Methoden der Qualitätssicherung. Nachhaltige Verbesserung von Prozessen, Steigerung der Qualität, effiziente Produktentwicklung

Inhalt

Einleitung
Was ist Qualität und warum Qualität ?
Qualität als Wettbewerbsfaktor
Qualität als Kostenfaktor
Methoden zur Produkt-/Prozessentwicklung

Abschn.1
Quality Function Deployment
Kap.1
House of Quality
1. Die 4- Phasen der QFD - Methode
2. House of Quality
3. Beispiele zu QFD / House of Quality
4. Zusammenfassung

Abschn.2
Fehlermöglichkeits- und 20 Einflussanalyse ( FMEA )
1. Einführung
2. Arten der FMEA
3. Methode und Phasenmodell der FMEA (DAMUK)
3.1 Definition
3.1.1 Vorbereitung der FMEA 2ϯ
3.1.2 Aufgabenverteilung unter den Team- mitgliedern
3.2 Analyse
3.2.1 Strukturanalyse
3.2.2 Funktionsanalyse
3.2.3 Fehleranalyse
3.2.4 Maßnahmenanalyse
3.3 Entscheid über Maßnahmen
3.4 Umsetzung
3.5 Kommunikation
4. Beispiel zur FMEA

Abschn.3
Prozess Design und Verbesserung 49 mit statistischer Versuchsplanung
Kap. 3
Robust Design
( Taguchi / Shainin - Philosophie)
1. Einführung
2. Grundlegendes zu Quality- Eng.
2.1 Qualitätsverluste
2.2 Qualitätsfunktion
2.3 prozessbezogener Qualitätsverlust
3. Taguchi Versuchspläne
Kap. 3
Prozessoptimierung 62 mit Hilfe von Versuchsplänen
1. Einführung / RSM
2. Methode des steilsten Anstiegs
3. Analyse des Response Surface mit
Modell zweiter Ordnung
3.1 Lage des stationären Punktes
3.2 Charakterisierung der Resp.- Oberfläche
3.3 Untersuchung mehrerer Responses 69 I
Kap. 4
4. Versuch - Designs
4.1 Experimentelle Designs für Modelle erster Ordnung
4.2 Experimentelle Designs für Modelle zweiter Ordnung
5. Beispiele zu RSM
5.1 Beispiel 1
5.2 Beispiel 2

Abschn.4
Methoden der Statistischen 86 Prozesskontrolle ( SPC ) und
Fähigkeits- Analyse
Kap. 4.1
Methoden und Philosophie der 87 Statistischen Prozesskontrolle ( SPC )
1. Einleitung
2. Ursachen der Qualität - Streuung
3. Statistische Konzepte der Control Charts
3.1 Wahl der Kontroll- Limits UCL und LCL
3.2 Probenfrequenz und Probenumfang
3.3 Analyse der Struktur von Control charts
4. Die übrigen „Sieben Untertools“
4.1 Check Sheet
4.2 Pareto Chart
4.3 Ursachen - Wirkung - Diagramm
4.4 Implementierung von SPC
Control Charts für Variablen 1. Einleitung
2. xquer - und R Control Chart
2.1. Statistische Grundlagen
3. Entwicklung und Gebrauch von xquer- und R Control Charts
3.1 Guidelines zur Erstellung von xquer - und
R - Control Charts
4. xquer - und S Control Charts
4.1 Erstellen eines xquer - und S Control Charts
Kap. 4.2
Control Charts für Qualitäts- 114 merkmale
1. Einleitung
2. Control Chart nicht konformer Anteile
2.1 Entwicklung des p- Charts
2.2 Die c- Prozessregelkarte 3. Die „richtige Auswahl von Control
Charts
3.1 xquer / R - Control Charts oder xquer /
S - Charts
3.2 p-Charts, c- Charts
4. Aktionen zur Verbesserung der
Prozesse
Kap. 4.3
Fähigkeits - Analyse von 126 Prozess- und Mess- Systemen
1. Einleitung
2. Prozessfähigkeits- Analyse mit Histogrammen und Fähigkeitsplots
2.1 Histogramme
2.2 Wahrscheinlichkeitsplots
3. Prozessfähigkeits- Analyse mit Kennzahlen
3.1 Cp als Kennzahl
3.1.1 Kennzahl cpu und cpo ( cpu, cpl )
3.1.2 Kennzahl cpk (PCR für „außerhalb des Mittelwerts“ Prozesse)
4. Fähigkeits- Analyse von Mess- Systemen
4.1. Control charts und tab. Methoden
4.1.1 Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit
4.2. Auf der Varianzanalyse basierende
Methoden

A Anhang
A.1 Kumulierte Standard Normal Verteilung
A.2 Anteilspunkte der χ[2]- Verteilung
A.3 Anteilspunkte der t- Verteilung
A.4 Faktoren zur Erstellung von Control

Charts für Variablen

Literaturverzeichnis

Stichwortverzeichnis

Vorwort

Die Anforderungen der Industrie haben sich in den letzten Jahren gewaltig erhöht: Die Produktion soll weiter automatisiert und beschleunigt werden bei gleichzeitiger Steigerung der Prozess- und Produktqualität.

