Wertstromanalyse:
Wo die Charge in der GMP-Produktion wartet

In GMP-regulierten Betrieben ist diese Unterscheidung entscheidend. Quarantäne, Qualitätskontrolle und die verantwortliche Chargenfreigabe sind keine Verschwendung. Verbesserbar sind vor allem die Übergaben und Informationswege, die diese Tätigkeiten unnötig verzögern.

Die Wertstromanalyse zeigt Materialfluss und Informationsfluss gemeinsam

Die Wertstromanalyse, englisch Value Stream Mapping, stellt die Schritte dar, die ein Produkt oder eine Produktfamilie vom Ausgangspunkt bis zum festgelegten Ergebnis durchläuft.

Dabei werden zwei miteinander verbundene Flüsse betrachtet: Der Materialfluss beschreibt, wo sich das Produkt befindet und wie es bearbeitet oder transportiert wird. Der Informationsfluss zeigt, durch welche Vorgaben, Aufträge, Prüfungen, Rückmeldungen und Entscheidungen diese Arbeit gesteuert wird.

Rother und Shook haben diese gemeinsame Betrachtung in Learning to See systematisch beschrieben. ^[1]

Eine Wertstromkarte enthält typischerweise Prozessschritte, Bestände oder Wartezustände, Informationsverbindungen und eine Zeitleiste. In kleinen Datenkästen stehen Kennzahlen wie Bearbeitungszeit, Durchlaufzeit, Losgröße oder andere für den Prozess relevante Angaben.

Die Bearbeitungszeit beschreibt hier die Zeit, in der an einem definierten Schritt gearbeitet wird. Die Durchlaufzeit (DLZ) erfasst dagegen die gesamte Zeit vom festgelegten Beginn bis zum Ende des betrachteten Wertstroms, einschließlich Liege-, Warte- und Übergangszeiten.

Diese Werte beantworten unterschiedliche Fragen: Eine Anlage kann ihre Aufgabe zügig erledigen, während die Charge anschließend auf die Bewertung eines Prüfergebnisses wartet.

Die üblichen Wertstromanalyse-Symbole – Prozesskasten, Bestandsdreieck, Informationspfeil oder Zeitlinie – sind Hilfsmittel. Entscheidend ist, dass die dargestellten Zustände fachlich eindeutig sind. Ein gesperrter Materialbestand ist etwas anderes als ungeprüft liegen gebliebene Dokumentation.

Eine Wertstromanalyse wird in fünf Schritten durchgeführt

1. Produktfamilie und Betrachtungsgrenzen festlegen. Eine Produktfamilie umfasst Vorgänge mit ausreichend ähnlichen Arbeitsschritten. Für eine GMP-Charge muss bestimmt werden, ob die Betrachtung beispielsweise beim Wareneingang beginnt und bei der Herstellung, beim Abschluss der Qualitätskontrolle oder bei der Chargenfreigabe endet.

2. Den Ist-Zustand aufnehmen. Die beteiligten Personen verfolgen den realen Ablauf einschließlich Übergaben, Beständen, Dokumenten und Entscheidungen. Material- und Informationsfluss werden nebeneinander dargestellt.

3. Kennzahlen in die Datenkästen eintragen. Für jeden Schritt werden Beginn, Ende, Bearbeitungsdauer und Wartezeit festgehalten. Dabei muss klar sein, welche Zeitpunkte gemessen, geschätzt oder aus vorhandenen Aufzeichnungen übernommen wurden.

4. Verzögerungen und ihre Ursachen untersuchen. Betrachtet werden beispielsweise doppelte Eingaben, fehlende Informationen, unnötige Übergaben, wiederholtes Nachfordern von Unterlagen und ungeklärte Zuständigkeiten.

5. Einen Soll-Zustand entwerfen. Dieses Wertstromdesign beschreibt, wie der Ablauf unter Beachtung der fachlichen Anforderungen besser organisiert werden kann. Jede Änderung braucht eine nachvollziehbare Begründung.

Ein Wertstromdesign kann vorsehen, dass abgeschlossene Teile der Dokumentation bereits während der Herstellung geprüft werden, statt sie erst Tage später vollständig zusammenzustellen. Der Prüfauftrag bleibt bestehen; seine Vorbereitung und Einbindung in den Ablauf verändern sich.

Beispiel einer Wertstromanalyse: Die Charge wartet auf den Review

Die folgenden Werte sind frei erfundene Beispieldaten. Sie stammen nicht aus einem GMP-Betrieb und sind keine Branchenkennzahlen.

Betrachtet wird die fiktive Charge CH-963 vom Eingang des Ausgangsmaterials bis zur abschließenden Chargenfreigabe. Der vereinfachte Wertstrom besteht aus zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten ohne überlappende Tätigkeiten.

Die Wartezeit wird in zwei Gruppen unterteilt: prüf- oder vorgabebedingte Zeit und Zeit, die nach den angenommenen Ursachen vermeidbar wäre.

