Kalkulation der Risikokosten für einen Auftrag oder ein Produkt

Bei der Kalkulation der Kosten für Produkte/Aufträge fallen die Risikokosten oft unter den Tisch, da sie nur schwer erfasst werden können. In diesem Artikel soll gezeigt werden, welche Möglichkeiten es gibt, die Risikokosten zu kalkulieren und wann dies angebracht erscheint.

lottery-money by Lisa Brewster @ flickr

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Folgende Kosten kann man als „Risikokosten“ bezeichnen:

  1. Kosten die in Zukunft vielleicht auftreten werden (z. .B. Garantiekosten, Haftungskosten)
  2. Kosten die durch Schadensfälle entstanden sind oder entstehen (z. B. Materialkosten bei Fehlerhaften Produkten, Nacharbeit)
  3. Kosten die durch Präventivmaßnahmen zur Risikobewältigung entstehen (dies können auch Versicherungsprämien sein)
  4. Eigenkapitalkosten um größere Risiken entsprechend abzusichern

Dieser Artikel bezieht sich besonders auf den 1. Fall. Denn hier handelt es sich um Kosten, die erst in Zukunft auftreten können. Diese Kosten nennt man daher auch „kalkulatorische Kosten“. Man kann diese Kosten nicht einfach erfassen, sie können lediglich abgeschätzt werden.

Wann ist eine Kalkulation der Risikokosten sinnvoll?

Bei Produkten, die in großen Stückzahlen gefertigt werden, bei denen die Risiken nur Einzelstücke betreffen (z. B. Reklamation durch den Endkunden) hat man in der Regel relativ verlässliche Zahlen über die Gewährleistungs- und Garantiekosten vorliegen (z. B. historische Daten ähnlicher Produkte). Diese Kosten sind dann auch mehr oder weniger konstant, was durch die hohen Stückzahlen bedingt ist. Wenn man 10.000 mal würfelt,  dann kann man mit sehr großer Sicherheit sagen, dass die Summe der Augen zwischen 30.000 und 40.000 liegen wird.  Wenn man nur einmal würfelt, liegt die Wahrscheinlichkeit eine 3 oder 4 zu würfeln insgesamt bei einem Drittel. Bei großen Stückzahlen sollte es leicht möglich sein, den Erwartungswert dieser Schadenssumme auch für zukünftigen Produkte pauschal einzukalkulieren. Hier können die Risikokosten also sehr einfach über Pauschalen abgeschätzt werden, eine detaillierte Betrachtung ist oft nicht erforderlich.
Anders sieht es bei Großprojekten aus, für die individuelle Gewährleistungsvereinbarungen, Funktionsgarantien und Lieferterminzusagen inklusive Vertragsstrafen bei Nichterfüllung vereinbart werden (z. B. sogenannte Turn-Key Projekte). Hier lassen sich keine pauschalen Aussagen treffen, sondern der Einzelfall muss genau betrachtet werden. Dies lohnt sich dann, wenn die Risikokosten einen signifikanten Anteil an den Herstellungskosten ausmachen und das Auftragsvolumen entsprechend hoch ist, etwa bei Großprojekten bei denen individuelle Vertragsvereinbarungen mit dem Kunden aufgesetzt werden.

Lohnt sich der Aufwand zur individuellen Kalkulation der Risikokosten nicht, dann sollte es auch möglich sein diese pauschal zu erfassen, weil keine individuellen Vereinbarungen getroffen wurden. Das heißt für Kleinaufträge sollte man das eigene Risiko möglichst limitieren (z. B. durch Lieferung nur nach AGB, in denen die Haftung begrenzt wird; durch die genaue Spezifikation des bestimmungsgemäßen Gebrauchs etc.). So vermeidet man, unbekannte und damit auch unkalkulierbare Risiken einzugehen.

Bei Großaufträgen und im Bereich der Serienproduktion sind entsprechende individuelle vertragliche Vereinbarungen mit den Kunden und Zulieferern dagegen das richtige Werkzeug. Diese sollten Hand in Hand mit einer Abschätzung der Risikokosten gehen. Ziel der Abschätzung der Risikokosten ist also

1. dass man die Risikokosten bei der Vorkalkulation und Angebotserstellung mit berücksichtigt und

2. dass man kritische und inakzeptable Risiken identifiziert und entsprechende Maßnahmen zur Risikobewältigung treffen kann.

Kalkulation der Risikokosten auf Basis des Erwartungswertes des Schadensausmaßes

Die einfachste Variante der Kalkulation der Risikokosten ist die Reduktion auf den Erwartungswert des Schadensausmaßes:

Erwartungswert des Schadensausmaßes = Schadensausmaß x Wahrscheinlichkeit

Dafür sind also die wichtigsten Risiken zu identifizieren und jeweils das Schadensausmaß und die Auftretenswahrscheinlichkeit festzulegen. Ein kurzes Beispiel:  Sie übernehmen für ein Produkt das Sie verkaufen eine Funktionsgarantie für 3 Jahre. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gewährleistungsfall eintritt, schätzen Sie auf 0,5%, den Schaden auf 20.000 €. Zusätzlich wurde ein Liefertermin zugesagt und die Nichteinhaltung mit einer Vertragsstrafe von 40.000 € belegt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Fall eintritt, schätzen Sie auf 1%. Die Erwartungswerte liegen in diesem Fall:

Funktionsgarantie = 20.000 € x 0,5% = 100 €

Vertragsstrafe = 40.000€ x 1%= 400 €

Die Risikokosten liegen also, wenn man den Erwartungswert zu Grunde legt, bei 500 €.

Komplexere Kalkulationsmethoden

Liegen die potenziellen Schadensereignisse weit in der Zukunft, kann die Kalkulation durch eine Abzinsung der Kosten für den Schadensfall verfeinert werden.

Die Kosten für die betriebswirtschaftliche Unsicherheit sind bei der Kalkulation des Erwartungswertes noch nicht enthalten. Klar wird dies, wenn für die Risiken beispielsweise Rückstellungen gebildet oder sogar Liquiditätsreserven aufgebaut werden müssen.

Oft lässt sich einem Risiko nicht eine bestimmte Schadenshöhe und eine bestimmte Wahrscheinlichkeit zuweisen. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn für eine Lieferverzögerung eine Vertragsstrafe – zahlbar für jeden Verzugstag, vereinbart wird. Das Schadensausmaß ist also nicht fix, sondern hängt von der Länge der Lieferverzögerung ab. Man kann in diesem Fall mit Wahrscheinlichkeitsverteilungen arbeiten, in der Regel reicht aber die Betrachtung von 1 bis 2 typischen Szenarien mit festem Schadensausmaß und fester Wahrscheinlichkeit, die dann stellvertretend für die Bandbreite an Möglichkeiten stehen.

