Ausschuszkosten senken: Bewährte Strategien für Fertigungseffizienz

Von allen Komponenten, die die Kostenstruktur von Fertigwaren ausmachen, ist Materialkosten für fast jede Branche eine der teuersten. Natürlich gäbe es ohne Rohstoffe und Komponenten keine Produktion. Aber wenn zu viel Material aufgrund von Qualitätsmängeln abgelehnt wird, kann dies die Gewinnmargen eines Unternehmens erheblich beeinträchtigen. Selbst Werkzeuge allein können teuer sein!

Branchenübergreifend wird abgelehntes Material als Ausschuss bezeichnet. Wenige Dinge erregen die Aufmerksamkeit des Managements so sehr wie hohe Ausschussraten. Das Thema ist so kritisch, dass Programme zur Ausschussreduzierung – ähnlich wie bei Arbeitskräfte- und Geräteauslastung – fast immer Teil der kontinuierlichen Verbesserungsinitiativen von Herstellern sind.

Hersteller müssen die Ausschussquote berücksichtigen, anstatt sich ausschließlich auf maximale Ausgabe zu konzentrieren, sonst leiden die Gewinne erheblich.

Was genau fällt in die Kategorie „Ausschuss“? Und wie können Manager aktiv daran arbeiten, die Menge des erzeugten Ausschusses zu reduzieren? Wir beleuchten das Konzept von Ausschuss, wie Sie Ihre Ausschussrate berechnen und Strategien zur Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit in Ihrem Betrieb erkunden.

Was ist Ausschuss?

Fertigungsausschuss ist das unbrauchbare Material aus einem Fertigungsvorgang, das entsorgt wird.

Ausschuss kann in mehrere Kategorien unterteilt werden, während er als allgemeine Definition für alles abgelehnte Material dient. Erstens gibt es Ausschuss, der in Rohmaterialform abgelehnt wird. Dies kann auf Verderb oder auf außerspezifische Leistungseigenschaften wie Zugfestigkeit oder Bruchpunkt zurückzuführen sein. Dieses Material hat keine zusätzliche oder teilweisen Verarbeitung erfahren.

Zweitens gibt es teilverarbeiteten Ausschuss. Viele Fertigwaren werden in Stufen eines Produktionsprozesses hergestellt, und ein Fehlschlag in einem beliebigen Schritt kann bedeuten, dass das Teil abgelehnt werden muss. Dies ist teurer als das Ausschleusen von Rohmaterial, da das teilfertige Teil bereits wertschöpfende Arbeit enthält.

Drittens müssen Fertigwaren aufgrund von Nichterfüllung der Spezifikationen ausgeschleust werden. Einige können durch Hinzufügen von Arbeit angepasst oder in etwas anderes umgewandelt werden. Andere erfordern vollständiges Ausschleusen, wenn keine Nacharbeit möglich ist.

Dies ist ein Beispiel für ein Ausschussteil. In diesem Fall verursachte ein Werkzeugbruch (der gebrochene Fräser unten), dass das Teil leicht außerhalb der Spezifikation gefertigt wurde. Da keine Nacharbeit möglich ist, muss dieses Teil zusammen mit dem gebrochenen Werkzeug ausgeschleust werden.

Ausschuss in der Fertigung messen: Ausschussrate

Was ist die Ausschussrate in der Fertigung?

Die Ausschussrate ist ein Maß für Produktionsqualität und -ausstoß, das Herstellern hilft, die Effizienz ihrer Prozesse zu verstehen. Während eine niedrige Ausschussrate darauf hindeutet, dass ein Betrieb mit hoher Effizienz fertigt, kann eine hohe Ausschussrate bedeuten, dass die Organisation unter Qualitätskontrollproblemen und einem niedrigeren operativen Effizienzniveau leidet.

Wie wird Fertigungsausschuss berechnet?

