Quality Function Deployment als Mittel zur Optimierung und Beschleunigung von Entwicklungsprozessen

Inhaltsverzeichnis

I Vorwort

III Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

IV Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Aufbau der Arbeit

2 Determinanten des Entwicklungsprozesses
2.1 Der Produktentwicklungsprozess (PEP)
2.2 Externe Herausforderungen
2.3 Interne Herausforderungen
2.3.1 Empirische Hintergründe
2.3.2 Technische Änderungen
2.3.3 Komplexität in Produkten

3 Methoden im Entwicklungsprozess
3.1 Kausalitätsmethoden
3.1.1 Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)
3.1.2 Fehlerbaumanalyse (FTA)
3.2 Entwicklungseffizienzsteigernde Methoden
3.2.1 Design of Experiments (DoE)
3.2.2 Theorie des erfinderischen Problemlösens (TRIZ)
3.2.3 Quality Function Deployment (QFD)

4 Quality Function Deployment
4.1 Einführung in Quality Function Deployment
4.1.1 Was ist QFD?
4.1.2 Geschichte des QFD
4.1.3 QFD-Ansätze
4.2 Rahmenbedingungen für QFD
4.2.1 Qualitätsphilosophie
4.2.2 Interdisziplinäres Teamwork
4.2.3 Der Moderator
4.2.4 Rechnergestützte Hilfsmittel
4.3 Vorgehensweise
4.3.1 Phase 0: Die Kundenanforderungen als Ausgangsbasis
4.3.2 Phase 1: Produktplanung
4.3.3 Phasen 2 bis 4 des HoQ
4.4 Nutzen- und Aufwandsbetrachtung der QFD-Anwendung

5 Optimierungsansätze zu QFD
5.1 Methodenverknüpfung nach Grasse
5.2 Modularisierung
5.2.1 Ansatz nach Pfeifer (ProQEngineering)
5.2.2 Weitere Ansätze
5.3 Schnittstellen der QFD zur Methodenerweiterung
5.4 QFD-Methodenerweiterung
5.4.1 Methoden der Kundenanforderungserfassung
5.4.1.1 Eigenschaftengenerierung
5.4.1.2 Eigenschaftenstrukturierung
5.4.1.3 Eigenschaftengewichtung
5.4.2 HoQ-Korrelationen und TRIZ
5.4.3 QFD und FMEA / FTA
5.4.4 QFD und DoE
5.4.5 QFD und Pugh Concept Selection
5.5 Unternehmensspezifische Aufwandsanpassung

6 Zusammenfassung und Ausblick

VI Literaturverzeichnis

I Vorwort

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im Kern mit dem Einsatz der Qualitätsmethode Quality Function Deployment in Entwicklungsprozessen und gibt einen Überblick zu den Forschungstätigkeiten des Einsatzes dieser Methode. Das Thema bietet für mich die Gelegenheit, mich mit einem an Bedeutung zunehmendem Thema des Qualitäts-managements vertieft zu beschäftigen. Mein Interesse für Qualitätsmanagement und Qualitätsmethoden wurde bereits in den Vorlesungen von Herrn Prof. Roland Jochem an der Universität Kassel geweckt, weshalb ich mich entschied, meine Diplomarbeit an dem Lehrstuhl für Qualitätsmanagement der Universität Kassel zu schreiben.

Während meiner Praktikumstätigkeit konnte ich dann bei dem Einsatz von einigen Qualitätsmethoden mitwirken, wodurch ich erste praktische Erfahrungen sammeln konnte und der Blick für die Funktionalität von Methoden geschärft wurde, was mir beim Verfassen dieser Arbeit als sehr hilfreich erschien. Zudem kristallisierte sich für mich das Thema der Qualitätsmethoden im Produktentwicklungsprozess immer mehr heraus.

In diesem Zusammenhang möchte ich insbesondere meinem Diplomarbeitsbetreuer Herrn Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dennis Geers für die gegebenen Freiheiten und Unterstützung bei der Wahl des Diplomarbeitsthemas, den zahlreichen Hilfestellungen und anregen-den Diskussionen danken.

Weiterhin möchte ich Herrn Prof. Roland Jochem und Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dennis Geers für die unkomplizierte und an den Studenten orientierte Art bei der Vorgehensweise der Diplomarbeitswahl und –durchführung danken. Ebenso gilt Herrn Prof. Roland Jochem und Herrn Prof. Konrad Spang mein Dank für die Übernahme der Tätigkeiten als Erst-und Zweitprüfer.

Schließlich möchte ich meinen Eltern insbesondere für die finanzielle Unterstützung während meiner Diplomarbeitsphase danken.

Christoph Holzapfel

III Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abb. 1: Begriffsabgrenzungen im Produktlebenslauf