Darüber hinaus gibt es finanzmathematische Methoden um die Kosten von Unsicherheit (z. B. über die Votalität) zu berechnen. Dahinter steht der Grundgedanke, dass zusätzliche Sicherheiten (bei Geldanlagen) in der Regel immer mit einem Renditeverlust erkauft werden müssen. Umgekehrt kann man dann ausrechnen, wie viel Geld diese Unsicherheit kostet, wenn man sie am Kapitalmarkt absichern müsste. Für operative Risiken bei produzierenden Unternehmen sind diese Methoden dagegen kaum geeignet bzw. nicht erforderlich.

Risikobewertung: Festlegung der Risikobewertungsmaßstäbe mit einem Risikodiagramm

Risikodiagramme sind ein ideales Werkzeug sowohl für die Durchführung der Risikobewertung als auch bei der anschließenden Kommunikation und Visualisierung von Risikobewertungen. Außerdem sind sehr gut dazu geeignet, ein grundlegendes Verständnis für Risikomanagement im Allgemeinen und die Risikobewertung im Speziellen zu vermitteln.  Mehr allgemeine Informationen zum Risikodiagramm finden sie hier. Sie können auch unsere Risikodiagramm-Excel-Vorlage nutzen.

Die Beschreibung geht an dieser Stelle davon aus,  dass ein Risikodiagramm zu Beginn einer Risikoanalyse bei der Risikomanagement-Planung erstellt wird. Die Situation in der Praxis ist da oft komplexer. Erfahrungen bei der Risikoanalyse, besonders bei der Risiko-Identifikation und der Risikobewertung, können dazu führen, dass die ursprünglich festlegten Bewertungsmaßstäbe des Risikodiagramms angepasst werden. Änderungen der Risikobewertungsmaßstäbe und damit des Risikodiagramms, können zur Folge haben, dass bestehende Risikobewertungen überarbeitet werden müssen. Bei jeder Änderung der Risikobewertungsmaßstäbe, muss dementsprechend überprüft werden, ob bereits bestehende Risikobewertungen noch Bestand haben, oder diese erneut durchgeführt werden müssen. Vergleichbar ist das mit dem erstellen einer Karte und einer Legende: Ändert man die Legende, dann muss die Karte auch entsprechend geändert werden.

Vorarbeit

Folgende Punkte helfen bei der Vorbereitung:

  • Ist die Orientierung an bestehenden Risikobewertungen möglich?
  • Können bestehende Risikodiagramme übernommen werden? Wenn ja -> Begründung
  • Welche Informationsquellen für die Einschätzung stehen zur Verfügung?
  • Was ist das Ziel der Risikoeinschätzung (z. B. übergeordneter Risikomanagementplan)?
  • Soll das Risikodiagramm bei dem Risikoanalyse-Workshop erstellt werden, oder wird es schon im Vorfeld festgelegt?

Festlegung des Bewertungsmaßstabs für die Auftretenswahrscheinlichkeit

Stehen ausreichend Daten für eine quantitative Einschätzung der Auftretenswahrscheinlichkeit zur Verfügung, so ist eine quantitative Einteilung zu wählen. Eine gute qualitative Beschreibung ist ungenauen quantitativen Angaben jedoch vorzuziehen.

Die Auftretenswahrscheinlichkeit ist natürlich ein Kontinuum, wird aber zur Risikobewertung oft in eine geeignete Anzahl von Stufen eingeteilt werden.

Bei der Festlegung des Bewertungsmaßstabes für die Auftretenswahrscheinlichkeit kann man nach folgenden Punkten vorgehen:

  • Entscheidung, ob eine quantitative oder qualitative Einteilung gewählt werden soll
  • Festlegung der Anzahl und Benennung der Stufen (sofern Stufen benutzt werden)
  • Festlegung der Einheit / der Bezugsgröße (z. B. Auftretenswahrscheinlichkeit pro Anwendung/Zeit/Patient)
  • Definition der einzelnen Stufen durch Kriterien und Beispiele (sofern Stufen benutzt werden)

Hier ist ein Beispiel für einen Bewertungsmaßstab für die Auftretenswahrscheinlichkeit dargestellt. Das Beispiel stammt aus dem Bereich der Medizinprodukte. Es zeigt, dass eine Einteilung in Stufen quantitative Kriterien nicht generell ausschließt:

Die Stufen können beschreibend (z. B. unvorstellbar, unwahrscheinlich) oder auch mit „P1“, „P2“ usw. bezeichnet werden. Die Kriterien für die einzelnen Stufen sind möglichst praxisnah festzulegen.

Die Anzahl der Wahrscheinlichkeitskategorien ist oft größer, als die der Schadens-Ausmaß-Kategorien. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Bandbreite bei der Auftretenswahrscheinlichkeit oft sehr groß ist. Zum Beispiel kann eine unerwünschte Nebenwirkung eines Medizinproduktes bei jedem oder bei weniger als jedem 1000.000. Fall beobachtet worden sein.

Beispiele für den Bezug/die Dimension der Auftretenswahrscheinlichkeit sind die erwartete Zeit bis zum Eintritt des Schadens (z. B. alle 10 Jahre ein Ereignis/alle 10 Jahre 100 betroffene Patienten), die Wahrscheinlichkeit pro Anwendung (z. B. 1%), die Wahrscheinlichkeit pro Produktionsmenge (z. B. 1%) oder die Wahrscheinlichkeit pro Kunde/Produkt (z. B. 1%).

Oft ist es nicht möglich, das Schadens-Ausmaß mit Hilfe von Maßnahmen zu reduzieren, wohl aber die Auftretenswahrscheinlichkeit. Deswegen sollte die geringste Wahrscheinlichkeit so gewählt sein, dass selbst Schäden der höchsten Kategorie noch akzeptabel sind. Dies entspricht einer Zuordnung der rechten unteren Ecke das Diagramms in den Bereich „allgemein vertretbaren“ bzw. zumindest „ALARP“.

Oft empfiehlt es sich eine Wahrscheinlichkeitskategorie „unmöglich“ oder „nicht vorstellbar“ anzulegen, um auch Risiken, die eigentlich „unmöglich“ sind in das Risikomanagement zu integrieren. Besonders gilt dies für Risiken, die nach der Durchführung von Risikokontrollmaßnahmen eingeschätzt werden. Ein Risiko kann durch eine Risikokontrollmaßnahme vollkommen ausgeschlossen werden, sollte aber dadurch nicht aus dem Risikomanagement herausfallen, sonst besteht die Gefahr, dass dieses Risiko durch Weiterentwicklungen/Prozessänderungen wieder neu entsteht und nicht erneut identifiziert wird.

