Die vorliegende Fallstudie beschreibt den Qualitätsverbesserungsprozess im Inputqualitätscontrolling sowie im Verfahrensprozesscontrolling der Q-Cells. Im Zentrum stehen systemgenerierte Qualitätsinformationen, die zwischen den Herstellern des Ausgangswerkstoffes Siliziumwafer und der Q-Cells als verarbeitende Unternehmung analysiert werden.


Hintergrund
Die Q-Cells AG wurde im Jahr 1999 von zwei Wissenschaftlern in Thalheim in Sachsen-Anhalt gegründet. Q-Cells konzentriert sich unter Einsatz modernster Fertigungstechnologien auf die Produktion von hocheffizienten kristallinen Solarzellen. Im Jahr 2001 begann das Unternehmen seine Produktion mit 39 Mitarbeitenden. Ende 2004 sind über 350 Mitarbeitende im Unternehmen beschäftigt, die rund 75 MWp (Megawatt-peak) produzieren. Bei einem Exportanteil von 25 % liegt der Umsatz für das Jahr 2004 bei ca. 130 Mio. Euro. Für 2005 ist eine Produktionssteigerung um 250 % geplant; die Zahl der Mitarbeitenden wird sich dabei nochmals um über 100 Personen erhöhen. Zur Erweiterung der Kapazitäten werden in den Jahren 2004 und 2005 insgesamt 90 Mio. Euro investiert. Q-Cells gehört weltweit zu den Top Ten Solarzellenherstellern.

Die Fertigung von Solarzellen ist automatisiert vom Eingang der Siliziumwafer bis zur Endqualitätskontrolle. Die vorgestellte Fallstudie zeigt die Zusammenarbeit mit den Lieferanten auf der Suche nach Innovation und Qualitätsverbesserung.


Branche, Produkt und Zielgruppe
Der Markt für erneuerbare Energie ist stark wachsend und zeichnet sich durch ein hohes Zukunftspotenzial aus. Die Q-Cells AG positioniert sich als Solarzellenhersteller zwischen Werkstofflieferanten und Solarmodulherstellern mit engen Kontakten nach beiden Seiten. 2003 betrug der weltweite Marktanteil von Q-Cells 3.8 %.

Die Q-Cells AG, mit einer der grössten Produktionsstätten der Welt, war 2002 der erste europäische Hersteller der Q6-Solarzelle. Die leistungsstärkste Zelle Europas im 6-Inch-Format setzte Standards für die gesamte Branche. Kontinuierliche technologische Weiterentwicklung führte und führt zu erheblicher Kostenverbesserung sowohl für den Hersteller als auch für die Kunden und letztlich die Anwender der Solarenergie einerseits und zu Wirkungsgradverbesserung andererseits.

Q-Cells war einer der ersten europäischen Hersteller von Solarzellen, die einen Wirkungsgrad von 15 % überschritten. Bei monokristallinen Zellen liegt der höchste Wirkungsgrad bei 17.8 %. Die Notwendigkeit einer weiteren Erhöhung ist offensichtlich und Schlüssel zur Entwicklung von Preis-/Leistungsverbesserungen. Mittelfristiges Ziel ist es, den Wirkungsgrad von Solarzellen bis zum gegenwärtigen Potenzial, das bei etwa 17 % für polykristallines Material und bei 20 % für monokristallines Material gesehen wird, zu erhöhen. Die Entwicklung neuer Solarzellformate und -konzepte ist eines der Leistungsmerkmale des Unternehmens. So konnte Anfang 2004 der Innovationsführer Q-Cells mit der Q8-Solarzelle die weltweit leistungsstärkste multikristalline Photovoltaikzelle präsentieren. Die Reduktion der Kosten sowohl in der Produktions- als auch in der gesamten Anwendungskette steht neben Qualitätsmerkmalen bei dieser Produktentwicklung im Vordergrund.

Die Kunden der Q-Cells sind ca. 20 führende unabhängige Solarmodulhersteller im nationalen und internationalen Markt. Die Kundenbeziehungen sind auf langfristige und intensive Partnerschaft angelegt. Q-Cells kennt die Anforderungen an die Solarmodulfertigung. So werden gemeinsam mit den Kunden Konzepte und Lösungen zur Verbesserung der Produktionsprozesse, der Produkte sowie deren Anwendung erarbeitet. Die Entwickler von Q-Cells engagieren sich in der gemeinsamen Überwachung des Qualitätsmanagements sowie in Feld- und Anwendungstests.


