1. Einleitung. Aufdecken von Fehlern an der Quelle reduziert die Kosten. Endkontrolle Endverbraucher. Fehler gefunden bei: Ausgangs prozeß

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1 1. Einleitung Für jeden, der in irgendeiner Weise mit der Produktion zu tun hat, ist es das wichtigste Ziel, fehlerfreie Teile an den nächsten Prozeß (seinen Kunden) zu liefern. Wenn wir durch die Suche nach Fehlern und durch deren Behebung Zeit verschwenden, bedeutet dies einen großen Kostenaufwand für den Betrieb. Und wenn wir unsere Arbeitsmethoden schlecht koordinieren, kann das Unternehmen seine Marktposition nicht halten. Setzt die Kontrolle erst am Ende einer Linie ein so kann keine 100prozentige Qualität sichergestellt werden. Je länger es dauert, die Ursache eines Problems herauszufinden, desto höher werden die Kosten für die Behebung der Störung sein. Daher ist es sinnvoll, die Situation da zu kontrollieren, wo die Arbeit geleistet wird, und zwar gleich beim ersten Prozeß zu Beginn des Fertigungsflusses, wenn nicht sogar bereits im Stadium der Produktentwicklung. Aufdecken von Fehlern an der Quelle reduziert die Kosten Fehler gefunden bei: Ausgangs prozeß Nächster Prozeß Ende der Linie Endkontrolle Endverbraucher Kosten für die Firma: Konsequenzen für die Firma: Sehr gering Geringer Zeitverlust Nacharbeit Neuplanung der Arbeit Viel Nacharbeit Verspätung der Auslieferung Versandkosten Verwaltungskosten Rufschädigung Zusätzliche Kontrolle Verlust von Marktanteilen 1

2 2. Fehlerursachentypen Ungeeignete Konstruktion, Technologie, ungeeignete Prozess- und Arbeitsstandards Fehlervermeidung durch: Konstruktions- und Prozess- FMEA Zu große Streuung prinzipiell geeigneter Standards Fehlervermeidung durch: Versuchsmethodiken (z.b. statistische Versuchsplanung) Verschleiß Fehlervermeidung durch: Vorbeugende Wartung, SPC Zufällige, nicht vorhersehbare Fehler von Maschinen und Werkern Jeder Mensch und jedes System begeht zufällige, unbeabsichtigte Fehlhandlungen durch Unaufmerksamkeit, Auslassen, Vertauschen, Vergessen, usw. Ein Ansatz zur Verhinderung, daß aus diesen nicht vermeidbaren Fehlhandlungen Fehler am Produkt werden, ist... Poka Yoke 2

3 3. Was ist Poka-Yoke? Poka Yoke wurde von dem Japaner Shingo zusammen mit der Fehlerquelleninspektion (Source Inspektion) im Rahmen des Toyota Production System (TPS) entwickelt. Poka bedeutet im Japanischen der unbeabsichtigte Fehler, Yoke bedeutet Vermeidung oder Verminderung, so dass sich der Ausdruck Poka Yoke als Vermeidung unbeabsichtigter Fehler übersetzen lässt. Poka Yoke wird auch mit narrensicherer Mechanismus übersetzt. Da stets davon ausgegangen wird, dass niemand absichtlich Fehler macht, ist diese Übersetzung nicht zutreffend und deshalb abzulehnen. Der japanische Ausdruck Poka Yoke bezeichnet ein aus mehreren Elementen bestehendes Prinzip, welches technische Vorkehrungen und Einrichtungen zur Fehlerverhütung bzw. zur sofortigen Fehleraufdeckung umfasst. Es ist dabei besonders auf die unbeabsichtigten Fehler ausgerichtet, die den Menschen bei ihrer Mitwirkung im Fertigungsprozess unterlaufen können, und soll verhindern, dass aus einer Fehlerhandlung ein Fehler am Produkt entsteht. Beim Poka Yoke sollen einfache Vorrichtungen gefunden werden, um das Auftreten von Fehlern zu verhindern bzw. sofort beim Entstehen zu entdecken und eine Weitergabe von fehlerhaften Teilen zu vermeiden. Da von Poka Yoke sämtliche in einem Fertigungsprozess hergestellte Teile bzw. Produkte betroffen sind, kann man auch in diesem Zusammenhang von einer 100%-oder Vollprüfung sprechen. In weitestem Sinne werden Poka Yoke-Systeme auch zur Vermeidung von Bedienungsfehlern bei der Benutzung von Produkten eingesetzt. Um auch ein weiteres Auftreten von einmal entdeckten Fehlern ausschließen zu können, wird Poka Yoke stets in Verbindung mit einer Inspektionsmethode angewendet. Hierbei hat sich die ebenfalls von Shigeo Shingo entwickelte Fehlerquelleninspektion (Source Inspection) als besonders effektiv erwiesen. Nur in der Kombination Poka Yoke Fehlerquelleninspektion ist ein wirkungsvolles Abstellen des Fehlers möglich, da die gesamte Kausalkette zwischen Fehlhandlung im Prozess und Fehler am Produkt betrachtet und so die tatsächliche Fehlerursache gefunden und beseitigt wird. Auf diese Weise wird das wiederholte Auftreten eines Fehlers wirksam verhindert im Sinne einer Fehlervermeidung. 3