Festlegung des Bewertungsmaßstabs für das Ausmaß bei Schadenseintritt

Bei der Festlegung des Bewertungsmaßstabes für das „Ausmaße bei Schadenseintritt“, im Folgenden „Schadens-Ausmaß“ genannt, kann man nach folgenden Punkten vorgehen:

  • Entscheidung ob ein quantitativer oder qualitativer Bewertungsmaßstab gewählt werden soll
  • Festlegung der Anzahl/Benennung der Stufen (sofern Stufen benutzt werden)
  • Festlegung der Einheit/der Bezugsgrößen (z. B. Sterblichkeitsrisiko pro Anwendung, € pro Ereigniseintritt)
  • Definition der einzelnen Stufen durch Kriterien und Beispiele (sofern Stufen benutzt werden)

In der folgenden Abbildung ist ein Beispiel für eine solche Einteilung für ein Medizinprodukt dargestellt.

Das Schadensausmaß wird in der Regel qualitativ in Stufen eingeteilt. Die Stufen können beschreibend (z.B. unwesentlich, geringfügig) oder auch als „S1“, „S2“ usw. bezeichnet werden.

Bei der Wahl der Bezugsgröße ist die Entscheidung zu treffen, ob man das Ausmaß pro Ereignis oder z. B. pro betroffener Person/betroffenem Produkt betrachtet. In diesem Zusammenhang ist zu prüfen ob diese Bezugsgröße konsistent mit der gewählten Bezugsgröße für die Auftretenswahrscheinlichkeit ist. Dazu ein Beispiel: Ist die Auftretenswahrscheinlichkeit je Ereigniseintritt angegeben und auch mehrere Personen betroffen sein können, dann ist das Schadens-Ausmaß auch je Ereignis und nicht etwa je betroffener Person anzugeben.

Außerdem sollte die Bezugsgröße so gewählt werden, dass sie für spätere Risikobetrachtungen geeignet ist. Im medizinischen Bereich beispielsweise ermöglicht eine Risikobewertung, die sich an der einzelnen Anwendung oder dem einzelnen Patienten orientiert, eine einfache Nutzen/Risiko Abwägung.

Bei der Festlegung des Schadensausmaßes sind sowohl Kurzzeit- wie auch Langzeitwirkungen zu berücksichtigen. Schäden können dadurch entstehen, dass die gewünschte Funktion nicht zur Verfügung steht bzw. die intendierte Wirkung nicht eintritt, oder dass unerwünschte Ereignisse eintreten. Schäden können nicht nur den Anwender sondern auch andere Personen bzw. die Umwelt betreffen. Für unterschiedliche Personengruppen / Rechtsgüter sind oft unterschiedliche Risikobewertungsmaßstäbe notwendig. In der Regel behält man dazu die Anzahl der Kategorien bei und passt lediglich die Definition der einzelnen Stufen über die Kriterien und Beispiele entsprechend an.

Einordnung von Risiken in ein Risikodiagramm

Bei der Risikobewertung wird nun jede einzelne Gefährdung bzw. jeder einzelne beitragende Faktor (Ursache) entsprechend der mit dem Risikodiagramm festgelegten Bewertungsmaßstäbe bewertet. Sind die Auftretenswahrscheinlichkeit und das Schadensausmaß in Stufen eingeteilt, dann muss jede Gefährdung/Ursache entsprechend kategorisiert werden. Bei der Einschätzung der Auftretenswahrscheinlichkeit sollten die auslösenden Ereignisse und Umstände untersucht werden. Folgende Fragen können hier helfen:

  • Tritt die Gefährdung ohne Vorliegen eines Ausfalls/Fehlers auf?
  • Tritt die Gefährdung bei Vorliegen eins Ausfalls/Fehlers auf?
  • Tritt die Gefährdung nur bei der Kombination mehrerer Fehler/Ausfälle auf?

Folgende Verfahren können zur Einordnung genutzt werden:

  • Verwendung von relevanten Daten aus der Vorgeschichte
  • Vorhersage der Auftretenswahrscheinlichkeit unter der Anwendung von analytischen oder Simulationstechniken
  • Beurteilung durch Experten

Diese Techniken können einzeln oder gemeinsam eingesetzt werden. Besonders die ersten beiden Techniken ergänzen sich hervorragend. Dabei ist auf die Verhältnismäßigkeit der eingesetzten Ressourcen zu achten. Bei einem Risiko im oberen ALARP-Bereich, bei dem unsicher ist, ob es nicht dem unvertretbaren Bereich zuzuordnen ist, ist es eher notwendig aufwendige Analysen vorzunehmen, als bei einem Risiko, dass sich auf jeden Fall im allgemein vertretbaren Bereich befindet. Im letztgenannten Fall wäre es falsch, weitere Ressourcen in die Analyse zu investieren, da diese dann für kritischere Risiken nicht mehr zu Verfügung stehen. Das Ziel des Risikomanagements ist in der Regel die systematische Risikokontrolle, also die spätere gezielte Durchführung von entsprechenden Maßnahmen zur Risikobewältigung. Entsprechend sollten Ressourcen hauptsächlich dort, als in die Phase der Risikobewertung eingesetzt werden.

Eine Technik um die Auftretens-Wahrscheinlichkeit für eine Gefährdung mit einer komplexen Ursachen-Struktur genau zu untersuchen ist die Fehlerbaum-Analyse (siehe DIN 25424).

Risikokommunikation

Werden Risikodiagramme zur Kommunikation von Risiken über Abteilungsgrenzen hinweg benutzt, sollten nicht mehr als etwa 10 bis 20 Risiken pro Verantwortungsbereich dargestellt sein, also nicht alle, sondern die wesentlichen, entscheidenden Risiken.

Download der Risikodiagramm-Excel-Vorlage

Die richtige Stichprobe: Wareneingangsprüfungen stufenübergreifend optimieren

Einstiegsbeispiel

Von einem Lieferanten werden Spritzgussteile bezogen. Eine Charge (30.000 Stück) wird überprüft. Es werden 60 Kartuschen entnommen und auf bestimmte Maße geprüft. Obwohl die Wareneingangsprüfung keine Abweichungen ergeben hat, gibt es mit einer Charge im Produktionsprozess Schwierigkeiten. Es stellt sich heraus, dass ungefähr, jedes 6. Stück betroffen ist.

