Das Managementkonzept „Lean Laboratory“ findet immer mehr Umsetzung in den Laboratorien weltweit. Das von den Grundsätzen des Lean Manufacturing abgeleitete Konzept zielt im Kern darauf ab, Produktivität und Effizienz eines Unternehmens zu steigern. Ein wesentlicher Ansatz ist hierbei der First-Defect-Stop, der auf dem Prinzip des Jidoka beruht und sich auf eine möglichst frühzeitige Problemerkennung bei Fertigungsmaschinen, aber auch in manuellen Montagelinien bezieht. Umgesetzt in einem modernen Labor bedeutet dies verbesserte Qualität der täglichen automatisierten und manuellen Laborarbeiten.

Der japanische Begriff Jidoka geht auf den Gründer der Toyota Motor Company Toyoda Sakichi (1867–1930) und den Toyota-Ingenieur Ōno Taiichi (1912–1990) zurück. Letzterer gilt als der Erfinder des Toyota-Produktionssystems, welches Grundlage des Lean Management ist. Taiichi verband das Jidoka-Prinzip mit dem Just-in-Time-Konzept und dem kontinuierlichen Verbesserungsprozess. Unter Jidoka wird die Fähigkeit eines Systems verstanden, Fehler oder Fehlfunktionen im Prozess automatisch zu erkennen und sich selbst abzuschalten.

Der Nutzen von Jidoka im Laboralltag

Die strikte Umsetzung von Jidoka ist Grundvoraussetzung, um den Prozess dahingehend zu optimieren, auf Anhieb richtige Ergebnisse zu erzielen („Right-First-Time“, RFT). Dabei kommt dem First-Defect-Stop eine wesentliche Rolle zu. Der RFT-Ansatz beinhaltet die Verpflichtung gegenüber dem Kunden, keine Fehler zu machen. Das bedeutet, dass jeder Labormitarbeiter in allen seinen Aufgaben auch für die Themen Qualität und Verschwendung von Ressourcen verantwortlich ist. Entsteht ein Problem, muss er den Fehler innerhalb einer vorgegebenen Zeit (z.B. max. 9 min 59 s) finden und eliminieren, ansonsten ist sein Vorgesetzter hinzuzuziehen, dieser hat ihn zu unterstützen. Andernfalls ist das Eskalationsschema zu verwenden. Die entscheidende Herausforderung ist, das Problem nicht nur einmalig zu lösen, sondern für immer zu eliminieren, sodass es nicht mehr auftritt. Immer wieder die gleichen Fehler zu lösen, ist eine Verschwendung von Ressourcen (jap.: Muda). Der Nutzen für das Labor ist, dass Fehler wie beispielsweise Wägeresultate verhindert und Zeitverluste eliminiert werden. Das Labor steigert die Qualität, somit werden die Analysenzeiten verringert und Kosten gesenkt.

Typische Laborprobleme sichtbar machen

Nehmen wir als Beispiel eine Laborwaage, welche zur Probenvorbereitung eines geplanten HPLC-Standards gemäß Abbildung 1 eingesetzt wird.

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Abb. 1 Sample Preparation Workflow

• Bereitstellen aller für die Wägung erforderlichen Gegenstände, wie Taragefäße, Probe, Gefäße etc.
• Ergreifen von Eigenschutzmaßnahmen, wie Schutzbrille, Handschuhe etc.
• Überprüfen der Waage auf Niveau, Kalibrierung und Betriebsbereitschaft
• Wägen, Dilutieren, Beschriften, Erfassen und Analysieren von Daten
• Archivieren der Daten und Übergang zum nächsten Prozessschritt der HPLC

Wo liegen nun aber die Fehlerpotenziale? Um Fehler zu erkennen, ist es wichtig, dass Laboranten genau nach den Arbeitsanweisungen arbeiten. Beim Wägen gibt es immer wieder systematische und Zufallsfehler. Systematisch kann ein Fehler dann auftreten, wenn die Wage nicht optimal eingestellt wurde. Das heißt, die Waage kann eine sehr lange Einschwingzeit von bis zu 8 s oder länger haben. Für den Anwender kann dies „normal“ sein, weil er schon immer mit dieser Waage so gearbeitet hat. Zufällig kann ein Fehler sein, weil er vielleicht nur im Winter auftritt, wenn die Heizungen eingeschaltet sind und die Luftfeuchtigkeit unter 45 % gefallen ist. Es entstehen beim Wägen mit Pulver („solid samples“) elektrostatische Ladungen, welche im schlimmsten Falle ein falsches, nicht wiederholbares Resultat übermitteln und den weiteren Prozessschritt bei der HPLC-Analyse negativ beeinflussen werden. Ein First-Defect-Stop kann dies verhindern, indem der Laborant sofort die Wägung verhindert und das Problem richtig identifiziert und eliminiert.

