Realisierung des SiSy-Add-On "Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)" Studienarbeit. eingereicht von

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1 Berufsakademie Sachsen Staatliche Studienakademie Bautzen Studienrichtung Wirtschaftsinformatik Laser & Co. Solutions GmbH Promenadenring Löbau Realisierung des SiSy-Add-On "Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)" Studienarbeit eingereicht von André Mitschke Seminargruppe 01 WI Studien-Nr. 01 WI 14 am 09. Februar 2004 Prüfer und Gutachter: Herr Dipl.-Ing. Päd. Alexander Huwaldt, Laser & Co. Solutions GmbH Herr Dr. Bernd Schildwach, Staatliche Studienakademie Bautzen

2 2 Autorenreferat MITSCHKE, André: Realisierung des SiSy-Add-On "Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)", Berufsakademie Sachsen, Staatliche Studienakademie Bautzen, Studienrichtung Wirtschaftsinformatik, Studienarbeit, Seiten, 10 Literaturquellen, 8 Anlagen.

3 Inhalt 3 Abkürzungsverzeichnis Einleitung Grundlagen eines Ursache-Wirkungs-Diagrammms Begriff Anwendung Grundlagen der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) Geschichte der FMEA Wesen der FMEA Arten der FMEA Zeitpunkt einer FMEA Teilnehmer einer FMEA FMEA-Moderator Voraussetzungen für eine FMEA Ablauf einer FMEA Ist-Zustand Add-On QM-Werkzeuge Add-On FMEA Realisierung des Add-On FMEA andhand eines Soll-Ist-Vergleichs Diagrammebenen Objektdialoge Ishikawa (FMEA) Objekt Fehler Objekt Ursache Objekt Realisierung der FMEA-Formblatt Generierung Zusammenfassung Ergebnisse Ausblick Literatur- und Quellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Anlagenverzeichnis... 31

4 4 Abkürzungsverzeichnis A Auftretenswahrscheinlichkeit des Fehlers (Kennziffer) B Bedeutung des Fehlers (Kennziffer) CAQ Computer Aided Quality Management CIM Computer Integrated Manufacturing DGQ Deutsche Gesellschaft für Qualität e.v. DokGen Dokumentengenerierung (SiSy ) Drag & Drop Anklicken und Ziehen E Entdeckungswahrscheinlichkeit des Fehlers (Kennziffer) FMEA Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse FMECA Failure Mode, Effects and Criticality Analysis ISO International Organization for Standardization MS Microsoft (eingetragenes Warenzeichen) NASA National Aeronautics and Space Admanistration QM Qualitätsmanagement QMS Qualitätsmanagementsystem QMW Qualitätsmanagementwerkzeuge QS Qualitätssicherung RPZ Risikoprioritätszahl RSW Risikoschwellenwert SiSy Simple System VBA Visual Basic for Application VDA Verband der Automobilindustrie e.v.

5 5 1 Einleitung Im Rahmen des Studiums an der BA Bautzen absolviert der Autor die vorgeschriebenen Praxissemester in der Firma Laser & Co. Solutions GmbH. Es handelt sich hierbei um eine Softwareentwicklungsfirma. Das Hauptprodukt der Firma ist das Softwaresystem SiSy für Windows, welches in dieser Arbeit Betrachtung findet. SiSy ist als Baukastensystem konzipiert. Zum Basisbaustein SiSy kann der Nutzer, entsprechend seiner Anforderungen Komponenten installieren, die auf eine bestimmte Modellierungsaufgabe spezialisiert sind. So kann SiSy unter anderem für den Einsatz als Werkzeug zur Softwareentwicklung oder für die Unternehmensmodellierung in Qualitätsmanagement(QM)-Projekten konfiguriert werden. Die verschiedenen Komponenten des Baukastensystems sind als Add-On für SiSy verfügbar und können auch gemeinsam in einem Projekt verwendet werden. Im Zuge der ständigen Weiterentwicklung kommen immer wieder neue Add-Ons zur Palette der SiSy Komponenten hinzu. Im Rahmen des QM werden eine Reihe verschiedener Werkzeuge und Methoden angewandt. Diese sollen einer kundengerechten Entwicklung, Produktion und Dienstleistung sowie der Schaffung qualitätsfähiger Prozesse dienen. Ein solches Werkzeug ist die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA). Ziel dieser Studienarbeit soll es sein, das zum Teil schon vorhandene SiSy Add- On in seinem Umfang zu erweitern. Weiterhin wird die Generierung eines FMEA Formblattes realisiert.

6 6 2 Grundlagen eines Ursache-Wirkungs-Diagrammms Das Ursache-Wirkungs-Diagramm gehört zu den Werkzeugen des Qualitätsmanagements, d.h. es ist eine Problemlösungstechnik, welche eine frühzeitige Erkennung, Vermeidung, bzw. Behebung von Fehlerursachen in der Produktentwicklung und -herstellung durch eine anschauliche Aufbereitung und Strukturierung von Informationen ermöglicht. 2.1 Begriff Das Ursache-Wirkungs-Diagramm bzw. (engl.) Cause-and-Effect-Diagram hat mehrere Bezeichnungen. Es wird sowohl Ishikawa-Diagramm, nach seinem Erfinder KAORU ISHIKAWA, als auch Fischgrät-Diagramm/Fischgräten-Diagramm bzw. (engl.) Fishbone-Diagram genannt, da es den Gräten eines Fisches ähnelt. Dreht man das Diagramm um 90 gegen den Uhrzeigersinn, sieht es für den Betrachter wie ein Baum aus. Deshalb trägt es zusätzlich die Bezeichnungen Fehlerbaum-Diagramm bzw. Tannenbaum-Diagramm. All diese Begriffe sind, wie schon erwähnt, Synonyme für das Ursache-Wirkungs- Diagramm. 2.2 Anwendung Das Ishikawa-Diagramm ist ein Werkzeug zur systematischen Analyse und Visualisierung eines Sachverhaltes, in Abhängigkeit von Ursache bzw. Einflussgrößen und Wirkung. Ausgangspunkt ist, wie in Abbildung 1 dargestellt, ein horizontaler Pfeil nach rechts, an dessen Spitze der möglichst prägnant formulierte Fehler bzw. die Auswirkung steht. Auf diesen Pfeil zielen nun von oben und unten schräge Einflussgrößen-Pfeile. In der Literatur werden diese Hauptpfeile meist mit den Grundkategorien Mensch, Maschine, Material, Methode, Milieu, Management und Messung bezeichnet. Dies ist für die Ausbildung von Denkrichtungen der Qualitätsmanager richtig, sollte jedoch in der Praxis vermieden werden, da dadurch Einschränkungen für bestimmte Problemanalysen vorgenommen werden. Auf diese Einflussgrößen-Pfeile zielen nun wiederum horizontale Pfeile, an denen die gefundenen Einflussursachen (Problemursachen) eingetragen werden. Im Wechsel der schrägen und horizontalen Pfeile, kann nun nach immer tieferen Ursachen geforscht werden. Die Erstellung eines Ishikawa-Diagramms sollte in einer moderierten Arbeitsgruppe erfolgen. Für den Erfolg der Methode ist es wichtig, dass für jeden betroffenen Bereich des