Nach Rücksprache mit dem Lieferanten wird klar, dass ein Nest fehlerhaft war. Mit „Nest“ bezeichnet man beim Spritzguss die Aushöhlung in der Form (Werkzeug) in die der Kunststoff eingespritzt wird. Oft werden gleich mehrere Stücke mit einer Form hergestellt, dann spricht man davon dass ein Werkzeug mehrere „Nester“ hat. Das eingesetzte Werkzeug in diesem Beispiel hat 6 Nester. Eins von diesen 6 war fehlerhaft, also ist jedes 6. Stück betroffen. Bei der Verpackung werden die Teile jedoch vermischt bzw. sind nicht mehr zu unterscheiden. Obwohl sich beim Kunden nicht mehr feststellen lässt, von welchem Nest das Teil produziert wurde, ist es falsch in diesem Fall davon auszugehen, dass sich die gelieferten Kartuschen sich nicht weiter in Gruppen unterteilen lassen, die sich unterscheiden. Die Lieferung ist nicht homogen. In der Wahrscheinlichkeitsrechnung, die für die Stichprobenentnahme eine große Rolle spielt, spricht man hier von der „Grundgesamtheit“. Voraussetzung für die Anwendung vieler statistischer Methoden  ist, dass die untersuchte Menge in sich homogen ist.  Die Eigenschaften der einzelnen Teile variieren normalverteilt und sind unabhängig von den Prüfergebnissen der anderen Teile.  Dies ist in diesem Beispiel eben nicht der Fall.  Man hatte bei der Prüfung Pech in dem Sinne, dass man keines von den fehlerhaften Teilen erwischt hat. Aber auch die Wahl einer größeren Stichprobenmenge ist nicht ideal geeignet um das Problem zu lösen, denn die Art der Stichprobenentnahme spielt hier eine große Rolle.

Dieser Artikel geht detailliert auf die Art der Fehler und deren technische Ursachen ein, besonders im Hinblick auf  geeigneten Stichprobenprüfungen. An dieser Stelle wird auch auf die unternehmensübergreifende Nutzung der Instrumente FMEA und Prüfplan eingegangen. Aus der unternehmensübergreifenden Perspektive ist besonders die Anpassung (der eigenen Prüfungen) an die Fehlersituation beim Lieferanten interessant.

Diese Verfahren gehen in der Regel davon aus, dass die zu prüfenden Teile einer Grundgesamtheit mit normal-verteilten Merkmalsausprägungen (Normalverteilung  nach Gauß) angehören. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, wie das Beispiel oben gezeigt hat. Damit sind wir schon bei dem Kern der Herausforderung: Was versteht man unter Grundgesamtheit und was bedeutet das für die Stichprobenentnahme?

Zurück zum obigen Beispiel

Am besten wäre es Strukturen aufzubauen, die eine Unterscheidung der Grundgesamtheiten (im obigen Fall die Nester) erlauben würde. Dann könnte man gezielt z. B. ein Teil aus jedem Nest überprüfen. Hinzu kommt dabei oft, dass eine Kennzeichnung und Unterscheidung der einzelnen Teile beim Kunden nicht durchgeführt wird, obwohl diese geordnet sind . Dadurch kann es sein, dass obwohl man statisch auf jeden Fall eines der defekten Teile bei der Probenentnahme erwischen müsste, dies nicht der Fall ist, weil die Art der Probenentnahme und die Herstellungs-/Verpackungsprozesse ungünstig zusammen kommen. Im obigen Beispiele werden die Teile aus Nest 1, 3 und 5 immer unten in die Box gelegt, die Teile aus Nest 2 ,4 und 6 kommen immer in die zweite Lage oben in die Box. Bei der Probenentnahme werden immer 3 Stück oben aus jeder Box entnommen. Da das Nest Nummer 3 defekt war, konnte der Fehler also durch diese Prüfung gar nicht entdeckt werden.

Merkmale

Welche Merkmale  geeignet sind um die produzierten Stücke weiter in sinnvolle Gruppen (Grundgesamtheiten) zu unterteilen, muss für jedes Produkt festgelegt werden. Dabei spielen die Einflussfaktoren bei der Produktion der Teile die entscheidende Rolle:
  • Werkzeug ist weiter unterteilt (z. B. Nester)
  • Werkzeugwechsel
  • Chargenwechsel bei Zulieferteil oder Betriebsmittel
  • Anfahren nach Bandstillstand
  • Schichtwechsel
  • Wechsel des Bedieners/Bediener ist zeitweise abgelenkt/überfordert/abwesend etc.
  • Änderung der Maschineneinstellungen/Prozessparameter/Umgebungsbedingungen

Vorgehen

Natürlich ist es nicht erforderlich blind ein Kennzeichnungs- und Prüfsystem für sämtliche denkbare Einflussfaktoren aufzubauen und so die Grundgesamtheit auf wenige Stück zu verkleinern, so dass der Prüfaufwand stark ansteigen würde. Das Kennzeichnungs- und Prüfsystem ist gezielt so aufzubauen, dass die wichtigen, kritischen Fehlermöglichkeiten abgedeckt sind. Dies wird durch die Prüfplanung auf der Grundlage einer FMEA erreicht. Aus der FMEA sollte hervorgehen, welche Ursachen zu dem Fehler führen können, für die Entdeckungsmaßnahmen (Prüfung) vorgesehen sind. Aus den Ursachen der Fehlermöglichkeit lässt sich in der Regel gut auf die zu betrachtende Grundgesamtheit schließen. Bei dem obigen Beispiel, bei dem die Ursache in einem Werkzeugfehler beim Spritzguss liegt, ist eine passende Grundgesamheit das Nest. Dafür ist es jedoch oft notwendig auch die Informationen über die Produktionsprozesse der Zulieferer (etwas deren Prozess-FMEA) einzubeziehen. Denn typischerweise lautet eine Ursache in der eigenen FMEA „Zulieferteil XY defekt, Spezifikation Z nicht erfüllt“. Diese Information alleine reicht nicht aus, um die technische Ursache und damit passende Grundgesamtheit zu identifizieren.

Außerdem kann man aufgrund der Bewertungen der FMEA eine Abschätzung vornehmen, ob sich der zusätzliche Aufwand durch zusätzliche / Grundgesamtheits-spezifischere Prüfungen lohnt. Oft lässt sich der Prüfaufwand durch gezieltere Prüfungen bei einer erhöhten Sicherheit auch reduzieren. Für gezieltere Prüfungen ist es oft notwendig eine passende Kennzeichnung aufzubauen.

