Taschenbuch Null-Fehler-Management

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1 Johann Wappis Berndt Jung Taschenbuch Null-Fehler-Management Umsetzung von Six Sigma 3., überarbeitete Auflage

2 Johann Wappis / Berndt Jung Taschenbuch Null-Fehler-Management

3 In der Praxisreihe Qualitätswissen, herausgegeben von Franz J. Brunner, sind bereits erschienen: Franz J. Brunner Qualität im Service Wege zur besseren Dienstleistung ISBN Franz J. Brunner, Karl W. Wagner, unter Mitarbeit von Peter H. Osanna, Kurt Matyas, Peter Kuhlang Taschenbuch Qualitätsmanagement Leitfaden für Studium und Praxis 4., überarbeitete Auflage ISBN Franz J. Brunner Japanische Erfolgskonzepte KAIZEN, KVP, Lean Production Management, Total Productive Maintenance, Shopfloor Management, Toyota Production Management ISBN Kurt Matyas Taschenbuch Instandhaltungslogistik Qualität und Produktivität steigern 3., überarbeitete Auflage ISBN Arno Meyna, Bernhard Pauli Taschenbuch der Zuverlässigkeitstechnik Quantitative Bewertungsverfahren 2., überarbeitete und erweiterte Auflage ISBN Wilhelm Kleppmann Taschenbuch Versuchsplanung Produkte und Prozesse optimieren 6., überarbeitete Auflage ISBN Bernd Klein Kostenoptimiertes Produkt- und Prozessdesign ISBN Stephan Sommer Taschenbuch automatisierte Montage- und Prüfsysteme Qualitätstechniken zur fehlerfreien Produktion ISBN

4 Johann Wappis Berndt Jung Taschenbuch Null-Fehler- Management Umsetzung von Six Sigma 3., überarbeitete Auflage Praxisreihe Qualitätswissen Herausgegeben von Franz J. Brunner

5 Die Autoren: Prof.(FH) Dipl.-Ing. Johann Wappis Fachbereichsleiter an der Fachhochschule Wiener Neustadt für Wirtschaft und Technik GmbH Wissenschaftsbeirat von Six Sigma Austria Vereinigung zur Steigerung von Effektivität und Produktivität Dipl.-Ing. Dr. Berndt Jung Geschäftsführer der Jung + Partner Management GmbH Vorstand von Six Sigma Austria Vereinigung zur Steigerung von Effektivität und Produktivität Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek: Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. ISBN Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Alle in diesem Buch enthaltenen Verfahren bzw. Daten wurden nach bestem Wissen dargestellt. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die in diesem Buch enthaltenen Darstellungen und Daten mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Darstellungen oder Daten oder Teilen davon entsteht. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Einwilligung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung mit Ausnahme der in den 53, 54 URG genannten Sonderfälle, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München Wien Lektorat: Dipl.-Ing.Volker Herzberg Herstellung: Der Buchmacher, Arthur Lenner, München Coverconcept: Marc Müller-Bremer, Rebranding, München, Germany Coverrealisierung: Stephan Rönigk Druck und Bindung: Druckhaus»Thomas Müntzer«GmbH, Bad Langensalza Printed in Germany

