Wirtschaftlichkeitsuntersuchung von Prüfplänen im Qualitätsmanagement. Entwicklung eines Verfahrens

Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einführung

2 Aufgabenstellung

3 Vorgehensweise

4 Stand der Technik

5 Prüfplankriterien – Ausgangspunkte für Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen
5.1 Arbeitsgang, Prüfobjekt, Prüfmerkmal
5.2 Prüfmittelauswahl
5.3 Prüfstrategie
5.4 Prüfumfang
5.5 Prüfmenge
5.6 Prüfdauer, Prüfzeit
5.7 Prüfzeitpunkt
5.8 Prüfort, Prüfraum, Prüfperson

6 Wirtschaftliche Einflussgrößen der Prüfung von Qualitätsmerkmalen
6.1 Prüfkosten
6.1.1 Variable Prüfkosten
6.1.2 Fixe Prüfkosten
6.2 Interne Fehlerkosten
6.2.1 Variable interne Fehlerkosten
6.2.2 Fixe interne Fehlerkosten
6.2.3 Nacharbeitskosten
6.2.4 Ausschusskosten
6.2.5 Wiederholprüfungskosten
6.2.6 Sonstige Kosten
6.3 Externe Fehlerkosten
6.3.1 Variable externe Fehlerkosten
6.3.2 Fixe externe Fehlerkosten
6.3.3 Nacharbeitskosten
6.3.4 Ausschusskosten
6.3.5 Wiederholprüfungskosten
6.3.6 Reklamationskosten
6.3.7 Koordinationskosten
6.4 Gesamtkosten

7 Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsverteilung mit Hilfe des Verteilungsmodells
7.1 Messunsicherheit und Verteilungsformen unter Berücksichtigung der Prüfaufgabe
7.2 Auswahl einer geeigneten Basis
7.3 Verteilungsmodell
7.3.1 Grundüberlegungen
7.3.2 7 Bereiche der Anteilsverteilung
7.3.3 Entscheidungsmatrix
7.3.4 Grenzen des Verteilungsmodells

8 Anwendung des Verteilungsmodells bei 100%- Prüfung
8.1 Grundlagen
8.2 Bezug auf Verteilungsmodell
8.3 Berechnung der Anteile
8.3.1 Nacharbeits- , Ausschuss- und Gutteilanteil nach Norm DIN EN ISO 14253
8.3.2 Nacharbeits- , Ausschuss- und Gutteilanteil nach Verteilungsmodell
8.3.3 Anteile zur Berechnung interner Fehlerkosten
8.3.4 Anteile zur Berechnung externer Fehlerkosten
8.4 Verteilungsmodell ohne Wiederholprüfungen
8.5 Berechnung entstehender Kosten

9 Anwendung des Verteilungsmodells auf Stichprobenprüfung
9.1 Grundlagen
9.2 Annehmbare Qualitätsgrenzlage AQL
9.3 Berechnung AQL
9.4 Berechnung entstehender Kosten

10 Mehrere Merkmale / Prüfreihenfolge
10.1 Erweiterung auf mehrere Merkmale
10.2 Prüfreihenfolge
10.3 Auswahl einzusetzender Prüfmittel

11 Fallbeispiel
11.1 Daten zur Rechnung
11.1.1 Prüfaufgaben
11.1.2 Prüfmittel
11.2 Ergebnisse
11.2.1 Eine Prüfaufgabe
11.2.2 Mehrere Prüfaufgaben
11.3 Auswertung

12 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang

Erklärung

Kurzfassung

Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Wirtschaftlichkeitsuntersuchung von Prüfplänen mit dem Ziel der Optimierung der industriellen Prüfmittelauswahl

Es werden Kostenfaktoren für Prüfprozesse, Wiederholprüfungen, Nacharbeiten und Fehlerkosten bei Hersteller und Kunden für verschiedene Prüfaufgaben eines Werkstücks ermittelt. Diese werden mit Wahrscheinlichkeiten für ihr jeweiliges Auftreten, beeinflusst durch Messunsicherheiten, bei vollständiger Prüfung und Stichprobenprüfung verknüpft. Es wird ein Verfahrensablauf erstellt, der durch Realisierung mittels elektronischer Datenverarbeitung eine Optimierung von Prüfplänen hinsichtlich entstehender Gesamtkosten erlaubt und Entscheidungsunterstützung für die Auswahl einzusetzender Prüfmittel gibt.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 4-1: Wichtige Normen und Richtlinien im Zusammenhang mit der Prüfprozesseignung [Die 04]

Abbildung 5-1: Priorisierung der W-Fragen zur Qualitätsprüfung

Abbildung 5-2: Prüfplan zur Fertigung eines Drehteils

Abbildung 6-1: Klassische Gliederung der qualitätsbezogenen Kosten [Lin 02]