Durch eine unternehmensübergreifende Analyse der FMEAn und Prüfungen ist es auch möglich bestehende Lücken im Prüfsystem (Welche Grundgesamtheiten werden bisher nicht betrachtet?) zu identifizieren.

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Unternehmensübergreifende Optimierung von Prüfungen

Jedes produzierende Unternehmen führt bestimmte Prüfungen durch. Unterscheiden kann man dabei prinzipiell zwischen Wareneingangsprüfungen, Inprozesskontrollen und Warenausgangsprüfungen. Eine schematische Darstellung der unternehmensübergreifenden Situation aus Sicht des Tier 2 (Zulieferer des Zulieferers) ist  in der folgenden Abbildung dargestellt:

Dabei sind die Prüfungen einerseits sehr wichtig für die Qualitätssicherung. Andererseits können sie einen signifikanten Anteil an den Produktionskosten ausmachen. Daher lohnt es sich, diesen Bereich einmal genauer unter die Lupe zu nehmen. Besonders interessant an den Prüfungen ist, dass man die selbe Produkteigenschaft in ganz unterschiedlichen Stadien im Produktionsprozess oder unternehmensübergreifend in der Wertschöpfungskette prüfen kann. Aus Sicht des Qualitätsmanagements ist es natürlich geschickt, so schnell wie möglich zu prüfen. Vorgeschrieben ist dies jedoch nicht. Lässt sich also eine Prüfung in einem späteren Prozessschritt (ggf. auch beim Kunden) wesentlich einfacher durchführen, so spricht prinzipiell nichts gegen die Verlagerung der Prüfung. Natürlich sollte man analysieren, welche Risiken man dadurch eingeht, dass der Fehler nun eventuell erst später entdeckt wird. Eventuell könnten im Falle eines Fehlers größere Mengen/Stückzahlen betroffen sein. Auch die Kosten für die weiterarbeitenden Prozessschritte erhöhen das Ausmaß eines potenziellen Schadens.

Bei der unternehmensübergreifenden Betrachtung stößt man auf folgende typische Situationen:

  • Doppelte Prüfungen
  • Fehlende Prüfungen
  • Falsche Stichprobenentnahme

die hier detaillierter beschrieben werden sollen:

Doppelte Prüfungen

Offensichtlich ist, dass doppelte Prüfungen Rationalisierungspotenziale bieten. Dies betrifft besonders den Fall, bei dem 2 Unternehmen 100% Prüfungen durchführen, die dieselben Merkmale mit signifikantem Aufwand prüfen. Trotzdem können auch diese doppelten 100% Kontrollen sinnvoll sein. Ist für den Prozess eine schnelle Rückkopplung erforderlich (z. B. zur Regelung der Maschineneinstellungen) kann auf eine entsprechende Prüfung natürlich nicht verzichtet werden.

Ein typisches Beispiel, bei den man auf eine Prüfung verzichten könnte wird im Folgenden kurz ausgeführt: Der Lieferant führt eine 100% Prüfung durch. Für die Be- und Entladung der Prüfmaschine ist ein Maschinenbediener erforderlich, der Prüfprozess selbst ist automatisiert. Der Kunde führt eine ganz ähnliche Prüfung in Form einer 100% Kontrolle am Anfang seines Produktionsprozesses durch. Hier kann man zwei Fälle unterscheiden:

  • Einige Ursachen, die zu Fehlern in dem Produkt führen können, liegen im Transport vom Lieferanten zum Kunden. Solange diese Ursachen (z. B. durch eine andere Verpackung) nicht ausgeschlossen werden können, ist die Prüfung beim Kunden am Anfang des Produktionsprozesses erforderlich. Auf die Warenausgangsprüfung beim Lieferanten könnte man jedoch verzichten. Dabei muss man natürlich beachten, dass nun die Reaktionszeit auf Fehler größer wird und man durch geeignete Maßnahmen (z. B. Lagerhaltung) sicherstellen muss, dass eine fehlerhafte Charge nicht zu einem Produktionsausfall beim Kunden führt. Wird der Lieferant vom Kunden auch aufgrund von ppm-Fehlerraten bewertet (Lieferantenbewertung), wäre hier auch eine Regelung zu finden, dass die entsprechenden Fehler nicht in die ppm-Statistik einfließen, wenn man sich gemeinsam darauf verständig hat, die Prüfung nur beim Kunden durchzuführen. Ansonsten würde der Lieferant hier benachteiligt bzw. es besteht die Gefahr das zusätzliche Prüfungen nur der Statistik zuliebe durchgeführt werden.
  • Der Transport spielt als Fehlerquelle (für die Merkmale die durch die Prüfung überprüft werden) keine Rolle. In diesem Fall kann der Kunde auf die Prüfung verzichten, solange sich der Lieferant verpflichtet, die Prüfungen durchzuführen. Die Prüfung sollte dabei als integraler Leistungsbestandteil definiert werden. 100%-Kontrollen sollten ja generell wie Produktionsprozesse behandelt werden und die entsprechenden Nachweise für die Prozessfähigkeit (cpk) erbracht werden. Haben die Prüfprozesse des Lieferanten in der Vergangenheit schon zuverlässig funktioniert, dann sollte die Prüfergebnisse beim Kunden immer unauffällig gewesen sein.

Durch eingesparte Prüfungen erreichte Kostenreduktion sollte generell möglichst fair zwischen den Vertragsparteien verteilt werden, damit beide Seiten auch weiterhin ein Interesse an einer offenen Zusammenarbeit in diesem sehr sensiblen Bereich haben.

Fehlende Prüfungen

Das andere Extrem zu doppelten Prüfungen sind fehlende Prüfungen. Erst wenn Informationen über alle Prüfungen in der Supply-Chain vorliegen, lässt sich klären, welche Merkmale insgesamt abgeprüft werden. Dabei ist es auch gut möglich, dass man Merkmale identifiziert, die noch nicht ausreichend geprüft werden. An dieser Stelle empfiehlt sich die Nutzung eines Prüfplans (Controlplan) auf unternehmensübergreifender Ebene, der auf Basis der entsprechenden FMEAn erstellt wird.

Falsche Stichprobenentnahme

Dieser Punkt wird in einem gesonderten Artikel beschrieben. An dieser Stelle wird auch näher auf den Zusammenhang von Prüfplan und FMEA eingegangen, der oben nur kurz erwähnt wurde.