Abb. 2: Herausforderungen im PEP

Abb. 3: Untersuchte Unternehmen

Abb. 4: Verlauf der Entwicklungskosten

Abb. 5: Komplexität als Merkmal der Systemstruktur

Abb. 6: Produkttypen nach Komplexität

Abb. 7: Qualitativer Verlauf der Gesamtzuverlässigkeit

Abb. 8: Befragung nach Qualitätsmethoden

Abb. 9: Entstehungsgeschichte der FMEA

Abb. 10: Systemstruktur Anpassungsgetriebe

Abb. 11: Funktionsstruktur des Anpassungsgetriebes

Abb. 12: Ursache-Wirkungs-Beziehung

Abb. 13: Fehlfunktionen des Anpassungsgetriebes

Abb. 14: FMEA-Formblatt

Abb. 15: FMEA-Vorgehensweise der Audi AG

Abb. 16: Arbeitsschritte der Fehlerbaumerstellung

Abb. 17: Knoten ohne Nachfolger

Abb. 18: UND-Verknüpfung

Abb. 19: ODER-Verknüpfung

Abb. 20: Vergleich des Gesamtaufwandes zwischen DoE-Methoden

Abb. 21: Versuchsplan mit orthogonalen Feldern

Abb. 22: Versuchsplan und Lineare Graphen

Abb. 23: Widerspruchsmatrix

Abb. 24: Fokussierung auf das IER

Abb. 25: Japanischer QFD-Begriff

Abb. 26: Historische Entwicklung von QFD

Abb. 27: Matrix der Matrizen nach Bob King

Abb. 28: Mehrstufige Qualitätsplanung mit dem HoQ

Abb. 29: Querschnitt eines HoQ

Abb. 30: Kano-Modell der Kundenanforderungen

Abb. 31: Die 10 Schritte des 1. HoQ

Abb. 32: Abbildung der Kundenforderung in einem Qualitätsplan

Abb. 33: Berechnung der absoluten Bewertung

Abb. 34: Korrelation der Qualitätsmerkmale, Schritt 6 Phase I

Abb. 35: Schritte 7, 8 und 9 des HoQ

Abb. 36: Teilematrix

Abb. 37: Prozessmatrix

Abb. 38: Reduzierung des Änderungsaufwandes durch mehr Systematik

Abb. 39: Nutzen von QFD

Abb. 40: Basismodulidentifikation der betrachteten QM-Methoden

Abb. 41: Beispiel einer Vergleichsmatrix einer AHP

Abb. 42: Beispiel der Gewichtungsberechnung

Abb. 43: Beispiel eines HoQ für eine Waschmaschine

Abb. 44: Ausschnitt des 2.HoQ

Abb. 45: 2.HoQ der Bauteile

Abb. 46: Schnittstellen zwischen QFD und FMEA/FTA

Abb. 47: Ermittlung kritischer Bauteile

Abb. 48: Das HoQ zur Selektion von Faktoren

Abb. 49: Pugh Concept Selection Matrix

Abb. 50: Methodenkombinationen im Nutzen-Aufwands-Kalkül

Abb. 51: Aufwandsanpassung durch Methodenkombination

Tab. 1: Zusammenhang von FMEA-Arten

Tab. 2: Vergleich der Vorgehensweisen

Tab. 3: Methoden des DoE

Tab. 4: Beispiel Versuchsplan

Tab. 5: Reaktionstabelle

Tab. 6: Varianzanalysetabelle

Tab. 7: Formeln zur Varianzanalyse

Tab. 8: Die 40 innovativen Prinzipien nach Altschuller

IV Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Zielsetzung

Aufgrund des in den vergangenen Jahren gestiegenen Wettbewerbsdrucks, den über-sättigten Märkten und den gestiegenen Kundenanforderungen, sehen sich Unterneh-men in der Situation, immer mehr an den Kunden orientierte Produkte zu entwickeln – und das in immer kürzerer Zeit. Es besteht die Gefahr, Abstriche bezüglich der Ent-wicklungsqualität hinnehmen zu müssen. Diese kann sich in mangelnder Produktreife und damit in einer verspäteten Markteinführung widerspiegeln. Erhöhte Kosten durch späte Änderungen, entgangene Umsätze und Imageverluste sind die Folge.¹ Es wird ersichtlich, dass Qualität mehr denn je ein wichtiger Faktor zur Erzielung von Wettbe-werbsvorteilen darstellt.

Die Grundsteine vieler Fehler, die ausschlaggebend sind für Qualitätseinbußen, wer-den bereits in der Entwicklung gelegt und haben daher ebenfalls eine große Auswir-kung darauf, welche Qualität produziert wird und letztendlich den Kunden erreicht. Zahlreiche Untersuchungen bestätigen die steigende Anzahl der Entwicklungsfehler und die damit einhergehende gestiegene Bedeutung zur Bekämpfung dieser.² So wun-dert es z.B. nicht, dass vermutete 80% der Herstellkosten in der Entwicklung stecken.³

Nicht zuletzt aufgrund dieser problematischen Situation wird die Notwendigkeit eines vermehrten Einsatzes präventiver Maßnahmen zur Vermeidung von Qualitätsmängeln offensichtlich.

Die Forderung lautet daher: „QM in die Entwicklung!“⁴

Das Qualitätsmanagement bietet eine Reihe von entwicklungsbegleitenden Methoden, die gezielt auf eine qualitätsorientierte Gestaltung der Entwicklungstätigkeiten ausge-richtet sind und damit eine Lösung der angesprochenen Problemsituation darstellen.

Eine besondere Herausforderung bei der Implementierung und Anwendung der Quali-tätsmethoden im Produktentstehungsprozess liegt in dem hohen Aufwand der Metho-den, die mitunter von Unternehmen als sehr komplex angesehen werden. Da das Nut-zen-Aufwandsverhältnis nicht immer klar ist, verzichten viele Unternehmen, insbeson- dere kleine und mittelgroße Unternehmen, auf einen umfassenden Einsatz der Metho-den.

Vor diesem Hintergrund ist es von entscheidender Bedeutung die Qualitätsmethoden gezielt, situationsspezifisch und, unter Berufung auf Synergien, kombiniert einzuset-zen, um so einen möglichst hohen Nutzeneffekt zu erzielen.

Das Ziel dieser Arbeit liegt daher in dem Aufzeigen möglicher Kombinationseffekte basierend auf einer Anwendung der Methode „Quality Function Deployment“ und der Optimierung einer Anwendung dadurch entstehender Effizienzsteigerungen. Ferner soll den Unternehmen das Anwenden von Methoden erleichtert werden und dazu beitra-gen, dass vermehrt auf einen Methodeneinsatz bei der Produktentwicklung gesetzt wird.

1.2 Aufbau der Arbeit

Nachdem in Kapitel 1 eine kurze Einführung in die Thematik gegeben wird und die ak-tuelle Problemsituation beschrieben wird, fokussiert Kapitel 2 den Produktentwick-lungsprozess mit all seinen Herausforderungen, die es unternehmerisch zu bewältigen gilt. Aufbauend auf diesen Herausforderungen, werden in Kapitel 3 detailliert die ein-schlägigen Methoden im Entwicklungsprozess dargestellt, welche den Produktentwick-lungsprozess in dieser Hinsicht unterstützen können.

Anschließend wird im vierten Kapitel ausführlich Quality Function Deployment (QFD), als einer dieser Methoden, in den Mittelpunkt der Betrachtung gestellt und näher be-schrieben.

Im fünften Kapitel, als Kernpunkt dieser Arbeit, werden Optimierungsansätze bezüglich Zeitersparnis, Strukturierungsmöglichkeiten und Methodenkombinationen im Rahmen einer QFD-Anwendung gefunden und hinsichtlich des Aufwandes und Nutzens analy-tisch bewertet. Dabei wird auf die zuvor beschriebenen Methoden Bezug genommen, und auf Problematiken der QFD eingegangen. Abschließend werden in Kapitel 6 die Erkenntnisse zusammengefasst und ein Ausblick gegeben.

2 Determinanten des Entwicklungsprozesses

2.1 Der Produktentwicklungsprozess (PEP)

Die Entstehung eines Produktes kann als ein im Unternehmen ablaufender Prozess verstanden werden, der durch die Kombination von Wissen und Informationen externer und interner Quellen mit anderen, unternehmensinhärenten Produktionsfaktoren ge-kennzeichnet ist.⁵

Dieser Produktentwicklungsprozess gliedert sich wiederum in Teilprozesse, im Fol-genden als Phasen bezeichnet. Es besteht in der Literatur bislang keine Einigkeit über den Umfang und die Benennung der zu betrachtenden Phasen. Dem Verständnis von Wheelwright (1994) folgend, soll daher als Grundlage dieser Arbeit der Produktentwick-lungsprozess die Phasen Konzeptfindung, Produktplanung, Produkt- und Prozessengi-neering und Serienanlauf beinhalten, wobei die Phasenübergänge die Meilensteine darstellen (siehe Abb. 1). Die Phasenmodelle sollten an die jeweiligen Unternehmen angepasst werden und dienen als„grobe Richtschnur für das Management“⁶.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Begriffsabgrenzungen im Produktlebenslauf⁷

Der Begriff des Produktentwicklungsprozesses ist von dem des Produkterstellungspro-zesses zu trennen. Letzterer bezieht zusätzlich die Phasen Produkti-on/Produktherstellung und Vertrieb mit ein.⁸

Der Produktentwicklungsprozess kann durch einen parallelen, technischen Kreations-prozess unterstützt werden.⁹ Dieser entwickelt Technologien zur Reife, bis sie vom

Produktentwicklungsprozess aufgenommen (Fishing) und schließlich von diesem auf den Markt gebracht werden.¹⁰

Die Beherrschung des von sich aus schlecht strukturierten, von Unsicherheiten und Änderungsschleifen¹¹ bestimmten Produktentwicklungsprozess stellt einen bedeuten-den Wettbewerbsvorteil dar.¹² Dieser schlägt sich in Produkten nieder, die schneller auf den Markt gelangen und effizienter und damit kostengünstiger entwickelt wurden.¹³ Eine sorgfältige Planung und Steuerung für eine bessere Strukturierung des Entwick-lungsprozesses kann mit den unterschiedlichen Herausforderungen, die aus Unsicher-heiten resultieren, besser umgehen und das Geschäftsrisiko minimieren.¹⁴ Die Arten von Herausforderungen, die im Entwicklungsprozess entstehen und deren Abhängig-keiten, sind in Abb.2 veranschaulicht und sollen im nachfolgenden Abschnitt detailliert beschrieben werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Herausforderungen im PEP¹⁵

2.2 Externe Herausforderungen

Industrieunternehmen sehen sich seit Beginn der 80er Jahre einem zunehmend dyna-mischen und volatilen Umfeld ausgesetzt. Planungsgrundlagen können nach kurzer Zeit bereits obsolet sein und Prognosen können nur mit hoher Ungenauigkeit gegeben werden. Dieser Trend hält bis heute an und stellt die Unternehmen vor verschiedene Herausforderungen.