Abbildung 7-1: Beobachtete Prozessstreuung durch Messsystem nicht beeinflusst [Die 04]

Abbildung 7-2: Beobachtete Prozessstreuung durch Messsystem beeinflusst [Die 04]

Abbildung 7-3: Einfluss der Fertigungstoleranz und Messabweichung auf mögliche Fehlentscheidungen bei der Prüfung von Werkstückabmessungen [Hof 88]

Abbildung 7-4: Messunsicherheiten – der Unsicherheitsbereich verringert die Übereinstimmungs- und Nichtübereinstimmungsbereiche [Nor 00]

Abbildung 7-5: 7 Bereiche der Anteilsverteilung

Abbildung 7-6: 49er Matrix als Grundlage des Verteilungsmodells

Abbildung 7-7: Grenze der Bereichseinteilung aufgrund von Überschneidung

Abbildung 7-8: Erweiterung des 7-Bereiche Modells durch eine Funktionstoleranz

Abbildung 8-1: Verteilungsmodell unter Berücksichtigung angenommener Verfahrenswege

Abbildung 8-2: Verteilung der Fehleranteile extern als Grundlage externer Anwendung der Verteilungsmodells

Abbildung 8-3: Schematische Darstellung zur Berechnung der Stückzahlen für Prüfpläne mit einer Prüfaufgabe bei vollständiger Prüfung

Abbildung 9-1: Schematische Darstellung zur Berechnung der Stückzahlen für Prüfpläne mit einer Prüfaufgabe bei Stichprobenprüfung

Abbildung 10-1: Schematische Darstellung zur Berechnung der Stückzahlen für Prüfpläne mit mehreren Prüfaufgaben

Abbildung 10-2: Übersicht Verfahrensablauf

Abbildung 11-1: Grafische Darstellung der Anteilsverteilung Prüfmittel j2g1

Abbildung 11-2: Grafische Darstellung der Anteilsverteilung Prüfmittel j2g2

Abbildung 11-3: Grafische Darstellung der Anteilsverteilung Prüfmittel j2g3

Abbildung 11-4: Kostenverlauf bei gleichen Prüfkosten für unterschiedliche Messunsicherheiten

Abbildung 11-5: Kostenverlauf bei gleichen Prüfkosten für unterschiedliche Messunsicherheiten ohne Wiederholprüfungen

Tabellenverzeichnis

Tabelle 6-1: Zuordnung der Kostenarten zu den Prüfentscheidungen

Tabelle 7-1: Bezeichnung der 7 Anteilsbereiche

Tabelle 8-1: Verfahrensmöglichkeiten in Nichtübereinstimmungsbereichen

Tabelle 8-2: Verfahrenswege Ausschuss - Gutteil - Nacharbeit

Tabelle 9-1: Auszugsweise Tabelle für die Einfach – Stichprobenprüfung auf dem Prüfniveau II bei normaler Prüfung, die es gestattet, bei gegebener AQL und gegebenem Prüflosumfang N die anzuwendende Stichprobenanweisung aufzusuchen. n – c : n-Stichprobenumfang, c-Annahmezahl [Nor 93]

Tabelle 10-1: : Kosten der Prüfung und Annahmequote einer Beispielrechnung zur Sortierreihenfolge

Tabelle 10-2: Ergebnis einer Beispielrechnung zur Sortierreihenfolge

Tabelle 11-1: Daten der Prüfaufgaben der Beispielrechnung

Tabelle 11-2: Anteilsverteilung Prüfmittel j1g1

Tabelle 11-3: Anteilsverteilung Prüfmittel j1g2

Tabelle 11-4: Anteilsverteilung Prüfmittel j1g3

Tabelle 11-5: Anteilsverteilung Prüfmittel j2g1

Tabelle 11-6: Anteilsverteilung Prüfmittel j2g2

Tabelle 11-7: Anteilsverteilung Prüfmittel j2g3

Tabelle 11-8: Anteilsverteilung Prüfmittel j3g1

Tabelle 11-9: Anteilsverteilung Prüfmittel j3g2

Tabelle 11-10: Anteilsverteilung Prüfmittel j3g3

Tabelle 11-11: Kostenfaktoren Prüfmittel

Tabelle 11-12: Kosten Prüfaufgabe j2 mit unterschiedlichen Prüfmitteln

Tabelle 11-13: Kostenverlauf bei gleichen Prüfkosten für unterschiedliche Messunsicherheiten

Tabelle 11-14: Kostenverlauf bei gleichen Prüfkosten für unterschiedliche Messunsicherheiten ohne Wiederholprüfungen

