Das im Januar 1987 bei Motorola gestartete Six-Sigma-Quality -Programm. eine zehnfache Verbesserung der Produkt- und Servicequalität

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1 Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Historie 0.0 0/0. Um die Wettbewerbsfähigkeit einer Organisation aufrechterhalten bzw. steigern zu können, ist die Notwendigkeit, die Verbesserung von Geschäftsprozessen zu initiieren, unstrittig. Es gibt inzwischen sehr viele verschiedene Ansätze und Philosophien für den Prozess der kontinuierlichen Verbesserung. Eine der aktuellsten Kampagnen ist momentan die Six-Sigma-Initiative. Dies ist eine Initiative, die in den USA zu spektakulären Erfolgen geführt hat und nun auch zunehmend in europäischen Unternehmen umgesetzt wird. Entwickelt und zum ersten Mal angewendet wurde diese Strategie zur Qualitäts- und Produktivitätsverbesserung von Motorola Mitte der 80er-Jahre. Der Wettbewerbsdruck durch japanische Unternehmen war zu diesem Zeitpunkt so groß, dass Motorola gezwungen war, durch tief greifende Veränderungen im Unternehmen die Qualität der Produkte und die Prozessleistungen um ein Vielfaches zu erhöhen, um die Kundenzufriedenheit wieder erringen zu können. Angeregt wurde Motorola zu dieser Initiative beispielsweise durch den Vergleich der eigenen Geschäftserfolge mit einer Firma mit japanischem Management. Ein ursprüngliches Motorola-Unternehmen wurde unter japanischem Management so umstrukturiert, dass bei gleichen Arbeitskräften, gleicher Technologie und gleichem Design Fernseher gefertigt und vertrieben werden konnten, die 95 % weniger Fehler aufwiesen. Das im Januar 987 bei Motorola gestartete Six-Sigma-Quality -Programm beinhaltete als Zielstellung: eine zehnfache Verbesserung der Produkt- und Servicequalität bis 989 eine hundertfache Verbesserung bis 99 das Erreichen von Six Sigma bis 992 Das Erreichen von Six Sigma bedeutet einen Fehleranteil von nur noch max. 3,4 ppm (parts per million) in allen Geschäftsprozessen (99,99966 % Ausbeute). Die erste Anerkennung hat Motorola für diese Initiative 988 mit dem Malcom Baldrige National Quality Award erhalten. Motorola ist das erste Unternehmen, das mit diesem Qualitätspreis ausgezeichnet wurde.. Erste Erfolge von Was ist Six Six Sigma? Sigma 0.0 0/0. Motorola Die Six Sigma Durchbruchstrategie investierte 25 Mio. US-$ in das Trainingsprogramm aller Mitarbeiter zum Initiieren des Six-Sigma-Programms. Nach Abschluss des Programms wurde eingeschätzt, dass bei