Die externen Herausforderungen lassen sich auf drei Schwerpunkte konzentrieren: Dem verschärften internationalen Wettbewerb, gestiegenen Kundenanforderungen und das verstärkte Vordringen neuer Technologien. Diese Herausforderungen sollen nach-folgend beschrieben werden.

Verschärfter Wettbewerb:

Im Zuge der verstärkten Globalisierung durch die Auflösung von Handelsbarrieren, dem Fallen der Kosten für internationale Transporte und Kommunikation sowie der globalen Integration von Kapitalmärkten und sinkenden politischen Restriktionen,¹⁶ wurde die Tür für den Wettbewerb auf der Weltbühne geöffnet. Die Folge wird in einer steigenden Wettbewerbsintensität zwischen den Unternehmen offensichtlich. Ehemals regional angesiedelte Unternehmen werden auf dem Weltmarkt agierende, sogenannte „global players“.

Die Anzahl der damals konkurrierenden Hersteller war lokal beschränkt, wohingegen der heutige Wettbewerb zwischen einer Großzahl von Unternehmen stattfindet,¹⁷ die nun Zugang zu einem internationalen Kundenpool haben. Die daraus erwachsenden Chancen haben internationale Firmen wie Nokia erkannt. Es wäre im Fall von Nokia wohl kaum möglich gewesen, Umsätze in Höhe von 50,710 Mrd. € im Jahre 2008¹⁸ allein auf dem finnischen Markt mit einem nominalen BIP von geschätzten 186,2 Mrd. €¹⁹ zu erwirtschaften. Da es in einem solchen Umfeld von Vorteil ist, neue Produkte schneller als andere auf den Markt zu bringen „wurden Innovations- und Entwicklungs-zyklen industrieller Güter stark verkürzt.“²⁰

Technologischer Wandel:

Der technologische Wandel in den 70ern brachte eine Reihe technologischer Neue- rungen auf einer breiten Front hervor. Der substanzielle technologische Umbruch, auch als „dritte industrielle Revolution“ bekannt,²¹ war durch Technologien wie„Roboter- und Sensortechnik, Gen- und Biotechnologie, Verbundwerkstoffe, Recyclingverfahren, computergestützte Konstruktion und Fertigung, Telekommunikation und Mikroelektro-nik“²²gekennzeichnet. Das enorme Innovationspotential dieser Technologien wurde von Unternehmen erkannt und stellte sie vor die Herausforderung der Aneignung von entsprechenden Kompetenzen und deren Integration in vorhandene Entwicklungspro-zesse.

Ein Ende des besagten Umbruchs lässt sich bis heute nicht absehen. Die aus heutiger Sicht zukunftsweisenden Technologien sind:²³

- Wachsende Computerleistung
- Leistungsfähigere Datenübertragungssysteme
- Display-Innovationen
- Internetisierung
- Dematerialisierung und Virtualisierung
- Human-Machine-Interfaces
- Automatisierung und Robotik
- E-Business
- Künstliche Intelligenz
- Wissenssysteme
- Photonik und Sensorik
- Biometrie und Bionisierung
- Mikrosystemtechnik und – verfahrenstechnik
- Nanotechnologie
- Bio- und Gentechnologie

Steigende Kundenansprüche:

Seit Anbeginn der industriellen Revolution ist ein Anstieg des Lebensstils in westlichen Ländern zu verzeichnen. Damit verbunden ist ein Anstieg der Konsumneigung,²⁴ denn ein Lebensstil wird üblicherweise durch Konsumgüter manifestiert. Mit der Zeit werden immer höhere Anforderungen an Güter gestellt, um den anwachsenden Lebensstil auszudrücken. Dies stellt Unternehmen vor die Aufgabe, die steigenden Erwartungen ständig erneut zu erfüllen, um so ihre Kunden zu befriedigen. Die Konsequenz daraus Determinanten des Entwicklungsprozesses 7 ist, dass„Kundenerwartungen ganzheitlicher, kompletter, anspruchsvoller und unter-schiedlicher [werden].“²⁵

Ein weiteres Problem ist die steigende Frequenz, mit der sich Kundenerwartungen än-dern. Annahmen zu Kundenanforderungen als Eingangsgrößen können sich während der Entwicklung als bereits überholt herausstellen. Die entwickelten Produkte oder Dienstleistungen sind dann nicht mehr deckungsgleich mit den Kundenanforderungen, das Absatzziel wird wahrscheinlich verfehlt werden.

2.3 Interne Herausforderungen

Als Ausgangspunkt einer Diskussion bezüglich der Ursachen von unternehmensinter-nen Problemen in Entwicklungsprozessen sollen empirische Nachforschungen dienen. Diese Ursachen entspringen dem unternehmerischen Handeln als Reaktion auf die externen Herausforderungen und werden folglich als „interne Herausforderungen“ be-handelt.

2.3.1 Empirische Hintergründe

Es gibt zwei jüngere Untersuchungen zu den internen Herausforderungen, die nachfol-gend vorgestellt werden sollen:

DasFraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)beschäftigte sich in einer Studie aus dem Jahre 2003 mit dem Thema der Effizienzsteigerung von Entwick-lungsvorhaben in der deutschen Automobilindustrie.²⁶

Durch 40 umfangreiche Experteninterviews und weiteren 100 Befragungen von Unter-nehmen in der Automobilbranche sollten die Problemfelder herauskristallisiert werden, in denen die Experten Schwächen erkannten und somit Verbesserungspotentiale be-stehen. Die Aufteilung der Befragten lässt sich aus Abb.3 entnehmen.

Die wesentlichen Erkenntnisse der Studie sind folgende:²⁷

- Entwicklungsziele werden mit nicht ausreichender Sicherheit erreicht.
- Das Verbesserungspotential bei der Entwicklung von Automobilen beträgt durchschnittlich 27%.
- Modellvarianten und die Produktkomplexität werden weiter steigen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Untersuchte Unternehmen²⁸

Als besonders wichtige Handlungsfelder konnten die ThemenProjektmanagement, Kooperation/KommunikationundEntwicklungsprozesseausgemacht werden.²⁹

Im Rahmen des Projektmanagements wurden unzureichend kompetente Projektmana-ger und fehlendes Änderungsmanagement festgestellt.

Die späte Einbeziehung von Systemlieferanten in den Entwicklungsprozess, unvoll-ständige Lastenhefte und mangelnde Entwicklungsfähigkeiten der Zulieferer sind dem Themenfeld der Kooperation und Kommunikation zuzuordnen.