Tabelle 11-15: Errechnete Sortierfaktoren der Beispielrechnung

Tabelle 11-16: Kosten der Prüfmittelkombinationen

Tabelle 11-17: Kosten Prüfmittelkombination j3g1-j2g1-j1g1

Tabelle 11-18: Kosten Prüfmittelkombination j3g1-j2g1-j1g2

Tabelle 11-19: Kosten Prüfmittelkombination j3g3-j2g3-j1g3

Tabelle 11-20: Kostenänderung durch Erhöhung des Kaufpreises

Tabelle 11-21: Kostenoptimale Prüfmittelkombination entgegengesetzt ihrer optimalen Sortierreihenfolge geprüft

Tabelle 11-22: Kosten der Prüfmittelkombinationen bei 10% - Stichprobenprüfung

Tabelle 11-23: Kosten Prüfmittelkombination j3g1-j2g1-j1g1 bei 10% - Stichprobenprüfung

Tabelle 11-24: AQL-Werte mit zugehöriger Stichprobenanweisung

Tabelle 11-25: Kosten Prüfmittelkombination j3g1-j2g1-j1g1 bei Stichprobenprüfung mittels AQL-Wert mit Wiederholprüfung

Tabelle 11-26: Kosten Prüfmittelkombination j3g1-j2g1-j1g1 bei Stichprobenprüfung mittels AQL-Wert ohne Wiederholprüfung

1 Einführung

Der Erfolg eines Unternehmens wird bestimmt durch seine Stellung am Markt und die Fähigkeit Gewinn zu erzielen. Ausschlaggebend dafür sind die Kriterien Qualität, Preis und Termin/Liefertreue. Ziel eines jeden Unternehmens ist es, den beabsichtigten Zweck mit möglichst geringem Einsatz an Mitteln bzw. Kosten zu erreichen.

Die Kosten eines Produktes sind vornehmlich determiniert durch Entwicklung, Material- und Rohstoffeinkauf, Herstellung, Qualitätssicherung, Vertrieb und Service. Konventionalstrafen der Kunden, bedingt durch Verschlechterung der Liefertreue oder Lieferung fehlerhafter Produkte, Erhöhung von Garantiezeiten und die Einführung von Produkthaftung, werfen in zunehmendem Umfang Kosten auf, die die Gewinne der Unternehmen empfindlich reduzieren. Im Sinne einer produktbezogenen Kostenrechnung müssen solche späteren Aufwendungen schon bei Entwicklung und Herstellung eines jeden Produktes berücksichtigt werden. Das Einrichten und Aufrechterhalten eines funktionierenden Qualitätsmanagements, Auditierungen nach nationalen, internationalen oder herstellerspezifischen Normen/Richtlinien verursachen Aufwendungen, die in sinnvoller Relation zu ihrem wirtschaftlichen Nutzen stehen müssen. Nur eine Bestimmung aller anfallenden Kosten bildet die Grundlage für Wirtschaftlichkeit, Gewinne und letztendlich auch Arbeitsplätze.

Ein wichtiger Punkt des Qualitätsmanagements ist die Überwachung der Produktionsprozesse und die Überprüfung des Endproduktes. Fehler, die gemacht werden, wirken sich in dramatischer Weise aus. Werden fehlerbehaftete Werkstücke erst beim Kunden entdeckt, so entstehen Kosten, die in etwa um den Faktor 10 höher sind, als wären sie im Herstellungsprozess aufgefallen. Erhöhter Aufwand bezüglich des Einsatzes von Prüfressourcen zum Auffinden der Fehler kann somit spätere Fehlerkosten erheblich mindern. Das Vermeiden von Fehlern steht deshalb im Vordergrund und stellt in der industriellen Praxis einen wesentlichen Kostenpunkt dar. Es ist herauszufinden, bis zu welchem Punkt eine Erhöhung des Aufwandes zur Fehlervermeidung unter Berücksichtigung eventueller Fehler- und Fehlerfolgekosten wirtschaftlich sinnvoll ist.

Dieser Problemstellung haben sich schon mehrere Wissenschaftler zugewandt. Das Optimieren von Prüfplänen hinsichtlich entstehender Kosten war 1969 Thema einer wissenschaftlichen Veröffentlichung von Uhlmann [Uhl 69]. Dabei wird, wie auch später von Linß aufgegriffen, besonderer Wert auf die Optimierung des Prüfumfangs gelegt.

Durch den Einsatz moderner Rechentechnik ist es möglich, eine Prüfmittelauswahl anhand existierender Messunsicherheiten, Abschätzung der Prozessbeherrschbarkeit und Vorhersagen für Prüfmittelkosten und Fehlerkosten zu treffen.