Am Ort des Geschehens das Problem identifizieren

Eine Einstellung des „Lean“-Prinzipes ist es, sich Probleme und Aufgaben direkt am Ort des Geschehens (jap.: Gemba) anzusehen, um sie zu verstehen und die richtigen Entscheidungen im Sinne eines bestmöglichen Resultates treffen zu können (jap.: Genchi Genbutsu). Am Beispiel der Laborwage in der Probenvorbereitung bedeutet der sogenannte Gemba-Lauf, zum Standort der Waage zu gehen, um Klarheit zu erhalten. Mit Hilfe von Experten, in diesem Fall des Waagenherstellers, können solche Probleme meist schnell identifiziert werden und geeignete, dauerhafte Gegenmaßnahmen sind auch oft schon bekannt. Weil nun kaum ein Waagenhersteller unmittelbar neben dem Laboranten steht, ist es Sache des Laborvorgesetzten nach der Jidoka-Methodik einen Problemlösungskreislauf (Abb. 2) aufzustarten.

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Abb. 2 Problemlösungskreislauf

Metter-Toledo hat mit dem First-Defect-Stop-Guide einen Leitfaden entwickelt, anhand dessen typische waagenrelevante Problemauslöser identifiziert und erkannt werden können und der nötige Gegenmaßnahmen gleich vorschlägt. Damit ist es für einen Prozessverantwortlichen einfacher, die richtige Entscheidung für die geeignete Maßnahme zu treffen.

Visualisierung des Jidoka durch Andon

Bei der Andon-Methode geht es darum, ein aufgetretenes Problem sofort sichtbar zu machen, damit der First-Defect-Stop unmittelbar ausgelöst werden kann. In der ursprünglichen Form kommen in Produktionsanlagen „Verkehrslampen“ (jap.: Andon = Papierlampe) mit den Farben Rot, Orange und Grün zum Einsatz. Die Farben visualisieren den aktuellen Betriebszustand. Dazu kommen auch teils Tonsignale. Idealerweise sind alle Signale zentral gesammelt und vereinfacht auf einem sogenannten Andon-Board dargestellt. Auf diesem wird der aktuelle Status des Betriebszustandes angezeigt, womit ein Fehler für die Mitarbeiter sofort erkennbar ist und gegebenenfalls die Anlage gestoppt werden kann.

Dies gilt es laborgerecht umzusetzen. Metter-Toledo hat sich bei der Entwicklung seiner modernen Waagen an den Prinzipien von Andon orientiert. So verfügen die Waagen der XPE/XPR-Linie an der Front über ein gut einsehbares sogenanntes StatusLight. Dieses zeigt permanent mit Grün die volle Betriebsbereitschaft an. Bei technischen Fehlern wandelt sich dieses Farbsignal umgehend in Rot um. Der Laborant sieht sofort, dass das Wägen gestoppt werden muss. Die Geräte zeigen auch gleich mögliche Lösungen für den Laboranten an.

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Abb. 3 Das Symbol für GWP Approved wird auf dem Display der Waage angezeigt.

Die neueste Generation, die Waagenlinie XPR, geht noch einen einzigartigen Schritt weiter und kommt mit der neuen, erweiterten StatusLight-Funktion dem Andon-Prinzip extrem nahe – mit der Qualitätskontrollfunktion „GWP Approved“. Eine GWP^®-Zertifizierung ist das höchste Qualitätslabel für Wägesysteme, das markenunabhängig die Genauigkeit einer Wägeausrüstung bestätigt. Mit der von Mettler-Toledo standardisierten wissenschaftlichen GWP-Methode (Good Weighing Practice™) wird die Waage einer risikobasierten Bewertung (GWP Verification) unterzogen und der dokumentierte Nachweis für einen sicheren Wägebereich gemäß den Toleranzen und Spezifikationen des Kunden geliefert. Die „GWP-Approved“-Funktion der neuen XPR-Mikrowaagen schließt die Lücke zwischen der GWP Verification und dem Gerät selbst. Sie überwacht aktiv die Waage und überprüft, dass alle relevanten Funktionen hinsichtlich der Qualität und Einstellungen einwandfrei funktionieren. Das Bildschirmsymbol versichert, dass die Wägeresultate korrekt sind (siehe Abb. 3).

Der Nutzen für den Prozessverantwortlichen:

• Eine nicht korrekte Wägung wird sofort bemerkt, so dass weder Fehler noch Nacharbeit entstehen. Ferner werden keine fehlerhaften Analysen, welche die Folge einer falschen Wägung sein können, an die nachgelagerten Prozesse weitergegeben (Right-First-Time!).
• Da die Fehler automatisch erkannt werden, ist eine 100%-Kontrolle im Rahmen der Qualitätssicherung nicht mehr nötig.
• Die Qualität wird durch nachhaltige und zuverlässige Prozesse verbessert.

Glossar
Jidoka jap.: autonome Automation oder Autonomation oder Automation mit einer menschlichen Note
Muda jap.: Verschwendung
Gemba jap.: Ort, wo die Wertschöpfung stattfindet / Ort des Geschehens
Genchi Genbutsu jap.: zur Quelle gehen
Andon jap.: bezeichnet die Visualisierung des Jidoka-Prinzips