4 4. Randbedingungen Ohne präventive Qualitätssicherung in der Entwicklung und Planung nicht sinnvoll Teamarbeit auch mit Werkern aus der Produktion Alle möglichen Fehler müssen bekannt sein Genaue Definition des Prüfmerkmals nötig Konstruktion muß einfache Fehlerüberprüfung zulassen Die Vorrichtung muß kurzfristig umrüstbar sein Fehler müssen eingestanden und kritisch beurteilt werden 5. Vorteile 100% Prüfung Fehler werden früh erkannt und fehlerhafte Teile schnell aussortiert Verwendung einfachster Hilfmittel Niedrige Kosten Schnell wirksam Vermeidung von Wiederholfehlern 6. Nachteile Zusätzlicher geringer Kosten- und Zeitaufwand Zeigt nicht die Ursachen auf, sondern nur das Auftreten eines Fehlers Gewohnheitsfehler werden möglicherweise akzeptiert 4

5 7. Anwendungen In der praktischen Anwendung besteht ein Poka Yoke- System grundsätzlich aus den beiden Grundelementen Initialisierungs- bzw. Auslösemechanismus und Regulierungsmechanismus. Als drittes Element werden in der Sekundärliteratur noch die Detektionsmechanismen unterschieden, die aber auch eine Art der Initialisierung darstellen. Hinzu kommen spezielle Vorkehrungen in Form von Gestaltungsmaßnahmen, die eine mögliche Fehlhandlung von vornherein ausschließen, wie z.b. Positionsstifte. Unter den Detektionsmechanismen werden Sensoren und Sensorensysteme verstanden, die in vielfältiger Ausprägung eingesetzt werden können: als End- und Näherungsschalter, als Sensoren für Positionen, Dimensionen. Form, Druck, Temperatur, Vibration, Farbe oder Strom sowie als Zähler und Zeitüberwachungseinrichtungen. Die Auslöse- bzw. Initialisierungsmechanismen bestimmen die Art, wie ein fehler im Fertigungsprozess erkannt wird. Im einzelnen sind drei Methoden zu unterscheiden: Kontaktmethode Unzulässige Abweichungen von der Arbeitsfolge, die zu Fehlerhandlungen führen können, werden von Sensoren über geometrische Kenngrößen festgestellt. Je nach Art des Sensors kann der Kontakt berührend oder auch berührungslos sein. Fixwert- Methode Abweichungen oder Unregelmäßigkeiten im Verlauf des Fertigungsprozesses werden durch das Überprüfen des Erreichens einer bestimmten Anzahl von Teilarbeitsschritten erkannt. die Hierbei eingesetzten technischen Mittel sind meist sehr einfach, aber wirkungsvoll, wie z. B. mechanische Zähleinrichtungen. Schrittfolgenmethode Die Standardbewegungsabfolge eines Arbeitsprozesses wird erkannt und mit möglichst einfachen Hilfsmitteln auf Fehlhandlung hin überprüft. Nach der Art der Maßnahme, die nach festgestellter Abweichung bzw. Fehlhandlung getroffen wird, sind die Regulierungsmechanismen in zwei Methoden zu unterteilen: Eingriffsmethode (Abschaltmethode) Beim Auftreten von Abweichungen oder Prozessunregelmäßigkeiten, die Fehler zur Folge haben können, wird die Maschine sofort abgeschaltet. Mit dem Fertigungsprozess verbundene Vorgänge wie Transportieren oder Spannen werden ebenfalls sofort unterbrochen. dadurch werden Korrekturmaßnahmen und die Vermeidung von Wiederholungsfehlern möglich. Alarmmethode Hierzu zählen sämtliche Arten von optischen und/oder akustischen Signalen, die auf die Situation der entstehenden oder gerade entstandenen Fehlhandlungen hinweisen. 5