Bei den Entwicklungsprozessen wurden u.a. ein fehlendes Schnittstellenmanagement und die ungerechtfertigte Konzentration auf technische Aspekte anstelle von einer Aus-richtung auf Kundenanforderungen bemängelt. Vor dem Hintergrund dieser Arbeit sind dabei letztere Mängel von besonderem Interesse. Speziell auf die Kundensituation eingehend wird konstatiert:

„Bezogen auf das Automobil als Endprodukt sehen die befragten Experten eine stärkere Berücksichtigung der Kundenbedürfnisse als eine der wichtigsten He-rausforderungen in der Fahrzeugentwicklung. Immerhin meinen rund die Hälfte der befragten Experten, dass im laufenden Entwicklungsprozess die Leis-tungsmerkmale des Endproduktes »Auto« bezogen auf den wahren Kunden-nutzen unter die Räder kommen.“³⁰

Über die Darstellung bestehender Herausforderungen in der Automobilindustrie hinaus, gibt die Studie eine Reihe von Handlungsempfehlungen bezogen auf die entsprechen-den Problemfelder. Diese Empfehlungen sind jedoch offensichtlich und nur sehr allge-mein formuliert. Auf einen detaillierten Handlungsleitfaden und Methodeneinsatz wird nicht weiter eingegangen.

In einer weiteren Studie, welche von der amerikanischenOriginal Equipment Suppliers Association (OESA)und der BeratungsfirmaMcKinsey & Companyim Jahre 2005 durchgeführt worden ist, werden Verschwendungen infolge einer ineffektiven Zusam-menarbeit zwischen OEM und Zulieferer identifiziert und deren wirtschaftliche Bedeu-tung veranschaulicht.³¹

So würden durchschnittlich mehr als 10 Mrd. US$ aufgrund schlechter Planung und mangelhafter Koordination zwischen Autoherstellern und Teilezulieferern verschwen-det. Da es große Diskrepanzen zwischen den unterschiedlichen Unternehmen gibt, bestünde hier ein enormes Einsparpotential, wenn man sich die effizientesten Unter-nehmen ansähe.³²

Die Studie basiert auf einer umfassenden Untersuchung von 43 Produktentwicklungs-projekten, welche durch 20 Experteninterviews und 50 Workshops ergänzt wird.

Ergebnis der Studie war die Erkenntnis, dass sich 80% der Verschwendungen auf drei Bereiche beschränken:

-Änderungen an Produktspezifikationen

Es wird geschätzt, dass technische Änderungen der Industrie einen Schaden von jährlich 6 Mrd. US$ verursachen. Das sind zuzügliche 360 US$ pro Fahr-zeug auf Seiten der Zulieferer. Der Großteil dieser Kosten entsteht durch kons-truktive Änderungen in den späten Phasen des Entwicklungsvorganges, wie beispielsweise bei der Änderung von Fertigungswerkzeugen. Die Branchenbes-ten konnten diesem Phänomen durch die frühe Einbindung von Zulieferern und einer gemeinsamen Definition von Spezifikationen in den frühen Phasen entge-genwirken. Weiterhin werden durch späte Änderungen zusätzliche Verhand-lungsanstrengungen zwischen OEM und Zulieferer verursacht, was wiederum einen nicht vernachlässigbaren Mehranteil an Zeit nach sich zieht.
-Überhöhte Produktkomplexität
Als zweite Ursache von Verschwendung wird eine übermäßige Komplexität der Produkte gesehen. Diese wird sichtbar durch unnötige Varianten von Merk-malsausprägungen und Varianzen.
Dieses Problem schlägt laut Studie mit zusätzlichen 1,5 Mrd. US$ pro Jahr zu Buche. Dieser Punkt ist ein Teilaspekt des sogenannten „Overengineerings“. Fraglich ist, ob der Kunde wirklich eine entsprechende Variantenauswahl über-haupt fordert.
-Fehlerhafte Annahmen bei der Schätzung von ProduktionskapazitätenZu optimistische Volumenprognosen führen zu weiteren Mehrkosten von 1 Mrd. US$ jährlich. Folge der Fehleinschätzungen sind Zulieferfirmen, die unter ihren Kapazitäten produzieren müssen.

Zusammenfassend können Schnittstellenprobleme, fehlende Kundenorientierung, Än-derungen und überhöhte Produktkomplexität als für diese Arbeit relevanten Herausfor-derungen im Produktentwicklungsprozess gesehen werden.

Im Einzelnen sollen die Themen Änderungen und Komplexität als Kernherausforde-rungen in den beiden folgenden Kapiteln näher beschrieben werden.

2.3.2 Technische Änderungen

Zu Beginn eines Entwicklungsprojektes werden Entwicklungsziele in Form von Spezifi-kationen von Produktmerkmalen festgelegt,³³ dabei herrscht Unsicherheit bezüglich der Erreichung der Zieldefinition.

Einschlägige Literatur nennt in diesem Zusammenhang drei Gründe für technische Änderungen:

Zum einen werden Änderungen im Entwicklungsprozess erforderlich, wenn die gesetz-ten Ziele nicht erreicht werden (1).³⁴ Der zweite Fall, bei dem Änderungen vollzogen werden müssen, ist bei der Akquise neuer und relevanter Informationen, die auf sich ändernde Rahmenbedingungen, wie Gesetze oder Kundenanforderungen, zurückzu-führen sind (2).³⁵ Diese Art von Änderungen gilt als neuerungsbedingt.³⁶

Schließlich zählt eine Änderung als fehlerbedingt, wenn sie durch Mängel im Entwick-lungsprozess hervorgerufen wird (3).³⁷

Eine detailliertere Auflistung von speziellen Änderungsursachen findet sich in Dippe (2008):

-„begrenzte Vorhersagbarkeit der Anforderungserfüllung durch neuartige technische Lösungen.

-Vielzahl von Einflussfaktoren bei der Integration komplexer Systeme.
-begrenzte Spezifikationsfähigkeit neuartiger Funktionen durch den Kunden.
-mangelnde Stabilität von Entwicklungszielen auf Grund dynamischer Ent-wicklung von Marktanforderungen.
-unvollständige Nutzung bekannter Informationen auf Grund ungeeigneter Entwicklungsprozesse.
-mangelnde Anreizsetzung zur frühen Identifikation möglicher Änderungsur-sachen in Entwicklungsorganisationen und im Rahmen vertraglicher Liefer-beziehungen.“³⁸

Allen Änderungsgründen ist die Berücksichtigung neuer Erkenntnisse durch Informa-tionen gemein. Informationen können nach Browning aus drei Quellen stammen:³⁹

- Bereits vollzogene Entwicklungsschritte passen deren Output an, da ei-ne Änderung der Annahmen stattgefunden hat.
- Parallele, gekoppelte Aktivitäten ändern bei Zusammenbringen deren gemeinsame Annahmen.
- Durch Verifikations- und Validierungsvorgänge entdeckte Fehler oder Inkompatibilitäten, die eine erneute Bearbeitung bereits angeschlosse-ner Aktivitäten notwendig macht.

Es wird deutlich, dass der Entwicklungsprozess durch das Auftreten von Änderungen kein linearer, sondern ein iterativer, also ein sich wiederholender Prozess ist.⁴⁰

Eppinger definiert Iterationen ausgelöst durch Änderungen als„the repetition of activi­ties to improve an evolving design.”⁴¹

Die Iterationsschleifen sind, ähnlich wie Änderungen, an sich als wertneutral zu sehen, da sie jeden Entwicklungsprozess kennzeichnen und eine Verbesserung mit sich füh-ren. Der Nutzen von Änderungen lässt sich beispielsweise festmachen durch die„[...] Erhöhung des Kundennutzens, Senkung der Fertigungs-, Montage- und Lebenszyklus-kosten [sowie der] Vermeidung später Fehlerkosten [...]“⁴²

Andererseits machen Iterationen, je nach Branche, 13 bis 70 Prozent der Entwick-lungszeit aus und konsumieren Ressourcen in Form von Ingenieurstunden und Geld.⁴³

Browning schlägt daher für weitere Untersuchungen eine Untergliederung des Iterati-onsbegriffs in zwei Kategorien vor:⁴⁴

- Intentional iterations(geplante Iterationen):

„Purposely performed in a coupled design process to create useful in­formation enabling convergence on a desirable solution [...] or produc­ing learning [...]”.