Die fünf Stunden am Wareneingang bezeichnen im Beispiel einen Wartezustand bis zur Probenahme, nicht das Ende der Quarantäne. Das Ausgangsmaterial bleibt bis zur Prüfung und Freigabe gesperrt.

Auch die Abweichungsklärung ist nicht verzichtbar: Vier Stunden der Wartephase sind in diesem Beispiel einer fachlich begründeten QA-Bewertung zugeordnet. Sechs Stunden entfallen auf eine verzögerte Rückfrage.

Durchlaufzeit berechnen: Der Rechenweg

Die Durchlaufzeit ergibt sich aus der Summe aller Bearbeitungs- und Wartezeiten:

DLZ = 25 h + 49 h + 46 h = 120 Stunden

Bei durchgehender Kalenderzeit entspricht dies fünf Tagen.

Der Anteil der Bearbeitungszeit beträgt:

25 ÷ 120 × 100 = 20,8 %

Für die Aufteilung der gesamten Durchlaufzeit ergeben sich außerdem 40,8 % prüf- und vorgabebedingtes Warten sowie 38,3 % vermeidbares Warten, jeweils gerundet.

Von den 95 Wartestunden sind im Beispiel 49 Stunden prüf- oder vorgabebedingt. Die übrigen 46 Stunden entstehen durch verzögerte Informationsbereitstellung, Materialübergaben und ungeklärte Rückfragen.

Das ist der entscheidende Befund der Wertstromanalyse: Die reine Gegenüberstellung von Bearbeitungs- und Wartezeit zeigt noch nicht, welche Phase verbessert werden sollte. Erst die Zuordnung der Ursachen macht sichtbar, wo Eingriffe möglich sind, ohne fachlich gebotene Prüfungen zu verkürzen.

Besonders deutlich wird dies beim Dokumentationsreview. Die drei Stunden eigentliche Bearbeitung stehen 29 Stunden vermeidbarer Wartezeit gegenüber. Der erste Verbesserungsansatz betrifft deshalb nicht die Verkürzung des Reviews, sondern die rechtzeitige Bereitstellung seiner Unterlagen.

Ein Electronic Batch Record kann dafür eine wichtige Informationsgrundlage bilden, weil er die tatsächlich ausgeführten und dokumentierten Schritte einer Charge zusammenführt.

In GMP-Betrieben ist eine notwendige Prüfung keine Verschwendung

Die klassische Wertstromanalyse untersucht auch Tätigkeiten, die aus Sicht des betrachteten Produkts keinen unmittelbaren Wert schaffen. Auf regulierte Herstellung lässt sich diese Sicht nicht ohne fachliche Abgrenzung übertragen.

Ein Ausgangsmaterial unter Quarantäne darf erst verwendet werden, wenn es geprüft und freigegeben ist. EU-GMP Teil I, Kapitel 5, Nr. 5.34 bestimmt, dass nur durch die Qualitätskontrolle freigegebene Ausgangsstoffe innerhalb ihrer Wiederholungsprüffrist eingesetzt werden dürfen. Nr. 5.32 behandelt die Kennzeichnung ihres Status, darunter Quarantäne, Prüfung und Freigabe. ^[2] Wie Probenahme und Prüfung im Einzelnen auszuführen sind, legt eine freigegebene SOP fest.

Auch im US-CGMP-Recht regelt 21 CFR 211.84 die Prüfung und Freigabe von Komponenten vor ihrer Verwendung. ^[3]

Ebenso sind QC-Prüfungen, der Review der Chargenunterlagen und die verantwortliche Chargenbewertung keine überflüssigen Tätigkeiten. Nach 21 CFR 211.192 müssen Produktions- und Kontrollaufzeichnungen vor Freigabe oder Distribution entsprechend geprüft werden. Im EU-GMP-System beschreibt Annex 16 die Aufgaben der Sachkundigen Person bei Zertifizierung und Chargenfreigabe. ^[4][5]

Nicht die Quarantäne ist Verschwendung, sondern eine vermeidbare Verzögerung bei der Bereitstellung der Informationen, die für ihre Beendigung benötigt werden.

Der gleiche Unterschied gilt beim Dokumentationsreview. Wenn die Qualitätssicherung einen unvollständigen Record zurückgeben muss, ist das eine sachlich begründete Reaktion. Die Verzögerung kann darauf beruhen, dass ein fehlendes Ergebnis schon während der Ausführung hätte erkannt und geklärt werden können.

Für CH-963 geht es somit nicht um weniger Qualitätssicherung, sondern darum, die für ihre Arbeit benötigten Nachweise vollständig und rechtzeitig bereitzustellen.

Die digitale Wertstromanalyse nutzt Ausführungsdaten statt nachträglicher Schätzungen

Die traditionelle Wertstromaufnahme beobachtet Arbeitsplätze, erfragt Zeiten und zeichnet die Abfolge in einer gemeinsamen Karte auf. Sie bleibt wertvoll, wenn Tätigkeiten oder Informationswege digital nicht vollständig sichtbar sind.

Eine digitale Wertstromanalyse, häufig im Zusammenhang mit Wertstromanalyse 4.0 beschrieben, ergänzt die Beobachtung durch aufgezeichnete Ausführungsdaten.

