Prozessoptimierung mit Lean Six Sigma

INHALT

Vorwort

Prozess Optimierung / kontin. Verbesserung mit Lean Six Sigma

Lean Six Sigma Überblick

DEFINE – Phase

Auswahl von CTQ´s / Verbesserungsfokus

Erstellen Projekt Charter

High Level Prozess darstellen

Zusammenfassung der DEFINE – Phase

MEASURE – Phase

Mess- System- Analyse

Prozessleistung / Prozessfähigkeit

Zusammenfassung der MEASURE – Phase

ANALYZE – Phase

Prozessanalyse

Ermittlung der Grund / Hauptursachen

Quantifizierung der Verbesserungen

Zusammenfassung ANALYZE – Phase

IMPROVE – Phase

Lösungen finden und auswählen

Lösungen finden

Sollprozess ausarbeiten / dokumentieren

Lösung testen und verfeinern

Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)

Bewertung der Lösung(en)

Zusammenfassung IMPROVE – Phase

CONTROL- Phase

Prozess- Ergebnisse und Erfahrungen dokumentieren

Zusammenfassung CONTROL – Phase

Lean Management Tools Generelles zu Lean Management

Verschwendungen

Informationslogistik

Tools

5 S Methode

Die fünf oder . warum´s

Durchlaufzeit (LT) und Value Stream Mapping (VSM)

Gesamtanlagen- Effektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE)

Zusammenfassung

Projekt Stabilisierung und Optimierung einer BioEthanol Produktionsanlage

Generelles zum Projekt

DEFINE Phase

Die MEASURE- Phase

Die ANALYZE – Phase

Die IMPROVE – Phase

Die CONTROL – Phase

Zusammenfassung

Lean Six Sigma Glossar

Literaturverzeichnis

Vorwort

Stetig wachsendes Qualitätsbewusstsein der Kunden und steigender Kostendruck auf die Unternehmen zwingen zu einer kontinuierlichen Verbesserung und Anpassung der Prozesse sowie der Prozessabläufe entlang der Wert-schöpfungskette.

Mit diesem Beitrag soll ein Beitrag dazu geleistet werden, wie dies zu bewerkstelligen ist.

Es wird ausführlich auf die Lean Six Sigma Methode eingegangen. Eine Methode die immer mehr zum Standard der Prozess- Optimierung wird.

Innerhalb des Kapitels der Prozess- Optimierung mit Lean Six Sigma ist dem Lean Management ein spezieller Abschnitt gewidmet.

Am Schluss dient ein praktisch durchgeführtes Lean Six Sigma Projekt als Beispiel. Es soll die Brücke von der Theorie zur Praxis schlagen.

Im Glossar sind die in diesem Artikel verwendeten Begriffe kurz erklärt.

Prozess Optimierung / kontin. Verbesserung mit Lean Six Sigma

Durch den Aufbau einer prozessorientierten Organisation und der Festlegung von Teams und Zuständigkeiten ist der Grundstein für ein kontinuierliches Prozess Improvement gelegt.

Es stellt sich an dieser Stelle die Frage nach der Methodik nach welcher vorgegangen werden soll. Vergleiche und Studien haben gezeigt, dass Six Sigma und Lean Six Sigma wohl die geeignetsten Methoden für eine Prozess Verbesserung / Optimierung sind. Dabei vereinigt Lean Six Sigma die Methode Six Sigma mit dem Lean Management. Es werden Tools aus dem Lean Management in die Six Sigma Methodik mit integriert.

Bem.: In der Vergangenheit war Lean Management ein „Schlagwort“ welches mit sehr viel Negativem belegt war. Ich möchte hier betonen, dass Lean im Zusammenhang mit Six Sigma nicht darauf abzielt, mit weniger Personal gleiches zu erreichen. Vielmehr darum, mit dem Personal leichter mehr und eine höhere Qualität zu erreichen. Prozesse werden durch Lean nicht über Personal verschlankt sondern der Prozess / Prozessablauf selbst wird verschlankt.

Lean Six Sigma Überblick

Lean Six Sigma arbeitet streng nach dem DMAIC – Zyklus.

DMAIC steht für Difine, Measure, Analyze, Improve und Control Phase.