Unternehmensvision
Q-Cells will einen bedeutenden Beitrag zur wirtschaftlichen Entwicklung und industriellen Anwendung von photovoltaischen und anderen erneuerbaren Energiequellen leisten. Sie strebt nach raschem und gewinnbringendem Wachstum unter Wahrung der Verantwortung gegenüber Aktionären, Kunden, Angestellten und Geschäftspartnern.

Q-Cells ist ein unabhängiger Hersteller und Vermarkter von hochleistungsfähigen Solarzellen, die sich auf die Schlüsseltechnologien im photovoltaischen Bereich konzentriert, wo ihr Know-how hauptsächlich liegt. Die Unternehmung investiert in modernste und bewährteste technische Verfahren. Mit Hilfe von Produkt- als auch Verfahrensinnovation strebt sie nach ständiger Verbesserung.

Q-Cells ist ein junges, stark expandierendes Unternehmen in einem rasant wachsenden Markt. Eine kleine Anzahl Anbieter des Ausgangswerkstoffes sowie eine überschaubare Anzahl Abnehmer der produzierten Solarzellen stellen die Partner für Q-Cells dar. Eine explizite E-Business-Strategie wurde bisher nicht formuliert.

Die Informatik unterstützt sämtliche internen Geschäftsprozesse und wird – wo sinnvoll – über die Grenzen des Unternehmens hinweg eingesetzt. Insbesondere durch die Erweiterung in Richtung Performance Management profitieren auch Lieferanten von den systemgenerierten Informationen.


Zusammenspiel von ERP- und CPM-System
Zur Unterstützung der klassischen Geschäftsprozesse sind die folgenden Module von Sage im Einsatz:

• Materialwirtschaft, ergänzt um HiStorage (zusätzliches Modul für die physische Lagerplatzverwaltung)
• PPS Produktions-Planungs-System
• CRM Customer Relationship Management
• Lohn/Gehalt
• Finanzbuchhaltung

Die Produktion von Solarzellen ist ein hochtechnologischer und kostenintensiver Prozess. Die Qualität des Endproduktes wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Der wichtigste Faktor ist die Qualität des Fertigungsprozesses an sich, aber auch die Qualität des Ausgangswerkstoffes, der Siliziumwafer, ist von entscheidender Bedeutung. Dies erfordert ein straffes Controlling sowohl der Qualität als auch der Kosten des Materialeinsatzes. Um den Prozess der Qualitätsverbesserung zu unterstützen, kommen die CPM-Systeme HaPeC Analysis und HaPeC Reporting zum Einsatz. Die damit generierten Daten werden für interne Analysen der Prozess- und Produktqualität genutzt. Ausserdem wird den Lieferanten ein detailliertes Feedback zur Verfügung gestellt, damit diese wiederum Rückschlüsse auf die Qualität ihrer Prozesse schliessen können.
Für den Planungsprozess wird seit kurzem das Modul Planning von HaPeC/Cognos eingesetzt, das nicht Gegenstand des im Folgenden beschriebenen Geschäftsprozesses ist.


Partner
Die Q-Cells kooperiert für den folgenden Geschäftsprozess mit dem IT-Partner HaPeC und mit ihren Lieferanten.

ERP-Anbieter
Q-Cells setzt ERP-Module der Firma Sage ein. Gegründet im Jahr 1983 zählt Sage mit über 250'000 Kunden und 430 Mitarbeitenden zu einem der führenden Anbieter von Business Software für kleine bis mittlere Unternehmen sowie öffentliche Institutionen. Im Segment Unternehmen bis 100 Mitarbeitende nimmt das Unternehmen Platz 1 aller ERP-Anbieter in Deutschland ein. Sage ist ein Unternehmen der Sage Group plc (GB), die mit über 3 Mio. Kunden und 5'500 Mitarbeitenden zu den Weltmarktführern im Bereich Business Management Software und Services zählt.