2 Aufgabenstellung

Für die systematische Beschreibung von Überwachungsprozessen in der Qualitätssicherung werden Prüfpläne verwendet. In diesen Prüfplänen werden die notwendigen Prüfaufgaben bzw. die Untersuchung der Merkmale festgelegt.

Anhand von wesentlichen Einflussgrößen soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem sich wirtschaftliche Erkenntnisse zum Einsatz von Prüfressourcen ableiten lassen. Dazu sollen die Fehleranteile mit den Handlungsalternativen wie zum Beispiel Ausschuss, Nacharbeit oder Wiederholprüfung in Verbindung gebracht werden. Hierfür soll ein Verfahrensablauf gefunden werden, der die Prüfreihenfolge bei mehreren Merkmalen optimiert und mit dem zu erwartende Kostenanteile automatisiert berechnet werden können. Ferner soll das Modell auf Stichprobenprüfungen erweitert werden.

Mit dem neu zu entwickelnden Verfahren sollen Prüfpläne optimiert werden können.

3 Vorgehensweise

Die Abfolge der Arbeitsschritte zur Erstellung dieser Diplomarbeit findet Ausdruck in folgender Vorgehensweise:

Es wird eine Literaturrecherche zur Ermittlung des Standes der Technik durchgeführt. Dies wird erweitert durch die Analyse bestehender Routinen bis dato erstellter Software.

Darauf folgt das Ermitteln wirtschaftlicher Einflussgrößen. Prüfkosten, Fehlerkosten und Fehlerfolgekosten werden detailliert aufgeschlüsselt.

Im Anschluss daran werden den Kostenarten Wahrscheinlichkeiten für ihr jeweiliges Auftreten zugewiesen. Eine Unterscheidung bezüglich des Prüfumfangs nach Stichprobenprüfung und vollständiger Prüfung erfolgt parallel. Eine Einschränkung der Anzahl der zu prüfenden Merkmale eines Prüfplans auf ein Merkmal dient dabei anfänglich der besseren Machbarkeit, wird jedoch zur Komplettierung des Modells später aufgehoben. Sich daraus ergebende mögliche Veränderungen der Reihenfolge der Prüfung der Merkmale eines Prüfplans bilden dabei den Schwerpunkt.

Das als Ergebnis entstandene Modell dieser Untersuchungen wird in einem Fallbeispiel auf die praktische Anwendbarkeit untersucht.

4 Stand der Technik

Die Optimierung von Prüfplänen mit dem Ziel, Kosten zu senken bei gleichzeitiger Minimierung von Fehlentscheidungen, ist eine Aufgabe, der sich schon viele Veröffentlichungen und Softwareanwendungen widmeten.

Klassisch wird dabei auf Stichproben im Zusammenhang mit kostenoptimalen Prüfplänen eingegangen. Dies ist ein sehr tief greifendes, aber auch schon nahezu erschöpfend behandeltes Forschungsgebiet im Qualitätsmanagement. Diese Aussage belegen Ausführungen wie „Kostenoptimale Prüfpläne: Tabellen, Praxis und Theorie eines Verfahrens der statistischen Qualitätskontrolle“ von Uhlmann [Uhl 69], über „Rechnergestützte kostenoptimale Stichprobenpläne“ von Linß [Lin 89], „Kontinuierliche Stichprobenpläne in der Qualitätssicherung“ von Straube [Str 93], bis hin zu „Statistische Methoden der Qualitätssicherung von Rinne/Mittag [RIN 95].

Das Durchführen von Stichproben stellt jedoch nur eine Möglichkeit des in dieser Arbeit zu erstellenden Modells dar.

Ein Programm zur Berechnung von Fehleranteilen bildet die Basis, auf die dieses Modell aufzubauen hat. Die Analyse des zu Arbeitsanfang vorliegenden Quelltextes zeigte das Vorhandensein von Variablen als Berechnungsgrundlage für Fehlentscheidungen der Arten:

- Ausschuss fälschlich abgelehnt
- Nacharbeit fälschlich abgelehnt
- Wiederholprüfung fälschlich abgelehnt
- Ausschuss fälschlich angenommen
- Nacharbeit fälschlich angenommen
- Wiederholprüfung fälschlich angenommen

Es ist somit in dieser Arbeit nicht notwendig, genauer auf die Berechnung der einzelnen Entscheidungen einzugehen. Dafür sei an dieser Stelle auf die Dissertation von Zinner zum Thema „Untersuchungen zu technischen Verteilungsmodellen und deren wirtschaftlicher Einfluss auf die optimierte Auswahl von Prüfmitteln zur Qualitätssicherung“ [Zin 05] verwiesen. Einen Einstig in dieses Themengebiet vermittelt auch Linß [Lin 02, S.190ff].

Ein im Forschungsbericht QUINTE [Qui 04] beschriebenes Modell zur Prüfplanoptimierung baut auf entdeckte Nacharbeits- und Ausschussanteile auf.

