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Maßnahmen - Kanban

Heimliche Begleiter

Transpondersysteme zur Messmittelüberwachung verbessern Qualitätsinformationen

Zur Planung und Steuerung von Prozessen und Prozessketten werden in der Luftfahrtindustrie häufig Barcodesysteme eingesetzt, mit denen sich Materialflüsse verfolgen lassen. Ein Unternehmen der Luftfahrtindustrie entwickelte programmierbare Datenträger, so genannte Transpondersysteme, und setzt sie zur Überwachung und Verfolgung von Werkzeugen und Messmitteln ein.

Die Zufriedenheit der Kunden wird mittlerweile weitestgehend bestimmt durch Faktoren wie Qualität und Preis der Produkte sowie durch die Pünktlichkeit und den Service der Lieferung. Um einen möglichst hohen Grad an Kundenzufriedenheit zu erreichen, wird eine optimale Planung und Steuerung einzelner Prozesse beziehungsweise gesamter Prozessketten vorausgesetzt. Hinter dem Begriff der Prozessoptimierung verbirgt sich letztendlich eine Optimierung des Informationsflusses, so dass als Grundlage der optimalen Prozessgestaltung moderne Kommunikationssysteme verwendet werden. Ein Beispiel sind Kommunikationssysteme auf Basis von Barcodes. Beim Barcode handelt es sich um ein Identifikationssystem, welches auf Grund seiner statischen Eigenschaft in vielen Bereichen der Luftfahrtindustrie nicht einsetzbar ist. Aus dieser und ähnlichen Einschränkungen ergibt sich die Notwendigkeit, herkömmliche Identifikations- und Kommunikationssysteme weiterzuentwickeln, um fortlaufend Informationen erfassen zu können, diese dem Produkt direkt mitzugeben und dadurch hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandards gerecht zu werden. Alternativen zum Barcode sollten über eine anspruchsvolle Prozessqualität hinaus zu einem relativ geringen Preis angeboten werden können.

Deshalb machen es sich zahlreiche Unternehmen zur Aufgabe, neue Strategien zu entwickeln. Ansatzpunkte liegen in der Entwicklung optimaler Prozess- und Organisationsstrukturen, mit dem Ziel, wettbewerbsbestimmende Einflussfaktoren größtenteils selbst festzulegen, anstatt sie als gegeben zu betrachten. So sieht auch das Airbus Materiel Support Centre in Hamburg, das für die Ersatzteilversorgung der gesamten Airbus-Flotte weltweit verantwortlich ist, die ständige Erreichbarkeit von Informationen als wesentliches Element der Verbesserung interner und übergreifender Prozessstrukturen. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IFF Magdeburg untersucht dieses Unternehmen Nutzungsmöglichkeiten elektronischer programmierbarer Datenträger in der Luftfahrtindustrie. Ziel ist eine ganzheitliche Betrachtung von Informationen entlang der unternehmensübergreifenden Prozesskette.

Höchste Qualitätsanforderungen

Basis der Untersuchungen sind Werkzeuge (Tools) beziehungsweise Messmittel, welche weltweit zur Reparatur und Wartung von Flugzeugen verwendet werden. An der logistischen Prozesskette des Airbus Materiel Support Centre sind folgende Unternehmen beteiligt (Bild 1):

  • Hersteller,
  • Spediteur,
  • Lager,
  • Kunde,
  • Kalibrierdienstleister und
  • Reparaturunternehmen.
Bild 1. Unternehmensübergreifende Prozesskette für Tools

Bild 1. Unternehmensübergreifende Prozesskette für Tools

Fehlerquelle Begleitpapiere

Den Messmitteln wurden bisher bis zu zehn Dokumente mitgeliefert. Diese Dokumente beinhalteten Identifikations-, Nachweis-, Verfolgungs- und Verwendungsdaten für unterschiedlichen Verwendungszweck:


  • Identifikation von Werkzeugen und Messmitteln entlang der Prozesskette durch Typenschilder und Aufkleber,
  • Nachweis des Qualitätsstatus des Produkts durch Kalibrieraufkleber, Zertifikate, Reparaturberichte und Prüfscheine,
  • Werkzeugverfolgung durch Lieferscheine, Begleitkarten und Versandpapiere sowie
  • Werkzeugverwendung durch Arbeitsanweisungen.

Diese Unterlagen bestanden zum Teil aus mehreren Seiten. Darüber hinaus erstellten einige an der Prozesskette beteiligte Unternehmen - wie Hersteller, Serviceanbieter, Spedition und andere - für sich jeweils zusätzliche interne Identifikations- und Nachweissysteme. Diese Form der Identifikation und Nachweisführung brachte Nachteile mit sich.