HaPeC GmbH
Die HaPeC GmbH in St. Georgen im Schwarzwald wurde im Jahr 2000 gegründet. Sie bietet Software für Business Intelligence, Scorecarding und Planung an. HaPeC ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz tätig. HaPeC entwickelt Controllinglösungen für kleinere und mittlere Unternehmen. Vorgefertigte Beispiele aus verschiedenen Unternehmensbereichen u.a. Einkauf, Verkauf, Vertrieb, Finanzbuchhaltung, Kostenrechnung werden in den Modulen HaPeC Analysis, HaPeC Reporting und HaPeC Planning abgebildet. Sie ergänzen die Business Software von Sage und ermöglichen eine effiziente Planung und Entscheidungsfindung auf allen Ebenen des Unternehmens.

Partnerwahl
HaPeC wurde der Firma Q-Cells durch Sage empfohlen. Erste Kontakte mit HaPeC fanden auf der CeBIT 2002 statt.

Geschäftspartner: Lieferanten für Siliziumwafer
Mit der vorgestellten Lösung werden Informationen zur Qualität des Endproduktes Solarzelle zwischen der Q-Cells und ihren Lieferanten ausgetauscht.

Der Ausgangswerkstoff für die Produktion von Solarzellen wird bei verschiedenen Lieferanten eingekauft. Die Qualität der produzierten Solarzellen ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Ein Faktor, der die Qualität entscheidend beeinflusst, ist die Güte des Ausgangswerkstoffes.
Während des Fertigungsprozesses bei Q-Cells, werden die halbfertigen Solarzellen ständigen Qualitätskontrollen unterzogen. Die endgültige Bestimmung der Qualität – des Wirkungsgrads der Solarzelle – findet im letzten Fertigungsschritt statt. Die Qualitätsinformationen werden in verschiedenen Datenbanken gesammelt. Mit Hilfe des CPM-Systems HaPeC Analysis werden die Qualitätsinformationen in eine einzige, zentrale Datenbank zusammengeführt und aufbereitet und mittels HaPeC Reporting ausgewertet. Die Lieferanten erhalten anschliessend ein detailliertes Feedback über die Qualität des Endproduktes. Diese Qualitätsinformation nutzen die Lieferanten, um wiederum ihre Fertigungsprozesse zu verbessern.
Dieser Qualitätsinformationsaustausch wird im Folgenden aus vier Sichten betrachtet:


Geschäftssicht
Das Ziel der IT-Unterstützung besteht einerseits darin, beim Lösungsbetreiber das Qualitätsmanagement zu verbessern, und andererseits den Lieferanten des Ausgangswerkstoffes produkt- resp. chargenspezifische Qualitätsdaten zur Verfügung zu stellen, um gemeinsam Qualitätsverbesserung und Kostensenkung in der ganzen Wertschöpfungskette zu erreichen.

Zwischen Q-Cells und den Lieferanten von Siliziumscheiben bestehen langfristige Lieferverträge. Die Kernkompetenz der Lieferanten besteht in der Herstellung von mono- oder polykristallinen Siliziumscheiben. Die Qualität und Beschaffenheit der Siliziumwafer beeinflusst den Wirkungsgrad der Solarzellen.

Abbildung 1: Qualitätsinformationsaustausch der Q-Cells mit Lieferanten

Bei der Produktion der Solarzellen werden kontinuierlich Qualitätsinformationen erhoben, wie zum Beispiel die Anzahl gebrochener Wafer und der Wirkungsgrad der hergestellten Solarzellen. Q-Cells wertet die Resultate der Qualitätsprüfung bezüglich Waferqualität und Verfahrensgüte des eigenen Produktionsprozesses laufend aus. Simulationen sind ein wichtiges Hilfsmittel, um über kalkulatorische Werte zu ermitteln, welche Anzahl Solarzellen unterschiedlicher Qualitätsstufen die Produktionsstrasse verlassen.

Die Datenaufbereitung aus verschiedenen ERP-Systemen geschieht jederzeit automatisch in einer zentralen Datenbank und wird zu täglichen, wöchentlichen und monatlichen Reports aufbereitet, die für interne Analysen und Auswertungen genutzt werden. Ausserdem werden den Lieferanten Qualitätsinformationen zur Verfügung gestellt.

Dank dieser Systemlösung konnte Q-Cells folgende Ziele erreichen:

• Verbesserung der Prozessqualität beim Solarzellenhersteller
• Verbesserung der Prozessqualität beim Lieferanten der Siliziumwafer
• Simulationsmöglichkeiten, um Qualität und Wirkungsgrad der produzierten Solarzellen zu ermitteln
• Mit entsprechenden Massnahmen können die Kosten der Solarzellen und letztlich der Solarmodule mittelfristig gesenkt werden.