- Unintentional iterations(ungeplante Iterationen):

„Resulting from new information arriving at the wrong time in the process [...]”.

Es wird folglich die Reduzierung der ungeplanten Iterationen und damit der fehlerbe-dingten Änderungen postuliert.

Untersuchungen zeigen, dass 40% der durch ungeplante Iterationen entstehenden Änderungen durch präventive Maßnahmen abgestellt werden können.⁴⁵ Die Häufigkeit mit denen von Spezifikationen aufgrund von Änderungen abgewichen wird, ist ferner kennzeichnend für die Instabilität des Entwicklungsprozesses.⁴⁶

In der Literatur wird die Anzahl an Änderungen folgerichtig als Indiz für die Effektivität des Produktentwicklungsprozesses verwendet.⁴⁷

Beispiele für zusätzliche Aufwendungen, die eine Ineffektivität veranschaulichen sind die Planung- und Verwaltung von Änderungen (Änderungsmanagement), Nacharbeit, Entsorgungskosten und Kosten für die Neuanfertigung von Werkzeugen.⁴⁸

Außerdem gilt es zu beachten, dass je weiter eine Änderung in eine späte Phase des Entwicklungsprozesses fällt, es umso aufwendiger ist, bereits erfolgte Entwicklungstä-tigkeiten rückgängig zu machen,⁴⁹ da es zu Rückwirkungen mit den vorherigen Pha-sen kommt (Siehe Abb. 4). So besagt die im Qualitätsmanagement bekannte „rule of ten“, dass beim Überschreiten jeder Entwicklungsphase sich die Kosten für eine Ände-rung um das Zehnfache erhöhen.

Es ist daher zusätzlich zu der Vermeidung fehlerbedingter Änderungen, eine allgemei-ne Vorverlagerung von Änderungen und Iterationen in frühe Phasen zum Erreichen einer erhöhten Effizienz dienlich. Eine Methode, die wie geschaffen dafür ist, ist Quality Function Deployment (QFD). Diese Methode wird in Kapitel 4 detailliert beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Verlauf der Entwicklungskosten⁵⁰

2.3.3 Komplexität in Produkten

Zur Beschreibung von Eigenschaften komplexer Produkte bedient sich die Literatur des Begriffs des Systems. Ein System, wie z.B. ein Produkt, besteht demnach aus einer Vielzahl von Teilen und deren Beziehungen zueinander.⁵¹ Die zeitliche Veränderung der Teile oder Beziehungen,⁵² sowie eine hohe Anzahl der zu betrachtenden Teile (Va-rietät), eine komplizierte Beziehungsstruktur (Konnektivität) dieser und die Neuheit der Technologie,⁵³ wird durch die Komplexität eines Systems beschrieben (siehe Abb. 5).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Komplexität als Merkmal der Systemstruktur⁵⁴

Daraus ergeben sich nach Clark und Fujimoto vier Arten von Produkten, die in Abb.6 dargestellt sind.

Für diese Arbeit wird Produktkomplexität konzentriert auf das Vorliegen von Varianten-vielfalt. Die organisatorische Komplexität wird im Rahmen dieser Arbeit außer Acht gelassen. Clark und Fujimoto differenzieren den Vielfaltsbegriff weiter durch eine Ein-teilung in fundamentale Varianten und periphere Varianten.

Angelehnt an ein Beispiel aus der Automobilindustrie, ergeben sich fundamentale Va-rianten aus der Anzahl an Karosserieformen, Motoren und gesetzlichen Vorschriften, wie Links- und Rechtslenker und Airbagsystemen.⁵⁵

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Produkttypen nach Komplexität⁵⁶

Am Beispiel des Automobilherstellers Audi wird die enorme Vielfalt an fundamentalen Varianten anhand des Audi A6 (C-Reihe) sichtbar. So gab es im Jahre 2007 bereits über 10 Derivate der C-Reihe.⁵⁷

Periphere Varianten entstehen durch kleinere Detailänderungen, die den Gesamtein-druck des Produktes nicht beeinflussen.⁵⁸ An einem Fahrzeug sind dies Außentrimteile und Interieurausstattungen, wie Sitzbezüge und unterschiedliche Blendenarten.

Dem Anstieg der Komplexität eines Produktes steht eine Flut von Mehraufwendungen und Risiken gegenüber. Steigt die Variantenanzahl an, so kostet das dem Unterneh-men Geld. Es entsteht ein Mehraufwand in Form von Kompexitätskosten für die zu- sätzlichen Bauteile, durch Erstellen von CAD-Modellen, deren Pflege und Dokumenta-tion, durch zusätzliche Tests,⁵⁹ sowie dem damit verbundenen Mehr an Ingenieurstundem⁶⁰ Weitere Probleme sind die Gefahr der Verlängerung der Entwicklungszeit, wenn sich Entwicklungsstufen nicht parallelisieren lassen und die Überbelastung der Kom-munikationswege durch vermehrten Bedarf an Wissensaustausch.

Wird die Komplexität von Produkten über das Fähigkeitsniveau des Unternehmens hinaus getrieben, so hat dies gravierende Folgen für die Qualität des Produktes. Ein Beispiel dafür ist die von Mercedes entwickelte E-Klasse im Jahre 2003.⁶¹ Hervorgeru- fen durch Elektronikprobleme kam es zu unzähligen Ausfällen. Man konnte dies auf die unzureichende Beherrschung der Komplexität zurückführen. Der Imageschaden haftet der Marke bis heute an. Die Abhängigkeit der Gesamtzuverlässigkeit eines Systems mit der Komplexität ist in Abb.7 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Qualitativer Verlauf der Gesamtzuverlässigkeit⁶²

Vor nicht weniger große, indirekte Probleme wird in diesem Zusammenhang die Pro-duktion gestellt.

Es entsteht dort zum einen ein spezieller Schulungsaufwand bedingt durch mehr Ar-beitsfolgen und lässt zum anderen den Lerneffekt erst verspätet eintreten.⁶³

Außerdem wird in der Fertigung die Durchlaufzeit erhöht, indem durch sinkende Los-größen die Rüst- und Nebenzeiten steigen.

Die Auslösung hoher Investitionen in flexible Fertigungssysteme, zusätzliche Werkzeu-ge, Handlingsgeräte und Anlagen ist ein weiteres Problem.⁶⁴

Diese indirekten Folgen sollen durch ein Beispiel eines Automobilherstellers verdeut-licht werden. Die Brüstung, als ein Teil des Cockpits eines sich in der Entwicklung be- findlichen Autos, hat aufgrund verschiedener Farbgebungen, technischer Ausführun-gen (Blendenarten, HUD⁶⁵) und Links-/Rechtslenkerwahl insgesamt ca. 63 Varianten. Dies bedeutet für die Produktion einen Flächenbedarf von ca. 150m2, wenn das an sich einfache Bauteil in der Nähe der Montagelinie vormontiert und zur Verfügung gestellt wird. Alternativ müsste das Bauteil zu Lasten des Projektbudgets intern oder extern vormontiert und als Perlenkette („just in time“ und „just in sequence“) angeliefert wer-den. Darüber hinaus entsteht auch in der Produktion ein zusätzliches Qualitätsrisiko, da ohne Maßnahmen, wie Poka Yoke⁶⁶ , das Vertauschungsrisiko von Bauteilen ans-teigt.