Am einfachsten ist die Formel für die Ausschussrate schlicht eine Funktion der Anzahl unbrauchbarer Einheiten geteilt durch die Anzahl der insgesamt produzierten Einheiten. (Theoretisch ist dies das Gegenteil des First-Pass-Yield, der die Anzahl der brauchbaren, qualitativ hochwertigen Einheiten geteilt durch die Gesamtzahl der produzierten Einheiten betrachtet).

Ausschussrate = Unbrauchbare Einheiten / Gesamtproduzierte Einheiten

Die Anwendung von Dollarwerten auf diese Ausschussteile ermöglicht es Herstellern, eine Fertigungsausschussanalyse durchzuführen, um die vollen Kosten des Ausschusses zu ermitteln, die das Unternehmen trägt.

Es gibt auch eine komplexere (wenn auch genauere) Methode zur Messung der Ausschussrate, die zusätzliche Abfallarten berücksichtigt, um einen vollständigen Blick auf den erzeugten Ausschuss zu gewährleisten. Planning Master schlägt vor, Schätzungen dieser Abfälle einzubeziehen, um eine genauere Ausschussrate zu generieren:

• Materialien
• Nacharbeitszeit
• Energie
• Handhabung
• Entsorgungskosten
• Qualitätssicherungskosten

Was verursacht Ausschuss in der Fertigung?

Ausschuss kann durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden und ist oft das Ergebnis schlechter Prozesse. Typischerweise hemmen diese Prozesse Wartung, Einrichtung, Werkzeugqualität und Schulung.

Jeder Ausschuss erhöht Kosten, und solche, die zusätzliche Arbeit erfordern, treiben diese Kosten noch weiter hoch. In komplexen Fertigungsumgebungen gibt es viele Faktoren, die Ausschuss und Nacharbeit verursachen, darunter:

• Unsachgemäße Einrichtung
• Schlechte Gerätewartung
• Schlechte Werkzeugwartung
• Schlechte Werkzeugqualität
• Bedienerfehler
• Schulungsprobleme
• Manuelle Prozesse
• Kommunikationsfehler
• Ineffiziente Verfahren
• Schlechtes Designänderungs-/Spezifikationsmanagement

Ein Pareto-Diagramm für ausgeschleuste Teile von MachineMetrics visualisiert, warum Teile abgelehnt wurden. Dies kann Qualitätsmanagern und Continuous-Improvement-Leadern helfen, Prozesse anzupassen, um die häufigsten Ausschussursachen zu mindern.

6 Wege zur Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit

Viele Methoden wie Lean und Six Sigma sind darauf ausgelegt, Verschwendung zu eliminieren und Prozesse in einem Betrieb zu verbessern. Diese Methoden geben Unternehmen Struktur und einen Prozess zur Identifizierung von Wegen zur Ausschussreduzierung. Ausschussreduktionstechniken umfassen Prozessaudits, Root-Cause-Analyse und andere formale Verfahren, um Veränderungen voranzutreiben.

Es gibt auch viele Softwaresysteme, die Hersteller bei der Überwachung ihrer Prozesse unterstützen, um höhere Produktqualität und reduzierte Verschwendung zu gewährleisten.

Maschinenüberwachungslösungen können hilfreich sein, um präzise Produktionsdaten auf Maschinenebene zu erfassen und die Menge des erzeugten Ausschusses genau zu messen.

Der Schlüssel zur Ausschussreduzierung ist Buy-in von Managern und Führungskräften. Dies kann im Rahmen einer umfassenderen Continuous-Improvement-Initiative oder durch Implementierung eines dedizierten Ausschussreduktionsprogramms geschehen. Hier sind sechs Wege für den Einstieg:

1. Prozessaudits durchführen

Die OEE vieler Hersteller ist viel niedriger als angenommen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die tatsächliche OEE im Bereich von 25–30 % liegt, während Manager und Führungskräfte glauben, sie liege 20–30 Punkte höher. Das liegt daran, dass Prozesse mit der Zeit abweichen und Kontrollmechanismen, um diese Änderungen zu erfassen und anzupassen, immer manuell waren.