2 2. einem Umsatz von 9,2 Milliarden US-$ insgesamt 480 Millionen US-$ eingespart werden konnten und die Ziele in vielen Bereichen erreicht wurden. Nachdem die Erfolge von Motorola publik wurden und auch das Geheimnis dieses Erfolgs bekannt wurde, war das Signal für die beginnende Six-Sigma-Offensive gegeben. Dieser Erfolg hinsichtlich Qualitäts- und Gewinnsteigerung überzeugte schließlich auch andere Organisationen in den USA, gleiche Wege zu gehen. Es folgten sehr schnell große Unternehmen wie beispielsweise IBM, DEC, ABB, Kodak, TI, General Electric. Inzwischen arbeiten in den USA tausende Unternehmen aller Größenordnungen sowohl im produzierenden als auch im Dienstleistungsbereich nach dieser Strategie. General Electric hat beispielsweise die Verbesserung der Kundenzufriedenheit in den Mittelpunkt ihrer Six-Sigma-Initiative gestellt. Der Konzern formulierte als Ziel die stetige Verbesserung der Produkt- und Servicequalität zum Vorteil der Kunden. Aufgrund dieser Initiative wurden 998 bei einer Investition von 450 Mio. US-$ Gewinne in Höhe von,2 Mrd. US-$ erzielt. 999 wurden sogar Kosteneinsparungen von mehr als 2 Mrd. US-$ erreicht. Lahiri [] hat 999 in seinem Artikel in der Zeitschrift Business Today die Erfolgsstory von mehreren Six-Sigma- Unternehmen verschiedener Branchen dokumentiert. Tabelle zeigt namhafte Unternehmen, die im Zeitraum von 985 bis 999 Six Sigma eingeführt haben Motorola, Texas Instruments Periode der Entwicklung ABB Periode der Verfeinerung Allied Signal, General Electric Periode der Ergebnisse Nokia Mobile Phones, Bombardier, Siebe usw Lockheed, Sony, Crane, Polaroid, Shimano usw. Periode des Bewusstwerdens beim Wettbewerb Periode der neuen Technologie 999 Dupont, Ford, Federal Express usw. Periode der allgemeinen Akzeptanz Tab. : Historische Entwicklung der Einführung von Six Sigma in verschiedenen Unternehmen Six-Sigma-Kausalkette 0 0/0. Six Sigma als Strategie ist in unmittelbarer Weise auf die folgende Kausalkette gerichtet:

3 Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Definition von Six Sigma 0.0 0/0. Six Definition von σ 0.0 0/0. Die Unser unternehmerisches Überleben hängt vom Geschäftswachstum ab. Unser Geschäftswachstum wird durch die Kundenzufriedenheit bestimmt. Die Kundenzufriedenheit wird bestimmt durch Qualität, Preis und Lieferfähigkeit. Qualität, Preis und Lieferfähigkeit werden durch die Prozessfähigkeit bestimmt. Unsere Prozessfähigkeit wird größtenteils durch die Streuung begrenzt. Die Prozessstreuung führt zu einem Anwachsen von Fehlern, Kosten und Durchlaufzeit. Um die Faktoren für Streuungen eliminieren zu können, benötigen wir das richtige Wissen. Um das richtige Wissen anwenden zu können, müssen wir es uns aneignen. Sich neues Wissen anzueignen, bedeutet, dass wir den Willen zum Überleben haben müssen. Dr. Mikel J. Harry; Six Sigma Academy Sigma ist eine umfassende Strategie zur beschleunigten Verbesserung von Prozessen, Produkten und Dienstleistungen (Erzielung von Durchbrüchen), verbunden mit einem System zur Messung der Effizienz von Vorgehensweisen zur Eliminierung von Fehlern und Streuungen in Prozessen, Produkten und Dienstleistungen mit dem Ziel der Erhöhung der Ausbeute [2]. Statistischer Hintergrund Standardabweichung σ (Sigma) ist ein Parameter von Verteilungsfunktionen, der ausdrückt, wie groß die Variabilität eines bestimmten Qualitätsmerkmals gegenüber dem Erwartungswert µ ist (Abb. ). Je kleiner σ ist, desto kleiner ist das Risiko, dass ein Anteil von Realisierungen eines Merkmals außerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegt. Umso größer ist der Fähigkeitskoeffizient C p bei vorgegebenem Toleranzbereich, d.h., umso größer ist die Prozesssicherheit. Wenn weiterhin so genau wie möglich auf Toleranzmitte gefertigt wird, dann ergibt sich auch ein hoher kritischer Prozessfähigkeitskoeffizient C pk. Fehlerhafte Produkte treten sehr selten oder gar nicht mehr auf.

