Design for Six Sigma Einführung

Transkript

1 Grundlagen der Prozessund Produktentwicklung mit DFSS Methoden Ingenieurbüro Roden

2 Kräfte, die grundsätzlich auf ein Unternehmen einwirken Preisdruck Verdrängung Innovationsdruck Qualität Kostendruck Geschwindigkeit 2

3 Verbesserungsstrategien, die den Erfolg sichern Innovation Produkte schneller & besser entwickeln Unnötige Schritte entfernen Erfolg Streuung reduzieren & Qualität steigern 6σ 3

4 Was ist Design for Six Sigma? DFSS ist ein Geschäftsprozess der sich auf die Verbesserung der Produkt- und Prozessentwicklung fokussiert. Wirkungsvoll eingesetzt sichert DFSS das richtige Produkt mit den richtigen Eigenschaften zum richtigen Zeitpunkt. DFSS ist eine effektive Methode zum Programm Management, die Scorecards (Bewertungswerkzeuge) für Teams und für Produkte einsetzt. DFSS verbessert den Entwicklungsablauf durch Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen, die ein Design-In der Six Sigma Qualität erlauben. DFSS konzentriert sich auf die Produkt/Prozess Streuung DFSS sichert den Entwicklungsprozess ab, so dass bessere Ergebnisse erzielt werden (First Time right) Quelle: ASQ DFSS Course

5 Null Toleranz für Fehler direkt im Design Die Herausforderung für den Automobilmarkt Eine typische Applikation von Siemens VDO hat ca. 300 Komponenten Qualität des Autos von 1 Mio Autos sind defekt ( ppm = 7.5 % Qualität der Applikation von 1 Mio Applikationen sind defekt Qualität der Komponenten 5 von 1 Mio Chips sind beim Kunden defekt (=5ppm) Quelle: NXP Semiconductors, Hamburg 2006 Ein moderner Mittelklassewagen hat ca. 50 Applikationen 5

6 Warum brauchen wir DFSS? Quelle: Workshop über die Zukunft des Entwicklungsprozesses, Boston USA,

7 Die 5 Sigma Mauer stoppt die Verbesserung 6σ DMAIC IDDOV DMADV IDEA Die Verbesserung existierender Produkte und Prozesse mit der DMAIC Methode stößt bei ca. 5 Sigma an eine Mauer, die sich nur über verbesserte Designmethoden durchbrechen lässt. 7

8 Ökonomiekurve der Verbesserung Aufwand und Kosten in Produkt / Prozess Typische 5 Sigma Mauer 6σ Optimaler Einsatzpunkt Produkt / Prozess wird wieder teurer Sigma Quality Level (Z Level) 8

9 DFSS Angriffspunkte im Entwicklungsprozess Relative Kosten einer Design Änderung DMAIC Fokus 1000 DFSS Fokus Forschung Konzeption Entwicklung Produktion Design In der Qualität am günstigsten Punkt Six Sigma Produkte direkt aus der Entwicklung 9

10 Die Vorteile von DFSS Benötigte Ressourcen Erwirtschafteter Gewinn Hohes Investment in frühen Phasen Hohes Investment nach Produkteinführung DFSS Quelle: Air Academy DFSS Präsentation DFSS = Predictive Design Launch Launch Zeit Konventionell = Reactive Design Frühe Problemerkennung Früherer Markteintritt Früherer Gewinnzeitpunkt Niedrigere Entwicklungskosten Robustes Produkt bei Markteintritt Unreife Produkte Problemerkennung nach Launch Hoher Nachbesserungsaufwand Kostenexplosion Unzufriedene Kunden 10

11 Die Nachteile ohne DFSS Lost market opportunity Project effort Market clock Project clock Source: Smith & Reinertsen Calender time 11

12 Die Schlüsselelemente von DFSS Programm Management Produkt Plattformen Produkt Scorecards Critical Parameter Management DFSS Modellbildung Simulation Design Optimierung Projekt Management Risk Management 12

13 Beispiel für Programm Management Know-How Planning Technology Know-How Generation Manufacturing Process & Component Preparation Programming Architecture & Standard Design Creation Product Realisation Product Launch Design Maintenance Manufacturing Planning RealisationQuelle Philips Speed PCP