7 7 zu analysierenden Problems, sachkompetente Teilnehmer anwesend sind. Dies kann bedeuten, dass auch externe Personen (z.b. Lieferanten, Kunden) hinzugezogen werden müssen. Einflussgröße Einflussgröße Einflussursache Einzelursache Auswirkung (Fehler) Einflussgröße Einflussgröße Ursache Wirkung Abbildung 1: Ishikawa-Diagramm Die Ursachenforschung beginnt mit einem Brainstorming über die Problemstellung, dessen Einzelergebnisse auf Karten notiert werden. Diese Karten werden dann gemäß der Diagrammvorlage kategorisiert. Stück für Stück entsteht das Ishikawa-Diagramm. Da in einem Fischgräten-Diagramm eine sehr große Anzahl von Fehlern und Ursachen zusammengetragen werden kann, sollte dies jedoch in einer übersichtlichen Form dokumentiert werden. Ergebnisse des Ishikawa-Diagamms können in ein FMEA-Formblatt übertragen werden.

8 8 3 Grundlagen der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) Der FMEA-Denkansatz lautet Was passiert wenn...? 1. Bei der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse sollen potentielle Fehler durch das Erkennen Ihrer Ursachen und die Einführung nachweislich wirksamer Maßnahmen systematisch vermieden werden. Mit Hilfe der FMEA ist es ferner möglich, das in einem Unternehmen vorliegende Erfahrungswissen über Fehlerzusammenhänge und Qualitätseinflüsse auf methodische Weise zu sammeln und damit z.b. für einen eventuellen Auftraggeber verfügbar zu machen. 3.1 Geschichte der FMEA Die Methode der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse wurde Mitte der 60er Jahre im Rahmen von Vorhaben der NASA entwickelt und in Projekten der Luftund Raumfahrttechnik eingesetzt. In Deutschland wurde die FMEA im Jahr 1980 unter der Bezeichnung Ausfalleffektanalyse in der DIN genormt. Im heute üblichen Sprachgebrauch wird jedoch der Begriff Fehlermöglichkeitsund Einflussanalyse verwendet. Im Jahr 1986 wurde die Methode der FMEA von einer Arbeitsgruppe von VDA (Verband der Automobilindustrie e.v.) und DGQ (Deutsche Gesellschaft für Qualität e.v.), mit der Bezeichnung Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz, unter Mitwirkung von Automobilherstellern und einigen Zulieferfirmen überarbeitet und veröffentlicht. Die Methode der FMEA wurde zusammenfassend beschrieben und ein allgemeines Formblatt zur Durchführung einer FMEA entworfen wurde dieses Formblatt noch einmal überarbeitet. Neben der eigentlichen FMEA existieren eine Vielzahl von weiteren Varianten, wie z.b. die FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) in der Luftfahrtindustrie, oder die Matrix-Form-FMEA, welche für Elektronikbauteile eingesetzt wird. Derzeit geht die weitere Entwicklung der Methode in Richtung einer verstärkten Rechnerunterstützung und wird künftig zum Einsatz wissensbasierter Verfahren sowie der Integration in CAQ(Computer Aided Quality Management)- und CIM(Computer Integrated Manufacturing)-Systeme führen. 1 SCHILDWACH, Bernd: Einführung in die FMEA, Grundlagen & Methodik; Vorlesung 2003

9 9 3.2 Wesen der FMEA FMEA (engl.: Failure Mode and Effects Analysis) ist eine präventive analytische Methode. Sie dient zur systematischen Erfassung von potentiellen Fehlermöglichkeiten während der Entwicklungsphase eines Produktes bzw. der Planungsphase eines Produktions- oder Dienstleistungsprozesses. Durch Festlegung, Bewertung und Umsetzung geeigneter Maßnahmen werden Fehler vor Eintreten eines Schadens vermieden. Somit wird die geforderte Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte und die Störungsfreiheit der Prozesse sichergestellt. Auf diese Weise können beträchtliche Kosten eingespart werden, die sonst durch Ausschuss, Nachbesserung und Kulanz entstehen würden. Die System-FMEA nach VDA Band 4, Teil 2 ist eine Weiterentwicklung der ursprünglichen Methode und erlaubt aufgrund ihrer erweiterten Systematik eine tiefgründige Analyse von funktionalen Zusammenhängen und Wechselwirkungen zwischen Teilsystemen. Aufgrund ihres präventiven Charakters ist die FMEA zentraler Bestandteil der Qualitätsstrategie eines modernen Unternehmens. Sie ist als bewährtes, anerkanntes, gebräuchliches Instrument für das Risikomanagement und Qualitätsmanagement zum Zwecke der Fehlervermeidung und Qualitätssicherung eine sehr gut geeignete Methode. Die FMEA hat sich in der Praxis beim Durchführen der Risikoanalyse für Produkte und Prozesse sowie bei der Dokumentation von Fachwissen, Maßnahmen und Analysedaten bewährt und wird aus diesem Grund von vielen Unternehmen, vor allem in der Automobilbaubranche, vor der Auftragsvergabe von den Zulieferern abverlangt. 3.3 Arten der FMEA Ursprünglich wurde zwischen den drei Arten System-FMEA, Konstruktions- FMEA und Prozess-FMEA unterschieden, In Anlehnung an die aktuellen Richtlinien des VDA 96 unterscheidet man jedoch nur noch zwischen der System- FMEA Produkt, die zur Analyse von Produkten verwendet wird (z.b. Entwicklung und Konstruktion von mechanischen, optischen, elektrischen Geräten und Anlagen, elektronischen Schaltungen) und der System-FMEA Prozess, die zur Analyse von Prozessabläufen herangezogen wird (z.b. Fertigungs- und Montageprozesse, Logistikvorgänge, Prüfabläufe, Informationsflüsse, Dienstleistungen). Die nach dem VDA-Formblatt 86 erstellte FMEA behalten allerdings ihre