Neumann führt in seiner Dissertation zum Thema „Automatische Prüfplangenerierung“ [Neu 92] Aspekte zur Ermittlung des Prüfzeitpunktes auf und verweist auf Dutschke [Dut 75], Bläsing [Blä 78] und Wilhelm [Will 89] zur Prüfkostenermittlung. Das im Forschungsbericht QUINTE [Qui 04] beschriebene Modell zur Prüfplanoptimierung berücksichtigt ebenfalls eine Prüfreihenfolge und verweist zur Kostenrechnung auf VDI-Richtlinie 3321.

In allen Veröffentlichungen wird jedoch keinen Bezug auf Unsicherheitsbereiche und mögliche daraus resultierende Kostenpotentiale genommen. Literatur zur Prüfplanoptimierung bzw. Generierung unter Berücksichtigung entstehender Unsicherheitsbereiche gemäß DIN EN 14253 oder ähnlicher Anweisungen ist bis dato nicht vorhanden.

Einen aktuellen Stand über einzubeziehende Normen und Richtlinien vermittelt die folgende Abbildung:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4-1: Wichtige Normen und Richtlinien im Zusammenhang mit der Prüfprozesseignung [Die 04]

5 Prüfplankriterien – Ausgangspunkte für Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen

Die Aufgabe der Prüfplanung ist es, Prüfungen für die unterschiedlichen Schritte der Herstellung von Produkten bzw. Erbringung von Dienstleistungen zu planen. Dabei werden Prüfschritte, Vorgehensweisen, Prüfverfahren und Prüfanweisung/Prüfpläne für die durchzuführende Prüfung erarbeitet [Lin 02].

Ein Prüfplan ist das Ergebnis der Prüfplanung.

Abbildung 5-2 stellt beispielhaft einen solchen Prüfplan für ein Drehteil dar.

Zur Optimierung eines Prüfplans hinsichtlich der Kosten ist es notwendig festzustellen, bei welchen Komponenten des Prüfplans ein Optimierungsspielraum besteht. Hauptansatzpunkt bilden die durch die W-Fragen der Qualitätsprüfung beschriebenen Attribute. Abbildung 5-1 stellt diese W-Fragen priorisiert nach praxisnaher Anwendung gemäß einer logischen Abfolge nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien auf Prüfmerkmale dar:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5-1: Priorisierung der W-Fragen zur Qualitätsprüfung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5-2: Prüfplan zur Fertigung eines Drehteils

Eine im Folgenden eingehendere Analyse der W-Fragen legt dar, in wieweit Optimierungsmöglichkeiten eines Prüfplans bestehen und wie damit in dieser Arbeit verfahren wird:

5.1 Arbeitsgang, Prüfobjekt, Prüfmerkmal

Konstruktive Veränderungen des Werkstückes in der Planungsphase bieten die höchsten Potenziale für Kostensenkungen. Jedoch werden diese in den hier angestellten Betrachtungen nicht weiter verfolgt. Abmaße und Toleranzen haben selbstverständlich enormen Einfluss auf Kostenentwicklungen, unterliegen aber vornehmlich den technischen Anforderungen, die an das Werkstück gestellt werden. Arbeitsgang und Prüfmerkmale werden als unveränderlich angenommen.

5.2 Prüfmittelauswahl

Prüfart, Prüfprinzip, Prüfgröße und Messbereich haben aus technischer Sicht Einfluss auf die Prüfmittelauswahl. Prüfkosten und durch Messunsicherheiten verursachte Fehlerkosten sind die Hauptaspekte der wirtschaftlichen Prüfmittelauswahl.

In dieser Arbeit erfolgt die wirtschaftliche Prüfmittelauswahl. Es wird aus Prüfmitteln ausgewählt, die den technischen Anforderungen genügen. Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, eine kostenoptimale Auswahl aus verschiedenen fähigen Prüfmitteln zu treffen.

5.3 Prüfstrategie

Die Prüfstrategie ist sehr eng mit der Prüfmittelauswahl verknüpft. Ob zum Beispiel ein Zylinderdurchmesser im Zwei-Punkt oder Drei-Punkt-Verfahren gemessen wird, hängt von der Leistungsfähigkeit des Prüfmittels ab und kann im Folgenden nur indirekt über die Prüfmittelauswahl in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen einfließen.

5.4 Prüfumfang

Der Prüfumfang ist ein wichtiger Ansatzpunkt zur Erstellung kostenoptimaler Prüfpläne. Hier steht die vollständige Prüfung der Stichprobenprüfung gegenüber. Die Einführung einer Stichprobenprüfung senkt die Prüfkosten erheblich. Mögliche Fehlerkosten durch den entstehenden Durchschlupf sind dabei in Kalkulationen einzubeziehen.