6 8. Ablauf einer Poka Yoke Untersuchung 8.1 Vorbereitung Team Bildung: Teamleiter benennen Treffen vor Ort Kurze Teamlaufzeit Analysegegenstand auswählen: Nach Fehlerhäufigkeit Nach Bottleneckbetrachtung 8.2 Fehleranalyse Fehlermöglichkeiten: Prüfformular: Es wird das Auftreten von Fehlern gezählt und in eine Liste eingetragen. Ziele des Prüfformulars: Erfassung der Anzahl bekannter Fehler Datensammlung für andere Hilfsmittel Übersichtliche Darstellung der Fehlerart und Anzahl Anwendung in der Produktion Randbedingungen des Prüfformulars: Fehlerarten müssen bekannt sein Spalte Sonstiges für bisher nicht erfasste Fehlerarten Datensammlung muß unter repräsentativen Bedingungen erfolgen Fehlerarten müssen genau definiert sein Vorteile des Prüfformulars: Ohne großen Aufwand durchführbar Kein großer Schulungsaufwand nötig Einfache Handhabung Mögliche Nachteile des Prüfformulars: Keine zeitliche Betrachtung des Auftretens der Fehler möglich Nur Erfassung bekannter Fehler Keine Analys der Fehlerursachen Wechselwirkungen werden nicht erfasst Bei sehr vielen Fehlerarten unübersichtlich 6

7 Affinitätsdiagramm: Es werden Informationen zu einem Bereich gesammelt und in mehreren Schritten zu Gruppen und übergeordneten Gruppen zusammengefasst. Daraus lassen sich dann Problemstruktur und Lösungsmöglichkeiten ableiten. Ziele des Affinitätsdiagramms: Einsatz für unbekannte Bereiche mit bisher wenig Erkenntnissen Strukturierung von Informationen Genaue Definition eines Problems Randbedingungen des Affinitätsdiagramms: Teamarbeit mit Mitgliedern unterschiedlicher Abteilungen Informationen sollen klar und einfach formuliert werden Gefühle sollen bei der Bewertung Vorzug vor dem Verstand gegeben werden Auch Mitarbeiter aus unteren Hierarchiestufen sollen beteiligt werden Vorteile des Affinitätsdiagramms: Ähnliche problembeschreibende Informationen werden zusammengefasst Auch Meinungen und Intuitionen werden berücksichtigt Fördert die Konsensbildung zwischen den Teammitgliedern Mögliche Nachteile des Affinitätsdiagramms: Erstellung erfodert erfahrene Teammitglieder Subjektiv und abhängig vom jeweiligen Team Strukturierung kann bei komplexen Problemstellungen schwierig sein 7

8 Prozeß-FMEA: Fehler Möglichkeits- und Einfluß-Analyse Methodik, um in den planerischen Phasen einer Entwicklung potentielle Fehler eines Produktes oder Eines Prozesses aufzudecken, zu bewerten und durch Geeignete Maßnahmen zu vermeiden. Auswertung der FMEA: In der FMEA werden potentielle Fehler erfasst und deren Auftretenswahrscheinlichkeit, die Bedeutung für den Kunden sowie die Entdeckungswahrscheinlichkeit bewertet und in einer Risikoprioritätszahl (RPZ) zusammengefasst. Randbedingungen der FMEA: Klar definierte Zielsetzung Teamarbeit mit Mitgliedern aus unterschiedlichen Abteilungen Schulungsaufwand und praktisches Training der Teammitglieder nötig Erfahrener Moderator für die Teamsitzungen nötig Einsatz vom Beginn des Produktlebenszyklusses an Informationen über aufgetretene und potentielle Probleme nötig Produkt- und Proßesdaten müssen aktuell sein Gruppe soll während des Projektes nicht wechseln Vorteile der FMEA: Systematisches Verfahren Anerkanntes Verfahren Wissenstransfer über Abteilungsgrenzen hinaus Risikomanagement statt Krisenmanagement Quantfizierbares Risiko Gezielte Fehler-Ursachen-Analyse Mögliche Nachteile der FMEA: Hoher Zeitaufwand Definitionsprobleme Subjektive Risikoabschätzung Kosten / Nutzen schwer abschätzbar Hoher Pflegeaufwand 8

