Null-Fehler-Management

Transkript

1 Johann Wappis Berndt Jung Null-Fehler-Management Umsetzung von Six Sigma 4. überarbeitete und erweiterte Auflage

2 Inhalt Vorwort... V 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... 47

3 X Inhalt Exponentialverteilung Weitere Verteilungen Kennwerte von Stichproben Kennwerte der Lage Arithmetischer Mittelwert (x-quer, x-bar) Zentralwert / Median (x-schlange) Häufigster Wert / Modalwert Geometrisches Mittel Kennwerte der Streuung Varianz Standardabweichung Spannweite (Range) Kennwerte der Verteilungsform Schiefe, Asymmetrie Excess / Wölbung (Kurtosis) Parametrische Verteilungen t-verteilung χ 2 -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 Vertrauensbereich (VB) Vertrauensbereich für den Mittelwert, falls σ bekannt ist Vertrauensbereich für den Mittelwert, falls σ nicht bekannt ist Vertrauensbereich für Streuungen Phase Define Ausgangssituation beschreiben Prozessüberblick schaffen Kunden und deren Forderungen ermitteln Projekt definieren... 81

4 Inhalt XI 5 Phase Measure Prozess detaillieren 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 Testen von Hypothesen mit Kreuztabellen

5 XII Inhalt 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 Planung und Durchführung von Versuchen Vollständige faktorielle Versuchspläne

6 Inhalt XIII 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 (5S) 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 Auswahl der Merkmale für die Statistische Prozessregelung Vorgehen zur Statistischen Prozessregelung Regelung nach Lage und Streuung

7 XIV Inhalt Berechnung der Eingriffsgrenzen Führen von Regelkarten Indikatoren für das Vorhandensein besonderer Ursachen Weitere Regelkarten für kontinuierliche Merkmale Regelkarten für diskrete Merkmalswerte 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 Einordnung von Six Sigma in die Formen der Verbesserungsarbeit PDCA-Zyklus Grundlage aller Formen der Verbesserungsarbeit Verbesserungsmanagement im Überblick Zusammenspiel zwischen Lean Management und Six Sigma Einbindung von Six Sigma in die Aufbauorganisation Six Sigma-Champions Six Sigma-Manager Six Sigma-Black Belts Six Sigma-Green Belts Six Sigma-Yellow Belts Six Sigma-Master Black Belts Unternehmensleitung Einbindung von Six Sigma in die Ablauforganisation Prozess Projekt beauftragen Prozess Projekt starten Prozess Projektcontrolling durchführen Prozess Multiprojektcontrolling durchführen Prozess Projekt abschließen Prozess Projekt abnehmen und evaluieren Beurteilung des Reifegrades des Unternehmens bezüglich Six Sigma Einführung von Six Sigma Modell zur Verankerung von Six Sigma in der Organisation Strategie / Strategy Struktur / Structure Systeme / Systems Stil / Style Stammpersonal / Staff

8 Inhalt XV Spezialfähigkeiten / Skills Selbstverständnis / Shared values Vorgehensplan zur Einführung von Six Sigma Phase Unfreeze Phasen Move und Refreeze 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 χ 2 -Verteilung F-Verteilung Stichwortverzeichnis

9 2 Management von Six Sigma-Projekten Verbesserungen werden meist unter Zeitdruck und Ressourcenknappheit durchgeführt. Daher hat in vielen Fällen die sofortige Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen Priorität gegenüber der Projektplanung und Projektorganisation. Bei kleinen, überschaubaren Problemstellungen, die ohne Durchführung eines Projektes technisch, terminlich und wirtschaftlich effizient gelöst werden können, ist dies der richtige Weg. Sobald man jedoch umfangreichere Verbesserungsvorhaben startet, in die mehrere Fachbereiche einzubinden sind, ist ein systematisches Vorgehen unumgänglich. Umfangreichere Verbesserungsvorhaben müssen daher in Form von Projekten abgewickelt werden. Dazu wird man die bestehenden Projektmanagementwerkzeuge adaptieren. Der folgende Abschnitt widmet sich den Projektmanagementwerkzeugen, die zur Abwicklung von Six Sigma-Projekten Verwendung finden. 2.1 Auswahl der richtigen Projekte Die im Unternehmen zur Verfügung stehenden Ressourcen sind begrenzt und müssen daher zielgerichtet eingesetzt werden. Das bedeutet, aus den vielen Ideen für Verbesserungsprojekte die besten Vorschläge auszuwählen. In der Praxis beschäftigt man sich leider häufig nicht mit den Themen, die dem Unternehmen den größten Nutzen bringen. 1. Auswahl der richtigen Projekte 2. Konsequente Abwicklung der Projekte Erzielbare Verbesserung sofort und mit Nachdruck verbessern mittelfristig verbessern mittelfristig verbessern Don t nerve! Define Measure Analyze Improve Control Termin Aufwand für die Umsetzung Zeit Güte der Projektauswahl Güte der X = Projektabwicklung Erfolg des Programms Bild 2-1 Kriterien für den Erfolg des Six Sigma-Programms