Prozessaudits durchzuführen ist der erste Schritt in jedem Ausschussreduktionsprozess. Ohne das Verständnis des aktuellen Prozesses, wie er stattfindet, wäre die Identifizierung von Ausschusspunkten unmöglich.

Der meiste Ausschuss wird mit den in den sechs großen Verlusten identifizierten Verschwendungen zusammenhängen:

• Ausfälle
• Einrichtungen und Anpassungen
• Kleine Stopps
• Geschwindigkeitsreduktion
• Anlaufreduktion
• Produktionsausschuss

Für jeden Ausschussverlusttyp kann eine Root-Cause-Analyse durchgeführt und Prozessänderungen implementiert werden, um den Ausschuss zu reduzieren oder zu eliminieren.

2. Kommunikation und Change Management verbessern

Fertigung ist ein schnelllebiger, lauter und ausgedehnter Prozess. Kommunikation ist manchmal nicht existent zwischen Upstream- und Downstream-Prozessen, und Fehler können sich dadurch verstärken. Gleiches gilt für handschriftliche Notizen und Tags, wo Schriftqualität, Unklarheit und andere Mängel die nächste Produktionsstufe beeinflussen können.

Komplexe Stücklisten (BOMs) sind auch ein Übeltäter in Kommunikationsketten auf dem Produktionsboden. Wenn diese Teile begleiten müssen, gibt es Chancen für Fehler, die zu Ausschuss führen. Dies gilt auf Ebene des Bodens, wo Schulung von Bediener zu Bediener in der Interpretation der BOM abweichen kann.

Es gilt auch, wenn Änderungen am Design oder der BOM nicht kommuniziert wurden oder aufgrund manueller Prozesse zeitverzögert sind. Die präzise Kommunikation von Änderungen an der BOM ist so kritisch wie eine klare BOM für alle Produktionsphasen.

Fallstudie: BC Machining beseitigte Ausschuss durch Werkzeugverschleiß nahezu vollständig und reduzierte Rüstzeiten erheblich, was 72.000 $ pro Maschine einsparte.

3. Materialbeschaffung überprüfen

Die Qualität eines Herstellers hängt nicht nur von der Qualität der Materialien und Komponenten ab, die zur Herstellung von Waren verwendet werden, sondern auch von der Qualität der Materialien, die in Produktionswerkzeugen eingesetzt werden. Im ersteren Fall kann eine rigorose Auswahl von Materialien wie Zugfestigkeit, Legierungskonsistenz und Produktionsmethoden des Lieferanten den Qualitätserfolg eines Unternehmens ausmachen, wenn diese Materialien in der Produktion sind.

Im letzteren Fall müssen Schneidwerkzeuge, Fräsköpfe und andere gehärtete Werkzeugtypen garantieren, dass sie das Material schneiden, das sie zu schneiden behaupten. Wenn die Leistungseigenschaften des Werkzeugs inferior sind, kann Ausschuss resultieren.

Lieferantenmanagement, Lieferantenqualitätsaudits und Zertifizierung von Materialien und Werkzeugen helfen, Ausschuss im gesamten Shopfloor zu senken. Änderungen an diesen Materialien, wie BOMs und Designänderungsbenachrichtigungen, müssen bei ihrer Einführung penibel überwacht werden.

4. Schulung überprüfen und verbessern

Traditionelle Fertigung in Branchen wie CNC-Bearbeitung von Präzisionsteilen basierte auf jahrelanger Lehre und Schulung, um einen Bediener auf Geschwindigkeit zu bringen. Vieles, was Bediener wussten, basierte auf Intuition und „Gefühl“. Das Problem an dieser Methode ist, dass „Gefühl“ nicht immer ein ausreichend gutes Werkzeug ist, um Ausschuss zu verhindern.