Parallel dazu müssen rechtliche Vorgaben, wie z. B. die Rückverfolgbarkeit von Produkten und ihren Bestandteilen, erfüllt werden, so dass die Visualisierung und Dokumentation von Produktionsprozessen eine immer größere Rolle spielen. Und das alles sowohl in rauen Industrieumgebungen als auch unter Reinraumbedingungen.

Die Qualitätssicherung kann daher eine Schlüsselfunktion für ein Unternehmen spielen, denn hier treffen "hard facts" wie Entwicklungs- und Produktionskompetenz auf "soft facts" wie Design und Image.

Mit dem vorliegenden Buch wird das Ziel verfolgt, dem Leser mehrere Verfahren / Methoden der Qualitätssicherung auf der Basis statistischer Grundlagen nahe zu bringen.

Das Buch eignet sich sowohl für Studierende an Hochschulen wie auch den Praktiker, der sich täglich in seiner betrieblichen Praxis mit qualitätsfragen beschäftigt. Die Inhalte der Buches beruht auf langjähriger Erfahrung aus Lehr- und Consultingtätigkeit in Statistik, Qualitätssicherung und statistischer Versuchsplanung sowie Lean Six Sigma in verschiedensten Unternehmen.

Die Einleitung des Buches beschäftigt sich mit der Erklärung und Definition des Begriffes Qualität. In den folgenden Abschnitten und Kapiteln werden dann die verschiedenen Methoden der Qualitätssicherung wie

Quality Function Deployment ( QFD ) - House of Quality

Fehler- Möglichkeit - und Einfluss- Analyse ( FMEA )

Statistische Versuchsplanung ( DoE ) - Taguchi / Shainin - Philosophie - RSM

Statistische Prozesskontrolle ( SPC ) - Control Charts für Variablen - Control Charts für Qualitätsmerkmale -

Fähigkeits- Analyse von Prozess- und Mess- Systemen sowie Fähigkeits- Analyse von Mess-Systemen

vertieft abgehandelt und anhand zahlreicher Beispiele näher gebracht.

Meerbusch, im November 2015 Karl-Heinz Elsässer

Einleitung

All Ihre Produktions- und Fertigungsprozesse sind stabil, die Abläufe aufeinander abgestimmt und optimal. Die Qualität Ihrer Produkte ist konstant und jedes Teil verlässt den Prozess so wie spezifiziert und vom Kunden ge- wünscht.

Sie haben somit keine Verschwendung.

Ihre einzige Verschwendung besteht dann darin, dieses Buch gekauft zu haben

Was ist Qualität und warum Qualität ? [1][2][3][4]

Die Qualität gehört schon seit dem griechischen Philosophen Aristoteles (* 384 v. Chr. - † 322 v. Chr.) zu den grundlegenden philosophischen Kategorien (Ort, Zeit, usw.). Seitdem sind die unterschiedlichsten Auffassungen über Qualität entstanden. Eine Definition von Qualität, die klar, präzise und eindeutig ist, gibt es nicht. Im Laufe der Zeit entstanden immer neue Definitionen und Anschauungen zum Begriff „Qulität“. Im Brockhaus aus dem Jahre 1959 war der Begriff noch einfach als „Wertstufe, Güte, Eigenschaft“ definiert. Es wird bei dieser Diskussion nicht berücksichtigt, dass Qualität kein absoluter Begriff, sondern eigentlich nur eine wertfreie Beschreibung der Beschaffenheit ausdrückt. Erst mit einem Vergleich unterschiedlichster Produktmerkmale und - Eigenschaften ist ein Urteil bezüglich der Qualität möglich. Die Europäische Norm DIN EN ISO 8402 definiert Qualität als „Die Beschaffenheit einer Einheit bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen“. Zahlreiche Qualitätsphilosophen äußern sich zum Thema Qualität mit zum Teil visionären und zum Teil mit anschaulichen Gedanken:

Feigenbaum: „If [the quality] is based upon the customers actual experience with the product or service, measured against his or her requirements ...“.

Juran: „Fitness for use“ (Gebrauchstauglichkeit) oder after beeing shipped, other than any losses caused by it´s intrinsic functions“.

Weitere pragmatische Aussagen zum Qualitätsbegriff, die immer wieder in Publikationen genannt werden, lauten: Qualität ist kein Ding, sondern ein Vorgang.

Qualität ist die Erfüllung der Kundenwünsche.

Qualität ist, wenn der Kunde wiederkommt, nicht aber die Ware ...

Folgende Grundsätze ergeben sich somit aus dem Qualitätsbegriff:

„Qualität ist nichts Absolutes, sondern stets die Beschaffenheit einer Einheit in Bezug auf gegebene Erfordernisse und vorgegebene Forderungen.

Qualität ist keine physikalische Größe, sie ist also nicht messbar. Messbar ist allenfalls der Grad der Erfüllung von Einzelforderungen.