10 14 2 Management von Six Sigma-Projekten Der Erfolg des Six Sigma-Programms hängt von der Güte der Projektauswahl und der Güte der Projektabwicklung ab. Aufgabe des Managements ist es, die notwendigen Rahmenbedingungen dafür zu schaffen. Projektauswahl: Idealerweise verfügt das Unternehmen ständig über einen Pool an Ideen für Six Sigma- Projekte. Die Quellen dafür sind vielfältig: Unternehmenskennzahlen, Balanced Scorecard Gespräche mit Kunden, Reklamationen von Kunden Benchmarks Verbesserungsvorschläge von Mitarbeitern interne oder externe Audits usw. Diese Ideen werden grob nach erforderlichem Aufwand und erwartetem Nutzen bewertet. Wenn es gelingt, jene Projekte herauszufiltern, die dem Unternehmen bei geringstem Aufwand den größten Nutzen bringen, wird man insgesamt den größten Erfolg erzielen. Je nach verfügbaren Ressourcen werden dann nach und nach die Projekte aus diesem Pool in der Organisation eingelastet. An dieser Stelle kann bereits ein erster wichtiger Fehler gemacht werden. Das Unternehmen verfügt über keinen Pool an Ideen, welche zur Auswahl stehen. Projekte werden spontan, meist aus einem konkreten Anlass heraus, gestartet. Häufig werden diese Projekte dann auch nicht richtig gestartet. Insbesondere werden nicht die erforderlichen Rahmenbedingungen geschaffen. Zu viele Projekte werden gleichzeitig in die Organisation eingelastet. Es wird nicht berücksichtigt, dass die Ressourcen gar nicht zur Verfügung stehen. Auslastung der Mitarbeiter Durchschnittsalter der Projekte Auslastung Projekte Anzahl der aktiven Projekte 100% Tagesgeschäft Maier Huber Bild 2-2 Zielgerichteter Ressourceneinsatz durch Management der Projekte Alter der Projekte Bild 2-2 stellt diese Situation dar. Mitarbeiter werden neben ihrem Tagesgeschäft noch zusätzlich auch in Projekte eingebunden. Aufgrund mangelnder Planung und Steuerung der Ressourcen werden die Mitarbeiter mit zu vielen Aufgaben überladen. Arbeiten werden nicht rechtzeitig erledigt, Termine verschoben. Die Folge ist, dass Projekte im Sand verlaufen. Filtert man die Projekte nach dem Alter, so stellt man