6 Vorwort Six Sigma wurde Mitte der 1980er-Jahre von Motorola als strategische Initiative zur Verbesserung der Qualität und Reduktion der Kosten entwickelt und eingeführt. Bis Mitte der 1990er-Jahre war Six Sigma relativ unbekannt. Erst nachdem General Electric eine Six Sigma-Initiative startete und damit in der Wirtschaftspresse Schlagzeilen machte, begannen sich weltweit Unternehmen damit zu beschäftigen. Heute zählt Six Sigma zu den leistungsfähigsten Modellen zur Optimierung von Produkten und Prozessen. Im Zentrum von Six Sigma stehen Verbesserungsprojekte, so genannte Six Sigma-Projekte", mit deren Hilfe die Prozesse bzw. Produkte im Unternehmen optimiert werden. Verbesserungen werden nach dem DMAIC-Ablauf DEFINE - MEASURE - ANALYZE - IMPROVE - CONTROL umgesetzt. Jeder Schritt ist mit schlagkräftigen und erprobten Werkzeugen hinterlegt. Während des gesamten Verbesserungsprojektes orientiert man sich konsequent an den Bedürfnissen der Kunden. Dieser klare und standardisierte Rahmen macht das Verbessern im Unternehmen zur Routine. Das vorliegende Buch soll Six Sigma-Green Belts und Six Sigma-Black Belts, aber auch Führungskräften als Hilfestellung bei der Umsetzung von Six Sigma dienen. Zunächst wird dazu in Abschnitt 1 ein Überblick über Six Sigma gegeben. Es wird erläutert, was Six Sigma ist und die Erfolgsfaktoren von Six Sigma werden dargestellt. Abschnitt 2 beschreibt das Management von Six Sigma-Projekten. Um die begrenzten Ressourcen zielgerichtet einzusetzen, müssen aus den vielen Vorschlägen für Verbesserungen die besten Ideen ausgewählt werden. Diese werden anschließend konsequent in Projektform abgewickelt. Abschnitt 3 behandelt die statistischen Grundlagen. Ein Erfolgsfaktor der Six Sigma-Projekte liegt in der Nutzung schlagkräftiger Werkzeuge. Auch wenn man in der Praxis die Berechnungen einer Statistik-Software überlässt, ist für die Interpretation der Ergebnisse die Kenntnis der statistischen Hintergründe erforderlich. Die grundlegenden statistischen Zusammenhänge sind in diesem Abschnitt zusammengefasst. Sie können ihn vorerst auch überspringen und sich erst bei der Interpretation der Berechnungen wieder diesem Kapitel zuwenden. Anschließend wird in den Abschnitten 4 bis 8 das Vorgehen bei der Abwicklung von Verbesserungsprojekten erläutert. Die Basis bildet die Six Sigma- Roadmap, ein Leitfaden zur Umsetzung der Six Sigma-Projekte. Anhand dieser Roadmap wird Schritt für Schritt die Umsetzung der Verbesserungsprojekte erläutert. Die eingesetzten Werkzeuge und Verfahren werden detailliert beschrieben.

7 VI Vorwort Abschnitt 9 beschäftigt sich mit der Verankerung von Six Sigma in der Unternehmensorganisation. Damit Six Sigma auch nachhaltig und erfolgreich betrieben werden kann, müssen die notwendigen Rahmenbedingungen im Unternehmen geschaffen werden. Nicht jede Kunden- oder interne Reklamation ist automatisch ein Verbesserungsprojekt. Daher wird am Ende dieses Abschnittes auch auf die Problemlösung nach 8D bzw. 7 STEP eingegangen. Ein nachhaltiger Problemlösungsprozess ist eine wichtige Ergänzung zu Six Sigma. Der letzte Teil des Buches ist Design for Six Sigma (DFSS) gewidmet. Abschnitt 10 beschreibt die Anwendung von Six Sigma, wenn der Schwerpunkt des Verbesserungsprojektes in der Entwicklung von neuen Lösungen für Produkte bzw. Prozesse liegt. Die Umsetzung von Verbesserungen erfolgt nach dem PIDOV-Modell PLAN - IDENTIFY - DESIGN - OPTIMIZE - VALIDATE Das Vorgehensmodell und auch die eingesetzten Werkzeuge werden erläutert. Bei der Erstellung des Buches haben wir besonderes Augenmerk auf die Darstellung von bewährten Methoden und Werkzeugen gelegt. Keines der beschriebenen Werkzeuge ist neu. Vielmehr greift Six Sigma auf erprobte und etablierte Werkzeuge zurück. Ebenso wichtig ist uns auch die leichte Übertragbarkeit der Inhalte in die betriebliche Praxis. Daher werden anhand von Beispielen auch der Rechengang mit Statistik-Software und die Interpretation der Ergebnisse erläutert. Zur leichteren Nachvollziehbarkeit sind die Menü-Pfade in der Software angegeben. Bei der Umsetzung von Six Sigma werden von den Autoren vor allem die im Folgenden angeführten Softwarepakete verwendet. Diese wurden auch zur Erstellung der Beispiele im Buch herangezogen. Microsoft Excel ist in den meisten Unternehmen verfügbar und bei den meisten Mitarbeitern bereits bekannt. Minitab zählt zu den im Rahmen von Six Sigma-Programmen am häufigsten eingesetzten Softwarepaketen. Die besondere Stärke von Minitab liegt im Bereich der statistischen Versuchsmethodik. Unter kann eine für einen Monat in vollem Umfang funktionsfähige Demo-Version heruntergeladen werden. qs-stat wird von den Autoren vor allem für den Nachweis der Prozessfähigkeit, für die statistische Prozessregelung und den Nachweis der Fähigkeit von Prüfprozessen eingesetzt. Eine besondere Stärke dieses Programmpaketes liegt darin, dass eine Vielzahl von Vorgaben der Automobilhersteller abgebildet ist. Weitere Informationen finden Sie unter