Den Entscheidungsträgern in der Entwicklung sind die umfassenden Auswirkungen oftmals nicht bewusst. Es sollte daher eine Sensibilisierung für diese Thematik in ent-sprechenden Bereichen vorangetrieben werden.

Es muss allerdings auch Gründe dafür geben, weshalb Unternehmen eine hohe Va-riantenanzahl und damit Komplexität ihrer Produkte pflegen. Hauptargument ist, dass durch viele Varianten eine bestmögliche Deckung der Kundenwünsche und eine Erhö-hung des Kundennutzens möglich ist und damit Gewinne in nieschenartigen Markt-segmenten gewonnen werden können. Wenn ein Unternehmen zudem auf komplexe Produkte setzt und diese hinreichend beherrscht, kann das als Marktbarriere für ande-re Hersteller fungieren, deren Kompetenzen im Umgang mit Komplexität nicht ausge-reift sind. Infolgedessen kann ein Imagevorteil entstehen, der das Produkt von Konkur-renzprodukten hervorstechen lässt.

Nichtsdestotrotz ist es fraglich, ob damit vorhergehende Mehraufwände gerechtfertigt sind. Es wird ersichtlich, dass im Rahmen einer auf die eigenen Unternehmensfähig-keiten ausgerichtete Strategie eines ausgeglichenen Komplexitätsumgangs, der Nut-zen und Aufwand von Komplexität unter Einbeziehung aller Beteiligten sorgfältig aus-gewogen werden muss. Dies ist die Aufgabe eines jeden Entwicklungsteams.

Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass der zusätzlich entstandene Nutzen durch die Produktvarianten von dem Kunden auch als solcher wahrgenommen wird. Entwick-lungsabteilungen laufen Gefahr, Produkte mit technischen Details zu verkomplizieren, ohne sich dabei an den Marktbedürfnissen zu orientieren. In diesem Zusammenhang hat sich der Begriff „Overengineering“ in der Literatur eingebürgert. In den nachfolgen-den Kapiteln werden daher Methoden vorgestellt, die mit dazu beitragen, ein Overen-gineering zu vermeiden.

3 Methoden im Entwicklungsprozess

Dieses Kapitel soll einen Überblick über die in frühen Entwicklungsphasen eingesetz-ten gängigen Methoden geben. Die Methoden sind im Folgenden allgemein in präven-tive Kausalitätsmethoden und Methoden, die den Entwicklungsprozess aktiv durch Effi-zienzsteigerungen unterstützen, gegliedert. Auf diese Methoden wird in Kapitel 5 im Zusammenhang einer Methodenkombination zurückgegriffen.

Es erscheint sinnvoll, den Methodenbegriff vorab zu definieren. Methoden werden nach VDA 13 als„planmäßig angewandte, begründete und festgelegte Arbeitsweisen zur Erreichung definierter Ziele mit planbarem Aufwand“⁶⁷definiert.

Die Methoden können ferner als operationalisierte Funktionen des Qualitätsmanage-ments verstanden werden.⁶⁸

Sie werden auf einer prozesshaften Ebene angewandt und stellen Verfahren mit einer speziellen Vorgehensweise dar, wohingegen Qualitätsinstrumentebzw. –werkzeugeauf einer instrumentalen Ebene angesiedelt sind.⁶⁹ Eine klare Unterscheidung der Be-griffe „Qualitätsmethode“ und „Qualitätswerkzeug“ fällt jedoch nicht immer leicht, wes-halb die Begriffe oft als Synonyme benutzt werden.⁷⁰

Der Begriff der Qualitätstechnikfasst die Qualitätsmethoden und Qualitätswerkzeuge zusammen.⁷¹

In der Praxis können 75% der Entwicklungsansätze als unsystematisch angesehen werden.⁷² Es verwundert deshalb nicht, dass bei einer Befragung von 22 Lieferanten zu den gängigsten Methoden im Entwicklungsprozess ein deutliches Defizit beim Me-thodeneinsatz festgestellt werden konnte (siehe Abb. 8). Es konnte allerdings an ande-rer Stelle nachgewiesen werden, dass die Wahl verschiedener Methoden-Sets einen direkten Einfluss auf die Qualität eines neuen Produktes hat.⁷³ Mitgrund dafür ist, dass eine Anwendung von Qualitätsmethoden„zu einer verbesserten Gestaltung von Abläu-fen [führt, welche] die gezielte Problemlösung in allen betrieblichen Bereichen [unter-

stützt].“⁷⁴Als möglicher Grund für einen Verzicht einer Methodenanwendung kann der zunächst hohe Aufwand gesehen werden, der insbesondere bei der Einführung einer Methode die Ressourcen des Unternehmens belastet (Siehe auch Kapitel 4.4).

Es werden die aus Sicht des Autors wichtigen Methoden im Entwicklungsprozess nachfolgend detailliert erläutert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Befragung nach Qualitätsmethoden⁷⁵

3.1 Kausalitätsmethoden

3.1.1 Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

Zu einer der etabliertesten Methoden im Qualitätsmanagement zählt die Fehlermög-lichkeits- und Einflussanalyse (FMEA). Durch eine bereichsübergreifende und syste-matische Vorgehensweise gekennzeichnet, hat die FMEA die „Erfassung möglicher

Probleme sowie deren Risiken und Folgen bereits vor ihrer Entstehung“⁷⁶und an- schließender Definition von Abstellmaßnahmen erfasster Fehler als Inhalt.

Ähnlich wird der Begriff durch den Verband der Automobilindustrie (VDA) definiert:

„[...] die FMEA [dient] dazu, frühzeitig mögliche Fehler zu erkennen, um deren Entstehung bereits im Vorfeld abwenden zu können.“⁷⁷

Ein Fehler nach dem Verständnis dieser Arbeit ist„ein Merkmalswert, der die vorgege-benen Forderungen nicht erfüllt.“⁷⁸

Eingesetzt wird sie zur Fehlerverhütung, sowohl bei Produkten als auch bei Prozessen, über den gesamten Produktentwicklungsprozess hinweg.

Geschichte der FMEA:

Die FMEA hat ihre Ursprünge bereits in den 40er Jahren, wo sie von dem US Militär als Methode zur Bewertung der Zuverlässigkeit entwickelt wurde.⁷⁹

Mitte der 60er Jahre von der NASA für Luft- und Raumfahrtprojekte wie den Apollomis-sionen in den USA weiterentwickelt, wurde die dort unter dem Namen „Failure Modes and Effects Analysis“ bekannte Methode schon bald für weitere Anwendungsfelder eingesetzt. So zählt die Kerntechnik zu einer der ersten Branchen, die die Methode für ihre Zwecke entdeckt hatte. Allen frühen Anwendern ist gemein, dass sie in Bereichen agierten, wo der Qualitätsbegriff sehr eng mit dem der Sicherheit verbunden ist.⁸⁰ Ein Fehler hätte demnach nicht nur Kunden unzufrieden gestimmt, sondern lebensbedroh-liche Folgen haben können.