So kam es vor, dass Begleitpapiere der Werkzeuge oder Messmittel vertauscht wurden, verloren gingen oder durch Transport- und Umweltbedingungen unleserlich wurden und somit die Gefahr bestand, dass Werkzeugsets unvollständig beziehungsweise ohne die notwendigen Informationen für die Verwendung an ihrem Einsatzort eintrafen. Doch ohne Informationen wie z.B. über den Kalibrierzustand oder Verwendungsanweisungen konnten die Werkzeuge nicht eingesetzt werden. Begleitpapiere neu zu erstellen, entsprechende Informationen zu suchen und diese weltweit an den Einsatzort zu transferieren ist mit hohem administrativen und zeitlichen Aufwand verbunden. Der administrative Aufwand wurde weiterhin erhöht durch den großen Aufwand, die Unterlagen regelmäßig zu pflegen sowie zu aktualisieren. Mit dem herkömmlichen Einsatz von Begleitpapieren ging durch lange Informationssuche wertvolle Zeit verloren, was sich auf die Standzeiten von Flugzeugen und die Kosten auswirkte.

Eine weitere Schwierigkeit bestand in der Auswertung von Daten, um logistische Kennzahlen wie Durchlaufzeiten zu ermitteln. Mit dem Einsatz von Begleitpapieren oder Barcode-Systemen in Prozessketten war es nicht möglich, den Lebenslauf der Tools zu erstellen. Somit fehlte eine notwendige Transparenz über die Teilprozesse, um genau zu analysieren, wo Potenziale und Fehlerquellen liegen. Die herkömmliche Art der Identifikation, Nachweisführung und Verfolgung geschieht nicht überall in Form von Begleitpapieren oder Barcodes. In vielen Industriebereichen wird eine Identifikation und Nachweisführung beispielsweise auch über Kanban-Karten erreicht. Diese weisen jedoch die gleichen nachteiligen Eigenschaften wie Begleitpapiere auf.

High Quality Identification System

Um diese Nachteile zu überwinden, wurde auf der Basis von programmierbaren Transpondersystemen - programmierbare Speichermedien - eine Organisationslösung entwickelt, mit der ein Abruf der Identifikationsdaten beispielsweise über den Qualitätstatus, über den Lebenslauf oder die Verfolgung direkt am Tool beziehungsweise am Messmittel möglich ist. Diese Form der Datenbereitstellung ist natürlich auch möglich mit herkömmlichen Identifikationssystemen, jedoch wird hierbei ein unverhältnismäßig hoher administrativer Aufwand erforderlich. Transponder zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Identifikations- und Verfolgungssystemen wie Barcode-Systemen durch weitere verschiedenste Vorteile aus:

  • Die auf Transpondern abgelegten Informationen sind jederzeit direkt am Produkt abrufbar. Werden in der Prozesskette bestimmte Tooldaten benötigt, so können die gewünschten Informationen jederzeit direkt am Tool abgelesen werden. Das Informationsmedium Transponder begleitet also das Produkt - die Daten können nicht wie bei herkömmlichen Begleitpapieren verloren gehen, vertauscht oder unleserlich werden.
  • Die Daten sind problemlos veränderbar, ohne dass der ursprüngliche Datenträger neu erstellt werden muss. Das eigentliche Speichermedium Transponder bleibt stets fest mit dem Produkt verbunden, die Daten jedoch können jederzeit modifiziert werden.
  • Transponder haben im Vergleich zum Barcode eine erheblich höhere Speicherkapazität. Im Vergleich zur Identifikation durch Begleitpapiere kann eine große Menge Papier eingespart werden.
  • Transponder zeichnen sich durch eine hohe Datensicherheit auch in rauer Umgebung aus. Demgegenüber sind Begleitpapiere und Barcode-Systeme gegen Schmutz, mechanische und chemische Einwirkungen so empfindlich, dass eine ausreichende Datensicherheit nicht mehr gewährleistet werden kann.
  • Transponder bieten auf Grund ihres berührungslosen Datenaustauschs die Möglichkeit, auch durch Schmutz hindurch lesbar zu sein.

Die auf den Transpondern enthaltenen Daten unterstützen nicht nur die unternehmensinterne Datenverarbeitung. Da alle an der Prozesskette teilhabenden Unternehmen auf dasselbe Identifikationssystem zurückgreifen, welches kompatibel zu übergeordneten IT-Systemen ist, ergibt sich für die Administration der anfallenden Daten ein erheblicher Nutzen. Durch die Automatisierung der Datenübernahme in das bestehende EDV-System lassen sich interne Aufwände deutlich verringern.