Man kann einer Einheit nicht das Vorhandensein bzw. Fehlen von Qualität attestieren. Vielmehr sind alle Ausprägungen zwischen „sehr gut“ und „sehr schlecht“ möglich“

Die Aussagen belegen, wie subjektiv der Begriff „Qualität“ sein kann. Es wird immer ein Versuch bleiben, den Begriff durch eine Norm einheitlich zu interpretieren

Qualität als Wettbewerbsfaktor

Den Markterfolg eines Unternehmens bestimmen Kunden dadurch, inwieweit ein Problem durch eine Angebotene Dienstleistung oder ein Produkt gelöst wird. Wettbewerbsentscheidende Faktoren sind dabei der richtige Liefertermin, ein angemessener Preis sowie die Qualität. Einen immer höheren Stellenwert nimmt bei diesen drei Anforderungen die Qualität ein, die somit immer häufiger über den Markterfolg entscheidet. Diese Aussage kann durch ein Zitat von

Frederick Henry Royce3 untermauer werden, der sagte

:

„ Quality exists, when the price is long forgotten! “ .

Die heutigen Käufermärkte weisen eine starke Tendenz zu kundenspezifischen Lieferungen und Leistungen einer zunehmenden Verantwortung für den effektiven Nutzen des Produktes auf. Begründet werden können diese erhöhten Qualitätsanforderungen durch die Marktentwicklung, die Gesetzgebung und des Umweltschutzes.

Qualität als Kaufmotiv hat einen erheblichen Einfluss auf die am Markt zu erzielenden Preise, wie aus der sogenannten PIMS-Studie des Strategic Planning Institute (SPI), Cambridge, USA, hervorgeht

In Abb. rechts sind Ergebnisse der PIMS-Analyse[5]aufgetra- gen, die den Return on In- vestment (ROI) als Messgröße für den erzielenden Preis am Markt über den Relativen Marktanteil und der relativen Qualität zeigt. Hieraus ist zu ersehen, dass eine hohe relative Qualität unab- hängig vom relativen Marktanteil einen erhöhten Return on Investment liefert.

Somit ist durch eine Qualitäts- führerschaft in einem bestimmten Marktsegment eine deutlich er- höhte Preispolitik gegenüber Mit- bewerbern zulässig.

Qualität als Kostenfaktor Qualitätskosten *) haben sich bei produzierenden Unternehmen Europas als drittgrößte Kostenart nach den

Materialkosten und den Personalkosten herauskristallisiert. Neben dem Wettbewerbsfaktor Qualität zeigt sich, dass Qualität auch gleichzeitig einen erheblichen Kostenfaktor darstellt.

*) „Kosten, die vorwiegend durch Qualitätsforderungen entstehen, d.h. Kosten, die durch Qualitätsprüfungen sowie durch interne oder extern festgestellte Fehler verursacht werden“ (DIN55350a).

Der Hauptteil dieser Kosten entsteht durch Fehler in den frühen Phasen des Produktentstehungsprozesses, d.h. in der Planungs- und Entwicklungsphase

Der Abb. rechts ist zu entnehmen, dass dies ca. 75 % ausmacht. Die Behebung der Fehler erfolgt jedoch zu 80 % erst in der Fertigung, bei der Endprüfung oder während des Einsatzes des Produktes beim Kunden Je später die Be- seitigung erfolgt, desto höher ist der finanzielle Aufwand, da sich die Fehlerbeseitigung von Phase zu Phase ca. verzehnfacht. Ziel muss es sein, mit dem Kosteneinsparungspotential der Prüfmaßnahmen die Qualität zu verbessern. Dies erfordert allerdings neu

Der Abb. rechts ist zu entnehmen, dass dies ca. 75 % ausmacht. Die Behebung der Fehler erfolgt jedoch zu 80 % erst in der Fertigung, bei der Endprüfung oder während des Einsatzes des Produktes beim Kunden Je später die Be- seitigung erfolgt, desto höher ist der finanzielle Aufwand, da sich die Fehlerbeseitigung von Phase zu Phase ca. verzehnfacht. Ziel muss es sein, mit dem Kosteneinsparungspotential der Prüfmaßnahmen die Qualität zu verbessern. Dies erfordert allerdings neu

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Methoden zur Produkt-/Prozessentwicklung

Um der Bedeutung der Qualität Rechnung zu tragen, erfordern Produkte und Prozesse eine ganzheitliche Betrachtung der Einflussgrößen

Mitarbeiter

Technik und Organisation

Zur Herausarbeitung und Umsetzung von qualitätssichernden Maßnahmen in technisch orientierten Bereichen werden Werkzeuge empfohlen, die unter den Begriff „Quality- Engineering-Methoden“ (QE-Methoden) fallen und in Abb. unten bezüglich ihres Einsatzes innerhalb der Produktwertschöpfungskette aufgeführt sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bedeutende Methoden

Quality-Engineering-Methoden sind Instrumente, um Qualität gemäß deren Definition entwickeln, konstruieren und produzieren zu können. Weiterhin zielen sie darauf ab, Herstellkosten und die Qualitätsverlustkosten zu senken.

Zusätzlich nehmen Projektmanagement, Teamarbeit und die praxisnahe Anwendung der Statistik eine tragende Rolle ein. Die QE-Methoden lassen sich grob in QE-Methoden zur pr ä ventiven Produkt / Prozessentwicklung on-line und off-line Methoden unterscheiden.

Als on-line gelten Methoden der direkten Prozessregelung, z.B. SPC oder traditionelle Meß- und Prüftechniken. Methoden die off-line angewendet werden, gelten als präventiv wirksam. z.B. QFD, FMEA oder DoE. Nachfolgend werden die wichtigsten Methoden, die im Rahmen der QE-Methoden genannt werden, näher beschrieben. Ziel der Ausführungen ist es, einen Überblick über Sinn und Zweck der Methoden zu geben.