8 Vorwort VII Um das Verständnis für die Werkzeuge zu erleichtern, stehen Ihnen viele der in diesem Buch verwendeten Dateien als Download zur Verfügung: Internet-Adresse: Benutzername: nullfehler Kennwort: management Häufig wird das Vorgehen beim Einsatz statistischer Werkzeuge erst klarer, wenn man den Rechengang anhand eines konkreten Beispieles mit Hilfe von Excel händisch nachvollzieht. Für die Umsetzung in der industriellen Praxis empfehlen wir jedoch, eine auf die jeweilige Anwendung ausgerichtete professionelle Software einzusetzen. An dieser Stelle ist es eine angenehme Aufgabe, all jenen zu danken, die zum Gelingen dieses Buches beigetragen haben. Unser herzlicher Dank ergeht an unsere Kollegen und Freunde, allen voran den Herren Dipl.-Ing. Christian Edler, Ing. Peter Gritsch, Mag. (FH) Heinrich Rechberger, Dipl.-Ing. (FH) Gernot Schieg, MSc und Dipl.-Ing. Stefan Schweißer. Besonderer Dank gilt auch Herrn Dipl.-Ing. Gunther Spork, Mitarbeiter der Magna Powertrain, für die Durchsicht und die vielen spannenden Diskussionen zu diesem Thema. Für die vielen Anregungen und Tipps sowie die Möglichkeit, dieses Buch zu realisieren, bedanken wir uns beim Herausgeber der Praxisreihe Qualitätswissen, Herrn Univ.-Doz. Dr. Franz J. Brunner. Weiters danken wir auch Herrn Jürgen Rainer für die Erstellung von Illustrationen zu diesem Buch sowie Frau Ing. Klaudia Zencica, MSc und Frau Mag. Barbara Krebs für die Durchsicht des Manuskripts. Nicht zuletzt gilt unser Dank auch dem Carl Hanser Verlag, vertreten durch Herrn Dipl.-Ing. Volker Herzberg, für die gute Zusammenarbeit. Unser uneingeschränkter Dank gilt unseren Ehefrauen. Durch viel Verständnis und das richtige motivierende Wort zum richtigen Zeitpunkt haben sie wesentlich zum Gelingen dieses Buches beigetragen. Trotz aller Sorgfalt sind wir uns sicher, dass es noch verbesserungswürdige Stellen im Buch gibt. Kommentare, Verbesserungsvorschläge oder Fragen zu diesem Buch schreiben Sie bitte an Für wertvolle Hinweise dürfen wir uns schon jetzt bei unseren Leserinnen und Lesern bedanken. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei der Umsetzung Ihrer Verbesserungsprojekte! Wien, September 2010 Johann Wappis Berndt Jung

9 Inhalt 1 Einleitung Verbesserungsprojekte zur Prozessoptimierung Erfolgsfaktoren für Six Sigma Management von Six Sigma-Projekten Auswahl der richtigen Projekte Projektabwicklung Projektstrukturplan für Verbesserungsprojekte Projektauftrag Planung der Projekt-Ecktermine und Aufgaben Kostenplanung und -verfolgung Projektcontrolling Projektkommunikation Projektdokumentation Projektabschluss Grundlagen der Statistik Allgemeine Grundlagen Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeiten Merkmalsarten Aufgaben der analytischen Statistik Verteilungsformen Hypergeometrische Verteilungen Binomialverteilung Poisson-Verteilung Normalverteilung Standardisierte Normalverteilung Wahrscheinlichkeitsnetz (Probability Plot) Logarithmische Normalverteilung Weibull-Verteilung Exponentialverteilung Weitere Verteilungen Kennwerte von Stichproben Kennwerte der Lage Arithmetischer Mittelwert (x-quer, x-bar) Zentralwert / Median (x-schlange)... 50