Die Implementierung schneller, effektiver Regelkreise in die unternehmensübergreifende Prozesskette ist ein weiterer Vorteil von Transpondersystemen (Bild 2).

Bild 2. Innerhalb der logistischen Prozesskette kann durch den Einsatz des HQI ein Qualitätsregelkreis aufgebaut werden

Bild 2. Innerhalb der logistischen Prozesskette kann durch den Einsatz des HQI ein Qualitätsregelkreis aufgebaut werden

So ist es unter der Verwendung des High Quality Identification (HQI) Systems möglich, Prozessdaten bereits zurückliegender Prozesse zu verfolgen sowie nachgelagerte Prozessstufen zu steuern. Über den gesamten Lebenslauf des Produkts wird mit Hilfe des Transponderchipsystems eine Lebenslaufakte erstellt. Es eröffnet sich die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Prozessdaten, so dass innerhalb der Prozesskette eine Transparenz hergestellt wird. Dieser Aspekt hat für die Datenauswertung eine immense Bedeutung, denn durch die Transparenz über Prozesse und Daten ist es möglich, Ressourcen und Schwachstellen an deren Quelle zu lokalisieren und daraufhin qualitätsverbessernde Maßnahmen einzuleiten.

Im Unterschied zu herkömmlichen Identifikationssystemen können bei Transpondern Zwangsfolgen gebildet werden. Bei jedem Lesevorgang werden also zwangsläufig Qualitätsdaten wie zum Beispiel Kalibrierdaten aufgerufen und angezeigt. Somit wird das Ziel der Sicherstellung hoher Tool- und Messmittelqualität unterstützt. Im Ergebnis dient der Einsatz des HQI-Systems als Grundlage, durch die ständige Erreichbarkeit von Informationen eine einwandfreie Prozess- und Produktqualität im gesamten Regelkreis zu erreichen.

Die zur Identifikation und Nachweisführung verwendeten Mikrochips sind Bestandteile eines kontaktlosen Systems mit integriertem Read/Write-Transponder. Die Transpondersysteme sind direkt an den Tools befestigt, d.h. das Identifikationssystem begleitet die Tools entlang ihrer gesamten logistischen Prozesskette. Physische und informelle Unternehmensprozesse laufen damit nicht mehr parallel zueinander ab, sondern sind unmittelbar miteinander verknüpft (Bild 3).

Bild 3. Physische und informelle Unternehmensprozesse werden durch den Einsatz des HQI integriert

Bild 3. Physische und informelle Unternehmensprozesse werden durch den Einsatz des HQI integriert

Hieraus leitet sich eine große Nutzenvielfalt ab. Da Informationen über die Tools ständig und ohne großen Zeitaufwand abrufbar sind, werden Prozesse, die das Tool durchläuft, beschleunigt. Zeit- und nervenraubende Informationssuche entfällt. Zum einen wird die Durchlaufzeit der Tools verringert, Prozesskosten können erheblich eingespart und der Toolbestand kann reduziert werden. Dem Qualitätswesen eröffnet sich die Möglichkeit, alle qualitätsrelevanten Informationen, wie z.B. sämtliche Kalibrierdaten dem Tool direkt mitzugeben. Des weiteren ist man in der Lage, für die jeweiligen Tools konkrete Einsatzbereiche zuzuordnen - ein Aspekt, der für die Qualität der logistischen Prozesse spricht. Äußerst vorteilhaft wirkt sich der Aspekt der Personalifizierung in Produkthaftungsfällen aus. Auf Grund der durchgängigen Lebenslaufakte können Verantwortungen direkt zugewiesen werden. Durch die ständige Identifikation und Nachweisführung werden zeitaufwendige Fehllieferungen und die damit verbundenen Fehlmengenkosten wie z.B. Vertragsstrafen oder Schadenersatzforderungen vermieden.

Einsatz in der Praxis

Die technische Handhabung des Systems erfolgt ähnlich wie bei den Barcode-Systemen. Das Lesen und Beschreiben des Chips erfolgt mit einem Lese- und Schreibgerät. Um einen bestimmten Grad an Datensicherheit zu bewahren, werden dazu Lese- und Schreibrechte vergeben, damit das Lesen und Ändern von Daten nur von autorisierten Personen vorgenommen werden kann. Die Anwender des Systems, die zum Lesen und Beschreiben befugt sind, werden mit mobilen Lese- und Schreibgeräten ausgestattet. Um Daten zu lesen oder zu ändern, wird die Lese- und Schreibstation an den Chip gehalten, wobei der Lesestift den Transponderchip nicht zwangsweise berühren muss. Auf dem Display der Station sind alle relevanten Daten erhältlich.