DMAIC in Kürze

DEFINE – Phase

Auswahl von CTQ´s / Verbesserungsfokus

Es werden zunächst die Kunden definiert und deren Bedürfnisse (Erwartungen) in CTQ´s (critical to Quality) transferiert. Es wird so klar, was der Kunde vom Prozessoutput erwartet und welche der Erwartungen sich stark auf die Prozessqualität auswirken.

Es steht am Ende der Verbesserungsfokus fest. Und der Prozess, welcher verbessert werden soll, kann definiert werden. Das Team übersetzt die Kundenaussagen in messbare Kriterien. Nur was definitiv auch messbar ist hat einen Stellenwert. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, folgend aufgeführte Fragen zur Identifizierung der Kundenbedürfnisse zu verwenden.

Fragen: Welche Anhaltspunkte oder messbare Fakten können anzeigen, ob dieses Kundenbedürfnis erfüllt wird ?

Kann dieser Faktor objektiv gemessen werden ?

Ein gut eingerichtetes Beschwerden- Management kann beim Einholen der VOC´s gute Dienste leisten. Schliesslich wird die Stimme des Kunden nirgendwo so deutlich wie bei Beschwerden. Dabei ist zu prüfen, inwieweit diese Stimmen für das Projekt relevant sind.

Wichtige Kriterien, welches Tool für das Einholen von Kundenstimmen eingesetzt wird, sind die Neutralität und die Geschwindigkeit.

Die ungefilterten Aussagen der Kunden müssen ausgearbeitet werden, so dass das tatsächliche Problem des Kunden definiert werden kann. Es entstehen dann zusammen mit dem Kunden messbare Anforderungen (CTQ´s). Diese Anforderungen müssen in eine Rangordnung gebracht werden. Viele Projekte scheitern am Umfang oder an ihrer Komplexität. Es gilt daher immer zu fragen, welchen Einfluss hat welche VOC auf das Prozessergebnis.

Erstellen Projekt Charter

Nachdem feststeht auf was der Fokus gelegt wird, kann der Projekt bzw. Verbesserungscharter erstellt werden.

Als Dokument hält der Projekt Charter die Erwartungen an das Projekt und den Projektfokus fest. Der Projekt Charter ist eine wichtige Orientierungshilfe während des gesamten Projektablaufes.

Der Charter sollte folgende Punkte enthalten:

Der Projekt Charter ist ein Abkommen zwischen dem Champion und dem Projekt Team.

High Level Prozess darstellen

Es wird hier ein grobes Bild des zu verbessernden Prozesses dargestellt. Es werden vor- und nachgelagerte Prozesse mit berücksichtigt. Es ist eine Visualisierung des zu betrachtenden Prozessrahmens mit Prozessanfang und Prozessende.

Es ist jeder Input, Supplier, Output und Kunde des zu untersuchenden Prozesses darzustellen. (SIPOC)

Wichtig ist, dass hier die wirklich gelebten Prozesse, also die Ist und nicht die Soll- Prozesse dargestellt werden. Sollten in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Prozess- Schritte für den gleichen Output angewendet werden, so sind unterschiedliche SIPOC´ zu erstellen.

Die Erstellung eines SIPOC sollte in folgenden Schritten erfolgen:

Zunächst wird der zu überprüfende Geschäftsprozess eindeutig definiert, Anfang und Ende festgelegt. In einem nächsten Schritt werden die einzelnen Prozessschritte ermittelt. Dabei sollte der Prozess fünf bis maximal sieben Schritte enthalten. Ergeben sich mehr als diese sieben Schritte, so ist die Prozessbetrachtung für diese Phase des Projektes zu detailliert.

Der Output wird aus Kundensicht identifiziert. Danach werden die Kunden (Empfänger des Outputs) ermittelt und die Lieferanten mit ihren Inputs bestimmt.

Zusammenfassung der DEFINE – Phase

Die erste Phase im DMAIC Prozess ist bedeutend für das Verstehen der Projektinhalte und deren Auswirkungen. Die Kunden sind identifiziert und deren Bedürfnisse / Anforderungen in messbare Qualitätsziele transferiert.

Der zu untersuchende Prozess ist auf Makroebene dargestellt und die Inputs und Outputs erfasst.

