Fällt eine Charge bei der Qualitätsprüfung durch, ist die Abweichung meist schnell festgestellt. Deutlich schwieriger ist es herauszufinden, wie sie entstanden ist. Die Ursache kann im Rohmaterial liegen, mit veränderten Prozessbedingungen zusammenhängen oder auf das Verhalten der Anlage zurückzuführen sein. Häufig spielen auch mehrere Faktoren zusammen. Fehlt ein klarer Überblick darüber, was während des betreffenden Produktionslaufs passiert ist, kann die Suche nach der Ursache schnell aufwendig und zeitintensiv werden.

Chargenmanagement mit Energiedaten hilft dabei, diese Suche gezielt einzugrenzen. Dafür werden Energie- und Ressourcenverbräuche einzelnen Produktionschargen zugeordnet und mit Informationen zu Rohmaterialien, Prozessparametern und Laborergebnissen verknüpft. So können Produktions- und Qualitätsteams nachvollziehen, was sich während des betreffenden Produktionslaufs verändert hat, und sich bei der Ursachenanalyse auf die wahrscheinlichsten Zusammenhänge konzentrieren.

Qualitätsabweichungen bis in die Produktion zurückverfolgen

Ein Laborergebnis zeigt, dass ein Produkt außerhalb des erwarteten Qualitätsbereichs liegt. Was während der Herstellung passiert ist, geht daraus jedoch nicht hervor. Um die Abweichung nachvollziehen zu können, muss das Ergebnis mit dem Produktionslauf in Verbindung gebracht werden, aus dem es stammt.

Die Charge bildet dabei den gemeinsamen Bezugspunkt. Produktionsdaten geben Aufschluss über Produkt und Rezeptur, Materialinformationen zeigen, welche Rohstoffcharge eingesetzt wurde, Sensoren und Steuerungssysteme erfassen relevante Betriebswerte und Zähler zeichnen den Verbrauch von Strom, Gas, Dampf oder Druckluft auf. So lassen sich auch die Laborergebnisse dem jeweiligen Produktionslauf zuordnen.

Werden all diese Informationen für eine Charge zusammengeführt, erhalten die kontinuierlich erfassten Messwerte einen konkreten Bezug zur Produktion. Eine Temperaturkurve zeigt dann beispielsweise, wie sich die Temperatur während der Herstellung entwickelt hat. Das Energieprofil macht gleichzeitig sichtbar, wie sich der Verbrauch im Verlauf der Produktion verändert hat. So entsteht ein nachvollziehbares Gesamtbild vom Materialeinsatz über den Produktionsverlauf bis zum abschließenden Qualitätsergebnis.

Um solche Zusammenhänge sichtbar zu machen, braucht es die passenden Analysewerkzeuge. In WiriTec® C können Anwender gezielt eine bestimmte Charge auswählen und den zugehörigen Produktionsverlauf im relevanten Zeitraum untersuchen. Anschließend kann die betroffene Charge mit Chargen verglichen werden, die unter ähnlichen Bedingungen produziert wurden. So wird deutlich, wo relevante Abweichungen aufgetreten sind.

Warum der Endwert täuschen kann

Produktionsdaten zeigen häufig, ob vorgegebene Parameter erreicht wurden. Der Endwert allein sagt jedoch wenig darüber aus, wie sich die Bedingungen während der Produktion entwickelt haben.

Zwei Produktionsläufe können beispielsweise denselben Endwert erreichen und zuvor trotzdem sehr unterschiedlich verlaufen sein. Die Dauer einzelner Prozessphasen, Schwankungen, Unterbrechungen oder längere Zeiträume mit bestimmten Zwischenwerten können sich auf das Endprodukt auswirken.

Zusätzliche Hinweise liefert der Energie- und Ressourcenverbrauch. Heizen, Kühlen, Verdichten, Pumpen oder Mischen benötigen Energie. Ändern sich Dauer oder Intensität dieser Vorgänge, zeigt sich das häufig auch im Verbrauchsprofil. Ein ungewöhnlich hoher Dampf- oder Stromverbrauch kann beispielsweise darauf hindeuten, dass ein Produktionsschritt anders verlaufen ist, obwohl der vorgegebene Endwert erreicht wurde.

Warum das so ist, lässt sich aus dem Verbrauch allein allerdings nicht ableiten. Er kann aber zeigen, an welcher Stelle sich der Produktionsverlauf verändert hat, und liefert damit einen weiteren Anhaltspunkt für die Ursachenanalyse.