Abschnitt 1 Quality Function Deployment

( QFD )[6][7][8]

Quality Function Deployment (QFD) wurde in den 1970er Jahren im japanischen Schiffbau erstmals eingesetzt. Die Methode wurde seither stetig weiterentwickelt und erweitert.

QFD ist ein Instrument zur Entwicklung von Produkten und/oder Dienstleistungen auf der Grundlage der Kundenwünsche- und Bedürfnisse. Mit Hilfe von QFD werden Messkriterien zu den Kundenbedürfnissen erarbeitet und deren Bedeutung ermittelt.

Die Messkriterien sind dazu geeignet die CTQ´s (Critical To Quality) abzubilden. CTQ´s stellen die spezifischen Kundenanforderungen dar. Sie beschreiben ein Merkmal eines Prozesses, Produkts oder Systems im Hinblick auf den vom Kunden unmittelbar wahrgenommenen Qualitätseinfluss dieses Merkmals. Im Kontext von Six Sigma stellt jeder Output Y ein CTQ dar. QFD liefert die entsprechenden Messkriterien dazu.

Quality Function Deployment ist eine Planungs- und Kommunikationsmethode mit deren Hilfe alle Ressourcen des Unternehmens koordiniert und zusammengeführt werden, um die Produkte oder Dienstleistungen kundenorientiert zu entwickeln, herzustellen und zu vermarkten. Kundenanforderungen können dabei sowohl von internen als auch externen Kunden stammen.

Ziel von QFD ist es, die „Stimme des Kunden“ (VOC) in technisch- konstruktive Spezifikationen und Merkmale zu übersetzen. Die Kundenwünsche sollen gezielt und systematisch in die Gestaltung des Produktes oder Dienstleistung mit einfließen.

Kapitel 1.1 House of Quality

1. Die 4- Phasen der QFD - Methode [7]

Die 4- Phasen der QFD - Methode sind die Produktplanung, Teileplanung, die Prozessplanung und die Produktionsund Prüfplanung.

Ausgehend von der Produktplanung (1.Ph.) werden Anforderungen zur Teileplanung (2.Ph.), Prozessplanung (3.Ph.) bis hin zur Produktions- und Prüfplanung (4.Ph.) entwickelt. ( Ansatz nach American Supplier Institute (ASI) bzw. nach Akao)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

House of Quality (HoQ) HoQ steht am Anfang der Produktentwicklung

Das Verständnis des Marktes und der Kundenanforderungen ist Ausgangspunkt jeder erfolgreichen Produktentwicklung.

Die Kundenzufriedenheit nach KANO:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.1 Kundenzufriedenheit nach KANO

Das KANO Modell dient zur Untersuchung der Wichtigkeit der verschiedenen Kundenbedürfnisse.

Kundenanforderungen werden in Kategorien unterteilt und deren Auswirkungen auf die Kunden-zufriedenheit erklärt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Phase 1 wird das Produkt geplant. Diese Phase bildet die Grundlage für alle weiteren Phasen, sie ist von daher sehr wichtig. Um die Kunden- und Qualitätsanforderungen gezielt in technische Spezifikationen umsetzen zu kön- nen dient das House of Quality (HoQ) als Werkzeug.

2. House of Quality

Wie jedes Haus beinhaltet auch das „Qualitätshaus“ mehrere Zimmer, welche Schritt für Schritt gefüllt werden. Dies geschieht in mehreren Planungsschritten. Die Kundenanforderungen werden schrittweise in technische Produkt- merkmale umgesetzt.

Schritt 1

Es werden die Kundenanforderungen ermittelt und in Begriffe zusammengefasst. Hierbei spielen bewusste und unbewusste Erwartungen der Kunden eine Rolle, keine einfache Aufgabe. Als Ermittlungsmethoden dienen Umfragen, Informationen von Seiten des Vertriebes und Markt- forschungen durch professionelle Institute. Das Problem besteht darin, die oft wagen Aussagen der Kunden in fassbare und nach Möglichkeit auch messbare Kundenforderungen zu fassen.

Diese zusammengetragenen Kundenanforderungen werden im HoQ in die Spalte „Kundenanforderungen“ eingetragen. (siehe dazu untenstehende Abbildung)

Schritt 2

Es werden die Kundenanforderungen gewichtet. Nicht alle Anforderungen besitzen für den Kunden die gleiche Bedeutung. Aus den Kundenbefragungen und Kundengesprächen können die Gewichtungen der Anforderungen abgeleitet werden. Es empfiehlt sich dabei die Gewichtungspunktezahl nicht allzu hoch zu wählen. Es wird so eine bessere Differenzierung zwischen den einzelnen Anforderungen erreicht. Es findet keine Anhäufung in der „goldenen Mitte“ statt. Eine Punkteverteilung zwischen 1 für unwichtig und 10 für sehr wichtig hat sich als brauchbar erwiesen. Die Schritte 1 und 2 sollten mit größter Sorgfalt durchgeführt werden, sie bilden die Grundlage für alle folgenden Schritte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 3

Das Produkt wird durch den Kunden bewertet, er beurteilt ob seine Vorstellungen und Anforderungen in das Produkt eingeflossen sind. Er vergleicht es mit eventuell schon existierenden Konkurrenzprodukten. Das Preis / Leistungs- Verhältnis spielt dabei eine wesentliche Rolle bei der Bewertung. Es entsteht dadurch ein Bild von den Stärken und Schwächen des Konzeptes. Kann aus finanziellen oder zeitlichen Gründen keine ausführliche Kundenbefragung durchgeführt werden, so ist es notwendig dies im eigenen Team vorzunehmen.