Andererseits setzt das Schulen neuer Bediener in denselben unauditierten Prozessen mit unzureichendem Change Management, schlechter Materialauswahl die Last auf die Schultern des Bedieners – was bedeutet, dass die Chancen auf Ausschuss eingebacken und quasi garantiert sind.

Zusätzlich zu den obigen Schritten benötigen Bediener Zugriff auf Echtzeitdaten und Maschinengesundheit, um Entscheidungen zu treffen und Maßnahmen zu ergreifen. Der Einsatz von Software wie MachineMetrics' Zustands- und Produktionsüberwachung bedeutet, dass Bediener weiterhin in der Bedienung der Geräte und den handwerklichen Fähigkeiten geschult werden, die zur Herstellung präziser Teile erforderlich sind. Sie werden auch darin geschult, potenzielle Ausschussereignisse proaktiv zu überwachen und darauf zu reagieren.

5. Die richtigen Dinge dokumentieren

Viele Hersteller ertrinken in schriftlichen Dokumenten aus manuellen Verfahren. Aber wenn es um die kritischsten Aspekte der Dokumentation geht, fehlen diese. Designiterationen für aktive Produkte sollten immer definierten und nachvollziehbaren Zugriff haben. Dazu gehören CAD- und CAM-Zeichnungen und sonstige Engineering-Spezifikationen.

BOMs, Qualitätsdokumente (insbesondere solche, die mit Compliance und Regulierungsbehörden zusammenhängen) und andere kritische Elemente sollten starr strukturiert sein. Sie sollten auch Teil eines Auditprozesses sein, um sicherzustellen, dass sie ausgefüllt werden.

6. Wartungsstrategien evaluieren

Als Schritt up von „wenn es nicht kaputt ist, repariere es nicht“ haben präventive Wartungsstrategien ihren Zweck erfüllt. Doch Ausschuss tritt immer noch in höherer als wünschenswerter Rate auf, während präventive Methoden genutzt werden, und die meisten Hersteller sind noch nicht darüber hinausgegangen.

Das liegt daran, dass manuelle Zustandsüberwachung viel Arbeitskraft, manuelles Prüfen und Messen von Temperatur, Verschleiß, Abrieb und mehr erfordert. Werkzeugverschleiß und -ausfall werden mit einer manuellen präventiven Wartungsstrategie möglicherweise nicht erkannt, und Daten können durch Fehler, Voreingenommenheit oder Schulungsprobleme weggelassen werden. Traditionelle Wartung sagt subtile, tief eingebettete Daten wie Vibration, Öl- und Schmierkonsistenz, Partikelgehalt und andere Faktoren nicht voraus.

MachineMetrics zur Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit einsetzen

MachineMetrics kann Ihren Produktionsbetrieb überwachen und automatisieren, um Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren sowie Prozesse signifikant zu verbessern. Die erstklassige MachineMetrics-Maschinendatenplattform umfasst Produktionsüberwachung, Zustandsüberwachung, Predictive Maintenance und Prozessoptimierung.

Hier sind einige Wege, wie MachineMetrics Ausschuss und Nacharbeit für Maschinenwerke, Spritzgussbetriebe und andere diskrete Hersteller senkt:

Workflows, Benachrichtigungen und Anweisungen

Alles Auditing und Prozessverbesserungsdokumentation der Welt wird scheitern, wenn es manuell erstellt und verwaltet wird. Mit MachineMetrics können Workflows erstellt und über eine Trigger-und-Action-Funktion dem System hinzugefügt werden, um viele Fabrikabläufe anzupassen und zu automatisieren.

Bediener können den tatsächlichen Vorgang oder die Aufgabe sehen und bei Bedarf Support anfordern. Diese Alerts an das 적절한 Personal werden von der Maschine gesendet und gehen an die richtige Ressource, um das Problem zu lösen – ob Manager, Wartung oder Qualität. Sie werden durch Arbeitsanweisungen unterstützt, die ihnen helfen, den durchgeführten Prozess zu verstehen und durchzuführen.