5.5 Prüfmenge

Die Prüfmenge ist abhängig von der Menge an Werkstückeinheiten, die zu prüfen ist oder von der Menge an Werkstückeinheiten, die nach dem Prüfprozess zur weiteren Verwendung benötigt wird. Die Verknüpfung beider Möglichkeiten geschieht über den durch die Prüfung entfallenen Anteil fehlerhafter Werkstücke. Dieser Anteil ist prüfmittelabhängig und muss parallel zur Prüfmittelauswahl berücksichtigt werden.

5.6 Prüfdauer, Prüfzeit

Die Prüfdauer bzw. Prüfzeit ist ein an die Prüfmittelauswahl gekoppeltes Attribut. Jedes Prüfmittel benötigt eine unterschiedliche Zeit zur Erledigung der Prüfaufgabe. Berücksichtigung findet dies im wirtschaftlichen Einflussfaktor Prüfkosten.

5.7 Prüfzeitpunkt

Der Prüfzeitpunkt der einzelnen Prüfschritte eines Prüfplans ist ebenfalls Ansatzpunkt für Kostenoptimierungen.

Werden die einzelnen Prüfschritte unmittelbar nach den Fertigungsschritten durchgeführt, so ist unter der Annahme, dass die Abfolge der Fertigungsschritte technologischen Gesichtspunkten des Herstellungsprozesses folgt, keine Möglichkeit der Optimierung hinsichtlich des Prüfplans gegeben.

Findet eine Endprüfung statt oder bauen Fertigungsschritte nicht aufeinander auf, ist es möglich, die Reihenfolge der Prüfschritte selber festzulegen. Prüfkosten und Ausschussanteil jedes Prüfschrittes bilden die Grundlage des Optimierungskalküls.

Bauen Fertigungsschritte nicht aufeinander auf, d.h. ihr Zeitpunkt kann frei gewählt werden, kann bei Kopplung von Fertigungsschritt und jeweiliger Prüfung ebenfalls eine Optimierung der Reihenfolge erfolgen.

5.8 Prüfort, Prüfraum, Prüfperson

Prüfort, Prüfraum und Prüfperson sind gleichwohl an die Prüfmittelauswahl gekoppelte Kriterien. Berücksichtigung finden auch sie in den Prüfkosten.

6 Wirtschaftliche Einflussgrößen der Prüfung von Qualitätsmerkmalen

Für die Erstellung eines Verfahrens zur Wirtschaftlichkeitsuntersuchung von Prüfplänen ist es notwendig, relevante wirtschaftliche Einflussgrößen, d.h. Kostenfaktoren, zu ermitteln.

Die klassische Gliederung qualitätsbezogener Kosten erfolgt nach den Ursachen ihres Entstehens.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6-1: Klassische Gliederung der qualitätsbezogenen Kosten [Lin 02]

Fehlerverhütungskosten: Kosten, die durch fehlerverhütende oder fehlervorbeugende Tätigkeiten und Maßnahmen im Rahmen der Qualitätssicherung verursacht werden, um Fehler zu vermeiden oder ihr Wiederauftreten auszuschließen. Es werden alle Maßnahmen zur Vermeidung von qualitätsbezogenen Verlusten bzw. Fehlleistungen erfasst [Lin 02].

Prüfkosten: Kosten die durch die Planung, Beauftragung, Durchführung und Auswertung von Prüfungen verursacht werden [Lin 02].

Die Prüfkosten entstehen im Wesentlichen durch das eingesetzte Personal, Prüf- und Hilfsmittel. Sie gliedern sich nach dem Entstehungsort in interne und externe Prüfkosten. Bei den hier angestellten Betrachtungen sind externe Prüfkosten nicht relevant.

Fehlerkosten: Kosten, die durch fehlerhafte Einheiten und Fehlentscheidungen entstehen.

Interne Fehlerkosten sind Fehlerkosten, die vor der Auslieferung an den Kunden erkannt werden. Externe Fehlerkosten sind Fehlerkosten, die nach der Auslieferung an den Kunden erkannt werden [Gei 98].

Für die Prüfmittelauswahl relevant sind nur Prüfkosten und Fehlerkosten unter der Bedingung, dass das Prüfmittel entsprechend seinen Spezifikationen und Anforderungen eingesetzt und betrieben wird. Fehlerverhütungskosten sind Aufwendungen, um dies sicher zu stellen.

Das Auftreten der jeweiligen Kostenarten wird in der nachfolgenden Tabelle veranschaulicht.