Das System der Datenerfassung mittels programmierbarer Transponder innerhalb einer globalen logistischen Prozesskette der Luftfahrtindustrie wurde bereits 1988 begonnen und seither stetig weiterentwickelt. Anfänglich wurde ein Prototyp des Chips verwendet, der eine Speicherkapazität von 256 Bytes aufwies. Diese Chips wurden an ausgewählte Tools angebracht und vorerst mit Testdaten beschrieben. Mittlerweile werden Transponderchips mit einer ständig steigenden Speicherkapazität in der gesamten logistischen Prozesskette eingesetzt. Die derzeitige Speicherkapazität ist ausreichend, um einen Großteil der relevanten Daten zu erfassen, die für die an der Prozesskette beteiligten Unternehmen notwendig sind.

Heute zeigt sich, dass durch den Einsatz des HQI eine Vielzahl zusätzlicher Informationen über Werkzeuge und Messmittel bereitgestellt werden können und somit eine einwandfreie Prozessqualität erzielt wird. Globale Prozessketten lassen sich mit dem Transpondersystem verfolgen und somit auch genau analysieren. Diese Analyse schafft eine Transparenz der internen und übergreifenden Prozesskette innerhalb des gesamten Regelkreises. Durch die Transparenz ist es möglich, kostentreibende, qualitäts- und flexibilitätsbestimmende Faktoren zu identifizieren und daraufhin gezielt an Potenzialen und Fehlerquellen anzusetzen.

Durch die Bildung von Zwangsfolgen werden Kalibrierdaten der Tools und Messmittel genauestens eingehalten. Erst dadurch wird eine sichere Funktionsfähigkeit garantiert. Transponderchip-Identifikationssysteme bewähren sich nicht nur in logistischen Prozessketten der Luftfahrtindustrie, sondern sind in allen Bereichen der Industrie, in denen Prozessketten überwacht und Produktlebensläufe verfolgt werden, einsetzbar. Der Einsatz in der Luftfahrtindustrie zeigt, dass es mit dem Transpondersystem möglich ist, Informationen direkt am Produkt dezentral mitzugeben. Mit der stetigen Erweiterung der Speicherkapazität des Transponders sowie der Entwicklung seiner Funktionseigenschaften eröffnen sich neue Einsatzgebiete. So wird in der Zukunft eine Größenordnung der Datenablage erwartet, mit der es beispielsweise möglich ist, auf dem Transponderchip gescannte Unterlagen vollständig abzulegen. Parallel zur Erweiterung des Speicherchips werden in Zukunft noch intelligentere Systeme zum Lesen und Schreiben des Chips entwickelt.

Dipl.-Ing. Steffen Fröhlich, geb. 1970, studierte Produktionstechnik mit Spezialisierung auf dem Gebiet der Fabrikbetrieb- und Fabrikautomatisierung an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Nach Studienabschluss nahm er eine Forschungstätigkeit im Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung (IFF) im Geschäftsbereich Unternehmensplanung und Logistik auf. Zu seinen Forschungsgebieten zählen das ganzheitliche Qualitätsmanagement in logistischen Prozessketten, die Entwicklung von Identifikations- und Verfolgungssystemen für den individuellen Einsatz in rauer Umgebung sowie die Durchführung von Industrieprojekten. Er ist DGQ-zertifizierter European Quality Manager und Auditor und arbeitet nebenher an seiner Dissertation.
Diplomkaufmann Michael von Sparr, geb. 1961, studierte Wirtschaftswissenschaften an der Universität der Bundeswehr Hamburg. 1988 trat er in den MBB-Konzern im Bereich Materialwirtschaft und Logistik ein, Geschäftsfeld Airbus Product Support. 1994 war er als Leiter der zentralen Geräteleitstelle der Deutschen Aerospace Airbus (DA) verantwortlich für die Belieferung der DA-Werke und Airbus-Partner sowie den Aufbau eines Lieferanten-Informations- und Steuerungssystems. Seit 1998 ist er als Director Vendor Material im Bereich Airbus Material Support verantwortlich für die Qualität der Lieferanten, die Ausweitung des Werkzeugverleihs an Fluggesellschaften und Service Centers. Zudem berät er Airlines in Fragestellungen um Prozessketten und Logistik.

Steffen Fröhlich, Michael von Sparr. Heimliche Begleiter. In: QZ 06/2000 , S. 754-757.

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Serie zum Thema Prozesse, veröffentlicht von QM-Experten deutscher Unternehmen gemeinsam mit der N5 GmbH und der Fachzeitschrift QZ

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