Es dauerte nicht lange bis die Automobilindustrie auf die neue Methode aufmerksam wurde. Als erster Fahrzeughersteller setzte die Firma Ford 1977 die Methode zur Feh-lerverhütung ein.⁸¹ Weitere US Autokonzerne, sowie europäische und japanische Hers-teller, folgten in den darauf folgenden Jahren. Die Branchen der Medizin- und Nach-richtentechnik,⁸² Elektronik, und Software⁸³ führten in den 90er Jahren ihre Versionen der FMEA ein. 1986 wurde die FMEA erstmals in einem Band des VDA aufgenommen und 1996 weiter angepasst.⁸⁴

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9: Entstehungsgeschichte der FMEA⁸⁵

Mittlerweile ist die FMEA verpflichtend für alle Unternehmen, die sich nach QS-9000 oder der DIN EN ISO 9004-1 zertifizieren lassen.

Arten der FMEA:

Es können drei ursprüngliche Arten der FMEA unterschieden werden.

System-FMEA:

Bei der System-FMEA wird das einwandfreie Zusammenwirken einzelner Systemkom-Systemkomponenten untersucht⁸⁶ und anschließend das Verhalten des Systems aufgrund mögli- cher Fehler der Komponenten erfasst.

Die System-FMEA ist für die Anwendung in der frühen Phase des Entwicklungsprozes-ses gedacht und kann somit Fehler schon beim Systementwurf verhindern. Sie dient gleichzeitig aber auch zur Überprüfung der Einhaltung gesetzlicher Rahmenbedingun-gen und kann sogar als Hilfe bei der Auswahl einer Reihe zu vergleichender Systeme benutzt werden.⁸⁷

Konstruktions-FMEA:

Basierend auf Stücklisten, Zeichnungen und einer vorhergegangenen System-FMEA, behandelt die Konstruktions-FMEA Produkte auf Baugruppen- und Bauteilebene. Auch hier wird das Ziel verfolgt, alle möglichen Fehler im Vorhinein zu beseitigen, bevor die-se auftreten können. Dabei geht die Konstruktions-FMEA nach dem Top-Down Ansatz vor. Dies beinhaltet ein sequenzielles Vorgehen vom Gesamtsystem zu Baugruppen, von Baugruppen zu Teilgruppen und von diesen zu einzelnen Bauteilen. Angewendet in der Konstruktions- und Produktplanungsphase, besteht die Hauptaufgabe darin,„[...] Funktionalität, Zuverlässigkeit, Geometrien, Werkstoffauswahl, wirtschaftliche Herstell-barkeit, Prüfbarkeit und Servicefreundlichkeit [abzusichern].“⁸⁸Ziel der Konstruktions-FMEA ist also ein konstruktiv einwand- und fehlerfreies Produkt.⁸⁹

Prozess-FMEA:

Die Prozess-FMEA betrachtet Abläufe im Unternehmen, die zur Fehleranfälligkeit eines Produktes beitragen können.⁹⁰ Das Hauptaugenmerk liegt auf Fertigungs-, Montage-und Prüfprozessen. Die Prozess-FMEA kann jedoch ausgeweitet werden auf Lagerhal-tung und Verstand,⁹¹ sowie die Betrachtung ganzer Geschäftsprozesse zum Gegen-stand haben. Gefüttert mit den Informationen einer Konstruktions-FMEA, wird sie in der Produktionsplanungsphase zur Vermeidung prozessbedingter Fehler eingesetzt. Es werden daher alle Einflussgrößen erfasst, die den reibungsfreien Ablauf von Vorgän-gen erschweren könnten, um somit ein prozesssicheres und qualitätsfähiges Herstell-verfahren zu gewährleisten.⁹²

Die Abhängigkeiten der verschiedenen FMEA-Arten sind in Tab.1 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 1: Zusammenhang von FMEA-Arten⁹³

Die Untergliederung in System-, Konstruktions- und Prozess-FMEA stellt sich in der Praxis jedoch in vielerlei Hinsicht als ungeeignet dar. Hauptproblem ist, dass aufgrund der Komplexität von vielen Produkten ein behobenes Problem wiederum Fehler in be-reits vollzogenen, vorgelagerten Bereichen hervorrufen kann und müsste folglich in die bereits abgeschlossene System-FMEA einfließen. Dies ist jedoch generell nicht mehr möglich. Ebenso betrachten Konstruktions- und Prozess-FMEA lediglich Bauteile bzw. Teilprozesse. Das Zusammenwirken der Teile kann an sich aber wieder Fehler hervor-rufen.

Aus diesen Gründen wurde die FMEA von dem VDA zu der System-FMEA Produkt und System-FMEA Prozess weiterentwickelt. Beide FMEA-Arten betrachten nun Teile und Prozesse auf einer Gesamtebene und beseitigen somit die Mängel der ursprüngli-chen getrennten Vorgehensweise.

Der VDA definiert die FMEA-Arten folglich:⁹⁴

„DieProdukt-FMEAbetrachtet die geforderten Funktionen von Produkten und Systemen bis auf die Auslegung der Eigenschaften und Merkmale.

Dabei werden die möglichen Abweichungen betrachtet und die Ma1.nahmen zur Sicherstellung der Forderungen definiert.

DieProzess-FMEAbetrachtet alle Abläufe zur Herstellung von Produkten und Systemen bis zu den Anforderungen an die Prozesseinflussfaktoren.

Dabei werden die möglichen Abweichungen betrachtet und die Ma1.nahmen zur Sicherstellung der Abläufe und der Produktmerkmale definiert.“

Die grundsätzliche schematische Vorgehensweise, die im nachfolgenden geschildert wird, bleibt bei allen FMEA-Arten gleich.

Vorgehensweise:

Die Vorgehensweise bei der Anwendung einer FMEA beinhaltet unterschiedliche Schritte. Als Handlungsleitfaden findet man in der Literatur verschiedene Schrittabfol-gen, die sich größtenteils ähneln, jedoch teilweise auf verschiedenen Abstraktionsebe-nen angesiedelt sind und im Detail abweichen können (siehe Tab. 2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 2: Vergleich der Vorgehensweisen⁹⁵

In der Praxis hat sich die Einteilung der Vorgehensweise nach VDA-Band 4 durchge-setzt. Sie soll daher nachfolgend zur Beschreibung des Vorgehens bei der Anfertigung einer System-FMEA-Produkt dienen.⁹⁶

Schritt 1:Strukturanalyse:

Um das Gesamtsystem in sich besser verstehen zu können, wird dieses zu Beginn zerlegt. Dazu bietet es sich an, das System auf seine einzelnen Systemelemente her-unterzubrechen. Dies können je nach festgelegtem Detaillierungsgrad z.B. einzelne Bauteile, aber auch Baugruppen sein. Anschließend sollten die Systemelemente in einen hierarchischen Zusammenhang gebracht werden und festgelegt werden, welche der Systemelemente als kritisch gelten und daher mit einer FMEA weiter untersucht werden sollen.⁹⁷ Abb.10 zeigt beispielhaft eine vorgenommene Systemzerlegung an-hand eines Getriebes.