Um aber so zu einer brauchbaren Aussage zu kommen ist es wichtig die „Produktverliebtheit“ abzulegen.

Als Vergleichsprodukt sollte eines aus dem Marktsegment gewählt werden in welchem auch das neue Produkt platziert werden soll.

Schritt 4

Es werden die wesentlichen Produktmerkmale festgelegt. Die Frage ist hier, mit welchen technischen Merkmalen die Kundenanforderungen am besten erfüllt werden können. Techniker und Ingenieure sind an dieser Stelle gefragt. Durch die eigene Entwicklungsaktivitäten und der Kundenbefragung entsteht ein guter Überblick. Es können so die Produktmerkmale zielgerichtet festgelegt werden.

Schritt 5

Im 5. Schritt kann nun die Optimierung durchgeführt werden. Es geht hier in erster Linie um die Verbesserung der im vorhergehenden Schritt festgelegten Merkmale des Produktes oder Dienstleistung. Es kommen mehrere Möglichkeiten in Frage:

Maximierung der Merkmale:

Die evaluierten Produktmerkmale werden noch mehr in den Vordergrund gerückt. Bei Produkten beispielsweise das Design oder die Bedienfreundlichkeit, bei Dienstleistungen beispielsweise die Durchlaufzeit oder der Service.

Minimierung der Merkmale:

Zwangsläufig bringen bestimmte Produkte auch Nachteile mit sich wie beispielsweise Umweltbelastung, schlechte oder aufwändige Entsorgung usw. Es gilt derartige Merkmale zu mini- mieren. Minimieren steht hier jedoch nicht für verheimlichen. Ebenso gilt es die Herstellkosten zu minimieren.

Zielwert anstreben

Hier geht es in erster Linie um die Optimierung und Verbesserung des Kosten / Nutzen - Verhältnisses. Letztendlich nützt das bestens entwickelte Produkt nichts, wenn damit kein Ertrag erzielt werden kann.

Im House of Quality bedeutet der Pfeil nach oben eine Maximierung, ein Pfeil nach unten eine Minimierung der Merkmale. Ein Kreis hingegen bedeutet, dass ein bestimmter festgelegter Zielwert erreicht werden soll.

Schritt 6

Es wird die Beziehung zwischen den Kundenanforderungen und den technischen Merkmalen hergestellt und bewertet. Als Beispiel kann hier die Kundenanforderung „Endgeschwindigkeit oder Beschleunigung eines Autos“ mit dem technischen Merkmal Motorstärke oder Drehmoment und Kosten in Beziehung gebracht werden. Dagegen kann beispielsweise die Größe des Kofferraumes hier als eher schwach eingestuft werden. Eine schwache Beziehung wird mit (0) bewertet. Eine mittlere Beziehung wird mit (5) bewertet. Eine starke Beziehung wird dagegen mit (10) bewertet

Es muss an dieser Stelle betont werden, dass das HoQ zwar ein systematischer Ansatz zur Bewertung darstellt, jedoch keine mathematische Herleitung beinhaltet.

QFQ ist eine systematische Methode, aber sie ist nicht objektiv in dem Sinne, dass man über einem Algorithmus das richtige Ergebnis errechnen kann. Die Gewichtung und Bewertung erfolgt subjektiv. Sie erfordert viel Kenntnis und Fingerspitzengefühl.

Schritt 7

Es werden die Wechselbeziehungen zwischen den einzelnen Produktmerkmalen untersucht. Diese werden im Dach des House of Quality eingetragen. Es gibt drei Beziehungstypen: Positiv:

dies steht für Zielharmonie, die einzelnen Produktmerkmale tragen beide zur Zielerfüllung bei, oder verstärken sich sogar.

Negativ

es entsteht ein Zielkonflikt zwischen den einzelnen Merkmalen. Eine Verbesserung eines Merkmals führt zu einer Verschlechterung eines anderen Merkmals.

Neutral:

es besteht keine Wechselwirkung zwischen beiden Merkmalen.

Beispielsweise stehen bei einem Auto das Merkmal „Antriebsleistung“ mit dem „Gewicht“ in negativer Beziehung zueinander. Mehr Antriebsleistung bedeutet in der Regel einen schwereren Motor.

Schritt 8

Hier geht es um die technische Bedeutung der Produktmerkmale. Werden im HoQ die in Schritt 7 eingetragenen Zahlen zur Bewertung der Beziehungen zwischen den einzelnen Produktmerkmalen addiert, so gelangt man zu der Bedeutung der Produktmerkmale. Ein Vergleich der verschiedenen Summen zeigt dann welche Merkmale für die Erfüllung der Kundenanforderungen von großer Bedeutung sind.

Schritt 9

Es werden Zielwerte festgelegt. Es wird für jedes Produktmerkmal ein Zielwert festgelegt. Dies erfolgt im unteren Teil des House of Quality.