4 4.,00 0,90 0,80 0,70 0,60 µ = 00; σ = 0,5 g(x) 0,50 0,40 0,30 0,20 µ = 00; σ =,5 0,0 0,00 96,0 96,6 97,2 97,8 98,4 99,0 99,6 00,2 00,8 0,4 02,0 02,6 03,2 03,8 µ x Abb. : Einfluss der Standardabweichung σ auf die Form der Dichtefunktion der Normalverteilung Der Begriff Sigma im ursprünglichen Sinn wurde bisher nur auf die Fertigungsgenauigkeit bezogen. Im Rahmen dieser amerikanischen Initiative bedeutet 6 Sigma, dass man kurzfristig in der Lage ist, mit so kleinen Abweichungen fertigen zu können, dass innerhalb des Toleranzbereichs T genau 2 σ-einheiten liegen. Dies entspricht einem C p -Wert von 2,0. Das ist bereits eine sehr hohe Qualitätsanforderung. Wenn zusätzlich der Erwartungswert µ genau auf Toleranzmitte gehalten werden kann (C pk = 2,0), beinhaltet diese Zielstellung die Null-Fehler- Produktion (Fehleranteil p = 0,002 PPM). Bei so hohen Fertigungsgenauigkeiten können sogar bestimmte Abweichungen des Erwartungswertes µ von der Toleranzmitte zugelassen werden, ohne dass ein Risiko hinsichtlich der Fertigung fehlerhafter Teile besteht. Die Zielstellung lautet deshalb im Rahmen von Six Sigma C pk,5, wobei als Standardabweichung σ immer nur die Standardabweichung zum jeweiligen Zeitpunkt betrachtet wird. In Abbildung 2 ist der theoretische Hintergrund hinsichtlich der an die Prozesse gestellten Qualitätsanforderungen dargestellt. Es wurde die Normalverteilung der Merkmalswerte X angenommen.

5 g(x) Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Six-Sigma-Benchmark 0.0 0/0. Diese Sigma- Einheiten Fehleranteil in PPM bzw. DPMO σ Trend 0 9,96 UGW 9,98 9,99 20,00 20,0 20,02 OGW 20,04 x [mm] 4,5 σ µ 4,5 σ 6 σ 6 σ Abb. 2: Fertigungsanforderungen im Rahmen der Six-Sigma-Initiative beschriebenen Prozessbedingungen können maximal zu einem Fehleranteil p (Überschreitungsanteil, Anteil außerhalb der Grenzwerte OGW bzw. UGW) von 3,4 PPM führen. Da das Six-Sigma-Ziel nicht nur auf Fertigungsprozesse bzw. normal verteilte Merkmale angewendet werden soll, wurde eine Umrechnungstabelle für σ- und p-werte geschaffen (Tab. 2). Auf diese Art und Weise kann das Six-Sigma-Ziel auch auf unterstützende, nicht wertschöpfende Prozesse oder qualitative Merkmale angewendet werden. Ausbeute % Sigma- Einheiten Fehleranteil in PPM bzw. DPMO Ausbeute %, ,8650 4, ,3790, ,8860 4, ,5339, ,8572 4, ,6533, ,7428 4, ,7445, ,5085 4, ,834 2, ,230 4, ,8650 2, ,5588 4, ,9032 2, ,7929 4, ,933 2, ,8072 4, ,957 2, ,5892 4, ,9663 2, ,33 5, ,9767

