Anwendung statistischer Methoden in der Qualitätssicherung zur Steuerung von Prozessen (am Beispiel einer Brauerei)

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Einleitung

1.1. Licher Privatbrauerei GmbH&Co.KG
1.2. Die Qualitätssicherungsabteilung
1.3. Die Problembeschreibung

2. Qualitätskontrolle in der Brauerei
2.1. Risiken bei der Bierherstellung
2.2. Die praktische Qualitätskontrolle in Licher Privatbrauerei

3. Gebrauch statistischer Methoden in der Brauindustrie

4. Statistische Methoden zur Beurteilung von Analysenergebnissen
4.1. Qualitätsregelkarten nach W. A. Shewart
4.1.1. Aufbau und Führen einer Shewart – Qualitätsregelkarte
4.1.2. Erstellung einer QRK
4.1.3. Kosten bei der Fertigungsüberwachung mit einer QRK
4.1.4. Aufgaben einer QRK
4.2. Die Normalverteilung
4.2.1. Standardisierte Normalverteilung
4.2.2. Logarithmische Normalverteilung

5. Anwendung statistischer Methoden in Licher Privatbrauerei
5.1. Anwendung der Qualitätsregelkarten
5.2. Anwendung der Normalverteilung in Licher Privatbrauerei

Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Bild 1: Gefahrenpotentiale bei der Bierherstellung

Bild 2: Qualitätsregelkarte für Urwerte, schematisch. Stichprobenumfang n = 1.

Bild 3: Normalverteilungskurve

Bild 4: Wahrscheinlichkeiten, mit deren die Werte vorkommen können

Einleitung

Alle Wirtschaftsunternehmen unterliegen dem Wettbewerb. Die entscheidenden Kriterien im Wettbewerb sind Qualität und Kosten. Zwischen beiden besteht ein enger Zusammenhang, denn Qualitätsprobleme sind nichts anderes als Kostenprobleme. Reklamationen, Nacharbeiten, Umtausch, alles das drückt empfindlich auf die Kosten, von der Unzufriedenheit der Kunden ganz zu schweigen.

Die Effizienz, die der Wettbewerb fordert, setzt deshalb voraus, dass Qualitätsaspekte ständig und in allen Prozessen berücksichtigt werden. Das gilt innerhalb des Unternehmens ebenso wie außerhalb. Denn auch bei den Beziehungen zu den Lieferanten wie zu den Kunden muss die Qualitätskette lückenlos sein.

Schon im 19. Jahrhundert wurde mit statistischen Methoden versucht, Regeln für die unvermeidlichen und zufälligen Schwankungen von Produktionsmerkmalen, etwa in der Textilindustrie, aufzustellen. Aber erst der Amerikaner Walter A. Shewart erregte in den Jahren ab 1924 Aufmerksamkeit durch Anwendung statistischer Methoden.

Mit statistischen Methoden war eine Überwachung der Fertigung möglich geworden; das Ziel ist, schon frühzeitig Fehlentwicklungen zu erkennen und regelnd einzugreifen. Auch bei Annahmeprüfung wurden statistischen Methoden eingesetzt.

Wegen der großen Bedeutung der statistischen Methoden im Qualitätsmanagement ist der „Gebrauch statistischer Methoden“ als Element in DIN ISO 9004 aufgenommen worden. Dort wird betont, dass die »korrekte Anwendung moderner statistischer Methoden ein wichtiges Element in allen Phasen des Qualitätskreises« ist. Keineswegs ist die Anwendung der statistischen Methoden auf die Phasen der Endprüfung und Produktion beschränkt¹.