11 2.2 Projektabwicklung 15 oft fest, dass bei den älteren Projekten keine Aktivitäten mehr stattfinden. Man hat in ein Projekt investiert, das nie abgeschlossen wird. Dies ist Verschwendung der begrenzten Ressourcen. Genau an diesem Punkt setzt Six Sigma an. Nur wenige Projekte werden gestartet. Diese werden jedoch konsequent verfolgt und zum Abschluss gebracht. Die Kombination von gezielter Auswahl und Abwicklung der Projekte bestimmt den Erfolg. 2.2 Projektabwicklung Projektstrukturplan für Verbesserungsprojekte Im Zentrum von Six Sigma stehen die nach dem DMAIC-Zyklus abzuwickelnden Verbesserungsprojekte. Die Six Sigma-Roadmap detailliert diesen Zyklus, indem jedem Verbesserungsschritt auch Hauptaufgaben und Werkzeuge zugeordnet werden. Die Hauptaufgaben in dieser Roadmap können auch als Projektstrukturplan (PSP) für das Verbesserungsprojekt verstanden werden. Der Projektstrukturplan ist eine Gliederung der Gesamtaufgabe in plan- und überwachbare Teilaufgaben. Projekt: 1000 Projektmanagement 2000 Define 3000 Measure 4000 Analyze 5000 Improve 6000 Control 1010 Projekt koordinieren 2010 Ausgangssituation beschreiben 3010 Prozess detaillieren 4010 Mögliche Haupteinflussgr. identifizieren 5010 Lösungsvarianten entwickeln 6010 Lösung organisatorisch verankern 1020 Projekt controllen 2020 Prozessüberblick schaffen 3020 vorhandene Daten interpretieren 4020 Ursachen-Wirkungsz. ermitteln u. darstellen 5020 Lösungen bewerten u. Lösung auswählen 6020 Verbesserung nachhaltig absichern 2030 Kunden und deren Forderungen ermitteln 3030 Daten erfassen und auswerten 5030 ausg. Lösung erpr. u. Wirksamk. nachweisen 6030 Projekt abschließen 2040 Projekt definieren 3040 Eignung des Prüfsystems sicherstellen 5040 Implementierung planen 3050 Prozessleistung ermitteln Bild 2-3 Projektstrukturplan für die Abwicklung von Six Sigma-Projekten Diese Gliederung bildet zunächst die Struktur für die Planung des Verbesserungsprojektes. Anhand der Arbeitspakete werden die notwendigen Aufgaben und Ressourcen sowie die damit verbundenen Kosten abgeschätzt. Ebenso erfolgt die Terminplanung auf Basis dieser Struktur.

12 16 2 Management von Six Sigma-Projekten Vor allem die Abwicklung des Projektes orientiert sich an den Hauptaufgaben. Dies darf jedoch nicht als sequentielles Abarbeiten der Teilaufgaben verstanden werden. Häufig greifen die Hauptaufgaben ineinander. Das regelmäßige Projektreporting, bei dem der Status der laufenden Projekte präsentiert wird, orientiert sich üblicherweise an den fünf Six Sigma-Phasen. Durch die einheitliche Struktur können sich die Führungskräfte rasch einen Überblick über den Status des Projektes verschaffen. Der besondere Vorteil dieser Struktur liegt letztendlich in der Standardisierung. Nur wenn beim Verbessern immer gleich vorgegangen wird, bekommt die gesamte Organisation die notwendige Routine. Notwendige Schritte werden nicht vergessen Projektauftrag Der Projektauftrag (Project Charter) ist eine Vereinbarung zwischen dem Auftraggeber und dem Projektleiter. Darin werden vor allem Ziele, Rahmenbedingungen und Ressourcen für das Verbesserungsprojekt definiert. Bild 2-4 zeigt ein Beispiel für einen Projektauftrag. Beschreibung des Verbesserungspotenzials / Auslöser für das Projekt Die Ausgangssituation bzw. das Problem wird wertneutral beschrieben. Dies bringt Aufklärung über die Vorgeschichte bis zur Entstehung des Projektes und ist wesentliche Grundlage für eine realistische Festlegung von Zielen. Projektziele Projektziele beschreiben den Zustand, der am Ende des Projektes vorliegen soll, in Form von überprüfbaren Resultaten. Die zur Erlangung dieses Zustandes notwendigen Maßnahmen sind nicht Teil der Zielformulierung. Projektziele müssen SMART sein. Der Begriff SMART unterstützt als Denkhilfe bei der Erarbeitung von Zielsetzungen. spezifiziert (so konkret wie möglich definiert) messbar ambitioniert (sie sollen herausfordern) realistisch (sie sollen aber auch erreichbar sein) terminiert Für die Akzeptanz der Ziele ist die Einbindung des Teams in die Festlegung der Ziele erforderlich. Nicht jedes Ziel ist quantifizierbar. Die Erhöhung eines Marken-Images ist objektiv nur sehr schwer nachprüfbar, kann aber trotzdem ein sinnvolles Ziel sein. Bei solchen Zielen handelt es sich um qualitative Ziele. Die verbal formulierte Zielsetzung dient als Ausgangspunkt für eine zielorientierte Diskussion über notwendige Initiativen und Ergebnisse. Als Basis für die Verbesserungsarbeit sind quantifizierte Ziele den qualitativen Zielen vorzuziehen.

