In der Qualitätskontrolle des BASF-Unternehmensbereiches Nutrition & Health werden eine Vielzahl von Produkten wie Aromen, Enzymen, Hilfs- und Wirkstoffen für die Pharmaindustrie sowie Zusatzstoffe für die Human- und Tierernährung untersucht. Die Produkte finden ihre Anwendung unter anderem in der Lebensmittelproduktion. Um funktionierende Lieferketten im Lebensmittelbereich zu gewährleisten, müssen sowohl regelmäßige als auch ad-hoc Nachfragen pünktlich bedient werden. Voraussetzung dafür ist ein reibungsloser Produktionsablauf und eine zuverlässige Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung. Nicht weniger wichtig ist allerdings auch eine vorausschauende Personaleinsatzplanung, die mögliche Aufträge antizipiert.

In den Qualitätskontrolllaboren am Standort Ludwigshafen können mehrere tausend verschiedene Untersuchungen von zertifiziertem Personal vorgenommen werden. In der Qualitätskontrolle laufen Proben von über 500 Produkttypen aus mehr als 10 verschiedenen Produktionsanlagen zusammen. Je nach Art und Anzahl der Proben sind mehr oder weniger Analysen verschiedener Arten notwendig, die sowohl die Laborausstattung als auch die Mitarbeiter auf verschiedene Weise belasten. Pro Probe werden im Schnitt zwischen 10 und 40 Untersuchungen durchgeführt. Damit ergeben sich pro Jahr rund 180.000 durchgeführte Einzelanalysen. Durch die Qualitätskontrolllabore entsteht eine Abhängigkeit zwischen den verschiedenen Fertigungssträngen bei der BASF: Treffen mehr Proben aus einem Fertigungszweig ein, so hat dies aufgrund der begrenzten Kapazität der Labore auch Auswirkungen auf die Durchlaufzeiten aller anderen Proben.

Um diese Abhängigkeiten zu analysieren, die Durchlaufzeiten in Bezug auf zukünftige Auftragseingänge möglichst präzise zu schätzen und auch um mögliche Investitionsentscheidungen in Bezug auf ihre Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Labore bewerten zu können, haben das Simulationswissenschaftliche Zentrum Clausthal-Göttingen (SWZ) und die BASF im Frühjahr 2022 ein gemeinsames Projekt gestartet: der Digitale QC-Zwilling. In dem Projekt werden die Verzweigungen verschiedener Probentypen untersucht, die sich auf mehrere Analysestationen im Labor verteilen. Es werden dabei notwendige Bedienzeiten an den jeweiligen Laborständen unter die Lupe genommen, aber auch die einzelnen Verkettungen verschiedener Stationen, an denen Mitarbeitende eingesetzt werden.

Die konkreten Analysen und Modellierungen erfolgen in enger Abstimmung zwischen den Fachabteilungen bei der BASF und der Arbeitsgruppe an der TU Clausthal. Auf diese Weise können an der Universität erarbeitete wissenschaftliche Konzepte und Analyseverfahren schnell in die praktische Anwendung gebracht und Berechnungsverfahren direkt in Produktionsplanungswerkzeuge integriert werden.

Auf Basis der ermittelten Daten wird ein Simulationsmodell aufgestellt, bestehend aus knapp 500 Komponenten. Mit Hilfe dieses Modells kann sowohl untersucht werden, welche Durchlaufzeiten sich für bestimmte Proben unter verschiedenen zukünftigen Auftragseingangsszenarien ergeben, als auch, welche organisatorischen Veränderungen oder auch Investitionen einen wie starken positiven Einfluss auf Durchlaufzeiten und damit die Liefertreue haben.

• Dr. Alexander Herzog