14 Roden & Partner Ingenieurbüro für Beratung & Training Die grundsätzlichen Projektschritte in DFSS Kläre Notwendigkeit und Zielstellung. Definiere das Projekt Team Starte das Projekt Identifiziere die Anforderungen der Kunden Definiere kritische Leistungsparameter Spezifiziere das Produkt oder die Dienstleistung Bewerte mögliche Funktionskonzepte und wähle das Beste Konzept aus Teste die Funktionen und überwache kritische Leistungsparameter Plane; entwerfe und konstruiere das Produkt oder den Prozess Betrachte mögliche Fehlfunktionen und deren Vermeidung (Simuliere die Funktion) Schließe das Projekt Optimiere das Design Verifiziere das Ergebnis gegen ALLE Kundenanforderungen Installiere dauerhafte Prozesskontrolle 14

15 Drehbuch DFSS Roadmap für eine für Neuentwicklung technische Produktentwicklung (vereinfacht) Phase Identify Define Design Optimize Verify Nr Aktion Definiere die generelle Zielstellung, den Zeitrahmen und Beteiligte Sammle Informationen über die erwartete Funktionalität (VOC) Sammle Informationen über die Einsatzbedingungen (VOC) Komplettiere den Projektplan und den Projektauftrag Beschreibe die grundsätzliche Funktion Identifiziere die kritischen Leistungsparameter (CTQ) Schreibe eine Spezifikation die vom Kunden abgezeichnet wird Entwickle und bewerte alternative Lösungskonzepte Entwerfe die Funktionselemente des ausgewählten Konzepts Berechne die zu erwartende Effizienz und Qualität Teste (Simuliere) die neue Entwicklung gegen die Spezifikation Beseitige Funktionsschwächen und optimiere die neue Entwicklung Überprüfe die Funktion gegen die in 3) genannten Bedingungen Installiere Messungen zur Leistungskontrolle Übergebe die Neuentwicklung an den Kunden (Produktion) I D D O V 15

16 Es gibt kein Standardmodell der Projektphasen in DFSS DMADV Define: develop design goals, team and team charter, project objectives & deliverables IDOV Identify: develop team and team charter, gather VOC, perform competitive analysis, develop critical to quality requirements IDDOV Identify: decide on project, develop team and team charter, gather VOC, perform competitive analysis IDEA Identity: project charter, defining requirements - voice of customer, identify deliverables and scorecard Measure: develop Critical to Quality requirements and functional requirements Define: develop critical to quality requirements, identify functional requirements, define design parameters Analyze: assess available options for meeting design requirements and select a best-fit concept, assess process capabilities Design: identify functional requirements, develop and evaluate design alternatives, select a best-fit concept, deploy CTQs, predict sigma capability Design: define the ideal transfer function, develop and evaluate design alternatives, select a best-fit concept, deploy CTQs, predict sigma capability Design: conceptual design, modeling, functional design, robust design, Design: develop detailed design elements, determine tolerances, optimize the design and validate the ability to meet requirements Optimize: assess process capabilities to achieve critical design parameters and meet CTQs, develop detailed design elements, determine tolerances, predict performance, optimize the design Optimize: see left Evaluate: tolerancing capability (short-term), sources of variation, studies reliability, evaluate deliverables and scorecard Verify: monitor performance of the design to verify that it meets requirements Validate: test the design; assess performance, failure modes, reliability, and risks; pilot the design and implement a control plan Validate: see left Affirm: confirmation / pilot studies, stress the system / sensitivity 16

17 Normale Verbesserungsthemen werden häufig zu DFSS Projekten Notwendigkeit zu Verbesserung Veränderung - Innovation Strategie wählen 6σ Neuer Entwurf Re-Design Prozess Verbesserung Blankes Blatt Papier Identifikation der Wünsche Design Optimierung Erprobung baut auf existierendem Design auf Problem und Zielstellung Analyse Verbesserung 17

18 Die Entscheidung zwischen DFSS und DMAIC Leistungslücke kann geschlossen werden? Nein Start? Ja Existiert das Produkt/ der Service? 6σ Identify Define Define Measure Develop Analyze Optimize Validate Yield hoch genug?? Nein Ja Nein Improve? Control Yield Cycle Time CTQ erfüllt? Robustheit Ready Ende Verbesserung 18