Prozesssicht
Abb. 2 zeigt den Prozess „Qualitätsinformationsaustausch mit Lieferanten“. Bei Q-Cells startet dieser Prozess im Verlauf der Produktion von Solarzellen. Der vorgelagerte Warenfluss ist zum Verständnis der Prozesskette ebenfalls angegeben.
Für den Teilprozess „Qualitätsprüfung“ existieren bei Q-Cells durch das Qualitätsmanagement festgelegte Spezifikationen, nach denen die gemessene Qualität ermittelt und quantifiziert wird. Die ermittelten Daten werden automatisch in einer Qualitätsdatenbank gespeichert.

Die Datenextraktion, Transformation und das Laden weiterer Daten ist der nächste Prozessschritt. Dieser Prozess wird täglich durch eine automatisierte Auftragssteuerung durchgeführt. Die Ergebnisse werden in einem Data Warehouse beziehungsweise in der Datamart Qualitätsdatenbank gespeichert und anschliessend zu Reports zusammengefasst.

Diese umfassenden Qualitätsdaten werden durch die Verantwortlichen aus der Technologie und dem Qualitätsmanagement ausgewertet und beurteilt, wobei bei der Ursachenanalyse zwischen dem Einfluss der Qualität der Siliziumscheibe und dem Einfluss des Produktionsverfahrens unterschieden wird. Die Lieferanten erhalten monatliche Auswertungen über die Güte der verarbeiteten Siliziumscheiben.

Abbildung 2: Qualitätsinformationsaustausch der Q-Cells mit Lieferanten (Prozesssicht)

Zusammen mit dem Lieferanten werden Massnahmen zur Qualitätsverbesserung erarbeitet und umgesetzt. Dadurch wird eine Qualitätsverbesserung entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Lieferanten bis zum Modulhersteller erreicht. Durch die ständige Verbesserung des Wertschöpfungsprozesses können die Kosten der Solarzellen und letztlich der Solarmodule langfristig gesenkt werden.


Anwendungssicht
Als Grundlage für die implementierte CPM-Lösung kommt das ERP-System „Office Line“ aus dem Hause Sage zum Einsatz. Q-Cells nutzt die Basismodule Warenwirtschaft, Finanzbuchhaltung, Lohn / Gehalt, die erweiterten ERP-Module Produktionsplanung und -steuerung, CRM sowie die erweiterte Lagerwirtschaft.
Um aus den vorhandenen Daten Informationen zu generieren, kommen die CPM-Module HaPeC Xstream, HaPeC Reporting, HaPeC Analysis und HaPeC Planning zum Einsatz.

Über HaPeC Xstream werden Tabellen und Textfiles unterschiedlichsten Formats aus den Produktivsystemen angebunden, in logischen Zusammenhängen verknüpft und zeitpunktgesteuert in ein Data Warehouse überführt. Das Data Warehouse bildet die Grundlage aller Reports, Analysen und Planszenarien. Die Daten werden bereits beim Auslesen formatiert, für den Anwender mit sprechenden Feldbezeichnungen versehen und zum Teil auch verdichtet, um die Performance zu erhöhen.

Abbildung 3: Anwendungssicht

Mittels HaPeC Analysis werden die für den Qualitätsverbesserungsprozess erforderlichen Kennzahlen generiert und mittels HaPeC Reporting erstellen die User selbständig Standardberichte.


Technische Sicht
Als ETL-Werkzeug (Extraktion, Transformation, Laden), wird HaPeC Xstream eingesetzt. Mittels Xstream werden die Daten aus den OLTP-Systemen (Online Transaction Processing) extrahiert und in auswertbarer und strukturierter Form ins Data Warehouse und in entsprechende Datamarts zur Erstellung von OLAP-Würfeln (Cognos Power Cubes) geladen. HaPeC Xstream ist ein ETL- und EAS-System (Enterprise Application Integration) für Windows Betriebsysteme auf Intelbasierter Hardware.

HaPeC Analysis und HaPeC Reporting greifen auf die von Xstream bereitgestellte konsistente Datenbasis zu. Bei Q-Cells kommen derzeit ausschliesslich die Client/Server-Versionen von Reporting und Analysis zum Einsatz. Alle Arbeitsstationen haben also im Gegensatz zur Webvariante entsprechende Client-Software (Fat-Client) installiert. Bestandteil der Client-Software ist auch das von Q-Cells hauptsächlich genutzte Excel Add-In, welches ermöglicht, Daten direkt aus OLAP-Würfeln in Excel zu laden.