10 10 Gültigkeit. Dies gilt ebenso für andere Formblätter, wenn die wesentlichen Inhalte enthalten sind. [9] 3.4 Zeitpunkt einer FMEA Um die potentiellen Fehler eines Produktes oder Prozesses noch rechtzeitig zu vermeiden, bevor diese erhebliche Kosten verursachen können, sollte mit der Erstellung der FMEA so frühzeitig wie möglich begonnen werden. Das bedeutet für die Entwicklung eines Produktes, dass die erste Phase der FMEA bereits beim Vorhandensein erster Skizzen und Entwürfe beginnen sollte. Im Falle eines Produktions-, Logistik- oder sonstigen Prozesses sollte die FMEA bereits in der ersten Phase der Prozessplanung beginnen. Die FMEA-Aktivitäten erstrecken sich im Idealfall über die gesamte Dauer der Entwicklungsphase bis kurz vor Serienreife eines Produktes bzw. Freigabe eines Prozesses. Dabei sollten in regelmäßigen Abständen in FMEA-Sitzungen mögliche Fehler analysiert und die Wirksamkeit der bereits festgelegten Maßnahmen überprüft werden. Die regelmäßige Wirksamkeitsüberprüfung der festgelegten Maßnahmen ist unerlässlich, da trotz Vermeidung von Fehlern in der Anfangsphase weitere, anfänglich nicht bedachte, Fehlermöglichkeiten auftreten können und trotz eingeleiteter Gegenmaßnahmen diese eventuell nicht die erhoffte Wirkung zeigen. Nur durch rechtzeitige Vermeidung der Fehler können die negativen Folgen, wie z.b. unerwünschte Fehlerkosten, Garantiekosten, Änderungskosten, Verzögerung der Entwicklung und des Serienlaufs oder Kundenzufriedenheit, verhindert werden. 3.5 Teilnehmer einer FMEA Da die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse eine wissensbasierte Methode ist, deren Nutzen entscheidend vom Erfahrungs- und Leistungsbeitrag der Teilnehmer abhängt, ist die Mitwirkung geeigneter Fachleute unerlässlich. Der erhoffte Nutzen wird sich nur dann einstellen, wenn die erforderlichen Wissensträger die notwendigen Informationen in geregelten Teamsitzungen untereinander austauschen und methodisch korrekt in die Analyse einfließen lassen. Je nach Notwendigkeit sind folgende Teilnehmer zu empfehlen: Moderator Entwickler Konstrukteur

11 11 QS-Fachmann Prozessplaner Betriebsmittelplaner Prüfplaner Meister Einsteller Weitere Wissensträger Eine solche Zusammenstellung ist für eine Durchführung einer FMEA notwendig, da dadurch die Akzeptanz der erstellten FMEA steigt und bereichsübergreifende Kommunikation und Zusammenarbeit gefördert werden. System- FMEA müssen von Arbeitsgruppen, bestehend aus Systemspezialisten der verantwortlichen Systembereiche und den Methodenspezialisten (FMEA-Moderator), durch dessen Teilname die systematische und effiziente Bearbeitung sichergestellt wird, erstellt werden. Um eine möglichst effiziente und sinnvolle FMEA zu gewährleisten, sollte die Zusammensetzung des FMEA-Teams wie in Abbildung 2 gestaltet werden. F: Fachbereich (Indikator) Gesamtprojektleiter V: Verantwortlicher für das FMEA- Projekt (Entwickler, Konstrukteur, Planer, Betreiber) E: Experten (Entwickler, Konstrukteur, Versuchsingenieur, Planer, Produzent, Laborant, Betriebsmittelplaner, Prüfplaner, Meister, Werker, weitere Wissensträger) Abbildung 2: Das FMEA-Team [9] M: FMEA Moderator (kann auch mit E und V identisch sein 3.6 FMEA-Moderator Zur Sicherstellung der methodischen Richtigkeit bei der Vorgehensweise der FMEA und insbesondere zum Erzielen einer größtmöglichen Effizienz ist für die Moderation und Betreuung einer Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse unbedingt der Einsatz eines professionellen FMEA-Moderators anzuraten. Er kann aufgrund seiner fundierten Erfahrung durch eine geeignete Frage- und Modera-