Die DEFINE – Phase bildet die Grundlage für die anschliessende MEASURE – Phase.

MEASURE – Phase

Basierend auf der in der DEFIN – Phase festgelegten CTQ´s gilt es als nächstes die Output – Messkriterien zu definieren. Es geht darum welche Messkriterien für den Kunden eingesetzt werden sollen. Nur so ist es möglich Rückschlüsse auf die zu ändernden Inputkriterien zu ziehen. Es werden in dieser Phase folgende Fragen beantwortet:

Was genau soll gemessen werden ?

Wie ist das Ziel am besten zu messen und welche Daten liegen vor oder müssen neu erhoben werden ?

Wie gut oder schlecht läuft der aktuelle Prozess ?

Wie gross ist das zu beseitigende Problem ?

Der Projekterfolg ist in hohem Masse davon abhängig wie gut es gelingt die Messungen sorgfältig, ausgewählt und präzise durchzuführen. Nicht viele Daten sind hier gefragt, sondern die richtigen und die massgebenden Daten, die zur Verbesserung des Prozesses notwendig und sinnvoll sind.

Der CTQ – Baum liefert hier wertvolle Dienste. Der Kunde ( kann auch das Business sein ) definiert hier welche Toleranzgrenzen er akzeptiert und was er als Fehler definiert.

Ein weiterer wichtiger Faktor stellt die Fehlerhäufigkeit und Fehlermöglichkeit dar, sie spielt bei Six Sigma eine bedeutende Rolle. Dabei ist die Fehlermöglichkeit definiert als die Gesamtheit aller in einem Prozess überhaupt möglichen Fehler. Es ist zu bedenken, dass der Prozess als solcher aus einer Anzahl Tätigkeiten zusammengesetzt ist. Jede Tätigkeit kann zu einem Fehler führen. Treten innerhalb des Prozesses (bei den Tätigkeiten) Fehler auf, so können diese letztlich im Output zu einem vom Kunden als definierten Fehler führen. Dies gilt es zu vermeiden. Vom Kunden identifizierte Fehler sind die gravierendsten.

DPMO gibt Auskunft über die Fehler pro einer Million Fehlermöglichkeiten. Es wird so möglich verschiedene Prozesse zu vergleichen.

Die Spezifikationsgrenzen definieren in welcher Spanne es für den Kunden ein akzeptables Prozess- Ergebnis ist. Liegt der Output Wert über oder unterhalb dieser Spezifikationsgrenzen, so ist dies für den Kunden ein Fehler.

Es ist festzulegen an welcher Stelle im Prozess gemessen werden soll, an welcher Stelle im Prozess schon Messdaten vorliegen, oder welche Messdaten noch fehlen. Es gilt Doppelarbeiten zu vermeiden. Der Messaufwand ist so gering wie irgend nur möglich zu halten.

Für viele Messkriterien stellen ERP – Systeme, wie beispielsweise SAP-ERP, passende Daten bereit. In anderen Fällen muss gemessen werden.

Die notwendigen Messungen müssen den Mitarbeitern plausibel gemacht werden. Werden beispielsweise Zeitmessungen für best. Arbeitsabläufe gemessen, so kann dies ohne Erklärung sehr leicht zu Unstimmigkeiten bei den Mitarbeitern führen.

Jede Messung birgt gewisse Gefahren. So sind die Messungen wertlos, wenn die falschen Daten gemessen werden, ein falsches Messsystem verwendet wird, oder falsch gemessen wird. Die Erstellung eines Datenerfassungsplanes stellt sicher, dass das Richtige an der richtigen Stelle im Prozess gemessen wird. In ihm wird festgelegt was, wann, wo und wie gemessen wird.

Nach einer Prüfung der gemessenen Daten auf Plausibilität ist es sehr hilfreich die gemessenen Daten in Form einer Grafik zu verarbeiten.

Dies erhöht die Übersichtlichkeit und erleichtert eine spätere Analyse. Zahlen-berge erschweren eine Interpretation und Analyse.

Es gibt eine Vielzahl von Darstellungsmöglichkeiten. Welche gewählt wird ist stark von den zu verarbeitenden Daten abhängig.