Die Festlegung der Zielwerte erfolgt anhand der Kundenbefragung und der Konkurrenzanalyse. Auch hier gilt es die Kostenseite mit zu berücksichtigen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 10

In Schritt 10 wird das Produkt aus Sicht des Ingenieurs mit verschiedenen Konkurrenzprodukten verglichen. Es geht darum zu bewerten inwieweit die einzelnen festgelegten Zielwerte erfüllt sind. Das Produkt sollte der Konkurrenz überlegen sein. Die Punkte in denen dies nicht der Fall ist sind nochmals kritisch zu beleuchten. Eventuell gilt es die technischen Spezifikationen nochmals zu überarbeiten.

Die erarbeiteten Produktmerkmale bilden die Hauptgrundlage für die Erarbeitung des Produktkonzeptes in Form eines sogenannten Pflichtenheftes. Ein Prototyp kann gebaut werden oder im Falle einer Dienstleistung ein Proberann gestartet werden.

Es kann an dieser Stelle die QFQ Methode verlassen werden und mit herkömmlichen Methoden gearbeitet werden. Sollen von einem Produkt jedoch größere Stückzahlen hergestellt werden, so lohnt es sich auch die nachfolgend beschriebenen Phasen 2 bis 4 von QFD durchzuführen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Phase 2

In Phase 2 des QFD Ablaufes wird der Qualitätsplan für die Konstruktion erarbeitet. Die in Phase 1

mittels HoQ erarbeiteten technischen Merkmale und die Kundenanforderungen fließen direkt in diese Phase mit ein. Sie bilden die Leitplanken für die Konstruktion. Die Kundenanforderungen sind zu erfüllen.

Es gilt die Produktmerkmale in Konstruktionsmerkmale für Bauteile und Baugruppen zu transferieren.

Phase 3

Es werden Produktionsprozesse erarbeitet. Produktionskonzepte werden anhand der in Phase 2 erstellten Konstruktionsmerkmale entwickelt. Die Prozesse sind so zu gestalten, dass sowohl die Merkmale ausgehend von den Kundenanforderungen als auch die wirtschaftlichen Gesichtspunkte erfüllt werden. Als Stichwort kann hier Lean Manufacturing angegeben werden.

Phase 4

In der 4. und letzten Phase von QFD werden der Q- Plan Produktion erstellt. Es gilt die Prozessmerkmale aus Phase 3 in Arbeitsanweisungen und Prüfpläne überzuführen. Die Prüfpläne sind mit der Controlling Phase im DMAIC Prozess von Six Sigma zu vergleichbar.

3. Beispiele zu QFD / House of Quality

Im Folgenden soll anhand von zwei Beispielen die Vorgehensweise erläutert werden:

Beispiel 1 Entwicklung eines Elektroautos

Beispiel Entwicklung eines Elektroautos

Problemstellung: Es soll ein Elektroauto, welches von einem Unternehmen produziert wird verbessert und damit konkurrenzfähiger gemacht werden.

Aus Kundenbefragungen und Informationen des Vertriebes kristallisierten sich folgende Kunden-anforderungen heraus:

Auto soll große Reichweite haben Auto soll „schnell“ sein

Auto soll servicefreundlich sein

Auto soll Sicherheitsaspekten genügen

Auto soll zur Konkurrenz Preisvorteile haben

VOC (Voice Of Customer)

Schritt 1/2

Diese so zusammengetragenen Kundenanforderungen bilden die oben beschriebenen Schritte 1 und

2 beim Füllen des House of Quality. Die Gewichtung der einzelnen Anforderungen erfolgt in einer Brainstorming- Sitzung unter Beteiligung verschiedenster Disziplinen wie Entwicklung, Vertrieb und Controlling. Die so erhaltene Zusammenstellung und Gewichtung der Kundenanforderungen vermittelt schon den ersten Eindruck welche Anforderungen besonders zu beachten sind. Die Anforderungen mit hoher Gewichtung sind unbedingt zu erfüllen.

In diesem Beispiel sind dies:

Reichweite (8)

Preis (7)

Sicherheit (7)

Geräumigkeit (Kofferraumvolumen) (6) und

Geschwindigkeit (6)

Schritt 3

Eine Anzahl von potenziellen Kunden beurteilt das Konzept bzw. Vorhaben und vergleicht es mit Konkurrenzprodukten. In diesem Beispiel führte dies zu einer leichten Korrektur der in Schritt ½ vorgenommenen Gewichtungen. So wurde beispielsweise die Gewichtung der Geräumigkeit von der ursprünglichen Gewichtung von

7 auf eine Gewichtung von 6 geändert. Eine Beurteilung durch die Kunden ist nur sinnvoll wenn ein Prototyp zur Verfügung steht. In unserem Beispiel war dies nicht der Fall. Der Vergleich zur Konkurrenz wurde Intern im Team vorgenommen.

Schritt 4

Es wurden hier die technischen Maßnahmen (Merkmale) festgelegt, welche die Kundenanforderungen (Schritt ½) erfüllen festgelegt. Es waren dies: Reichweite, Antriebsleistung und Sicherheit.