6 6. Sigma- Einheiten Fehleranteil in PPM bzw. DPMO Ausbeute % Sigma- Einheiten Fehleranteil in PPM bzw. DPMO Ausbeute % 2, ,433 5, 59 99,984 2, ,497 5, ,9892 2, ,39 5, ,9928 2, ,9238 5, ,9952 3, ,389 5, ,9968 3, ,599 5,6 2 99,9979 3, ,5433 5,7 3 99,9987 3, ,4069 5,8 8,5 99,999 3, ,283 5,9 5,4 99,9995 3, ,7250 6,0 3,4 99,9997 3, ,235 3, ,6097 3, ,9276 3, ,802 Abweichungen des Erwartungswertes um,5 σ von der Toleranzmitte sind berücksichtigt PPM Parts per Million fehlerhafte Einheiten auf eine Million Einheiten DPMO Fehler auf eine Million Möglichkeiten Tab. 2: Umrechnungstabelle zwischen Sigma-Einheiten und den entsprechenden Fehleranteilen Die in Tabelle 2 aufgeführten Sigma-Einheiten werden auch als Sigma-Benchmark bzw. Kurzzeitsigma bezeichnet und nach folgender Formel berechnet: mit u -p Quantil der standardisierten Normalverteilung, p Anteil fehlerhafter Einheiten Einsparungspotenziale 0 0/0. Die enormen Einsparungen, die erzielt werden können, wenn das Prozessleistungsniveau, ausgedrückt in Sigma-Einheiten, innerhalb der Toleranz von 3 auf 6 Sigma verbessert wird, ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.

7 . 7 3,340 Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Six-Sigma-Niveau und Leistungsverbesserung /0. Zeit zum Erreichen von Six Sigma /0. Fehlerkosten bei einer Million produzierter Teile (in Mio. Euro) ,30 0,0 0,0007 ±3 σ ±4 σ ±5 σ ±6 σ Prozess-Leistungsniveau (Zahl von Sigma-Einheiten innerhalb der Toleranz) Abb. 3: Fehlerkosten als Funktion des Six-Sigma-Leistungsniveaus Annahme: Eine Million Teile werden produziert bei Kosten von 50 EUR pro fehlerhaftem Teil. Der Schritt vom 4-Sigma- zum 5-Sigma-Niveau bedeutet eine 27fache Leistungsverbesserung. Der Schritt vom 5-Sigma- zum 6-Sigma-Niveau bedeutet eine 69fache Leistungsverbesserung! Zweifellos ist am Niveau 5 Sigma eine Wand zu durchbrechen. Hier gilt es, nicht nachzulassen in der Konsequenz der Realisierung der Teilziele! Die Zeit zum Erreichen von Six Sigma hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.b. vom Ausgangsniveau zu Beginn der Six- Sigma-Initiative, von der Wahrnehmung der Verantwortung der Führungskräfte und Mitarbeiter, der Intensität, Systematik

8 8. und Konsequenz bei der Bearbeitung der Projekte. Sie hängt aber auch von der Komplexität der Produkte und Prozesse ab. Unter der Annahme, dass die Intensität der Arbeiten zu einer Verbesserung der Fehlerquote immer um den Faktor 0 in einem Zeitraum von jeweils zwei Jahren führt, wurde in [6] eine grobe Abschätzung für die erforderliche Zeit zum Erreichen des Six-Sigma-Niveaus vorgenommen (Abb. 4). Jahre 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 aktuelles Prozess-Sigma-Niveau Abb. 4: Zeit zum Erreichen des Six-Sigma-Niveaus Bei einem Startniveau von beispielsweise 3,5 σ (entspricht 2,3 % fehlerhafte Einheiten) würden dann etwa 4,4 Jahre erforderlich sein). Die Verluste, die für ein Unternehmen durch Abweichungen von einem Sollwert (Zielwert) für ein bestimmtes Merkmal auftreten können, wurde bereits von Taguchi in der Mitte der 80er-Jahre des vorigen Jahrhunderts ermittelt (siehe Abb. 5).