So können beispielsweise gemessene Durchlaufzeiten in einem Balkendiagramm (Histogramm) dargestellt werden:

Histogramme haben den Nachteil, dass sich mit ihnen nur die Leistung von einem Merkmal darstellen lassen. Sollen mehrere Verteilungen miteinander verglichen werden, so bietet sich der Box-Plot an. Die Masse der Daten befinden sich hier in einer Box.

Quartil Q1 bezeichnet den Wert, unterhalb dem 25% aller Messwerte nach der Grösse geordnet liegen.

Quartil Q3 bezeichnet den Wert, unterhalb dem 75% aller Messwerte nach der Grösse geordnet liegen.

Zur Messdatenverwertung bietet sich die Verwendung eines Statistikprogrammes wie Minitab oder Statistica an.

Mess- System- Analyse

Bevor mit den eigentlichen Messungen begonnen werden kann, muss das zu verwendende Mess- System selbst auf seine Tauglichkeit hin überprüft werden. Mit dieser Überprüfung wird die Genauigkeit und Beständigkeit sichergestellt. Die Gesamtvariation eines Prozesses setzt sich zusammen aus der eigentlichen Prozessvariation und der Variation des Mess- Systems.

Ist die Mess- Variation zu gross (grösser als die Prozessvariation selbst), so kann dies zu falschen Schlussfolgerungen führen.

Bei der Mess- System- Analyse (MSA) werden folgende Kriterien überprüft:

Welche dieser Kriterien wesentlich ist, hängt stark davon ab was zu messen ist. So ist Genauigkeit relevant, wenn Daten erhoben werden, bei denen es stark auf das Beurteilungsvermögen der messenden Person ankommt. Hingegen ist Reproduzierbarkeit gefragt, wenn mehrere Personen mit derselben Messaufgabe zu tun haben.

Stichproben

Oft ist es notwendig die Messungen stichprobenartig vorzunehmen. Dies vor allem dann, wenn die Messung zu einer Zerstörung des zu messenden Produktes führt. Es ist dann sicherzustellen, dass die Stichproben die zu untersuchende Grundgesamtheit repräsentiert.

Eine der wichtigsten Fragen betrifft die Anzahl notwendiger Beobachtungen. Mit steigendem Stichprobenumfang wird das Vertrauensintervall kleiner und umso kleinere Unterschiede werden durch einen Test als signifikant ausgewiesen.

In die gleiche Richtung wirkt eine Verbesserung der Messtechnik und des Untersuchungsplanes.

Mindestzahl an Stichproben / Beobachtungen

ns ≈ 1 + 0,5 (z α / d)2 nx = (z α / d) σ2

z α wird aus Tabelle entnommen

Zur Schätzung einer Standardabweichung mit einer statistischen Wahr-scheinlichkeit von 95% (α=0.05) und einer Genauigkeit von d = 0,2 benötigt man etwa n ≈ 1 + 0,5(1,96 / 0,2)2 = 49 Beobachtungen

Zur Schätzung eines Mittelwertes bei bekannter Varianz σ2 = 3 mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit von 99% und einer Genauigkeit von d = 0,5 benötigt man etwa nx ≈ (2,58 / 0,5)2 3 = 80 Beobachtungen.

Im Täglichen sind Begriffe wie Durchschnitt, Häufig und Mittel weit verbreitet. Die untere Tabelle gibt einen kurzen Einblick über die häufig vorkommenden Begriffe:

Am Ende dieser Guide befindet sich ein kleiner Ausflug in die für Six Sigma relevante Statistik

Prozessleistung / Prozessfähigkeit

Prozessfähigkeit heisst, dass die Kundenanforderungen gut erfüllt sind. Die Kundenstimme (VOC) ist „lauter“ als die Stimme des Prozesses (VOP). An Stelle des Sigma – Werts können zur Messung der Prozessfähigkeit weitere Indizes wie der Cp oder der Pp –Wert verwendet werden.

Cp steht für die Kurzzeit Prozessfähigkeit eines Prozesses. Es wird Toleranz einer zweiseitigen Spezifikation mit der Standardabweichung σ verglichen.

Cp = (OSG – USG) / 6σ = Toleranz / 6 x Streuung

Ist Cp gleich eins, so haben 6 Standardabweichungen zwischen den Spezifikationsgrenzen Platz. Es liegen 99,9997 % der Variation innerhalb der Spezifikationsgrenzen.