1.1. Licher Privatbrauerei GmbH&Co.KG

Die Geschichte der Licher Privatbrauerei lässt sich bis auf das Jahr 1854 zurückverfolgen². Damals gründete Johann Heinrich Jhring in Lich seine Brauerei. Im nur 15 Kilometer entfernten Butzbach nahm Christoph Jakob Melchior 1858 den Braubetrieb auf. Nach einer familiären Verbindung durch Heirat schlossen sich die beiden Brauereien im Jahre 1922 zur Brauerei Jhring – Melchior mit Sitz in Lich zusammen. Zum Zeitpunkt dieser Zusammenlegung hatte jede der beiden Brauereien einen Jahresausstoß von rund 30000 Hektolitern Bier. In den Nachkriegsjahren wurde die Brauerei von US – Truppen besetzt und zwangsverpflichtet, als „Army Brewery” nur noch Bier für die amerikanischen Besatzungstruppen zu brauen. Erst im Frühjahr des Jahres 1950 konnte die Bierherstellung für die eigenen Kunden wieder aufgenommen werden. Der Ausstoß im ersten Braujahr 1950/51 betrug 92000 Hektoliter. Bereits in den 70er Jahren wurde Licher Bier nicht mehr nur in Mittelhessen, sondern im gesamten Bundesland getrunken.

Heute ist Licher Privatbrauerei die größte Brauerei in Hessen und nimmt unter den größten von insgesamt rund 1200 Brauereien in der Bundesrepublik den 17. Platz ein. Der Marktanteil in Hessen beträgt 15%, was den 1. Platz bedeutet, und in Deutschland 1,6%. Dabei hat die Licher Privatbrauerei mit 300 Mitarbeitern im Braujahr 1999/2000 einen Ausstoß von 1,8 Mio. Hektolitern erreicht. Die Brauerei produziert verschiedene Sorten von Bier: Licher Pilsner, Export, Leicht, Doppelbock, alkoholfreies Bier und Radler. Das in Lich gebraute Bier wird nach Spanien und in die USA exportiert.

Seit August 1995 gehört Licher Brauerei zur Holsten Gruppe. Dazu zählen auch Holsten Brauerei in Hamburg, Feldschlösschen Brauerei in Braunschweig und in Dresden, Lübzer Brauerei, König Brauerei in Duisburg und Brok Brauerei in Koszalin (Polen). Der Marktanteil der Holsten AG in Deutschland beträgt 10%.

1.2. Die Qualitätssicherungsabteilung

Schon seit der 30er Jahren ist die Qualitätssicherung ein wichtiges Anliegen der Licher Privatbrauerei. Die Qualitätssicherungsabteilung (Labor) in der Brauerei ist eine der größten und am besten ausgerüsteten Labors in Deutschland. Es ist in drei Bereiche geteilt:

1. biologisches Labor (mikrobiologische Analyse),
2. chemisch – technisches Labor (chemisch – physikalische Analyse),
3. Malzlabor (Analyse von Malz).

Es sind insgesamt neun Mitarbeiter beschäftigt.

Die Qualitätssicherung hat folgende betriebliche Aufgaben:

- Energieversorgung,
- Abwasserreinigung, Abwasseranalytik,
- Malzannahme, Malzanalyse,
- Erstellung und Pflege des HACCP – Konzeptes,
- Pflege des Qualitätsmanagements nach DIN ISO 9001,
- Vorbereitung und Durchführung der internen Audits und Vorbereitung für die externen Audits,
- Pflege des Umweltmanagements nach der EG – Verordnung Nr.1836/93.

Die Qualitätssicherung steht auch bei der Auswahl und Durchführung statistischer Verfahren als Erfahrungsträger und –vermittler von Kenntnissen oder Anbieter von Schulungen zur Verfügung.

Die Auftragsanalytik für die Holsten – Gruppe und andere Brauereien ist auch eine wichtige Aufgabe der Qualitätssicherung.

1.3. Die Problembeschreibung

Der Schwerpunkt dieses Praktikumsberichtes ist die Anwendung statistischer Methoden in der Qualitätssicherung zur Steuerung von Prozessen. Das Problem ist Qualität und ihre Bestimmung. Ich versuche die Frage zu beantworten, warum man die statistischen Methoden benutzt, wozu dienen diese Methoden. Ich überlege, ob es überhaupt nötig ist diese Methoden einzuführen und dann zu überwachen.