19 Roden & Partner Ingenieurbüro für Beratung & Training Ein konventioneller Produktentwicklungsprozess Milestone 1 Milestone 2 Milestone 3 Milestone 4 Milestone 5 PS Project Start SA Specification Approval CA Concept Approval DA Design Approval FV Function Verification - customer identified - resources defined - charter signed - feasability study positive - specification filled in and signed by customer - alternative concepts developed - concept evalution & selection done - time & cost plan ready - risk analysis executed - workflows designed - systems set up - FMEA done - test & simulation positve - 100% functions tested - robustness proved - performance monitoring set up 19

20 Designerprobung im konventionellen Entwicklungsprozess Identify Funktionale Erfordernisse Diskussionsbasierter Abstimmungsprozess Define Produkt/Prozess Spezifikation Formularvorgaben Design Erproben Optimize Konzept- Bewertung Auswahl Realisierung Funktionalität Risk FMEA Bauen Testen Verbessern Validate Qualitätsniveau Robustheit SPC Qualitätsniveau und Robustheit werden über Anwendungsdaten bestimmt und nachträglich verbessert 20

21 Identify Designerprobung im DFSS Prozess QFD 1 Anforderungen Spezifikation Funktionale Erfordernisse VOC; CTQ Kano- Modell Define Design Optimize Verifizieren QFD 2 Spezifikation Konzept QFD 3 Konzept Einzelfunktionen Produkt/Prozess Spezifikation Konzept- Bewertung Auswahl Realisierung Funktionalität Qualitätsniveau Robustheit Risk FMEA Modellieren Simulieren Optimieren Validate QFD 4 Funktionen SPC Messungen Worst Case Applikations Verhalten DOE SPC Testen Experimentieren Verbessern 21

22 Der entscheidende Übergang der Realisierungsschwelle Identify Define Fokus auf Funktion Fokus auf Robustheit Robustheit erst in der Eigenschaften durch Anwendung Simulation optimiert Design Erproben Eigenschaften abschätzen Realisierungsschwelle Modellieren Simulieren Optimieren Optimize Verifizieren Validate Bauen Testen Verbessern DOE Realisierungsschwelle Testen Experimentieren Verbessern 22

23 Die DFSS Werkzeuge Identify Funktionale Erfordernisse QFD 1 Anforderungen Spezifikation VOC; Kano- Modell CTQ - Flowdown Define Design Produkt/Prozess Spezifikation Konzept- Bewertung Auswahl Realisierung QFD 2 Spezifikation Konzept QFD 3 Konzept Einzelfunktionen Critical Parameter Identification Concept Risk Analysis Function Simulation Design FMEA Optimize Funktionalität Qualitätsniveau Robustheit Capability Prediction Prozess FMEA Robust Optimization Validate Worst Case Applikations Verhalten QFD 4 Funktionen SPC Messungen Design of Experiments SPC 23

24 Beispiel DFSS Methoden Kano Modell VOC + CTS QFD TRIZ FMEA DOE Robust Design DFM + DFT SPC Zukunftsprojektion von Kundenerwartungen Erfassen und Klassifizieren von Kundenerwartungen Transformation von Anforderungen in Eigenschaften Lösungsdatenbank für technische Probleme Präventive Fehlerbetrachtung Versuchsmethodik und Modellbildung Optimierung der Streuungen Optimierung für Produktion und Test Prozessfähigkeit und Kontrolle in der Produktion 24

25 Resümee (für technische Entwicklungen) Design for Six Sigma besitzt einige einfache Grundprinzipien, deren Umsetzung zum Teil sehr bekannte Werkzeuge wie QFD, FMEA, DOE und SPC erfordert. In der Optimierung eines Designs für Robustheit kommen Simulationen in Verbindung mit umfangreichen statistischen Analysen zum Einsatz. Die konkrete Umsetzung der Prinzipien hängt stark vom Produkt und vom Herstellungsprozess ab. Es gibt keine einheitlichen Patentlösungen. 25

26 Design for Six Sigma Einführung Unser Kernteam : Klaus Kleinen Herbert Roden Six Sigma Training Lean Management Design for Six Sigma Lean Six Sigma Qualitätsmanagement Design for Six Sigma Dr. Jutta Illert Organisationsentwicklung Change Management Lean Systeme Helmut Spring Six Sigma Coaching Technische Systeme Technische Problemlösung Interessiert an Design for Six Sigma?.dann sollten wir miteinander reden, Sie erreichen uns unter 26