Produktionsqualität: Definition, Qualitätsrate in der OEE

Was ist Produktionsqualität?

Produktionsqualität beschreibt die Fähigkeit eines Fertigungsprozesses, Teile innerhalb der geforderten Spezifikation herzustellen. In der OEE-Systematik wird diese Fähigkeit durch den Qualitätsfaktor gemessen: das Verhältnis von Gutteilen zur Gesamtzahl produzierter Teile. Eine Maschine, die 1.000 Teile produziert, von denen 970 die Spezifikation erfüllen und 30 Ausschuss oder Nacharbeit sind, hat eine Qualitätsrate von 97,0 %.

Der Begriff wird in der Praxis oft unscharf verwendet. Produktqualität beschreibt die Eigenschaft des fertigen Produkts (Maßhaltigkeit, Oberflächengüte, Funktionsfähigkeit). Produktionsqualität beschreibt die Prozessfähigkeit: Wie zuverlässig und wiederholbar produziert der Prozess diese Eigenschaften? Die Qualitätsrate in der OEE ist die Kennzahl, die beides verbindet. Sie macht sichtbar, wie viel Produktionszeit für Teile aufgewendet wurde, die nicht verkauft werden können.

Der Qualitätsfaktor in der OEE: Berechnung und Verlustarten

Der Qualitätsfaktor ist der dritte Multiplikator in der OEE-Formel (Verfügbarkeit x Leistung x Qualität). Er wird oft unterschätzt, weil er in den meisten Betrieben der höchste der drei Faktoren ist, typischerweise über 95 %. Aber selbst kleine Qualitätsverluste haben einen überproportionalen Effekt, weil sie am Ende der Kette stehen: Die Maschine war verfügbar, sie hat mit dem richtigen Takt produziert, und trotzdem ist das Teil Ausschuss. Die gesamte aufgewendete Zeit, Energie und Material sind verloren.

Qualitätsrate (%) = Gutteile / Gesamtteile x 100

Die Verlustarten, die den Qualitätsfaktor senken, lassen sich in drei Kategorien einteilen:

Der häufigste Fehler in der Praxis: Nacharbeit und Anlaufverluste werden nicht als Qualitätsverluste gezählt. Ein Nacharbeitsteil, das am Ende die Spezifikation erfüllt, wird als Gutteil gebucht. Aber die Maschine hat für dieses Teil doppelte Taktzeit aufgewendet. In der OEE-Systematik ist das ein Qualitätsverlust, denn die Produktionszeit wurde für ein Teil verwendet, das beim ersten Durchlauf nicht in Ordnung war.

Rechenbeispiel: Warum 99 % Qualitätsrate nicht gut genug ist

Eine Spritzgussmaschine produziert in einer Schicht (480 Min. geplante Produktionszeit) 2.400 Teile. Die OEE-Faktoren:

3 Prozentpunkte Qualitätsdifferenz bedeuten 72 verlorene Teile pro Schicht. Bei 3 Schichten und 250 Arbeitstagen sind das 54.000 Teile pro Jahr. Bei einem Stückwert von 2,50 Euro sind das 135.000 Euro entgangener Umsatz, plus die Materialkosten, die Entsorgungskosten und die Maschinenzeit, die für Ausschuss aufgewendet wurde.

Die Qualitätsrate ist der OEE-Faktor, bei dem jedes Prozent am teuersten ist, weil das Teil den gesamten Wertschöpfungsprozess durchlaufen hat, bevor es als fehlerhaft erkannt wird.

Produktionsqualität vs. Produktqualität vs. Qualitätsrate: Drei Begriffe, drei Ebenen

Die Qualitätsrate ist die einfachste der drei Ebenen: eine einzige Zahl, die sagt, wie viel Prozent der produzierten Teile in Ordnung waren. Die Produktionsqualität ist umfassender: Sie schließt die Prozessfähigkeit (cpk), die Streuung der Messwerte und die Stabilität über Zeit ein. Ein Prozess kann eine Qualitätsrate von 99 % haben und trotzdem eine schlechte Produktionsqualität aufweisen, wenn die Messwerte nahe an der Spezifikationsgrenze streuen und der cpk unter 1,33 liegt. Dann ist die nächste Qualitätskrise nur eine Frage der Zeit.

Wie Echtzeit-Qualitätsdaten die Produktionsqualität verändern

Der traditionelle Ansatz zur Qualitätssicherung in der Fertigung basiert auf Stichproben: Alle 50 oder 100 Teile wird ein Teil entnommen und geprüft. Wenn die Stichprobe fehlerhaft ist, werden die letzten 50 oder 100 Teile gesperrt und nachgeprüft. Das funktioniert, aber es hat zwei strukturelle Schwächen: Die Reaktionszeit ist zu lang (der Fehler wurde möglicherweise schon 49 Teile lang produziert), und die Ursache ist zum Zeitpunkt der Entdeckung oft nicht mehr rekonstruierbar.

Automatische Maschinendatenerfassung verändert diesen Ansatz grundlegend. Wenn die Maschine bei jedem Takt den Qualitätsstatus meldet (Gutteil, Ausschuss, Nacharbeit) und gleichzeitig Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Zykluszeit aufgezeichnet werden, entsteht ein vollständiges Bild: Welches Teil war fehlerhaft, wann genau, und welche Prozessparameter lagen zum Zeitpunkt des Fehlers vor?