Die statistischen Methoden sind dokumentationspflichtig und werden mit Computerprogrammen erstellt. Das alles verursacht Kosten, die ein betriebswirtschaftliches Problem sind. Ich möchte feststellen welche Kosten damit verbunden sind und in welchen Bereichen sie entstehen. Wichtig ist aber auch, ob die Anwendung statistischer Methoden andere Kosten verringern und optimieren kann.

Zuerst werde ich beschreiben, worin die Qualitätskontrolle in der Brauerei besteht. Dabei stelle ich auch die Risiken bei der Bierherstellung vor. Im nächsten Abschnitt erkläre ich in welchen Bereichen der Brauindustrie die statistischen Methoden angewandt werden. Demnach möchte ich die theoretischen Grundlagen von bestimmten Methoden und ihre Anwendung in der Praxis, also in Licher Privatbrauerei, vortragen. Am Ende versuche ich eine Bewertung zu machen und Schlussfolgerungen zu ziehen.

2. Qualitätskontrolle in der Brauerei

2.1. Risiken bei der Bierherstellung

Es soll betont werden, dass vor allem in der Brautechnologie das Risiko einer Qualitätsverschlechterung mit fortgeschrittenem Produktionsstadium steigt, wobei gleichzeitig die Möglichkeiten für Gegenmaßnahmen zurückgehen. Besonders im Rahmen des Reinheitsgebotes^V können nur wenige Maßnahmen ergriffen werden. Im ungünstigen Fall wird das Produkt erst beim Ausschank so in seiner Qualität gemindert, dass dies unmittelbaren Einfluss auf die Kaufentscheidung eines einwandfreien Produktes in der Flasche haben kann. Die Einflussmöglichkeiten der Brauerei sind in diesem Fall gleich Null³.

Das Bild 1 soll zeigen, von welchen Parametern Gefahren auf das Produkt Bier ausgehen können bzw. wie sich die Möglichkeiten verringern, eventuell auftretende Abweichungen von der geforderten Qualität zu korrigieren.

- Rohstoffe
- Hilfs- und Betriebsstoffe
- Technik
- Technologie
- Sauerstoffeintrag
- Mikrobiologie
- Transport
- Lagerbedingungen
- Ausschank

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 1: Gefahrenpotentiale bei der Bierherstellung

Quelle: Briem, F., Strachotta, T.: Praxishandbuch der Brauerei, Hygiene/Energie/Umwelt/Qualitätskontrolle, 2000, S.6

Wichtig ist hierbei das Verständnis, dass eine ausreichende Kontrolle der Rohwaren notwendig ist, diese aber auf keinen Fall die nachfolgende Kontrolle der Zwischen- und Endprodukte ersetzen kann. Das bedeutet konkret, dass die Analysenergebnisse der Wareneingangskontrolle Grundlage für technologische Entscheidungen im weiteren Produktionsprozess sein müssen, mit denen mögliche Abweichungen von vorgegebenen Standards korrigiert werden. Streng genommen müssen bei der Wareneingangskontrolle Abweichungen von gewissen Qualitätsstandards in technologisch korrigierbar sowie technologisch nicht korrigierbar eingeteilt werden. Letztere führen zur direkten Ablehnung der Rohware. Auch im späteren Prozess müssen die Schwankungsbreiten möglicher Abweichungen genau definiert werden und nach oben genannter Einteilung unterschieden werden⁴.

2.2. Die praktische Qualitätskontrolle in Licher Privatbrauerei

Die Bierherstellung stellt einen äußerst komplexen Prozess mit einer Vielzahl von Einzelschritten dar⁵. Neben den Endprodukten Bier fallen dabei eine Reihe von wichtigen Zwischen- und wertvollen Nebenprodukten an. Im Rahmen der Qualitätssicherung müssen die Teilprozesse sowie die Zwischen-, End- und Nebenprodukte einer eingehenden Kontrolle unterzogen werden.