10 Inhalt IX Häufigster Wert / Modalwert Geometrisches Mittel Kennwerte der Streuung Varianz Standardabweichung Spannweite (Range) Kennwerte der Verteilungsform Schiefe, Asymmetrie Excess / Wölbung (Kurtosis) Parametrische Verteilungen t-verteilung Verteilung F-Verteilung Spezielle Grundlagen der Statistik Zentraler Grenzwertsatz Addition von Verteilungsfunktionen Prüfung auf Verteilungsform Anpassung der Verteilungsform Transformation von Messwerten Lineare Transformation Nichtlineare Transformation Zufallsstreubereich (ZB) Zufallsstreubereich für diskrete Merkmale Zufallsstreubereich für kontinuierliche Merkmale Zufallsstreubereich für den arithmetischen Mittelwert Zufallsstreubereich für den Median Zufallsstreubereich für die Standardabweichung Vertrauensbereich (VB) Vertrauensbereich für den Mittelwert, falls bekannt ist Vertrauensbereich für den Mittelwert, falls nicht bekannt ist Vertrauensbereich für Streuungen Phase DEFINE Ausgangssituation beschreiben Prozessüberblick schaffen Kunden und deren Forderungen ermitteln Projekt definieren Phase MEASURE Prozess detaillieren... 88

11 X Inhalt Detaillierte Darstellung des Prozesses Mögliche Ursachen darstellen Vorhandene Daten interpretieren Grafische Darstellung von Daten Verlauf der Einzelwerte (Time Series Plot) Urwertkarte (Individual Chart) Medianzyklen-Diagramm (Run Chart) Häufigkeitsdiagramme Streudiagramme / Korrelationsdiagramme Box Plots Pareto-Analyse Multi-Vari-Charts Paarweiser Vergleich Zufällige oder signifikante Unterschiede Daten erfassen und auswerten Datenschichtung Datenzerlegung Eignung des Prüfsystems sicherstellen Grundlagen und Begriffe Einflüsse auf Prüfprozesse Auflösung Systematische Messabweichung (Bias) Wiederholpräzision (Repeatability) Vergleichspräzision (Reproducibility) Linearität (Linearity) Stabilität (Stability) Eignungsnachweis von Messprozessen Unsicherheit des Normals Einfluss der Auflösung Systematische Messabweichung Verfahren Linearität Verfahren 2: GR&R-Study Verfahren 3: GR&R-Study ohne Bedienereinfluss Messbeständigkeit, Stabilität Ergänzungen zum Eignungsnachweis von Messprozessen Eignungsnachweis für Messprozesse nach VDA Eignungsnachweis von attributiven Prüfprozessen Verfahren nach VDA Methode der Signalerkennung

12 Inhalt XI Testen von Hypothesen mit Kreuztabellen Bestimmung der fälschlichen Annahme / Rückweisung Prozessleistung ermitteln Bewertung von kontinuierlichen Merkmalen Fähigkeitsindizes für normalverteilte Messwertreihen Vorgehen zur Ermittlung der Prozessfähigkeit Vertrauensbereich für die Fähigkeitskenngrößen Phasen der Prozessqualifikation Prozessfähigkeitskennwerte nach SPC-Referenzhandbuch Prozessfähigkeitsindizes nach DIN ISO Zeitabhängige Verteilungsmodelle nach DIN ISO Prozessleistung und -fähigkeit nach DIN ISO Weitere Verfahren Beispiele zur Berechnung der Prozessfähigkeit Bewertung von diskreten Merkmalen Process Sigma Ermittlung der Gesamtanlageneffizienz Phase ANALYZE Mögliche Haupteinflussgrößen identifizieren Ausgangsbasis Kundenforderungen Prozesse analysieren Analyse der Prozessdaten Wertschöpfungsanalyse Informationsflussanalyse Leistungsanalyse Mögliche Einflussgrößen in Prozessschritten identifizieren Ursachen-Wirkungs-Zusammenhänge ermitteln und darstellen Beurteilung mittels Kennwerten aus dem laufenden Prozess Vergleich eines Mittelwertes mit einem Vorgabewert (u-test) Vergleich eines Mittelwertes mit einem Vorgabewert (t-test) Vergleich von zwei Mittelwerten (t-test) Varianzanalyse (ANOVA, Analysis of Variance) Häufig verwendete Testverfahren Regressionsanalyse Versuchsplanung mit einfachen Methoden Komponententausch Variablenvergleich Versuchsplanung mit Statistischen Versuchsplänen Begriffe und allgemeine Grundlagen Arten von Versuchen