Schritt 5

Die Optimierungsrichtung wurde wie folgt festgelegt:

Maximierung Reichweite bis zur nächsten „Aufladung“

Sicherheitsanforderungen

Minimierung Kosten, Unterhaltskosten

Austausch der Batterien

Schritt 6

Folgende Beziehungen zwischen den Kundenanforderungen und den techn. Merkmalen wurden ausgemacht:

Endgeschwindigkeit - Gewicht - Antriebsleistung - Kofferraumvolumen Sicherheit - Gewicht - Endgeschwindigkeit

Schritt 7

Folgende Wechselwirkungen zwischen den techn. Merkmalen wurden ausgemacht: Zielharmonie Antriebsleistung und Endgeschwindigkeit

Zielkonflikt Antriebsleistung - Gewicht - Reichweite

Reichweite und Kofferraumvolumen (Gewicht)

Neutral Design der Innenausstattung

Schritt 8

Folgende bedeutende techn. Produktmerkmale (siehe HoQ) wurden ausgemacht:

Sicherheit

Reichweite und Preis

Schritt 9

Für folgende Merkmale wurden Zielwerte festgelegt (siehe HoQ):

Reichweite

Endgeschwindigkeit

Standzeit der Batterie(n) Leistung (PS)

Kofferraumvolumen

Schritt 10

Der aufgrund der Kundenanforderungen und den techn. Merkmalen gebaute Prototyp wurde mit

Konkurrenzprodukten verglichen. 18

Es ergab sich dabei eine deutliche Verbesserung gegenüber dem „Ursprungsmodell“ sowie ein deutlicher Vorsprung gegenüber Konkurrenzprodukten in Reichweite und Preis.

Die in Schritt 1 bis Schritt 10 festgelegten Daten wurden in das House of Quality eingetragen (siehe unten).

4. Zusammenfassung

Es erwies sich als äußerst sinnvoll die Optimierung nach diesem Ansatz vorzunehmen. Er zwang zu einer

Systematik und reduzierte die subjektiven Vorurteile.

Die Kundenanforderungen (Wünsche) konnten so gezielt berücksichtigt und mit in die techn. Merkmale eigebracht werden.

Da es sich nicht um eine Großserienfertigung handelt, wurde nach der Erstellung des HoQ auf herkömmliche Methoden gewechselt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abschnitt 2

Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse( FMEA )

1. Einleitung

[9][10][11]FMEA (Fehler-Möglichkeits-und Einfluss- Analyse) wird schon seit längerem im Rahmen der Risikoanalyse in den verschiedensten Industien eingesetzt. In der Automobilindustrie ist die gemeinsame Erstellung der FMEA mit Kunde, Lieferant und Unterlieferant zur Selbstverständlichkeit geworden.

Die FMEA ist eine standardisierte Methode zur systematischen und vollständigen Erfassung potenzieller Fehler in Konstruktion, Planung und Produktion/Fertigung. Das Ziel ist die Vermeidung von Fehlern in einem möglichst frühen Stadium einer Produkt- bzw. Prozessentwicklung. Es werden dazu im Team systematisch Fehler identifiziert, deren

möglichen Ursachen und Auswirkungen aufgezeigt und Vermeidungsmöglichkeiten aufgezeigt. Das Vorgehen ist

induktiv, d.h. es wird nicht vom Ausfall des Gesamtsystems ausgegangen, sondern von Fehlern in einzelnen Elementen eines Produktes oder Prozesses ausgegangen.

2. Arten der FMEA

Je nach Einsatz wird unterschieden zwischen:

Design - FMEA (Konstruktions- FMEA) oder System- FMEA und

Prozess- FMEA

Die auf der folgenden Seite gezeigte Tabelle verdeutlicht die Arten und ihre Charakteristika. Mit der Design - FMEA wird das funktionsgerechte Zusammenwirken der einzelnen Komponenten eines technischen Systems untersucht. Es werden Fehler in den Komponenten des Systems untersucht. Grundlage dazu bilden die Entwicklungsvorgaben, welche in Pflichtenheften, gesetzlichen Vorgaben oder Normen vorgegeben sind.

Die Prozess- FMEA untersucht Fertigungs- und Montageprozess auf mögliche Fehlerquellen. Sie zielt somit auf eine fehlerfreie Realisierung eines Produktes ab.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Arten und Charakteristika der FMEA Quelle: H. Brüggemann, P. Bremer Grundlagen Qualitätsmanagement

3. Methode und Phasenmodell der FMEA (DAMUK)

Das DAMUK Modell dient als Guideline für eine effiziente Bearbeitung und Umsetzung der FEMA. Das Modell ist gegliedert in:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Dabei wurde der aus der ISO 9001 und der ISO/TS 16949 bekannte prozessorientierte Ansatz in die Vorgehens- weise zur Durchführung der FMEA übernommen. Es ergibt sich dadurch eine einheitliche Prozessdarstellung.

3.1 Definition

In der Phase der Definition werden die Grundlagen für die Abarbeitung der FMEA gelegt. Dieser Phase kommt große Bedeutung zu. Von ihr ist wesentlich der Erfolg der FMEA abhängig.

Die FMEA´s sollten von einer Arbeitsgruppe, bestehend aus den für das Projekt Verantwortlichen und Experten aus den Bereichen Entwicklung, Konstruktion, Versuch, Planung Fertigung/Produktion sowie weiteren Wissensträgern und Methodenspezialisten erstellt werden. Es kann so das Wissen und die Erfahrung mehrerer Mitarbeiter genutzt werden und die Akzeptanz der FMEA steigt dadurch. Des Weiteren wird dadurch die bereichsübergreifende Kom- munikation gefördert. Durch das Beiziehen eines Methodenspezialisten wird die effiziente und systematische Bearbeitung sichergestellt.