Wenn Beginn und Abschluss einer Aufgabe sowie die zugehörigen Prozessobjekte mit passenden Zeitangaben dokumentiert sind, lassen sich Durchlaufzeiten nach festgelegten Regeln berechnen. Das ermöglicht den Vergleich mehrerer Chargen statt nur eines beobachteten Tages.

Meudt, Metternich und Abele beschreiben in Value stream mapping 4.0 die Weiterentwicklung der klassischen Methode durch die gemeinsame Betrachtung von Wertstrom und digitaler Informationslogistik. ^[6]

Die Verbindung zu Process Mining ist eng, aber die Methoden sind nicht identisch.

Eine Wertstromanalyse ordnet Material- und Informationsfluss, Bearbeitung, Bestände und Wartezustände unter einer bestimmten Verbesserungsfrage. Process Mining untersucht anhand geeigneter Ereignisdaten aufgezeichnete Abläufe, Varianten und zeitliche Beziehungen.

Bei CH-963 könnte aus den dokumentierten Ereignissen beispielsweise ermittelt werden, wie viel Zeit zwischen dem Abschluss einer Prüfung und dem Beginn des nächsten Arbeitsschritts liegt.

Zeitstempel allein reichen dafür nicht aus. Für eine belastbare Berechnung müssen die Prozessereignisse eindeutig einer Charge und einem Arbeitsschritt zugeordnet sein.

Ein Audit Trail kann ergänzend die zeitliche Folge von Änderungen an elektronischen Aufzeichnungen nachvollziehbar machen; seine Einträge sind jedoch nicht automatisch mit Beginn und Abschluss eines Arbeitsschritts gleichzusetzen.

Aus verfügbaren Ereignisdaten folgt noch keine fertige Wertstromkarte. Dafür muss festgelegt werden, welche Ereignisse zum betrachteten Wertstrom gehören und wie ihre Zeitabstände fachlich interpretiert werden.

Der Soll-Wertstrom verkürzt Übergaben, nicht die Qualitätsanforderungen

Aus der Analyse der Charge CH-963 könnte sich ergeben, dass der Dokumentationsreview erst beginnt, wenn sämtliche Unterlagen nach Abschluss der Herstellung manuell als Paket zusammengestellt wurden.

Ein verbesserter Soll-Zustand würde prüfen, ob abgeschlossene Teile der Dokumentation früher zugänglich gemacht und noch offene Angaben eindeutig gekennzeichnet werden können.

Eine weitere Maßnahme könnte den Auslöser einer Abweichungsprüfung unmittelbar mit dem betroffenen Messwert und der anzuwendenden Arbeitsanweisung verbinden. Die zuständige Rolle erhält den fachlichen Kontext, ohne zuvor getrennte Dokumente zusammensuchen zu müssen.

Auch die Materialbereitstellung lässt sich untersuchen. Wenn ein bereits freigegebenes Ausgangsmaterial erst mit Verzögerung der vorgesehenen Produktionsaufgabe zugeordnet wird, kann der Informationsabgleich zwischen dem MES-System und der Materialbereitstellung eine Ursache sein, die geprüft werden muss.

Das Wertstromdesign muss beschreiben, welche Übergabe sich verändert, welche Nachweise erhalten bleiben und woran die Wirkung der Maßnahme gemessen wird.

ICH Q10 verlangt, Prozessleistung und Produktqualität zu überwachen und Verbesserungen kontrolliert umzusetzen. ^[7]

Eine kürzere Durchlaufzeit ist deshalb nur dann eine Verbesserung, wenn die geforderten Prüfungen, Aufzeichnungen und Entscheidungen weiterhin vollständig und wirksam ausgeführt werden.

Vor- und Nachteile: Eine Wertstromkarte zeigt nur den gewählten Ausschnitt

Der größte Vorteil der Wertstromanalyse liegt in ihrer Verständlichkeit. Sie macht Materialbewegungen, Informationswege und Wartephasen in einer gemeinsamen Darstellung sichtbar. Für einen abgegrenzten Ablauf kann die Methode zunächst ohne aufwendige technische Infrastruktur eingesetzt werden.

Eine klassische Wertstromkarte bleibt jedoch eine Momentaufnahme einer bestimmten Produktfamilie. Seltene Ausnahmen oder ungewöhnliche Abläufe können darin fehlen.

Bei hoher Variantenvielfalt reicht eine einzige Karte oft nicht aus. Ergänzende Auswertungen können zeigen, wie häufig unterschiedliche Ablaufwege auftreten und wie sich deren Durchlaufzeiten unterscheiden.

Die Betrachtung von Prozessvarianten macht sichtbar, dass derselbe Grundprozess mehrere tatsächlich ausgeführte Wege besitzen kann.

Die Wertstromanalyse liefert damit keine universelle Karte für den gesamten Betrieb. Sie schafft eine begrenzte, aber prüfbare Sicht auf einen bestimmten Produktions- und Informationsfluss.