12 12 tionstechnik von den Wissensträgern zielgerichtet und situationsgerecht die notwendigen Informationen ermitteln und diese in geeigneter Weise in die FMEA-Systematik einordnen. Dem FMEA-Moderator kommt also eine Schlüsselfunktion zu. Die Durchführung einer Moderation durch einen FMEA - unerfahrenen Mitarbeiter birgt die große Gefahr, dass die ermittelten Informationen keine ausreichende Substanz und Konsistenz aufweisen. Damit könnte das angestrebte Ziel, die Vermeidung von Fehlern, nicht erreicht werden. Insbesondere wenn diese Informationen zudem auf ungeeignete und unübersichtliche Weise in die streng kausale FMEA-Systematik eingeordnet werden. Diese Gefahr besteht auch dann, wenn die FMEA an sich formal richtig, jedoch inhaltlich inkonsistent ist. Die Qualität und Wirksamkeit einer FMEA ist demnach in hohem Maße von der Beherrschung der Methode abhängig. Durch eine effiziente Moderation lässt sich somit zusätzlich der Zeit- und Kostenaufwand erheblich reduzieren. 3.7 Voraussetzungen für eine FMEA Bevor eine FMEA durchgeführt wird, müssen einige Voraussetzungen geschaffen werden. Zunächst muss das zu analysierende Objekt in einzelne Komponenten zerlegt werden können. Es muss also eine Systemstruktur erstellt werden können, in welcher Abhängigkeiten oder Beziehungen der einzelnen Elemente eines Produktes bzw. eines Prozesses definiert werden. Diese Systemstrukturen dienen somit der vollständigen Erfassung und Visualisierung des Systems und seiner Komponenten. Als Übersicht werden die Systemelemente z.b. als Funktionsbaum dargestellt. Die Verwaltung dieser Strukturen sollte im Konfigurationsmanagement erfolgen. Um die Funktionalitäten der einzelnen Konfigurationseinheiten benennen zu können, sollte das Pflichtenheft, in welchem die Anforderungen des Kunden dargelegt sind, zu Rate gezogen werden. In einem Qualitätsmanagementsystem (QMS) sind die Abläufe der Prüfverfahren, sowie Ergebnisse früherer Analysen festgehalten. Auf dieses Erfahrungswissen kann somit an dieser Stelle zurückgegriffen werden. Erst nach der Beschaffung und Systematisierung einer solchen Datengrundlage kann der Erfolg der Durchführung einer FMEA gewährleistet werden.

13 Ablauf einer FMEA Im Ablauf der FMEA muss das zu bearbeitende Problem festgelegt und die gegenwärtige Situation beschrieben und bewertet werden. Zuerst wird daher der zu untersuchende Prozess, wie schon in Abschnitt 3.7 erläutert, in seine Teilprozesse zerlegt und strukturiert beschrieben. So wird die Gesamtuntersuchung übersichtlicher und gleiche Fertigungsschritte in unterschiedlichen Prozessen werden vergleichbar gemacht. Zu diesen Teilprozessen werden anschließend über entsprechende Checklisten Daten ermittelt. Der Umfang und die Qualität dieser Datengrundlage determiniert die Qualität der FMEA. Anschließend werden in der Checkliste die einzelnen Teilprozesse übernommen und nacheinander auf potentielle Fehler untersucht. Auch Fehler, die noch nie aufgetreten, aber technisch möglich sind, müssen aufgelistet werden. Dann wird jeder potentielle Prozess- bzw. Produktfehler auf seine möglichen Folgen überprüft. Die Häufigkeit seines Auftretens wird nicht berücksichtigt. Außerdem wird jedem potentiellen Fehler mindestens eine Ursache zugeordnet. Schließlich werden alle Möglichkeiten gesucht, die zur frühzeitigen Verhinderung der Funktionsbeeinträchtigungen führen können. Diese Maßnahmen sollten auf die Ursache gerichtet sein. Wenn die Datenbeschaffung abgeschlossen ist, werden sie jeweils auf einer aufsteigenden Skala von 1 bis 10 schrittweise bewertet. Erst werden die Fehler nach der Bedeutung ihrer Beeinträchtigungen abgeschätzt. Dabei kommt es nicht darauf an, diese Bedeutung so genau wie möglich einzuschätzen, sondern eine praxisgerechte Rangfolge aufzustellen. Dann wird die Ursache nach der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens eingeordnet und schließlich die Bewertungszahl für die Entdeckungswahrscheinlichkeit der jeweiligen Ursachen vergeben. Aus den drei Werten wird durch Multiplikation die Risikoprioritätszahl (RPZ) ermittelt, die somit einen Wert zwischen 1 und 1000 annehmen kann. An der Position der daraus abgeleiteten Rangreihe kann dann die Notwendigkeit der Abstellmaßnahmen abgelesen werden. Den Grenzwert, der niedrige von hohen Risiken trennt, also einen Risikoschwellenwert, sollte jedes Unternehmen für sich selbst festlegen. Ein solcher Schwellenwert kann nicht vorgegeben werden, er sollte jedoch bei ca. 5³, also 125 liegen. Elemente, die diesen Wert übersteigen, sollten gesondert untersucht werden. Ein Ablaufplan wird als Schaubild in Abbildung 3 dargestellt.

14 14 Abbildung 3: Ablauf einer FMEA [On3] Wie schon in Absatz 3.5 beschrieben, wird die FMEA von einem Projektteam durchgeführt, in welchem hochqualifizierte Mitarbeiter aller Fachbereiche vertreten sind. Dadurch zeichnet sich die FMEA in ihrer integrativen Eigenschaft aus.