Bei Neoperl (vollautomatische Montageautomaten für Wasserflussprodukte) hat die automatische Erfassung von Qualitätsdaten und die Korrelation mit SPS-Alarmen zu 15 % weniger Ausschuss geführt. Die Ursache war nicht ein einzelner großer Fehler, sondern die Summe vieler kleiner Abweichungen, die in der manuellen Prüfung unsichtbar geblieben waren. Das Ergebnis insgesamt: 10 % weniger Stillstände, 8 % höhere Anlagenverfügbarkeit und 15 % Produktivitätsgewinn.

Bei Klocke Pharma-Verpackung (Blister, Sachets, Ampullen) hat die automatische Erfassung von Stückzahlen und Stillständen dazu geführt, dass Qualitätsprobleme nicht erst in der Endkontrolle, sondern direkt an der Linie sichtbar wurden. Das Ergebnis: 12 % höhere Ausbringung und 8 % bessere Verfügbarkeit innerhalb von 3 Wochen nach Anbindung aller Linien.

Qualitätsverluste in der OEE: Die Hidden Factory

Der Begriff "Hidden Factory" beschreibt den Anteil der Produktion, der für Nacharbeit, Ausschuss und Anlaufverluste aufgewendet wird, ohne dass er als solcher sichtbar ist. In vielen Betrieben werden Nacharbeitsteile als Gutteile gebucht, Anlaufverluste als "normal" akzeptiert und Ausschusskosten als Materialverlust verbucht, nicht als Produktionsverlust.

Die typische Größenordnung der Hidden Factory in der diskreten Fertigung:

Das bedeutet: Die gemeldete Qualitätsrate von 97 % oder 98 % bildet nur den sichtbaren Teil der Qualitätsverluste ab. Die tatsächliche Qualitätsrate, wenn alle Verluste korrekt erfasst werden, liegt oft 3 bis 8 Prozentpunkte niedriger. Das ist die Hidden Factory: Produktionskapazität, die für fehlerhafte Teile aufgewendet wird, ohne dass es jemand sieht.

Methoden zur Verbesserung der Produktionsqualität

Die Reihenfolge ist wichtig: Zuerst die Daten erfassen (automatische Maschinendatenerfassung), dann die Verluste sichtbar machen (OEE-Qualitätsrate inkl. Nacharbeit und Anlaufverluste), dann die Ursachen analysieren (SPC, Prozessparameterkorrelation), dann die Maßnahmen umsetzen (Poka Yoke, Werkzeugkontrolle). Ohne Schritt 1 sind alle weiteren Schritte Vermutungen.

Häufige Fragen zur Produktionsqualität

Was ist der Unterschied zwischen Produktionsqualität und Produktqualität?
Produktqualität beschreibt die Eigenschaft des fertigen Teils (Maßhaltigkeit, Funktion). Produktionsqualität beschreibt die Fähigkeit des Prozesses, diese Eigenschaften zuverlässig und wiederholbar herzustellen. Die OEE-Qualitätsrate misst das Ergebnis: Wie viel Prozent der produzierten Teile waren Gutteile?

Wie wird die Qualitätsrate in der OEE berechnet?
Qualitätsrate = Gutteile / Gesamtteile x 100. Gutteile sind Teile, die beim ersten Durchlauf die Spezifikation erfüllen (First Pass Yield). Nacharbeitsteile und Anlaufverluste sollten als Qualitätsverluste gezählt werden, nicht als Gutteile.

Warum ist die gemeldete Qualitätsrate oft höher als die tatsächliche?
Weil Nacharbeitsteile als Gutteile gebucht werden, Anlaufverluste als "normal" akzeptiert werden und nicht erkannter Ausschuss erst beim Kunden sichtbar wird. Die Hidden Factory liegt typischerweise bei 3 bis 8 Prozentpunkten Differenz zwischen gemeldeter und tatsächlicher Qualitätsrate.

Warum ist der Qualitätsfaktor der teuerste OEE-Verlust?
Weil das Teil den gesamten Wertschöpfungsprozess durchlaufen hat, bevor es als fehlerhaft erkannt wird. Die Maschinenzeit, das Material und die Energie sind vollständig aufgewendet. Bei einem Verfügbarkeitsverlust steht die Maschine und verbraucht zumindest kein Material.

Wie kann automatische Datenerfassung die Produktionsqualität verbessern?
Indem die Maschine bei jedem Takt den Qualitätsstatus meldet und gleichzeitig Prozessparameter aufzeichnet. So wird sichtbar, welches Teil fehlerhaft war, wann genau, und welche Parameter zum Zeitpunkt des Fehlers vorlagen. Die Reaktionszeit sinkt von Stunden (Stichprobenprüfung) auf Sekunden (Echtzeitmeldung).

Über den Autor:

Christian Fieg

Head of Sales bei SYMESTIC. Zuvor iTAC, Dürr, Visteon. Six Sigma Black Belt. Autor von "OEE: Eine Zahl, viele Lügen".
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