9 . 9 UGW OGW Ist-Maßverteilung (Fertigung) Verlustfunktion L(X) = k (X C) 2 Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Vergleich mit anderen Strategien /0. Ausschuss Mindestmaß K Toleranzmittenmaß C (Soll-Wert) Abb. 5: Verlustfunktion von Taguchi in Abhängigkeit von Abweichungen eines Qualitätsmerkmals vom Sollwert µ Prozess-Streubreite 6 σ Toleranz T Höchstmaß G Nacharbeit Merkmalswerte X Das bedeutet, dass ein Unternehmen auch dann schon mit Verlusten zu rechnen hat, wenn die Realisierungen des Qualitätsmerkmals noch innerhalb der Toleranz liegen. Auf der Basis der klassischen Qualitätsphilosophie tritt bei einem kontinuierlichen Merkmal ein Fehler erst auf, wenn die Toleranzgrenzen überschritten werden. Nach der Taguchi-Qualitätsphilosophie ist bereits die Abweichung eines kontinuierlichen Merkmals vom dazugehörigen Sollwert ein Fehler! Um Verluste zu minimieren, ist es deshalb wichtig, ständig an der Verringerung der Streuungen der Produkt- und Prozessmerkmale zu arbeiten. Six Sigma im Vergleich zu anderen Strategien Die Six-Sigma-Initiative beschränkt die Verbesserungsaktivitäten nicht nur auf die Verbesserung der Fertigungsprozesse, sondern auf sämtliche Geschäftsprozesse des Unternehmens. Six Sigma zielt auf praktisch fehlerfreie Prozesse ab. Das Six- Sigma-Programm soll der Organisation helfen, mehr Gewinn zu erwirtschaften durch konsequente Umsetzung von Fehlerverhütungsmaßnahmen, Verkürzung der Durchlaufzeiten und Kosteneinsparungen. Sämtliche Kosten, die keinen Wert für den Kunden schaffen, müssen identifiziert, beseitigt oder mini-

10 0. miert werden. In den Mittelpunkt des Strebens werden Verbesserungen in Größenordnungen mit quantifizierbarem Nutzen für den Kunden und das Unternehmen gestellt. Aufgrund der Tatsache, dass Six Sigma nicht einfach nur auf die Verbesserung der Qualität, sondern auch auf die Erhöhung des Umsatzes und die Senkung der Kosten abzielt, ist diese Strategie von besonderem Interesse für die Unternehmen. Die Verbesserung der Unternehmensergebnisse steht im Interesse der Unternehmensleitung, sodass der Verbesserungsprozess nicht nur unter Leitung der Führungsebene realisiert, sondern auch mit angemessenen Mitteln gestützt wird. Six Sigma baut auf den bewährten QM-Methoden auf. Sie stellt eine umfassende Strategie im Kampf um Null-Fehler- Qualität dar. Bei der Einführung einer Six-Sigma-Initiative ist es sicher von Vorteil, wenn bereits ein funktionierendes QM- System nach ISO 9000 existiert, aber es ist nicht Voraussetzung. Auch in der Norm ISO 900:2000 wird entsprechend Punkt 8 Messung, Analyse und Verbesserung ein Unternehmen aufgefordert, Verfahren zur Messung von Prozessen und zur Datenanalyse unter Anwendung statistischer Methoden und zum Nachweis kontinuierlicher Verbesserungen in die Produktionsabläufe zu integrieren. Insofern widersprechen sich ISO 9000 und Six Sigma nicht (Abb. 6). STÄNDIGE VERBESSERUNG des Qualitätsmanagementsystems KUNDEN (u.a. interessierte Parteien) ANFORDERUNGEN Eingabe Management von Ressourcen Verantwortung der Leitung Produktrealisierung Messung, Analyse und Verbesserung Qualitätsmanagementsystem Produkt Ergebnis ZUFRIEDENHEIT KUNDEN (u.a. interessierte Parteien) Legende: Wertschöpfung Information Abb. 6: Prozessorientierter Ansatz der DIN EN ISO 9000:2000 Zwischen Exzellenzmodellen und Six Sigma gibt es ebenfalls einen Zusammenhang. Der Kriterienkatalog eines Exzellenzmodells ermöglicht die Leistungsbewertung eines Unternehmens im Vergleich zu einem Idealunternehmen und vermittelt