15 15 4 Ist-Zustand Um in SiSy das zum Teil schon vorhandene Add-On FMEA zu nutzen, wird eine SiSy QM Ausgabe benötigt. Dies ist ein von der Laser & Co. Solutions GmbH entwickeltes Tool, das Unternehmen bei der Erstellung, Änderung und Aktualisierung eines QM-Systems unterstützt. Des Weiteren bietet es die für die ISO-Zertifizierung benötigte Generierung von QM-Dokumenten. Für die Arbeit mit diesem Tool wird dem Nutzer die Möglichkeit gegeben, nach einem wie in Anlage 1 dargestellten Vorgehensmodell (VGM) zu arbeiten. 4.1 Add-On QM-Werkzeuge Um das Add-On FMEA nutzen zu können, bedarf es vorher der Installation des Add-On s QM-Werkzeuge. Nach erfolgter Installation kann das in Abbildung 4 dargestellte Objekt QM-Werkzeuge in das VGM per Drag & Drop aus der SiSy-Objektbibliothek hinzugefügt werden. Abbildung 4: Objekt QM-Werkzeuge Für die Anwendung der Werkzeuge muss das Objekt zunächst verfeinert werden, d.h. man arbeitet eine Diagrammebene tiefer. Dabei kann anschließend mit den nachfolgend aufgelisteten Werkzeugen zur Qualitätssicherung eines Unternehmens gearbeitet werden. Affinitätsdiagramm Baumdiagramm Flussdiagramm Matrixdiagramm Netzplan Portfolio Problem-Entscheidungsplan Relationendiagramm Ursache-Wirkungs-Diagramm (Ishikawa-Diagramm) Diese Werkzeuge stehen dem Nutzer als Objekte in der Objektbibliothek zur Verfügung. Zur Erstellung eines Ishikawa-Diagramms wird das gleichnamige Objekt wieder per Drag & Drop in das Diagramm gezogen, definiert und Verfei-

16 16 nert. In der Ebene des Ursache-Wirkungs-Diagramms werden Fehler und deren Ursachen entsprechend der Abbildung 5 angeordnet. Die Kanten der Ursachen werden auf den Fehler gezogen. Abbildung 5: Ishikawa-Diagramm in SiSy Werden alle Ursachen mit dem Fehler verbunden, entsteht ein Ishikawa-Diagramm. 4.2 Add-On FMEA Bei zusätzlicher Installation des derzeitigen Add-On FMEA bleibt das modellierte Ishikawa-Diagramm erhalten. Zusätzlich können nun die einzelnen Fehlerursachen hinsichtlich ihrer Bedeutung, Auftretens- und Entdeckungswahrscheinlichkeit detailliert analysiert werden. Im Definieren-Dialog des Fehler- Objektes können hierzu innerhalb eines Edit-Feldes mögliche Fehlerfolgen erfasst werden. Sie dienen zunächst dazu, die Bewertungsgröße der Fehlerbedeutung (B) zu ermitteln. Die Kennziffer B kann zur Auswahl in einer List-Box zwischen 1 und 10 liegen. Außerdem können im Objekt-Dialog der einzelnen Fehlerursachen unter dem Reiter Bewertung weitere Bewertungszahlen zur Auftretens (A)- und Entdeckungswahrscheinlichkeit (E) für jede einzelne Fehlerursache angegeben werden. Diese Kennzahlen werden wieder aus einer vorhandenen Listbox ausgewählt. Des Weiteren besitzt der Objekt-Dialog der Fehlerursachen einen speziellen Button zur Berechnung der Risikoprioritätszahl (RPZ). Dazu müssen immer die jeweiligen drei Bewertungszahlen eingegeben sein. Falls eine Bewertungszahl fehlt wird in einer Message-Box darauf hingewiesen. Die errechnete RPZ wird in einem weiteren Edit-Feld angezeigt. Der Button muss manuell betätigt werden, da es in SiSy derzeit keine Möglichkeit gibt, die RPZ automatisch berechnen zu lassen. Die RPZ wird bei der späteren Auswertung des Ishikawa-Diagramms benötigt. Eine Tabelle mit Kriterien zur

17 17 Bewertung von Fehlern am Beispiel der IT-Branche, ist der Studienarbeit als Anlage 2 beigefügt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit an den Fehlerursachen Verfeinerungen vorzunehmen. Dazu muss auf dem betroffenen Objekt (Fehlerursache) eine Diagrammebene nach unten gegangen werden. Hier können nun, wie in Abbildung 6 gezeigt, verschiedene Verfeinerungen vorgenommen werden. Dazu werden der Ursache Maßnahmen zur Vermeidung und Entdeckung zugeordnet. Durch das Anbinden von Stellen an diese Maßnahmen werden Verantwortlichkeiten festgelegt. Abbildung 6: Modellierung der Maßnahmen und der Verantwortlichkeit Nach Abschluss der Modellierung und Festlegung der Kennzahlen wird über die SiSy Symbolleiste die QuickDok-Generierung gestartet. Dabei wird automatisch ein FMEA - Formblatt erzeugt. Wie in Anlage 3 zu erkennen ist, entspricht das erzeugte Formblatt zwar inhaltlich, jedoch nicht vom Aufbau her dem Formblatt des VDA bzw. der DIN Dies ist mit den derzeitigen Mitteln der Dokumentengenerierung in SiSy nicht möglich.

18 18 5 Realisierung des Add-On FMEA andhand eines Soll-Ist-Vergleichs In diesem Abschnitt wird beschrieben, welche Erweiterungen und Veränderungen für das Add-On FMEA vorgesehen sind und wie diese realisiert bzw. implementiert werden sollen. Dabei wird von dem Ist-Zustand des Add-On ausgegangen und dieser zum Vergleich herangezogen. Der Grundgedanke der Erweiterung des Add-On FMEA liegt darin, dass das Layout des erzeugten FMEA-Formblattes dem des VDA entsprechen soll. Weiterhin sollen einige Funktionen bezüglich der Auswertung des Ishikawa-Diagrammes ergänzt werden. 5.1 Diagrammebenen Das Ishikawa-Diagramm ist eine universelle grafische Methode zur Systemoptimierung und Fehlerursachenanalyse, mit der logische Zusammenhänge zwischen Fehlern und daraus entstehenden Ereignissen dargestellt werden können. Mit diesem Werkzeug sollten vor allem sehr komplexe Zusammenhänge gut überschaubar gemacht werden. Jeder Fehler besitzt Ursachen, doch es wird davon ausgegangen, dass diese Problemursachen aufgrund von anderen Ursachen ausgelöst werden können. Es wird also immer weiter nach Einzelursachen geforscht, welche diese Kettenreaktion auslösen. Um diese Komplexität darzustellen reicht eine Ebene, wie im derzeitigen Stand des Ishikawa- Diagramms vorgesehen, nicht aus. Abbildung 7: Erste Diagrammebene (Ishikawa-Diagramm) Wie in Abbildung 7 zu sehen, verändert sich die erste Diagrammebene des Ishikawa-Diagramms in SiSy nicht.