Tabelle 6-1: Zuordnung der Kostenarten zu den Prüfentscheidungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, treten Prüfkosten bei allen vier existierenden Fällen der Prüfentscheidung auf. Es ist irrelevant, ob eine Einheit fälschlich oder richtigerweise als GUT oder SCHLECHT befunden wird. Sie fallen bei allen planmäßigen Qualitätsprüfungen unabhängig von der zu treffenden Entscheidung an.

Bei den internen Fehlerkosten hingegen sind nur die fälschlicherweise als SCHLECHT befundenen Einheiten von Bedeutung (d.h., dass eine fehlerfreie Einheit bei einer planmäßigen Prüfung als schlecht erkannt wird). Für die externen Fehlerkosten sind nur die fälschlicherweise als GUT befundenen Einheiten relevant (d.h., dass eine fehlerhafte Einheit bei einer planmäßigen Prüfung nicht erkannt wird). Sie sind auf die jeweiligen Merkmale des Werkstücks bezogen.

Als Fehlerfolgekosten sollen jene Kosten betrachtet werden, die eine fälschlicherweise als Gut befundene Einheit an anderen Einheiten außerhalb des eigenen Unternehmens verursacht. Dies sind z.B. alle Kosten, die durch Produkthaftung entstehen. Sie beinhalten u.a. entgangene Deckungsbeiträge und Umsätze sowie mögliche entgangene Gewinne durch Verlust von Erst- und Wiederholungskäufern.

Eine vollständige Betrachtung der Fehlerfolgekosten ist in dieser Arbeit nicht möglich, vielmehr soll eine Schnittstelle zwischen externen Fehlerkosten und Fehlerfolgekosten geschaffen werden. Über diese Schnittstelle muss es möglich sein, Berechnungen zu Fehlerfolgekosten an das zu erstellende Modell anzuschließen.

Die Berechnungsgrundlage aller entstehenden Kosten sind die Ausführungen von Linß [Lin 02, S.475f] und Regenbogen [Reg 00, S. 91f]. Es besteht jedoch die Notwendigkeit zur Anpassung an das zu erstellende Modell mit dem Hintergrund einer Unabhängigkeit vom Prüfumfang. Dies bedeutet, dass sowohl kleine sowie auch große Stückzahlen durch das Modell abgedeckt werden sollen. Es wird jede Kostenart (Prüfkosten, interne Fehlerkosten und externe Fehlerkosten) in eine stückzahlabhängige und eine stückzahlunabhängige Komponente geteilt. Somit entstehen jeweils ein variabler und ein fixer Kostenbestandteil.

In den folgenden Abschnitten 6.1, 6.2 und 6.3 sind die Berechnungsgrundlagen der jeweiligen Kostenarten aufgeführt.

6.1 Prüfkosten

Die Prüfkosten für ein Merkmal j setzen sich zusammen aus variablen Kosten multipliziert mit der Stückzahl xint,j und fixen Kosten:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.1.1 Variable Prüfkosten

Die variablen Prüfkosten für ein Merkmal j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

tj: Prüfzeit pro Teil und Merkmal

6.1.1.1 Abschreibungen

Abschreibungen KAB [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: A Anschaffungskosten [€]

R Restwert [€]

ND Nutzungsdauer [a]

Tv Jahresarbeitszeitminuten [min]

6.1.1.2 Energiekosten:

Energiekosten KE [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: NE durchschnittlicher Energieverbrauch je Stunde [kWh]

PE durchschnittlicher Energiepreis je Energieeinheit [€/kWh]

6.1.1.3 Instandhaltungskosten

Instandhaltungskosten KI [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: KRep Gerätekosten für Reparaturen [€/a]

hRep jährliche Reparaturstunden [h/a]

PRep Reparaturkosten je Reparaturstunde [€/h]

6.1.1.4 Kosten für Arbeitsschutzmittel

Kosten für Arbeitsschutzmittel KAs [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: K’As jährliche Kosten für Arbeitsschutzmittel [€/a]

6.1.1.5 Materialkosten für Hilfsstoffe

Materialkosten für Hilfsstoffe KH [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: K’H jährliche Kosten für Hilfsstoffe [€/a]

6.1.1.6 Kosten für Gebäude

Kosten für Gebäude KFL [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: PF monatlicher Flächennutzungspreis [€/Monat/qm2]

FE in Anspruch genommene Fläche [qm2]

6.1.1.7 Kosten für geringwertige und schnell verschleißende Arbeitsmittel

Kosten für geringwertige und schnell verschleißende Arbeitsmittel KWZ [€/min]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: PWZ Summe der Einstands- und Verrechnungspreise der

Arbeitsmittel pro Jahr [€/a]

6.1.1.8 Kosten Prüfpersonal

Kosten Prüfpersonal KPP [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: KPh Personalkosten für Prüfer [€/h]

tpp Arbeitszeit des Prüfers je Merkmal[min]

6.1.1.9 Materialkosten bei zerstörenden Tests

Materialkosten bei zerstörenden Tests KM [€/Stk.]