Präzise Dokumentation

Mit MachineMetrics kann manuelle Dokumentenbewegung der Vergangenheit angehören. Wenn Ausschuss auftritt, kann das System ein „Warum“ kennzeichnen, damit Bediener, Wartung und Qualitätsmanager verstehen, was passiert ist. Dies hilft, schneller zur Root Cause vorzudringen, um zukünftigen Ausschuss zu verhindern.

Automatisierte präzise Dokumentation unterstützt QA-Teams auch dabei, KPIs wie „First Pass Yield“ zu verstehen, damit Benchmarks etabliert oder angepasst werden können. Da Daten und Analysen in Echtzeit vorliegen, können Manager und Techniker Prozesse schnell anpassen, um Ausschuss und Nacharbeit zu verhindern.

Zustandsüberwachung

Fortgeschrittene Maschinenüberwachungstechnologie und Analytik-Software von MachineMetrics können Unternehmen helfen, von präventiven zu prädiktiven Wartungsstrategien zu wechseln, um potenziellen Ausschuss zu identifizieren und zu handeln, bevor er passiert.

Mit automatisierter Zustandsüberwachung wird die Maschinengesundheit in Echtzeit durch Erfassung von Maschinendiagnosen überwacht. Dies gilt für mechanische IIoT-Sensoren am Gerät und Hochfrequenz-Datenerkennung, die Teil- und Werkzeugausfall vorhersagt, bevor er auftritt. Wartung kann sofort bei Problemen alarmiert werden, sodass Geräte reibungslos laufen und keine fehlerhaften Teile liefern.

Werkzeugüberwachung

Mit Werkzeugüberwachung können Einstellungen auf einem Niveau überwacht werden, das jenseits menschlicher Erkennung liegt. Dies umfasst Vibration, Temperatur und andere Variablen, die einem Werkzeugausfall vorausgehen.

Die Daten dieser Ereignisse werden durch intuitive Dashboards und HMIs analysiert und gemeldet, sodass Bediener oder Wartungstechniker echte Transparenz über präzise Maschinenzustände haben. In Kombination mit Hochfrequenz-Datenanalyse können Mitarbeiter unentdeckte Probleme sehen, bevor sie auftreten.

Dies stellt sicher, dass ungenaue Teile, gebrochene Werkzeuge und andere Qualitätsprobleme verhindert werden und Hersteller kein Material oder Werkzeug verschwenden müssen.

Erste Schritte mit MachineMetrics

Die Automatisierung Ihres Fertigungsbetriebs mit der MachineMetrics-Maschinendatenplattform liefert viele Vorteile, einschließlich der Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit. Die von der Plattform gebotenen Einblicke ermöglichen es Bedienern und Managern, schnell zu handeln, sobald es passiert – oder sogar bevor es eintritt. Die Informationen werden kontextualisiert und allen, die sie brauchen, über Alerts, Benachrichtigungen und Dashboards zur Verfügung gestellt.

Mit MachineMetrics können Sie Prozesse optimieren und darauf vertrauen, dass Probleme proaktiv mit Echtzeitdaten und fortgeschrittener Analytik adressiert werden. Ihre Dokumentation wird digital und in ihrer aktuellsten und präzisesten Form sofort zugänglich, um die Verwendung veralteter Informationen zu verhindern.

Der Einsatz von MachineMetrics zur Ausschussreduzierung ist Teil des breiten Spektrums an Vorteilen der Plattform. Unternehmen können sich auf präzise Maschinen- und Produktionsdaten verlassen, um Probleme zu analysieren, schnellere Root-Cause-Analysen zu entwickeln und Ausschuss und Nacharbeit auf einem Niveau zu verhindern, das vor wenigen Jahren unvorstellbar war.

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