19 19 Nach dem Hinzufügen des Add-On FMEA, können die einzelnen Ursachen nun weiter verfeinert werden. Bei diesen Verfeinerungen unterscheidet sich das neue Add-On vom bisherigen Stand. Geht man nun auf einer Ursache nach unten, wird diese in der darunterliegenden Diagrammebene referenziert und wie in Abbildung 8 dargestellt, mit dem Layout eines Fehlers eingefügt. Abbildung 8: Referenziertes Ursache-Objekt Nun kann dieser Fehler weiter nach Ursachen untersucht werden. Wie eine solche weitere Verfeinerung aussehen kann, ist in Abbildung 9 gezeigt. Abbildung 9: Verfeinerung im FMEA-Diagramm Es entsteht also ein weiteres Ishikawa-Diagramm mit neuen Einflussursachen. In der bisherigen Version des Add-On war es nicht möglich, weitere Ursachen anzulegen. Es konnten, wie in Abbildung 6 dargestellt, zur weiteren Auswertung nur Vermeidungs- sowie Entdeckungsmaßnahmen und Verantwortliche der referenzierten Ursache zugeordnet werden. Ist das Problem noch nicht weit genug aufgeschlüsselt, können die neuen Einflussursachen beliebig oft weiter verfeinert werden. Deshalb stehen dem Nutzer ab der zweiten Diagrammebene immer die gleichen Objekte in der Objektbibliothek zur Verfügung. Eine Übersicht über die verschiedenen Dia-

20 20 grammebenen werden als Anlage 4 der Studienarbeit beigefügt. Ist eine Ursache nicht mehr weiter analysierbar, d.h. ist eine Einzelursache erreicht, können dieser wiederum, wie Abbildung 10 zeigt, Vermeidungs- oder Entdeckungsmaßnahmen, sowie Verantwortlichkeiten zugeordnet werden. Um die Genauigkeit der späteren Auswertung garantieren zu können, sollten in dieser Ebene jedoch keine weiteren Ursachen angelegt werden. Abbildung 10: Auswertung der Einzelursache im FMEA-Diagramm 5.2 Objektdialoge In den Dialogen der einzelnen Objekte sollen verschiede Einstellungen bezüglich der späteren Auswertung im FMEA-Formblatt vorgenommen werden. Einzelne Möglichkeiten der Einstellungen bestehen bereits. Die verschiedenen Einstellungen werden über den Definieren-Dialog der einzelnen Objekte vorgenommen. Mit Betätigung der rechten Maustaste auf dem entsprechenden Objekt öffnet sich das Kontextmenü. Wählt man in diesem Definieren..., öffnet sich der Objekt-Dialog Ishikawa (FMEA) Objekt Im Dialog des Ishikawa (FMEA) Objektes wird, wie in Abbildung 11 dargestellt, der Titel und die FMEA-Nr. vergeben. Außerdem werden in der Registerkarte FMEA-Stammdaten weitere Einstellungen bezüglich der FMEA-Art und dem Datum vorgenommen. System-FMEA-Produkt oder System-FMEA-Prozess können als Art ausgewählt werden. Bei der Datumseinstellung gibt es wiederum die Möglichkeit, über die Taste Heute das aktuelle Datum festzulegen, oder über ein Edit Feld ein beliebiges Datum einzugeben. Diese Daten

21 21 werden zur späteren Auswertung des Diagramms im FMEA-Formblatt verwendet. Definieren Abbildung 11: Objekt-Dialog des Objektes "Ishikawa (FMEA)" Die Inhalte des Definieren-Dialogs werden in Tabelle 1 als Übersicht aufgeführt. Der Inhalt dieses Dialoges bleibt gleich zum Ist-Zustand erhalten. Lediglich die Verarbeitung der FMEA-Stammdaten wird realisiert, was bisher nicht verwirklicht wurde. Tabelle 1: Definieren-Dialog des Objekts Ishikawa (FMEA) Objekt Inhalt Registerkarte Ishikawa (FMEA) -Titel Definieren -FMEA-Nr. -Beschreibung -FMEA-Art -FMEA-Datum FMEA-Stammdaten -Standard-Report Report Die Funktion des Reports ermöglicht verschiedene Auswertungen des Objektes. Dabei wird das gesamte Projekt durchsucht und anschließend z.b. angegeben, in welchen Diagrammen dieses Objekt als Referenz enthalten ist. Diese Funktion steht für die meisten Objekte in SiSy zur Verfügung und wird auch für das Ishikawa (FMEA) - Objekt analog übernommen. Die Registerkarte FMEA- Stammdaten wird in Anlage 5 dargestellt.

22 5.2.2 Fehler Objekt 22 Im Objekt-Dialog des Fehler-Objektes werden einige Änderungen bzw. Ergänzungen vorgenommen. Neben der herkömmlichen Bewertungszahl für die Fehlerbedeutung, kommt ein Risikoschwellenwert (RSW) hinzu. Der RSW ist eine Größe, welche jedes Unternehmen für sich selbst festlegen muss, es gibt jedoch wie in Abschnitt 3.8 beschrieben, einen Richtwert, der bei ca. 5³, also 125 liegt. Dieser kann mit dem Standard Button gesetzt werden. Die Risikoprioritätszahl, welche sich aus dem Produkt der drei Bewertungszahlen Bedeutung des Fehlers, Auftretenswahrscheinlichkeit seiner Ursache und Entdeckungswahrscheinlichkeit seiner Ursache, zusammensetzt, sollte den RSW nicht übersteigen. Kriterien zur Vergabe dieser Kennzahlen ist in Anlage 2 als Aufzählung tabellarisch dargestellt. Tabelle 2: Objekt-Dialog des Objektes Fehler Objekt Inhalt Registerkarte Fehler -Name Definieren -Kurztitel -Beschreibung -Bewertungszahl für die Fehlerbedeutung -Risikoschwellenwert -RSW-Markierung -Mögliche Fehlerfolgen Bewertung -Standard-Report Report Wie in Tabelle 2 und Anlage 5 zu erkennen ist, gibt es zusätzlich eine Risikoschwellenwert-Markierung. Dabei kann mit einem Check ausgewählt werden, ob eine Übertretung des RSW im später erzeugten FMEA-Formblatt markiert werden soll, oder nicht. In einem Edit Feld können dem Fehler verschiedene Fehlerfolgen zugeordnet werden. Außerdem besitzt das Fehler-Objekt ebenfalls die Reportfunktion.