Die Strukturanalyse ist Basis für die im Schritt 2 erfolgende Funktionsanalyse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 10: Systemstruktur Anpassungsgetriebe⁹⁸

Schritt 2:Funktionsanalyse:

Ist die Systemstruktur beschrieben, werden den einzelnen Systemelementen Funktio-nen zugeschrieben. Dies kann zum einen durch die „top-down“-Ableitung von Topfunk-tionen zu Subfunktionen geschehen, zum anderen durch die „bottom-up“-Betrachtung vom einzelnen Bauteil zur nächsten Baugruppe.⁹⁹ Dabei ist zu beachten, dass die Be-schreibung der Funktionen „eindeutig, verifizierbar und validierbar“¹⁰⁰ ist. Anschließend wird das Zusammenwirken der einzelnen Systemelemente durch Funktionsnetze, Funktionsbäume, Flussdiagramme oder Ablaufdiagramme dargestellt (siehe Abb.11).¹⁰¹ Die hierarchisch untergeordnete Funktion beschreibt dabei, wie die vorher-gehende erfüllt werden soll.¹⁰²

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 11: Funktionsstruktur des Anpassungsgetriebes¹⁰³

Schritt 3:Fehleranalyse:

Mit Hilfe der Fehleranalyse werden die potentiellen Fehler, die zur Nichterfüllung der bereits beschriebenen Funktionen führen, ermittelt. Eine Fehlfunktion liegt demnach vor, wenn eine „Abweichung vom spezifizierten Sollzustand der Funktion, einge-schränkte Funktion, unbeabsichtigte Funktion oder Übererfüllung einer Funktion“¹⁰⁴ festgestellt wird. Im Normalfall werden auf Bauteilebene die Fehlfunktionen als physi-kalische Ausfallarten (Fehlerarten) erfasst.¹⁰⁵ Fehlfunktionen können aber auch als Fehlerursachen oder Fehlerfolgen erfasst werden. Fehlerursache, Fehlerart und Feh-lerfolge können ferner als Ursache-Wirkungs-Beziehung dargestellt werden (siehe Abb.12).

[...]

---

¹ Vgl. Dippe (2008) S.2f.

² Vgl. z.B. Dippe (2008) S.2

³ Vgl. Droz (1992) S.34ff.

⁴ Dudenhöffer (2004) S.1

⁵ Vgl. Backhaus (1992) und Schuhmann (1994) nach FQS (2001) S.3

⁶ Schubert (1991) S.73

⁷ Wheelwright (1994) nach FQS (2001) S.3

⁸ Vgl. Dippe (2008) S.30

⁹ Vgl. Clausing (2001) S.3

¹⁰ Vgl. Clausing (2001) S.3

¹¹ Vgl. Schubert (1991) S.73f.

¹² Vgl. Clark und Fujimoto (1991) S.17

¹³ Ebd. S.11

¹⁴ Vgl. Dippe (2008) S.77

¹⁵ Eigene Darstellung

¹⁶ Vgl. Wiersema und Bowen (2007) S.115f.

¹⁷ Vgl. Clark und Fujimoto (1991) S.12

¹⁸ NOKIA (2008) S.2

¹⁹ Statistics Finland (2009) o.S.

²⁰ Krause et al. (2007) S.89

²¹ Vgl. Bührer (2001) S.16

²² Ebd.

²³ Miýiý (2006) S.116ff.

²⁴ Vgl. Gehring (2006) S.10

²⁵ Clark und Fujimoto (1991) S.13

²⁶ Vgl. Bullinger et al. (2003) S.7f.

²⁷ Ebd.

²⁸ Bullinger et al. (2003) S.7

²⁹ Vgl. Dippe (2008)

³⁰ Bullinger et al. (2003) S.8

³¹ Vgl. Hensley und Knupfer (2005) S.11f.

³² Ebd. S.11

³³ Vlg. Dippe (2008) S.11f.

³⁴ Vgl. Smith und Eppinger (1998) S.1104ff.

³⁵ Vgl. Aßmann (2000) S.41

³⁶ Vgl. Conrat (1997) S.23

³⁷ Ebd.

³⁸ Dippe (2008) S.17

³⁹ Vgl. Browning (1998) S.33

⁴⁰ Vgl. Terwiesch und Loch (1999) S.160

⁴¹ Eppinger et al. (1997) S.112

⁴² Dippe (2008) S.14

⁴³ Vgl. Browning (1998) S.33

⁴⁴ Browning (1998) S.33

⁴⁵ Vgl. Conrat (1997) S.131

⁴⁶ Vlg. Dippe (2008) S.11f.

⁴⁷ Vgl. Bors (1995) S.3

⁴⁸ Vgl. Conrat und Riedel (1998) S.35

⁴⁹ Vgl. Dippe (2008) S.12

⁵⁰ Eigene Darstellung nach Terwiesch und Loch (1999) S. 164

⁵¹ Vgl. Pidwirny (2006) o.S.

⁵² Vgl. Krause et al. (2007) S.3

⁵³ Vgl. Novak und Eppinger (2001) S.196ff.

⁵⁴ Nach Patzak (1982) in Krause et al. (2007) S.3

⁵⁵ Vgl. Clark und Fujimoto (1991) S.134

⁵⁶ Clark und Fujimoto (1991) S.21

⁵⁷ Vgl. Herrmann und Peine (2007) S.651

⁵⁸ Vgl. Clark und Fujimoto (1991) S.134

⁵⁹ Vgl. Krause et al. (2007) S.10ff.

⁶⁰ Vgl. Clark und Fujimoto (1991) S.134

⁶¹ Vgl. Rose (2003) S.28f.

⁶² Kamiske und Brauer (1995) S.273

⁶³ Vgl. Krause et al. (2007) S.12ff.

⁶⁴ Ebd.

⁶⁵ Head up Display, Fahrzustandsanzeige projiziert an die Windschutzscheibe

⁶⁶ Japanisches Konzept zur präventiven Fehlervermeidung

⁶⁷ VDA 13 (2004) S.16

⁶⁸ Vgl. Grasse (2002) S.1

⁶⁹ Vgl. Kamiske und Brauer (2008) S.222

⁷⁰ Ebd.

⁷¹ Ebd.

⁷² Vgl. Graf (2007) S.26

⁷³ Vgl. Kessler und Chakrabarti (1998) S.316f.

⁷⁴ Kamiske und Brauer (2008) S.224

⁷⁵ Nach Graf (2007) S.26

⁷⁶ Kamiske und Brauer (1995) S.47

⁷⁷ VDA 4 (2006) S.1

⁷⁸ Masing (1979) S.14

⁷⁹ Vgl. VDA 4 (2006) S.8

⁸⁰ Vgl. Hering et al. (1996) S.109

⁸¹ Vgl. VDA 4 (2006) S.8

⁸² Vgl. VDA 4 (2006) S.8

⁸³ Vgl. Syska (2006) S.47

⁸⁴ Vgl. Pfeifer (2001) S.396

⁸⁵ Eigene Darstellung nach Syska (2006) S.106

⁸⁶ Vgl. Kamiske und Brauer (1995) S.54

⁸⁷ Ebd.

⁸⁸ Kamiske und Brauer (1995) S.53

⁸⁹ Tietjen und Müller (2003) S.26

⁹⁰ Vgl. Kamiske und Brauer (1995) S.53

⁹¹ Tietjen und Müller (2003) S.26

⁹² Kamiske und Brauer (1995) S.53f.

⁹³ Tietjen und Müller (2003) S.26

⁹⁴ VDA 4 (2006) S.13

⁹⁵ Eigene Darstellung

⁹⁶ Vgl. VDA 4 (2006) S.32ff.

⁹⁷ Vgl. Bertsche und Lechner (2004) S.125f.

⁹⁸ Bertsche und Lechner (2004) S.149

⁹⁹ Vgl. Bertsche und Lechner (2004) S.128

¹⁰⁰ VDA 4 (2006) S.35f.

¹⁰¹ Vgl. VDA 4 (2006) S.35f.

¹⁰² Ebd.

¹⁰³ Bertsche und Lechner (2004) S.150

¹⁰⁴ VDA 4 (2006) S.37

¹⁰⁵ Vgl. Bertsche und Lechner (2004) S.131