Diese Forderung ist nicht neu, aber sie hat aufgrund der technisch – technologischen Veränderungen der letzten 10-15 Jahre eine neue Wertstellung erhalten. Die Innovationen im Bereich Würzebereitung, wie sauerstofffreies Maischen, feststoffarmes Abläutern und energiesparende Kochsysteme ziehen nach sich einen erhöhten Kontrollaufwand. Der heutige Stand der Automation in diesem Bereich verlangt nicht nur qualitativ hochwertige Rohstoffe, sondern auch Produktkonstanz und Homogenität.

Der Bereich Gärung, Reifung und Lagerung war früher zeit- und kostenintensiv. Gesamtproduktionszeiten von 18-28 Tagen sind heute ohne Qualitätseinbußen realisierbar.

Neben einer problemlosen Hauptgärung ist eine gezielte Reifung zum zentralen Prozessschritt geworden. Die Notwendigkeit eines erhöhten Kontrollaufwandes gegenüber den früheren klassischen Methoden ist offenbar, besonders der Trend zu größeren Produktionseinheiten (Tanks mit Tageschargen aus dem Sudhaus) besteht.

Die Probenahme hat eine nicht unerhebliche Bedeutung. Hierzu gehört auch, dass die entsprechenden Voraussetzungen erfüllt sind, wie die Beschreibung des Produktionsprozesses, der Probenahmestelle, des Probenahmezeitpunktes, der Art der Probenahme, der notwendigen zu ziehenden Menge, des Modus der Probenverarbeitung sowie der Dokumentation der Ergebnisse. Darüber hinaus müssen die technologischen Zusammenhänge hergestellt sein bzw. soll den verschiedenen Proben und den damit verbundenen Analysen bezüglich ihrer Aussagekraft ein Stellenwert zugeordnet werden.

Zur Ermittlung der Qualität wird jeweils nur eine Probe entnommen und analysiert. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Analysenergebnis für die Gesamtcharge oder den augenblicklichen Produktionszustand repräsentativ ist. Der Begriff „repräsentativ“ bedeutet, dass jede entnommene Probe ein mit der Gesamtcharge identische Qualität besetzt. Eine solche Bedingung ist identisch mit der vollständigen Homogenität der zu untersuchenden Gesamtheit.

Die Qualitätskontrolle als praktische Maßnahme zur Sicherung der definierten Produktqualität bezieht sich in der Brauerei hauptsächlich auf die Untersuchung von Roh- und Hilfsstoffen sowie der Verfahrenstechnik, aber auch auf die genaue Einhaltung von Standards verschiedener Zwischen- und Endprodukte. Die Qualitätskontrolle bedient sich dabei sensorischer, chemisch – physikalischer und mikrobiologischer Untersuchungsmethoden.

[...]

¹ Vgl.: Timischl, W.: Qualitätssicherung: Statistische Methoden, 1996, S. 3

² Die Abschnitte 1.1., 1.2., 1.3. wurden mit Hilfe der internen Materialien der Licher Privatbrauerei geschrieben.

^V Die älteste, bis heute gültige lebensmittelrechtliche Vorschrift der Welt aus dem Jahre 1516. Danach darf Bier in Deutschland nur aus Wasser, Malz, Hopfen und Hefe gebraut werden.

³ Vgl.: Briem, F., Strachotta, T.: Praxishandbuch der Brauerei, 2000, S.6

⁴ Vgl.: Briem, F., Strachotta, T.: Praxishandbuch der Brauerei, 2000, S.5-6

⁵ Dieser Abschnitt wurde mit Hilfe der internen Materialien der Licher Privatbrauerei geschrieben.