9 Fehlerursachen ableiten: Ursache-Wirkungs-Diagramm: Beim Ursache-Wirkungs-Diagramm werden mittels Brainstorming die möglichen Hauptund Nebenursachen für ein Problem ermittelt und die Zusammenhänge graphisch dargestellt. Ziele des Ursache-Wirkungs-Diagramm: Strukturierte Problemanalyse Graphische Darstellung verbaler Zusammenhänge Vorteile des Ursache-Wirkungs-Diagramm: Teamarbeit ermöglicht vielseitige Betrachtungsweise Einsetzbar in allen Hierarchieebenen Ermöglicht strukturiertes Vorgehen bei der Problemanalyse Leicht erlernbar und sofort anwendbar Aufgliedern der Ursachen Mögliche Nachteile des Ursache-Wirkungs-Diagramm: Unübersichtlich und umfangreich bei komplexen Problemen Wechselwirkungen werden nicht erfasst Zeitliche Abhängigkeiten und Änderungen sind nicht darstellbar Diagramm ist subjektiv und hängt von der Erstellungsgruppe ab Keine Bewertung oder Gewicht 9

10 Beziehungsdiagramm: Im Beziehungsdiagramm werden verflochtene, wechselseitige Beziehungen zwischen mehreren Einflußgrößen graphisch dargestellt. Ziele des Beziehungsdiagramms: Graphische Darstellung wechselseitiger Einflussgrößen Hilfsmittel zur Ursachenfindung Randbedingungen des Beziehungsdiagramms: Probleme und Ursachen sind bekannt und eindeutig definiert Informationen über Zusammenhängen müssen bekannt sein Teamarbeit mit Management-Mitgliedern aus unterschiedlichen Abteilungen erforderlich Diagramm in mehreren Durchläufen zeichnen, um Übereinstimmung zwischen den Teammitgliedern zu erzielen und Ideen zu entwickeln Vorteile des Beziehungsdiagramms: Auch sekundäre und wechselseitige Verknüpfungen werden dargestellt Weitere Aussagen sind leicht einzufügen Ursachen können gewichtet werden (primäre und sekundäre Ursachen) Fördert die Ideenfindung und Kreativität der Teammitglieder Probleme können in kleinere Teilprobleme zerlegt werden. Mögliche Nachteile des Beziehungsdiagramms: Bei komplexen Problemen unübersichtlich Diagramm ist subjektiv und hängt von der Erstellungsgruppe ab Bei geänderter Problemstellung ist ein Neuaufbau nötig 10

11 8.3 5 x Warum?: 1. Frage: Warum fiel die Maschine aus? Antwort: Die Sicherung brannte durch wegen Überlastung. 2. Frage: Warum kam es zu einer Überlastung? Antwort: Eine Spindel war trocken gelaufen. 3. Frage: Warum war die Spindel trocken gelaufen? Antwort: Es war nicht genug Öldruck vorhanden. 4. Frage: Warum war nicht genug Öldruck vorhanden? Antwort: Der Ölreiniger war verstopft. 5. Frage: Warum war der Ölreiniger verstopft? Antwort: Es gab keine Anweisung den Ölreiniger zu überprüfen oder regelmäßig zu wechseln. 9. Auswahl des Poka Yoke Systems Man unterscheidet grundsätzlich zwischen : Poka Yoke Vorkehrungen und Poka Yoke Systemen. Poka Yoke Vorkehrungen: sind Gestaltungsmaßnahmen, die eine Fehlhandlung selbst ausschließen wie z.b. spezielle Steckerformen: 11