Außerdem sind folgende Unterscheidungen hilfreich bei der unternehmensübergreifenden Optimierung der Prüfprozesse:

Kosten der Prüfungen

Bei der Entscheidung, wer von den Partnern in einer Supply-Chain eine Prüfung durchführt, spielen natürlich auch die Kosten für die Prüfung eine wichtige Rolle. Diese können sich bei den Partnern deutlich unterscheiden. Typische Einflussfaktoren auf die Prüfkosten sind:

  • Manuelle/automatisierte Prüfung (Personalkosten)
  • In-Prozesskontrollen möglich?
  • Verwendete Prüfeinrichtungen und Verfahren

Funktionsüberprüfung/Merkmalsprüfung

Ein Bauteil ist so konstruiert worden, dass es bestimmte Funktionen erfüllen kann. In vielen Fällen lässt sich die Funktion allerdings nicht direkt, sondern lediglich indirekt über bestimmte Merkmale und Spezifikationen prüfen, die sorgfältig festgelegt werden müssen.

Man kann bei der Überprüfung eines Merkmals von einer Verifizierung sprechen, bei der Prüfung der Funktion von einer Validierung. Eine Funktionsüberprüfung umfasst/entspricht in der Regel einer Überprüfung mehrerer Merkmale bzw. der Kombination mehrerer Merkmale. Über eine Funktionsprüfung werden die Merkmale sozusagen indirekt überprüft. Da bei einer Funktions-Prüfung gleich mehrere Merkmale parallel überprüft werden, sind die entsprechenden Prüfungen oft kosteneffizienter als die Überprüfung der einzelnen Merkmale. Bei einem Spritzgussteil kann man beispielsweise entweder alle Maße einzeln messen oder direkt überprüfen, ob sich das Teil verbauen lässt, beispielsweise ob es in eine Aufnahme passt und eine Dichtung abschließt. Natürlich besteht hier das Risiko, dass ein Fehler bei dieser Prüfung nicht auffällt und die Auswirkungen zu einem späteren Zeitpunkt zum Tragen kommen, wenn eine andere Anforderungssituation für das Bauteil besteht. Generell bietet die Funktionsüberprüfung jedoch eine größere Sicherheit, sofern man wirklich alle Anforderungssituationen mit den Prüfungen erfasst. Bei der Überprüfung einzelner Merkmale, geht man von der (möglicherweise fehlerhaften) Annahme aus, dass die einzelnen Spezifikationen korrekt bei der Produktentwicklung aus den Anforderungen abgeleitet wurden. Oft wird im Zuge der Produktentwicklung  eine intensive Funktionsüberprüfungen der Bauteile vorgenommen, z.  B. in dem man diese extremen Anforderungssituationen aussetzt. Dadurch wird die Eignung der gewählten Spezifikationen überprüft und validiert. Anschließend wird der Produktionsprozess im Zuge der Prozessentwicklung darauf hin überprüft, ob er in der Lage ist, die Produkte entsprechend dieser Spezifikationen herzustellen. Hier spricht man oft von einer Validierung der Produktionsprozesse (z. B. Fähigkeit des Prozesses, cpk). Die Spezifikationen der Produkte werden dann oft  „nur“ stichprobenartig überprüft. Eine generelle  Empfehlung für die eine oder andere Art der Prüfung ist natürlich nicht möglich.

FMEA in einer Weberei

Die FMEA wurde ursprünglich für den Einsatz in Branchen wie Luft-Raumfahrt, Wehrtechnik und Automobilbau konzipiert. Dort liegt auch heute noch der Anwendungsschwerpunkt. Bei dem Einsatz dieser Methode in anderen Branchen gilt es,  die Methode an die spezifischen Besonderheiten anzupassen. Im Vorfeld einer FMEA sind dazu einige Vorbereitungen notwendig. Besonders im Bereich des branchenübergreifenden Risikomanagements stehen Zulieferer oft vor der Aufgabe eine FMEA nachweisen zu müssen, ganz unabhängig davon, ob diese Risikomanagement-Methode nur besonders geeignet ist. In diesem Beispiel wird von den Erfahrungen mit einer FMEA in Form einer Prozess-FMEA für eine Produktgruppe im Bereich der Nicht-Stückgüterindustrie (textile Flächen) berichtet. Im Gegensatz zu der Stückgüterindustrie ist es bei textilen Flächen nicht möglich, fehlerhafte Stücke einfach auszusortieren: Beispielsweise kann man ein Loch in einer textilen Fläche nicht einfach herausschneiden. Auf die spezifischen Besonderheiten von einigen Branchen/Unternehmen wird hier eingegangen.

Einleitung

Die FMEA ist die wichtigste und bekannteste Methode zur präventiven Qualitätssicherung im produzierenden Gewerbe. Erfahrungen mit dem Einsatz in der Textilindustrie waren bis jetzt nicht verfügbar. Im Rahmen einer Untersuchung der Prozesssicherheit der textilen Kette wurde bei einem Weber (modischer Bereich) eine Prozess-FMEA durchgeführt. Beschrieben werden hier das methodische Vorgehen und die Erfahrungen aus dem praktischen Einsatz der Methode. Bei einer Prozess-FMEA werden ausgewählte Arbeitsprozesse aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchtet, die Fehlermöglichkeiten sowie ihre Folgen und Ursachen analysiert und bewertet. Ein Team, zusammengestellt aus den unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens, sorgt hierbei dafür, dass die unterschiedlichen Erfahrungen und Kompetenzen der Mitarbeiter genutzt werden.

Weitere allgemeine Informationen zur FMEA finden Sie auch hier,(leider nur die Einleitung frei zugänglich)

Vorbereitung

In der Vorbereitungsphase wurden die einzelnen Prozesse der Weberei zunächst analysiert und zu Gruppen zusammengefasst. Es wurden dabei fünf Hauptgruppen gebildet, die sich aus einzelnen Prozessen zusammensetzen, welche wiederum aus einzelnen Arbeitsschritten bestehen.

Die im Voraus definierten Hauptgruppen waren, angelehnt an den tatsächlichen Ablauf in der Weberei:

  • Disposition/Auftragsvorbereitung
  • Kettvorbereitung
  • Umrüsten der Webmaschine
  • Weben
  • Gewebekontrolle/Versand

Es stellt sich gleich zu Beginn die Frage nach welcher Reihenfolge diese Prozesse abzuarbeiten sind. Ein möglicher Ansatz wäre, die Firma selbst über die Relevanz der einzelnen Prozesse entscheiden zu lassen um dann die wichtigsten Prozesse voranzustellen. Dies ist auch aus Motivationssicht in sinnvoller Ansatz.