13 XII Inhalt Planung und Durchführung von Versuchen Vollständige faktorielle Versuchspläne Unvollständige faktorielle Versuchspläne Plackett-Burman-Versuchspläne Versuchspläne für nichtlineare Zusammenhänge Versuchspläne zur Untersuchung der Streuung Zusammenfassung der Ursachen-Wirkungs-Zusammenhänge Phase IMPROVE Lösungsvarianten entwickeln Lösungen lassen sich direkt aus Phase ANALYZE ableiten Lösungsfindung mittels Kreativitätstechnik Klassisches Brainstorming Kartenabfrage Brainstorming mittels Ishikawa-Diagramm / Mindmapping Methode Lösungsfindung mittels Statistischer Versuchsmethodik Spezielle Werkzeuge zur Lösungsfindung Schnelles Rüsten / SMED Prozessoptimierung mit Systemen vorbestimmter Zeiten Ordnung und Sauberkeit am Arbeitsplatz (6S) Fehlhandlungsvermeidung (Poka Yoke) Lösungen bewerten und Lösung auswählen Bewertung mittels Nutzwertanalyse Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA) Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis) Ausgewählte Lösung erproben und Wirksamkeit nachweisen Hypothesentests Prozessfähigkeitsuntersuchungen Prozesssimulationen Produkt- und Prozessfreigabe durchführen Implementierung planen Phase CONTROL Lösung organisatorisch verankern Verbesserung nachhaltig absichern Laufende Qualifikation der Mitarbeiter sicherstellen Laufende Qualifikation der Prozesse sicherstellen Wartung und Instandhaltung Das Grundprinzip der Statistischen Prozessregelung

14 Inhalt XIII Auswahl der Merkmale für die Statistische Prozessregelung Vorgehen zur Statistischen Prozessregelung Regelung nach Lage und Streuung Berechnung der Eingriffsgrenzen Führen von Regelkarten Indikatoren für das Vorhandensein besonderer Ursachen Weitere Regelkarten für kontinuierliche Merkmale Regelkarten für diskrete Merkmalswerte Control Plan Verbesserten Prozess an Eigner übergeben Projekt abschließen Lessons Learned Erfahrungen für bestehende Produkte bzw. Prozesse nutzen Erfahrungen für zukünftige Produkte bzw. Prozesse nutzen Erfahrungen für Six Sigma-Projektarbeit nutzen Projektabschlussbericht erstellen Verankerung von Six Sigma in der Unternehmensorganisation Voraussetzungen für Six Sigma schaffen Unterstützung durch die Geschäftsführung sicherstellen Leitungsteam und Mitarbeiter überzeugen Führungskräfte als Champions auswählen und qualifizieren Six Sigma pilotmäßig erproben Kandidaten für Black Belts und Green Belts auswählen Pilotprojekte auswählen Mitarbeiter qualifizieren und Pilotprojekte abwickeln Six Sigma in der Organisation verankern Anpassung der Aufbau- und Ablauforganisation Aufbauorganisation Ablauforganisatorische Regelungen Einzel- und Multiprojektmanagement Sammlung, Bewertung und Prioritätenreihung von Projektideen Prozesse messbar und vergleichbar machen Bewertung des Nutzens von Verbesserungsprojekten Start von Six Sigma-Projekten Koordination und Verfolgung der Six Sigma-Projekte Abschluss von Six Sigma-Projekten Six Sigma nachhaltig absichern Beispiel: Projekt zur Einführung von Six Sigma

15 XIV Inhalt 9.6 Problemlösungstechnik nach 8D bzw. 7 STEP Problemlösungstechnik nach 8D Problemlösungstechnik nach 7 STEP Design for Six Sigma Six Sigma in der Entwicklung Abwicklung von PIDOV-Projekten Phase PLAN Ausgangssituation beschreiben Innovationsziel festlegen Projekt definieren Phase IDENTIFY Anforderungen der Kunden ermitteln und analysieren Phase DESIGN Recherchen für Lösungsmöglichkeiten durchführen Varianten für Produkt / Prozess entwerfen Varianten für Produkt / Prozess bewerten und Lösungskonzept auswählen Phase OPTIMIZE Lösungskonzept für Produkt / Prozess detaillieren Lösung für Produkt / Prozess optimieren Phase VALIDATE Produkte / Prozesse erproben Lösungen und Erkenntnisse aufbereiten und verfügbar machen Projekt abschließen Organisatorische Verankerung von DFSS Einbindung von DFSS in den Entwicklungsprozess Verankerung von DFSS im Unternehmen Anhang Wichtige verwendete Abkürzungen Korrekturfaktoren a n, c n und d n Standardisierte Normalverteilung t-verteilung Verteilung F-Verteilung Index