12 9.1 Poka Yoke Systeme Poka Yoke Systeme bestehen prinzipiell aus drei Elementen: Detektionsmechanismus Erkennen Auslösemechanismus Auslösen Reguliermechanismus Reagieren Detektionsmechanismus Erkennen Hierzu benötigt man alle Arten von Sensoren und Sensorsystemen wie... End- und Nährungsschalter Sensoren und Blenden für Position, Dimension, Form, Druck, usw. Zähler, Zeitüberwachungseinrichtungen,... Auslösemechanismus Auslösen Kontakt-Methode Fixwert-Methode (Konstantwert-Methode) Schrittfolge-Methode Kontakt-Methode: Fixwert-Methode: Schrittfolgen-Methode: Fehlhandlungen in den Arbeitsfolgen werden von Sensoren zumeist über geometrische Kenngrößen (Lage, Vorhandensein,...) erkannt. Hier werden Fehlhandlungen im Prozeß dadurch erkannt, dass das Erreichen einer bestimmten Zahl von Teil-Arbeitsschritten überprüft wird (z.b. durch Zähler) Vergleich von Soll-Wert mit IST-Wert. Fehlhandlungen werden über einen Check von Erforderlichen Standardbewegungsfolgen erkannt (z.b. durch Endschalter, Zähler,...). 12

13 Reguliermechanismus Reagieren Eingriffsmethode (Abschaltmethode) Alarmmethode (Meldung) Sortiermethode (Selektion) Eingriffsmethode: Alarmmethode: Sortiermethode: Beim Auftreten von Abweichungen bzw. Situationen, die Fehler zur Folge haben, werden die Maschinen abgeschaltet bzw. Spann- oder Transportvorrichtung blockiert, um die Operation anzuhalten. Dadurch sind sofortige Korrekturen möglich. Beim Auftreten von fehlerträchtigen Situationen bzw. eines Fehlers wird das Bedienungspersonal durch deutlich vernehmbare optische und akustische Signale gewarnt. Beim Auftreten von fehlerträchtigen Situationen bzw. eines Fehlers wird das entsprechende Teil aus dem laufenden Prozess herausgeleitet. 13

14 10. Wie kann Poka Yoke bei einer Firma eingeführt werden? Bausteine der Realisierung Vorstellen der Poka Yoke Methode bei Tagungen, Seminaren und Schulungen Sensibilisierung bei allen Beteiligten wecken Wichtig von Anfang an die Maschinenbediener in den Installationsprozeß einbeziehen! Ansprechpartner für Poka Yoke festlegen 14

15 Schulungsprogramm aufstellen Zu schulendes Personal auswählen Schulungen durchführen Hilfestellung bei der Ermittlung von Poka Yoke Systemen anbieten Hilfestellung bei der Dokumentation der Ergebnisse anbieten Einheitliches Formular zur Dokumentation der Poka Yoke Lösungen Fotos erleichtern das Verständnis Einheitliche Visualisierung der Poka Yoke Systeme an jedem Arbeitsplatz, in jedem Organisationsbereich 15

16 Erstellung einer Datenbank in der alle Poka Yoke Lösungen zentral erfasst werden Zugänglichmachung der Datenbank für alle Produktionsstätten 16

17 Regelmäßige Information der Produktionsstätten über besondere Poka Yoke Lösungen im letzten Betrachtungszeitraum Nachrichten werden monatlich über an alle Poka Yoke Beauftragten verschickt 17

18 11. Beispiele für Poka Yoke: Problembeschreibung: Käfigtaschen, die geräumt werden müssen, werden im Arbeitsgang vorher gebohrt. Wird bei diesem Vorgang eine Bohrung vergessen, kommt es unweigerlich zum Bruch der Räumnadel. Hohe Werkzeugwiederbeschaffungskosten und lange Stillstandszeiten sind die Folge. Durchgeführte Maßnahmen: Es wurde in der Zuführung zur Räummaschine eine Rampe installiert, auf der im Abstand des Lochabstandes des Ringes kleine Zapfen montiert wurden. Im Falle einer fehlenden Bohrung, kann der entsprechende Ring nicht in die Maschine gelangen. 18

19 Problembeschreibung: Beim Verpacken der Zylinderrollen kam es immer wieder vor, das nicht die genügende Anzahl Rollen verpackt wurden. Durchgeführte Maßnahmen: Es wurde eine Schiene aus Kunststoff angefertigt, die genau die Länge der erforderlichen Rollenanzahl beinhaltet. 19

20 Quellennachweis Dieses Referat wurde unter Zuhilfenahme folgender Quellen erstellt: Modernes Management im Produktionsbetrieb Kyoshi Suzaki Internet Persönliche Gespräche mit: Herrn L. Leiter der QS Abteilung C.K.Walther GmbH & Co.KG und Herrn B. Leiter der QS Abteilung FAG-Kugelfischer (Komponenten) AG & Co. KG 20