Bevor die Prozess-FMEA gestartet werden kann sollte diese Reihenfolge bereits grob festgelegt sein.

Da diese Methode stark teamorientiert ist, kommt der Teamauswahl eine besondere Bedeutung zu. In der Regel ist jedes Workshop-Team anders zusammengestellt, abhängig vom gerade behandelten Prozess. Bei der Zusammenstellung des Teams ist unbedingt darauf zu achten, dass nicht nur Verantwortliche und Mitarbeiter des behandelten Prozesses anwesend sind, sondern auch solche aus den vor- und nachgelagerten Prozessen. Beispielsweise sollten für den Prozess Weben auch Mitarbeiter der Schärerei und  Rohwarenkontrolle am Workshop teilnehmen.

Da die Workshop-Teilnehmer nicht mehr für den laufenden Produktionsbetrieb zur Verfügung stehen, ist es notwendig die Firma schon im Voraus zu informieren und einen zeitlichen Rahmen festzulegen.

Zur Planung im vorliegenden Beispiel ein Excel-Formular genutzt, in dem der Vollständigkeit halber eine erste Aufstellung der einzelnen Unterprozesse angefügt wurde.

Beschreibung der Verantworlichkeiten

Ist die Bewertung der Relevanz, wie im Excel-Formular dargestellt, abgeschlossen und stehen für den ersten vereinbarten Termin Verantwortliche und Mitarbeiter zur Verfügung, kann die Analyse vor Ort beginnen.

Durchführung

Zu Beginn der Arbeit vor Ort ist es sinnvoll den Verantwortlichen der einzelnen Bereiche eine ausführliche Einführung in die Methode zu geben. Im Fall der Weberei wären das zum Beispiel der Geschäftsführer und leitende Verantwortliche aus den Bereichen Weberei, Schärerei, Labor, Musterung und der Qualitätsbeauftragte.

Risiken Identifizierung

Ist diese Einführung abgeschlossen, werden die ersten Teams gebildet. Hier wird beispielhaft das Team „Normalweben“ angeführt, bestehend aus:

  • Webereileiter
  • Rüster
  • Weber
  • Rohwarenkontrolleur
  • QM-Beauftragter
  • Schärereimitarbeiter
  • Moderator

Es wird zu Beginn der Arbeit eines neuen Teams immer eine kurze Einführung zur FMEA geben, einschließlich einiger einfacher Beispiele.

Um mit einem solchen Team zielorientiert arbeiten zu können bedarf es einer einfachen Visualisierung der besprochenen Risiken. Hierfür eignen sich hervorragend Papierkarten, die an einer Pinnwand zu besseren Übersicht angebracht werden.

Zu Beginn eines Prozesses werden gemeinsam die einzelnen Arbeitsschritte des Prozesses definiert. Anschließend werden je Arbeitsschritt die möglichen Fehler, Folgen und Ursachen erarbeitet. Hier bietet sich ein Brainstorming mit anschließender Diskussion an. Dieser Prozess nimmt sehr viel Zeit in Anspruch, und es empfiehlt sich immer nur 1-3 Arbeitsschritte auf einmal zu bearbeiten.

Beispiel für Ergebnisse aus dem Brainstorming für mögliche Fehler, Folgen und Ursachen

Risikobewertung

Die Bewertungen für die Häufigkeit, Bedeutung und Entdeckungswahrscheinlichkeit eines bestimmten Fehlers können nach einigen Arbeitsschritten oder am Ende eines gesamten Prozessen erfolgen. Für die Bewertung bietet es sich an mit einem Excel-Formular zu arbeiten. Es empfiehlt sich, während eines Workshops einige Fehler komplett abzuhandeln, so dass diese in das bereitstehende Excel-Formular übertragen werden können. Dies ist notwendig um nach der Bewertung über mögliche Abstellmaßnahmen der am kritischsten bewerteten Fehler diskutieren zu können. So sehen die Mitarbeiter zeitnah erste Ergebnisse und bleiben motiviert.

Als ein kritischer Punkt haben sich die Bewertungsmaßstäbe für Häufigkeit, Bedeutung und  Entdeckungswahrscheinlichkeit herausgestellt. Gebräuchliche Maßstäbe wie „parts per million“ (ppm) oder Prozent lassen sich auf die Textilherstellung nicht übertragen, auch eine Bewertung in Abhängigkeit der produzierten Gewebemeter wurde nicht für sinnvoll erachtet. Die Bewertung wurde von den Mitarbeitern intuitiv in Anlehnung an eine bereitgestellte Tabelle durchgeführt. Da aber immer mehrere Personen bei der Bewertung mitwirken kann man davon ausgehen, dass die Tendenz richtig ist. Grundlage waren folgende Tabellen:

Wahrscheinlichkeit des Auftretens

(Fehler kann vorkommen)

unwahrscheinlich = 1
gering = 2-3
mäßig = 4-6
häufig = 7-8
sehr häufig = 9-10

Bedeutung

(Auswirkungen auf Kunden/nächsten Arbeitsschritt)

kaum wahrnehmbare Auswirkungen = 1
unbedeutender Fehler, geringe Belästigung des Kunden = 2-3
mäßig schwerer Fehler = 4-6
schwerer Fehler, Verärgerung des Kunden = 7-8
äußerst schwerwiegender Fehler = 9-10
Wahrscheinlichkeit der Entdeckung(vor Auslieferung an Kunden/nächster Arbeitsschritt)
hoch = 1
mäßig = 2-4
gering = 5-7
sehr gering = 8-9
unwahrscheinlich = 10

Risikoprioritätszahl (RPZ) : Auftreten * Bedeutung * Entdeckung = RPZ

hoch = 1000
mittel = 125
keine = 1

Anmerkung: Gerade wenn mehrstufige Prozesse vorliegen ist es wichtig zu klären, wie genau die Bewertungszahlen zu verstehen sind. Es kann zum Beispiel nicht der richtige Ansatz sein, einem schwerwiegenden Fehler in einem Arbeitsschritt eine sehr geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit zuzuordnen, nur weil er im nachgelagerten Prozess entdeckt wird. Es hat sich als sinnvoll erwiesen nachgelagerte Prozesse auch als Kunden zu betrachten.

Bei dem Beispiel einigte man sich darauf, die Entdeckungswahrscheinlichkeit auf die Ursache zu beziehen, und sie nicht zwangsläufig aus Endkundensicht zu betrachten. Dies ist notwendig um schwerwiegende Fehler in der Fülle der möglichen Fehler nicht zu verlieren.