Das Projektmanagement wurde weitgehend durch die Q-Cells abgewickelt. Voraussetzung war, dass die Beteiligten sowohl über betriebswirtschaftliches Know-how, über Kenntnis der internen Abläufe als auch über Möglichkeiten und Grenzen informationstechnischer Umsetzung verfügten. Der Main-User von Q-Cells, der sowohl als Systemadministrator wirkt als auch die im Controlling definierten Anforderungen umsetzt, wurde durch HaPeC individuell in der Handhabung der HaPeC-Module geschult und gab sein Wissen benutzergerecht intern weiter.

HaPeC-CPM-Systeme wurden als explizite Ergänzung der Sage-Software entwickelt und in deren Datenbankstrukturen angepasst. Wo vorgefertigte Modelle (vgl. Kapitel 5) zum Einsatz kamen, war die Implementierung einfach und innerhalb kurzer Zeit realisierbar. Dennoch war in dieser Phase der Zeitaufwand beim Systembetreiber unterschätzt worden.

Bei Problemen wurde der Telesupport der Firma HaPeC in Anspruch genommen, der sich durch schnelle Reaktionszeit auszeichnete. Die Einführung der IT-Lösung wurde von Q-Cells in kurzer Zeit realisiert und als kostengünstig bezeichnet.

Durch vorgefertigte Modelle von HaPeC für die Warenwirtschaft und Finanzbuchhaltung von Sage war die Aufbereitung und Auswertung von Input-Daten aus diesen beiden Modulen für Q-Cells mit sehr geringem personellem und zeitlichem Aufwand realisierbar. Die Erarbeitung von unternehmensspezifischen Modellen war und ist hingegen sehr aufwendig für den Systemadministrator und bedingt eine enge Zusammenarbeit mit dem IT-Partner.

Ein wesentlicher Teil der Möglichkeiten, die die CPM-Systeme HaPeC Analysis und HaPeC Reporting bieten, werden seit Einführung im Frühjahr 2003 vom Qualitätsmanagement der Q-Cells intensiv genutzt. Durch die anfangs aufgezeigten Möglichkeiten sind laufend neue Anforderungen an die Reports entstanden. Der Aufwand für Anpassungen und Pflege der Modelle wird im Verhältnis zum Nutzen als sehr gering erachtet. Die Systemnutzer konnten ihren Zeitaufwand für die Informationsbeschaffung minimieren. Durch die Standardisierung von Reports konnte erreicht werden, dass alle beteiligten Mitarbeitenden auf die gleiche Datenbasis zurückgreifen. Der Informationsfluss zwischen Q-Cells und ihren Lieferanten konnte entschieden verbessert werden.

Die von Q-Cells gewählte HaPeC-Lösung war einfach in die bestehende Sage-Systemlandschaft integrierbar. Voraussetzung war, dass die ERP-Systeme über einen logisch aufgebauten und sorgfältig gepflegten Artikelstamm verfügen. Der Systembetreiber verfügt über gutes Know-how über Datenbanksprachen und dimensionale Datendarstellung, was die Einführung und Systempflege erleichterte.

Die HaPeC-Komponenten für Materialwirtschaft und Finanzbuchhaltung konnten durch Q-Cells uneingeschränkt übernommen werden. Für die anderen Module wurden die Anpassungen durch den Systembetreiber selbst vorgenommen.

Reports wurden durch den Systemadministrator bei Q-Cells vordefiniert. Das erleichterte den Anwendern den Umgang mit dem Tool. Nach kurzer Schulung war es ihnen möglich, Entscheidungsgrundlagen aus dem System zu beziehen. Voraussetzung sowohl für dem Systemadministrator wie die Nutzer war die Fähigkeit, mehrdimensional zu denken.

Dank dieser Lösung können die gesammelten Qualitäts- und Produktionsdaten aus jedem Betrachtungswinkel und in beliebiger Kombination generiert und durch die Systemnutzer in die vertraute Excel-Umgebung übertragen und analysiert werden. Sie stellen ein ideales Werkzeug für Manager und Verantwortliche aller Stufen dar, sich ihre entscheidungsrelevanten Informationen jederzeit spezifisch generieren zu können.