Der Cp – Wert sagt nichts über die Tendenz der Daten aus. Diesen Nachteil gleicht der Cpk – Wert aus.

Cpu = (EW - USG ) / 3σ Cpo = (OSG – EW) / 3σ Cpk = min(Cpu, Cpo)

EW Erwartungswert

Zusammenfassung der MEASURE – Phase

In der MEASURE- Phase wurden die Fehlergrenzen (obere und untere Spezifikationsgrenze) und die Output- Messkriterien festgelegt. Ein Datenerfassungsplan wurde erstellt in welchem die durchzuführenden Messungen festgehalten sind. Das Mess- System wurde überprüft, die Messergebnisse dokumentiert und grafisch aufbereitet. Die Prozessleistung Cpk wurde berechnet.

ANALYZE – Phase

Die Analyze – Phase bedient sich der in der MEASURE – Phase erhobenen Daten zur Ursachenforschung. Mit Hilfe der Daten gilt es den Ursachen für die Minderung der Prozessleistung auf die Spur zu kommen.

Es gilt herauszufinden welche Einflussfaktoren für das unbefriedigende Prozessergebnis verantwortlich sind. Mathematisch betrachtet gilt:

Y = f(X1,X2, Xn-1, Xn) dabei sind X1 .. Xn die Einflussfaktoren auf Y, dem Prozessergebnis.

Die ANALYZE – Phase beantwortet somit die Fragen:

Wodurch wird das Problem verursacht ?

Wo wann und warum treten Fehler auf ?

Wie sehen die Beziehungen zwischen den Einflussfaktoren und dem Prozessergebnis aus ?

Welches finanzielle Potenzial hat die Problembehebung ( Kosten / Nutzen ) ?

Die Kernfrage lautet:

Was sind die Hauptursachen für das Problem ?

Prozessanalyse

Auf der Grundlage des in der DEFINE- Phase entwickelten SIPOC wird nun der zu analysierende Prozess in Subprozesse zerlegt. Die Subprozesse werden weiter in Aktivitäten zerlegt. Dabei eignet sich das einfache Flussdiagramm am besten für die Darstellung.

Nach dem Aufzeigen der Subprozess- Schritte und den damit verbundenen Tätigkeiten gilt es den Prozess systematisch zu analysieren.

Es wird analysiert

Welche Prozess- Schritte tragen zur Wertschöpfung bei und welche nicht ?

Gibt es Wate-Schlangen und wenn in welchem Prozess- Schritt treten sie auf ?

Wo bietet der Prozess unmittelbaren Kontakt zum Kunden ?

Prozesse werden als wertschöpfend angesehen, wenn die Leistung durch ihn eine Wertsteigerung erfährt. Nicht wertschöpfende Prozesse können zwar notwendig sein, tragen aber nicht unmittelbar zur Wertsteigerung bei. Nicht wertschöpfende Prozesse haben nicht unmittelbar mit dem Prozess selbst zu tun. Diese gilt es zu reduzieren oder ganz zu eliminieren.

Die Workflow- Analyse ist aus dem Lean Management übernommen. Diese wird im Kapitel Lean Management noch genauer vorgestellt.

Es wird der Arbeitsfluss analysiert und der Prozess in Ablaufzeiten unterteilt. Die Zeiten setzen sich aus Verzögerungs- oder Wartezeiten und Prozesszeiten zusammen. Die Zeit über den gesamten Prozess (Start Prozess bis Ende Prozess) wird als Process Lead Time (PLT) bezeichnet.

Ermittlung der Grund / Hauptursachen

Hier werden die aus den Daten schon zum Teil ersichtlichen Ursachen für Prozess-Schwankungen oder Abweichungen näher präzisiert.

Aus den Grafiken der MEASURE – Phase werden Muster und Trends erkannt. Die daraus erkannten Ursachen der Prozessvariation werden statistisch untersucht, entweder bestätigt oder verworfen. Statistische Werkzeuge helfen enorm bei der Beurteilung von Zusammenhängen, sollten aber nicht Selbstzweck sein.

Der Fokus liegt auf den Inputvariablen (X).

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