6.1.2 Fixe Prüfkosten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: tR Rüstzeit [min]

KRP: Kosten Rüstpersonal [€/min]

KMR: Maschinenkostensatz Rüstwerkzeuge [€/min]

NR: Anzahl der Rüstvorgänge pro Prüfaufabe

6.2 Interne Fehlerkosten

Die internen Fehlerkosten für ein Merkmal j FKint,j setzen sich zusammen aus den variablen kosten FKint,v,j multipliziert mit der Stückzahl xint,j und den fixen internen Fehlerkosten FKint,f,j.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.1 Variable interne Fehlerkosten

Die variablen internen Fehlerkosten FKint,v,j setzen sich zusammen aus den jeweiligen variablen Komponenten der Kosten für Nacharbeit FK,int,v,N,j, Ausschuss FKint,v,A,j und Wiederholprüfung FKint,v,W,j.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.2 Fixe interne Fehlerkosten

Die fixen internen Fehlerkosten FKint,f,j setzen sich zusammen aus den jeweiligen fixen Komponenten der Kosten für Nacharbeit FK,int,f,N,j, Ausschuss FKint,f,A,j , Wiederholprüfung FKint,f,W,j und den Sonstigen fixen Kosten FKint,f,sonst,j.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.3 Nacharbeitskosten

variable Nacharbeitskosten FK,int,v,N,j [€/Stk.] berechnen sich wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.4 Ausschusskosten

Variable Ausschusskosten FKint,v,A,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.5 Wiederholprüfungskosten

Variable Wiederholprüfungskosten FKint,v,W,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.2.6 Sonstige Kosten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.3 Externe Fehlerkosten

Die externen Fehlerkosten für ein Merkmal j FKext,j setzen sich zusammen aus den variablen Kosten FKext,v,j multipliziert mit der Stückzahl xext,j und den fixen internen Fehlerkosten FKext,f,j.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.3.1 Variable externe Fehlerkosten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.3.2 Fixe externe Fehlerkosten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

6.3.3 Nacharbeitskosten

Variable externe Nacharbeitskosten FKext,v,N,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: pext,N,j Anteil

FKint,v,N,j siehe 6.2.3 [€/Stk.]

NAufext Aufschlag zu internen Nacharbeitskosten [%]

KN,T Transportkosten falls Nacharbeit nicht beim Kunden

durchgeführt werden kann

Fixe interne Nacharbeitskosten FKext,f,N,j [€]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: FKint,f,N,j siehe 6.2.3 [€/Stk.]

NAufext Aufschlag zu internen Nacharbeitskosten [%]

6.3.4 Ausschusskosten

Variable externe Ausschusskosten FKext,v,A,j[€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: pext,A,j Anteil

FKint,v,A,j siehe 6.2.4 [€/Stk.]

AusschAufschlext: Aufschlag zu internen Ausschusskosten[%]

KSF Kosten für Sonderfrachten [€/Stk.]

Fixe externe Ausschusskosten FKext,f,A,j[€]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: FKint,f,A,j siehe 6.2.4 [€]

AusschAufschlext Aufschlag zu internen Ausschusskosten[%]

6.3.5 Wiederholprüfungskosten

Variable externe Wiederholprüfungskosten FKext,v,W,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: pext,W,j Anteil

PKv,j siehe 6.1.1 [€/Stk.]

WiedAufschlext Aufschlag auf die Prüfkosten der Erstprüfung [%]

Fixe Wiederholprüfungskosten FKext,f,W,j [€]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: PKf,j siehe 6.1.2 [€]

WiedAufschlext Aufschlag auf die Prüfrüstkosten der Erstprüfung [%]

6.3.6 Reklamationskosten

Externe Reklamationskosten FKext,v,Rek,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: pext,Rek,j Anteil

tRek Reklamationsbearbeitungszeit [h]

KRek Reklamationskostensatz [€/h]

KTe Telefonkosten [€]

KSonst Sonstige Kosten[€]

6.3.7 Koordinationskosten

Externe Koordinationskosten FKext,v,Ko,j [€/Stk.]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit: pext,Ko,j Anteil

tKo Koordinationszeit [h]

KKo Koordinationskostensatz [€/h]

KLa Lagerkostensatz [€/h]

6.4 Gesamtkosten

Die Gesamtkosten Kges,j bezüglich eines Merkmals werden durch die Addition der Einzelkosten der Merkmale gebildet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Addition der Gesamtkosten eines Merkmals über alle Merkmale führt zu den Gesamtkosten Kges des Produktes hinsichtlich des Prüfplans.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]