Den entscheidenden Unterschied erkennen

Nehmen wir als Beispiel eine Charge, die bei der Viskositätsprüfung außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Die Produktionsdaten zeigen zunächst keine offensichtliche Ursache. Das richtige Produkt und die richtige Rezeptur wurden verwendet, auch die Zieltemperatur wurde erreicht. Erst beim Blick auf den vollständigen Temperaturverlauf fällt etwas auf: Die Aufheizphase dauerte länger und gleichzeitig wurde mehr Energie benötigt.

Für sich betrachtet könnte das zunächst auf ein technisches Problem hindeuten. Wärmeverluste, Ablagerungen oder eine nachlassende Anlagenleistung wären mögliche Erklärungen für den höheren Energiebedarf.

Ein Blick auf die Materialdaten verändert jedoch das Bild. Für die betroffene Charge wurde eine Rohstoffcharge eingesetzt, die bei früheren erfolgreichen Produktionsläufen nicht verwendet worden war. Auch andere Chargen mit demselben Rohstoff zeigen eine längere Aufheizphase und veränderte Qualitätsergebnisse. Produktionsläufe auf derselben Anlage mit der zuvor verwendeten Rohstoffcharge weisen dieses Muster dagegen nicht auf.

Damit spricht mehr dafür, die Ursache beim Material zu suchen. Seine Eigenschaften könnten beeinflusst haben, wie sich das Produkt beim Aufheizen verhält. Das wiederum könnte erklären, warum die Aufheizphase länger dauerte und mehr Energie benötigt wurde. Der zusätzliche Energieverbrauch wäre in diesem Fall eher eine Folge dieser Veränderung als die Ursache der festgestellten Qualitätsabweichung.

Je nachdem, welche Faktoren sich verändern, ergeben sich andere Ansatzpunkte für die Ursachenanalyse. Bleibt das Material gleich, während sich der Produktionsverlauf verändert, sollten beispielsweise Prozessablauf und Regelverhalten genauer betrachtet werden. Tritt ein erhöhter Energiebedarf dagegen wiederholt bei unterschiedlichen Rohstoffchargen auf, sollte der Anlagenbetrieb genauer untersucht werden. Durch den Vergleich verschiedener Informationen aus demselben Produktionsprozess lässt sich erkennen, ob es sich um eine einzelne Auffälligkeit oder ein wiederkehrendes Muster handelt.

Muster richtig einordnen

Solche Muster liefern wichtige Hinweise, reichen aber noch nicht aus, um die tatsächliche Ursache zu bestimmen. Dafür ist weiterhin das Wissen über den jeweiligen Produktionsprozess entscheidend. Treten beispielsweise ein höherer Energieverbrauch und eine Qualitätsabweichung gemeinsam auf, bedeutet das nicht automatisch, dass das eine die Ursache für das andere ist. Die beobachteten Zusammenhänge müssen deshalb im Kontext des tatsächlichen Produktionsablaufs bewertet und bei Bedarf durch weitere Prüfungen oder Inspektionen bestätigt werden.

WiriTec® C unterstützt diese Analyse mit Live-Charts, Dashboards, konfigurierbaren Reports und verschiedenen Analysewerkzeugen. Unterschiedliche Zeiträume und Parameter können miteinander verglichen werden. Auch Formeln und Auswertungslogiken lassen sich an die Anforderungen des jeweiligen Produktionsprozesses anpassen. Funktionen zur Datenvalidierung und -überwachung helfen außerdem dabei, fehlende oder unplausible Messwerte frühzeitig zu erkennen, bevor sie die Auswertung beeinflussen.

Auf dieser Grundlage können Produktions- und Qualitätsteams ihre Annahmen mit den verfügbaren Daten abgleichen. Auffällige Verläufe können mit früheren Produktionsläufen verglichen werden. Dadurch lässt sich gezielter entscheiden, welche mögliche Ursache weiter untersucht werden sollte.

Gezielt zur möglichen Ursache

Wer Energieverbrauch und Produktqualität gemeinsam analysiert, kann Zusammenhänge erkennen, die sonst möglicherweise verborgen bleiben. So lassen sich mögliche Ursachen schneller eingrenzen und unnötige Tests, Inspektionen oder Wartungsmaßnahmen vermeiden.

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