13 2.2 Projektabwicklung 17 Muster GmbH Beschreibung des Projektes Six Sigma - Projektauftrag Projektname: Prozessoptimierung P500 Projektnummer: P 20xx-08 Änderungsstand: 20xx Beschreibung des Verbesserungspotentials / Auslöser für das Projekt Hohe Ausschuss-Kosten, Anlagenstillstände & Reparaturaufwand bei Presse P 500. Durch den Kapazitätsausfall entstehen laufend Lieferrückstände zum Kunden. Eine Verbesserung des Zustandes ist in der Vergangenheit nur teilweise gelungen, es erfolgte allerdings auch keine konzentrierte Bearbeitung dieses Problems. Projektziele Kennzahl Aktueller Stand Zielwert Reduktion des Ausschusses Stück / Jahr Reduktion der Stillstandszeiten Stunden / Jahr ca (-84%) Reduktion des Reparaturaufwandes Rahmenvorgaben Stunden / Jahr ca. 120 Risiken / Schwierigkeiten / Barrieren: 30 (-75%) Falls Anlagenumbau notwendig: nur im Betriebsurlaub möglich! Stückzahlsteigerung ab Oktober kann Kapazitätsengpass bringen! Nichtziele Eine Erhöhung der Hubzahl der Presse ist nicht Umfang des Projektes. Zusammenhang zu anderen Projekten Serienanlauf XG-700 ist zu beachten (Terminabstimmung, Ressourcen) Ressourcenengpass im Bereich Instandhaltung durch Aufbau Presse P503 Nachprojektphase: Transferieren der Erkenntnisse auf die Pressen P501 und P502 Zusammenhang zur Unternehmensstrategie Projekt ist Bestandteil der Offensive "Produktivität +20%" Projektorganisation Funktion im Projekt Name / Funktion im Unternehmen Telefon Vertreter Projektleiter Hans Wulz / Prozesstechnik 200 [email protected] Manfred Pichler Produktion Produktionsplanung Instandhaltung Qualitätsmanagement Logistik Controlling Dietrich Maier / Einsteller Werner Mast / Anlagenbeschaffer Erna Winkel / Instandhalterin Karin Dunst / Messtechnikerin Gerhard Müller / Logistikplaner Herbert Baum / Produktionscontroller [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Erwin Schuster Erwin Schuster Fritz Stein Karin Erhard Jürgen Huber Andreas Bauer Projekt-Meilensteine Projektstart: xx Abschluss Measure: xx Abschluss Improve: xx Abschluss Define: xx Abschluss Analyze: xx Abschluss Control: xx Einsparungen, Kosten, Nettoerfolg A: geplante Einsparungen (erste zwölf Monate ab Implementierung): B: geplante Projektkosten inkl. Investitionen: C = A - B: geplanter Netto-Erfolg: Anmerkungen: Einzelheiten siehe Blatt Finanzplanung & Verfolgung Beauftragung zur Projektdurchführung G.Huber H. Wulz H. Baum xx xx xx Projektauftraggeber Projektleiter Controller Bild 2-4 Beispiel für einen Projektauftrag Rahmenvorgaben Rahmenvorgaben legen Bedingungen fest, die vom Projektteam bei der Projektarbeit zu berücksichtigen sind. Häufig wird zum Beispiel bei Optimierungsprojekten in der Produktion der Wechsel eines Rohstofflieferanten von vornherein ausgeschlossen. Nichtziele Eine klare Abgrenzung des Projektumfanges erfolgt durch die Festlegung von Nichtzielen. Mit Hilfe von Nichtzielen definiert man Leistungen, die nicht Umfang des Projektes sind. Damit wird ein unbeabsichtigtes Ausufern des Projektumfanges vermieden. Ebenso ist es möglich, Graubereiche bewusst auszuschließen.