23 Ursache Objekt Die Dialoge des Ursache-Objektes entsprechen den herkömmlichen Dialogen. Auf der Registerkarte Definieren werden, wie in Tabelle 3 dargestellt, Name, Kurztitel und Beschreibung angegeben. Auf dem Dialog des Reiters Bewertung werden, wie auch in Anlage 5 zu sehen, die beiden weiteren Kennzahlen Auftretenswahrscheinlichkeit und Entdeckungswahrscheinlichkeit angegeben. Bisher war es erforderlich, dass die Risikoprioritätszahl mit Betätigung des gleichnamigen Button errechnet wird. Dies ist nun nicht mehr erforderlich, da diese Kennzahl automatisch beim generieren des FMEA-Formblattes errechnet wird. Die Taste und das Edit Feld mit dem Ergebnis bleiben jedoch zur allgemeinen Information des Anwenders erhalten. Tabelle 3: Objekt-Dialog des Objekts Ursache Objekt Inhalt Registerkarte Ursache -Name Definieren -Kurztitel -Beschreibung -Bewertungszahl für die Auftretenswahrscheinlichkeit -Bewertungszahl für die Entdeckungswahrscheinlichkeit -Risikoprioritätszahl Bewertung -Standard-Report Report Die Reportfunktion wird auch für das Objekt Ursache verwendet. Zu beachten ist, dass sich das Objekt beim Verfeinern ändert, im neuen Diagramm erscheint automatisch eine Referenz dieses Objektes, welches jedoch das Layout und die Eigenschaften des Fehler-Objektes besitzt.

24 Realisierung der FMEA-Formblatt Generierung Bisher erfolgte die Generierung des FMEA-Formblattes über die bestehenden Mittel der Dokumentengenerierung in SiSy. Dabei tritt das Problem auf, dass derzeit nur Tabellen mit maximal acht Spalten generierbar sind. Deshalb musste bisher, wie in Anlage 3 zu sehen, die Auswertung des Ishikawa-Diagramms in zwei Tabellen erfolgen. Ziel dieser Studienarbeit ist es, die Auswertung des in SiSy erstellten Ishikawa- Diagramms in einem FMEA-Formblatt, entsprechend des VDA, vorzunehmen. Die Generierung soll jedoch, wie in Abbildung 12 dargestellt, direkt aus SiSy möglich sein, d.h. entweder über das Aktionsmenü (Ampelmännchen), oder über die QuickDok -Taste in der SiSy-Symbolleiste. Abbildung 12: FMEA-Formblatt-Generierung Bei der FMEA - Formblattgenerierung muss unter anderem aus dem oben genannten Grund auf die herkömmliche SiSy - Dokumentengenerierung verzichtet werden. Um ein Formblatt zu generieren, welches den Vorgaben der VDA entspricht, benötigt man ein Tool, welches eine einfache Bearbeitung von Tabellen und die Generierung von mindestens 10 Spalten ermöglicht. Der Vorteil der SiSy- Dokumentengenerierung liegt für den Kunden darin, dass die generierte *.doc - Datei mit MS Word geöffnet und bearbeitet werden kann, wobei Computerarbeitsplätze in der Regel mit MS Word ausgestattet sind. Das erstellte Dokument kann somit ohne SiSy angezeigt, weitergeleitet oder aufgerufen werden. Dieser Vorteil soll bei der FMEA Formblattgenerierung erhalten bleiben. Diese Universalität besitzt ein weites MS Office Programm, Microsoft Excel. Auch hier ist es möglich, das erstellte Dokument unabhängig von SiSy weiter zu verwenden. MS Excel ist zum Einen ein sehr umfangreiches Werkzeug zur

25 25 Tabellenverarbeitung und zum Anderen bietet es die Möglichkeit, mit Visual Basic for Application (VBA) Makros zu schreiben. Mit Hilfe von Makros können Daten aus dem SiSy-Repository, der Datenbank in welcher die Entwicklungsdaten von SiSy-Projekten gespeichert werden, herausgelesen werden. Dabei kann ohne Probleme der in den MS Office Produkten integrierte Visual Basic Editor verwendet werden. Unter Verwendung der Makros können Funktionen aufgerufen werden, welche die Daten aus dem SiSy Repository herauslesen, verarbeiten und in die Tabelle schreiben. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Tabelle abhängig von der Anzahl der Einträge formatiert werden kann, d.h. sie passt sich automatisch dieser Anzahl an. Wie in Abbildung 13 dargestellt, sind die einzelnen Funktionen zur Formblattgenerierung im neu angelegten Modul m51_excel_fmeaformblatt enthalten. Weitere Module werden aus Gründen der Übersichtlichkeit in Abbildung 13 ausgeblendet. Die Funktionen des erstellten Moduls m51... werden in Anlage 7 näher erläutert. Dabei entspricht die Reihenfolge der aufgeführten Funktionen nicht ihrer Abfolge im Programmablauf, sie sind lediglich alphabetisch geordnet. Abbildung 13: Modul zu FMEA-Formblatt-Generierung