11 0.. somit die Stärken und Schwächen des Unternehmens auf der Prozessebene. Durch umfassende Selbstbewertung können in den Unternehmen Verbesserungsbereiche identifiziert werden. Befähiger Ergebnisse Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 Erfolgsfaktoren 0.0 0/0. Im Abb. 7: Kriterien des European Quality Award EQA Die Six-Sigma-Initiative ist jedoch wesentlich direkter auf die Ziele Qualitätsverbesserung, Umsatzsteigerung, Kostenreduzierung und Erhöhung der Kundenzufriedenheit ausgerichtet und gibt auch Wege vor, wie diese Ziele praktisch erreicht werden können. Neu ist dabei die hohe Ausrichtung der Initiative auf den Einsatz von statistischen Methoden und Qualitätstechniken. Inzwischen ist es eine gesicherte Erkenntnis, dass die Verbesserungen und Kostensenkungen, die durch Six Sigma innerhalb kürzester Zeit nachgewiesen worden sind, weder durch ISO 9000 noch durch TQM erzielt werden. Auf die vielfältigen Gründe dafür wird z.b. in [2] verwiesen. Die Erfolgsfaktoren der Six-Sigma-Strategie Rahmen der Six-Sigma-Vorgehensweise sind Führung 0 % Mitarbeiter 9 % Politik und Strategie 8 % Partnerschaften und Ressourcen 9 % Prozesse 4 % Innovation und Lernen Six Sigma ermöglicht durch Einbeziehung von Mitarbeitergruppen eine schnelle und wirkungsvolle Umsetzung von Ver- mitarbeiterbezogene Ergebnisse 9 % kundenbezogene Ergebnisse 20 % gesellschaftsbezogene Ergebnisse 6 % Schlüsselergebnisse 5 % die methodischen Schritte der Verbesserung vorgeschrieben, die erforderlichen Tools durch die Anwendung anerkannter Six-Sigma-Software verfügbar, die Ausbildungsinhalte für Champions, Black Belts und Green Belts standardisiert und fähige Messsysteme bereitzustellen.

12 2. besserungsprojekten. Die Erfolgsfaktoren sind in Abbildung 8 dargestellt. Ziele von Six Sigma Erhöhung der Kundenzufriedenheit Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit hohe Gewinne Anstoß zum Einführen von Six Sigma durch die oberste Leitung Ermittlung der Kundenanforderungen Trainingsprogramm für ausgewählte Mitarbeiter (Champions, Black Belts, Green Belts) systematische Anwendung der Six-Sigma-Tools Verbesserung der Geschäftsprozesse Streuungsreduzierung Minimierung der Durchlaufzeit Beseitigung von Verschwendung aller Art Streuungen reduzieren 0 0/0. Neben Abb. 8: Erfolgsfaktoren der Six-Sigma-Strategie der Minimierung der Durchlaufzeit und der Beseitigung von Verschwendungen ist auch die Reduzierung der Streuungen ein wichtiges Ziel. Denn durch Streuungen werden Fehler hervorgerufen. Ursachen für die Streuungen der Qualitätsmerkmale eines Produkts können liegen im Design (Entwicklung und Konstruktion), im Material (Fähigkeit des Lieferanten), in der Prozessfähigkeit, im Messsystem.

13 . 3 Die Prozesse und Produkte müssen deshalb einer Analyse bezüglich Streuung, Durchlaufzeit und Kosten unterzogen werden (Abb. 9). Praxishandbuch Six Sigma WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Juli 2004 X Prozesse y y 2 Abb. 9: Kriterien zur Verbesserung von Prozessen und Produkten Produkte Bei Six Sigma geht es wie in anderen Verbesserungsprogrammen darum, Wege aufzudecken, wie die Produkte und Dienstleistungen zukünftig besser, schneller und billiger hervorgebracht werden können. Six Sigma gibt Regeln vor, wie diese Zielstellungen praktisch umzusetzen sind. Y Analyse und Verbesserung Streuung Durchlaufzeit Kosten

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