kämpfen – seien es interne Handhabungsfehler oder externen Lieferantenmängel. Um die Abwicklung dieser Beanstandungen so effizient wie möglich zu gestalten, arbeitet der so genannte Q-Lenkungsprozess in GUARDUS MES vollständig workflowbasiert. Über die Prüfdatenerfassung werden monatlich zirka eine Million Messwerte online erfasst und an das CAQ-System weitergeleitet (CpK-Werte, Mittelwerte, Korrelationen etc.). Tritt bei der Prüfung eines Merkmals eine Abweichung auf, legt GUARDUS MES automatisch einen Fehlerdatensatz zum Prüfauftrag und gegebenenfalls zur Serialnummer (oder auch Zählnummer) an. Dieser Fehlerdatensatz kann dann für die am Prozess beteiligten Anwender in der sogenannten Kontrolllaufkarte weiterbearbeitet werden. So leitet etwa der Prüfer den Fehler via Workflow an den Bauteilzuständigen weiter. Kann der Kollege anhand einer im System hinterlegten spezifischen Entscheidgrenze die Beanstandung trotzdem positiv bewerten, wird die Komponente wieder freigegeben und dem Arbeitsfluss zurückgeführt. Liegt keine entsprechende Entscheidgrenze vor, ergänzt der Bauteilzuständige die Laufkarte um weitere Detailinformationen wie Abweichungsursache, weiterführende Dokumente und Kostenstelle. Anschließend übergibt er sie via E-Mail in den Q-Lenkungsprozess. Dort entscheidet ein Material Review Board (MRB) anhand der Zeichnungen und den vorgegebenen Spezifikationen. Das MRB setzt sich aus interdisziplinären Fachabteilungen und ggf. Kundenvertreter zusammen. Der Entscheid aus dem Gremium wird von der Qualitätslenkung im System eingegeben. In der nächsten Ausbaustufe soll auch hier ein Workflow den Prozess weiter beschleunigen. Erfolgt die Fehlererfassung im Wareneingang kann ein Lieferantenmängelbericht erstellt und über die SAP-Schnittstelle an die Lieferantenbelastung übertragen werden. Liegen alle Fehler zu einem Prüfauftrag in der Verantwortung der Qualitätslenkung bzw. wurde über alle Fehler endgültig entschieden, stößt GUARDUS MES automatisch einen Workflow an, der den Prüfer auffordert, den Prüfauftrag abzuschließen.
Ein ähnliches Prozedere läuft ab, wenn es sich um vorab gemeldete Lieferantenfehler handelt. Hier wird der Mangel noch vor dem Wareneingang über ein Web-Portal durch den Zulieferer gemeldet. Nun wird via E-Mail der MTU-Lenkungsprozess angestoßen. Kommt es zur Sonderfreigabe (Konzession), muss bereits in diesem Schritt eine entsprechende Seriennummer in GUARDUS MES angelegt werden. Nur so lässt sich bei Anlieferung der Ware ein automatisches Matching zur Konzession und Wareneingansprüfauftrag herstellen.  

Aussagekräftige Kennzahlen für das MTU-Qualitäts-Board
Qualitäts-Kennzahlen gehören heute zu den wichtigen Steuerungsinstrumenten der Führungsetage. So auch bei der MTU. Deshalb sind die Auswertungsmöglichkeiten in GUARDUS MES nahezu unbegrenzt. "Grundsätzlich kann in jeder GUARDUS Ressource eine individuelle Selektion durchgeführt und in Excel überführt werden", so Claus Hermann. Doch die MTU bedient sich bei der Qualitätsdatenanalyse vorrangig definierter Auswertungen. Im Vordergrund stehen zum einen Online-Fehlerdatenanalysen und Fehlerparetos. Diese lassen detaillierte Einblicke in die Qualitätsentwicklung über verschiedene Zeiträumen und Produktbereiche zu. Auch die serialnummernbezogenen Auswertungen einer ganzen Baugruppe auf Messwerte, Qualitätsentscheide und Auftragsinformationen stellen eine fundierte Ausgangsbasis für nachträgliche Recherchen dar. Auswertungen über Konzessionen geben Auskunft über Menge und Art der Sonderfreigaben. Für die Analyse der Prozessstabilität werden Prozessfähigkeitskennwerte auf Basis der variablen Messwerten gemäß des MTU-Regelwerks erstellt. Zum anderen werden die Kennzahlen Defects per Million und Rejects per Million monatlich an SAP Business Warehouse übertragen. Vervollständigt wird das Reporting aus GUARDUS durch den Indikator "First Pass Yield", welcher ebenfalls monatlich an SAP Business Warehouse übergeben wird.  

Weitere Anwendungsgebiete
Das Manufacturing Execution System hat sich über die vergangenen Jahre bei der MTU bewährt. Deshalb werden weitere GUARDUS Anwender (Stand heute ca. 2100) hinzukommen, wenn Mitte 2009 der neue Fertigungsstandort der MTU in Polen seine Produktion aufnimmt. Der Aufbau des Standorts wird aktuell durch die IT- und Qualitätsverantwortlichen der MTU mit Hochdruck unterstützt. Eine weiter Perspektive für eine noch intensivere, integrierte GUARDUS Anwendung zeichnet sich im zivilen Geschäftsbereich der Maintenance an den deutschen Standorten Hannover und Berlin ab.

Autor: Monika Nyendick