Die untere Darstellung zeigt die Teamzusammensetzung für die Produkt - und Prozess- FMEA. Dies kann jedoch nur eine Orientierung sein. Die Zusammensetzung hat aufgabenspezifisch zu erfolgen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Team- Zusammenstellung Produkt / Prozess- FMEA Quelle: Hans Joachim Pfeufer FMEA - Fehler- Möglichkeits- und Einfluss- Analyse 22

3.1.1 Vorbereitung der FMEA

Schon am Anfang der Produktentwicklung sollten vom Entwickler oder Planer die Systemfunktionen zusammen- gestellt werden. In der ersten Teamsitzung sind alle organisatorischen Fragen, wie Dauer des FMEA,- Projekts, der Turnus der Sitzungen sowie die terminliche Einbindung in das Gesamtprojekt zu klären.

Folgend aufgeführte Arbeitsunterlagen sind notwendig (können je nach Aufgabe etwas abweichen)

Projektterminplan, Spezifikationen in ausreichendem Detaillierungsgrad, wie beispielsweise Lastenheft, Zeich- nungen, System- oder Funktionsbeschreibungen, Komponenten, Vernetzungen mit anderen Systemen, gesetzliche und behördliche Vorschriften, Kundenvorschriften, Vorgaben von Qualitätszielen, Produkt/Prozess - Sicherheits- konzept usw.

Stücklisten, Fertigungspläne, Montage- und Prüfpläne

Ergebnisse aus vorangegangenen FMEA´s (Gefahrenanalyse, FTA, QFD) Spezifische FMEA - Bewertungstabellen

Es versteht sich, dass sämtliche zur FMEA verwendeten Arbeitsunterlagen dem neuesten Stand zu entsprechen haben.

3.1.2 Aufgabenverteilung unter den Teammitgliedern

Startend mit den höheren Systemebenen werden die Schnittstellen zu tieferen Systemebenen definiert. Dies ermöglicht eine klare Aufgabenverteilung unter den FMEA-Mitgliedern. Die Systemelemente an den Schnittstellenwerden gemeinsam erarbeitet und abgestimmt. Die Bearbeitung der Schnittstellen in der FMEA liegen in der Zuständigkeit der Kunden (intern oder extern)

Wird die FMEA gemeinsam von Lieferant und Kunde erarbeitet, wie dies beim Betrachten von Schnittstellen vorteilhaft ist, ist diese FMEA gemeinsames Gut, und die Ergebnisse stehen beiden Parteien zur Verfügung. Generell werden FMEA´s von Lieferanten über die Schnittstellenbereiche hinaus nicht an den Kunden übergeben.

3.2 Analyse

Die Produkt- FMEA untersucht im Wesentlichen die Funktionstauglichkeit das Gesamtsystems und das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten untereinander. Dazu kommen auch die Untersuchung von Eigenschaften bzw. Merkmale von Bauteilen hinsichtlich ihrer Eignung zur Erfüllung der Bauteilfunktionen.

Die Prozess- FMEA untersucht hingegen ganzheitlich den Gesamtprozess sowie das Zusammenwirken der Teilprozesse unter Beachtung der verschiedenen Prozesseinflussgrößen. Es werden Eigenschaften / Merkmale von Prozessen und deren Abläufe hinsichtlich ihrer Eignung zur Erfüllung der Prozessanforderungen untersucht

Die Analyse stellt das Kernstück der FMEA dar. Es wird hier die FMEA in fünf Schritten beschrieben

Strukturanalyse Fehleranalyse

Funktionsanalyse Maßnahmenanalyse und Optimierung

Als Ergebnis wird eine bewertete und risikominimierte Produkt- oder Prozessauslegung erhalten. Die Aufgaben der einzelnen Schritte ist unten beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2.1. Strukturanalyse

Beteiligte Elemente werden erfasst und strukturiert. Es wird darauf aufbauend eine Systemstruktur erstellt.

Einzelne Funktionen werden den Strukturelementen zugeordnet und die einzelnen Funktionen untereinander verknüpft.

Mögliche Fehlfunktionen werden den Funktionen zugeordnet und die Fehlfunktionen untereinander verknüpft Die Entdeckungs- und Vermeidungsmaßnahmen werden sauber dokumentiert. Der aktuelle Stand wird einer Bewertung unterzogen.

Die Risiken werden mit weiteren Maßnahmen versucht zu minimieren. Der optimierte Stand wird einer Bewertung unterzogen.

Ein System kann in verschiedene Systemelemente aufgeteilt werden. Unter Systemelemente werden einzelne Funktionsbereiche von Bauteilen und Untergruppen verstanden.

In der Systemstruktur werden die verschiedenen Systemelemente auf verschiedenen hierarchischen Ebenen angeordnet. Die Systemstruktur stellt somit eine Abbildung des technischen Systems dar, bei der jedes System- element jeweils nur einmal in der Systemstruktur erscheint. Die Verbindungen der Systemelemente sind als Schnittstellen zu beschreiben.

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