26 26 6 Zusammenfassung 6.1 Ergebnisse Im Rahmen dieser Studienarbeit wurde gezeigt, dass es möglich ist, Daten aus einem Ishikawa-Diagramm, welches in SiSy erstellt wurde, in ein standardisiertes FMEA-Formblatt zu überführen. Dabei wurde die Generierung mit Hilfe von VBA Makros in einer MS Exceltabelle realisiert. Somit wurde nachgewiesen, dass die Möglichkeit besteht, modellierte Daten aus SiSy für eine weitere Auswertung in eine MS Exceltabelle zu schreiben, zu formatieren und zu speichern. Es wurde ein wichtiger Ansatz dafür geschaffen, weitere Dokumente für die Methode der FMEA zu erstellen. Der derzeitige Stand der Add-Ons ist in Anlage 8 der Studienarbeit beigefügt. Die programmierten Makros wurden speziell auf das SiSy Ishikawa Diagramm zugeschnitten, da eine allgemeine Auswertung, ähnlich wie die SiSy - Dokumentengenerierung, trotz ihrer großen Breite, Grenzen aufweist. Aufgrund der Brisanz des Themas FMEA wurde mehr darauf geachtet, ein zur VDA identisches Formblatt zu generieren, um Unternehmen bei der Erstellung einer FMEA unterstützen zu können. 6.2 Ausblick Für die Weiterentwicklung der FMEA Formblattgenerierung in SiSy, sollte das Augenmerk vor allem auf die Verwendung und Weiterverarbeitung der in den SiSy QM-Werkzeugen modellierten Daten gerichtet sein. Es sollten aus diesem Datenbestand möglichst viele, für die FMEA notwendige Dokumente generiert werden können. Dies erfordert eine möglichst praxisnahe Erarbeitung einer FMEA. Aus diesem Grund sollte für die Weiterentwicklung dieses umfangreichen Tools mit einem Unternehmen zusammengearbeitet werden, welches Erfahrungen in der Durchführung von Fehlermöglichkeits- und Einflussanalysen vorweisen und mit einbringen kann. Diese Weiterentwicklung kann im Rahmen einer Diplomarbeit erarbeitet und dokumentiert werden.

27 27 Literatur- und Quellenverzeichnis [1] PFEIFFER, Tilo: Qualitätsmanagement Strategien, Methoden, Techniken. 2. Auflage München; Wien: Hanser, 1996 [2] STAHLKNECHT, Peter: Einführung in die Wirtschaftsinformatik. 7. Auflage Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Budapest; Hong Kong; London; Mailand; Paris; Tokyo: Springer, 1995 [3] MÜLLER, Christian: persönliche Gespräche: Löbau, 2003 [4] HUWALDT, Alexander: persönliche Gespräche: Löbau, 2003/2004 [5] SCHILDWACH, Bernd: Einführung in die FMEA, Grundlagen & Methodik; Vorlesung. Bautzen 2003 [6] SCHILDWACH, Bernd: -Kontakt [7] SCHILDWACH, Bernd: persönliche Gespräche: Chemnitz, 2004 [8] Firmeninterne Dokumente der Laser & Co. Solutions GmbH, Löbau: 2003/2004 [9] VDA Band 4, Teil 2, Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz, 1996 [10] DIN-Normen: DIN Fehlerbaumanalyse, Teil 1: Methode und Bildzeichen, Teil 3: Handrechenverfahren zur Auswertung eines Fehlerbaumes. DIN Ausfalleffektanalyse. Softwareprodukte [So1] Laser & Co. Solutions GmbH; Softwareprodukt SiSy QM Version 2.16 k, Löbau 2004 [So2] Laser & Co. Solutions GmbH; SiSy Add-On QMW Version 101

28 Onlinequellen 28 [On1] FMEA-Dienstleistungen: System-FMEA Schulung und Consulting ( ) [Online], [On2] Dr. Stefan Mennicke: Qualitäts- und Entwicklungsmanagement ( ) [Online], [On3] GRIN Verlag GbR: Wiwi - Wirtschaftsinformatik ( ) [Online],

29 29 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Definieren-Dialog des Objekts Ishikawa (FMEA) Tabelle 2: Objekt-Dialog des Objektes Fehler Tabelle 3: Objekt-Dialog des Objekts Ursache... 23

30 30 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Ishikawa-Diagramm... 7 Abbildung 2: Das FMEA-Team [9] Abbildung 3: Ablauf einer FMEA [On3] Abbildung 4: Objekt QM-Werkzeuge Abbildung 5: Ishikawa-Diagramm in SiSy Abbildung 6: Modellierung der Maßnahmen und der Verantwortlichkeit Abbildung 7: Erste Diagrammebene (Ishikawa-Diagramm) Abbildung 8: Referenziertes Ursache-Objekt Abbildung 9: Verfeinerung im FMEA-Diagramm Abbildung 10: Auswertung der Einzelursache im FMEA-Diagramm Abbildung 11: Objekt-Dialog des Objektes "Ishikawa (FMEA)" Abbildung 12: FMEA-Formblatt-Generierung Abbildung 13: Modul zu FMEA-Formblatt-Generierung... 25

31 31 Anlagenverzeichnis Anlage 1: Anlage 2: Anlage 3: Anlage 4: Anlage 5: Anlage 6: Anlage 7: Anlage 8: Beispiel einer SiSy QM Projektvorlage gemäß DIN EN ISO 9001:2000 FMEA-Bewertung von Fehlern am Beispiel der IT-Branche Generiertes FMEA-Formblatt mit SiSy-DokGen FMEA-Diagrammebenen Objektdialoge der FMEA-Objekte Generiertes FMEA-Formblatt mit Excel-Generierung Funktionen der FMEA-Formblatt-Generierung Derzeitiger Stand der Arbeitsergebnisse

32 Eidesstattliche Erklärung 32 Ich erkläre an Eides Statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und nur unter Verwendung der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe. Die Zustimmung der Firma zur Verwendung betrieblicher Unterlagen habe ich eingeholt. Die Arbeit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form weder veröffentlicht noch einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt. Großdubrau, den