Risikominimierung

Sind einige Bewertungen vollständig abgeschlossen, gilt es geeignete Abstellmaßnahmen festzulegen. Zuerst werden die Fehler mit den höchsten Risikoprioritätszahlen (Siehe Methode FMEA) analysiert. Hierfür werden mögliche Verbesserungen diskutiert und die Ergebnisse festgehalten. Ergeben sich direkt umsetzbare Vorschläge, so werden gleich die Verantwortlichkeiten festgelegt, sowie ein zeitlicher Rahmen festgelegt.

Erneute Risikobewertung

Diese sollte ein halbes Jahr nach der Umsetzung der Maßnahmen erfolgen.

Diese Tabelle zeigt ein Beispiel für eine FMEA in einer Weberei.

Ergebnisse

Die Ergebnisse der durchgeführten FMEA sollen am Prozess „Normalweben“ verdeutlicht werden. Es wurden ca. 12 Arbeitsschritte unterschieden. Insgesamt ergaben sich, mit Untergliederung der einzelnen Fehler nach ihren Ursachen ca. 150 Zeilen in der oben dargestellten Tabelle, die alle einzeln bewertet wurden.

Es wurden allein in diesem Prozess ca. 20 Abstellmaßnahmen einschließlich Verantwortlichkeiten definiert. Diese Maßnahmen setzen sich hauptsächlich zusammen aus:

  • Strukturellen Änderungen des Arbeitsablaufs
  • Kommunikation von Verantwortlichen innerbetrieblich, sowie mit externen Verantwortlichen
  • Arbeiten im Forschungsbereich
  • Mitarbeiterschulungen und Mitarbeitergespräche
  • Ausführliche Analyse kritischer Arbeitsschritte

Einige einfache effektive Abstellmaßnahmen wurden bereits durchgeführt.

Die FMEA führte zu der Identifikation von signifikantem Verbesserungspotential, des Prozesses Normalweben. Gleichzeitig wurde viel Erfahrungswissen mit der FMEA explizit festgehalten und durch die Kommunikation der Mitarbeiter weiter entwickelt. Kritische Abläufe werden in Zukunft genau analysiert um sich ein besseres Gesamtbild der Risiken zu erschaffen. Durch die Sensibilisierung der Mitarbeiter ist zu erwarten, dass sich weitere Ergebnisse in den nächsten Workshops ergeben.

Mit dieser FMEA ist ein nahezu vollständiger Fehlerkatalog des Prozesses Normalweben entstanden, der, je nach Bedarf, noch erweitert werden kann. Dies kann auch bei der Fehlersuche von Vorteil sein. Durch die Kommunikation im Team über die einzelnen Werkstattgrenzen hinweg wurde das Verständnis bei den Mitarbeitern hinsichtlich anderer Prozesse im Betrieb gefördert. Das Wissen Einzelner konnte an Andere vermittelt werden. Der Erfolg der einzelnen Abstellmaßnahmen wird sich erst im Laufe des nächsten halben Jahres messen lassen.

Wichtig ist jetzt eine konsequente Verfolgung der Aktivitäten, bestenfalls durch einen verantwortlichen Mitarbeiter oder durch einen externen Dienstleister.

In diesem Projekt werden noch weitere Prozesse analysiert werden. Darüber hinaus finden noch Workshops mit der Geschäftsleitung statt in denen eine Einbindung der FMEA in das eigene Qualitätsmanagementsystem des Unternehmens besprochen wird.

Zeitlicher Rahmen und Arbeitsaufwand für eine Prozess-FMEA

Der zeitliche Aufwand lässt sich am besten an diesem Praxisbeispiel darstellen. Für eine FMEA des Prozesses „Normalweben“, wurden allein zur Risikoanalyse und Risikobewertung mit einem Team von 6 Personen ca. 25h benötigt, weitere 5h zur Bestimmung einiger Abstellmaßnahmen (zusammen ca. 180Mannstunden). Die abschließende neue Risikoanalyse kann erst ca. ein halbes Jahr später stattfinden. Dadurch könnten. weitere 40-60 Mannstunden hinzukommen.

Der Zeitbedarf ist insgesamt schwer zu schätzen, da er sehr stark vom Team und dem Moderator abhängt. Aus Erfahrung benötigt man jedoch meistens eher mehr als weniger Zeit.

Löcher rausschneiden- Bewertungskriterien bei einer FMEA

Die FMEA hat sich als Risikomanagementmethode für den Bereich Produktentwicklung in vielen Branchen als Standard durchgesetzt. Auch von Zulieferern, die nicht diesen Branchen entstammen, wird immer öfter die Durchführung einer FMEA verlangt.

Einige Besonderheiten bei der Durchführung der FMEA in nicht herkömmlichen Einsatzbereichen werden hier beschrieben:

Entdeckbarkeit – Entdeckungswahrscheinlichkeit:

Die FMEA kommt aus dem Bereich der Stückgüterindustrie. Die Produkte werden in der Regel in Form einer Serienfertigung hergestellt. Man kann die Stücke einzeln prüfen (Inprozesskontrollen, Warenausgangsprüfungen etc.) und fehlerhafte Stücke können einfach aussortiert werden. Die Fehlerraten bewegen sich dabei oft im Größenbereich von einigen ppm (parts per million), so dass die Kosten für die fehlerhaften Teile auch nicht unbedingt entscheidend sind. Die Entdeckbarkeit wird in der FMEA daher gesondert bewertet (Entdeckungsmaßnahmen, Bewertung der Entdeckbarkeit).

Dieses Vorgehen passt für einige Bereiche der Nicht-Stückgüter Industrie nur bedingt. Dazu ein Beispiel:

Löcher rausschneiden:

Fehler können nur bei Stückgütern aussortiert werden. In der Textilindustrie bei der Herstellung von Garn oder textilen Flächen können Fehler nicht aussortiert werden. Gewebe beispielsweise wird in Bahnen gefertigt (Breite z. B. 2,5 Meter, Länge 500 Meter). Bei dem hochkomplexen Webprozess (z. B. 16.500 Schussfäden pro Laufmeter, kommt es immer wieder zu Fehlern. Entscheidend ist, dass die Anzahl der Fehler pro laufendem Meter nicht zu hoch wird. Würde eine ganze Geweberolle wegen eines einzigen Fehlers aussortiert, dann verließ gar keine Ware mehr die Weberei. In der Regel können Fehler auch nicht mehr behoben werden. Gerissene Fäden bleiben gerissen, Löcher kann man nicht rausschneiden. Ähnliches gilt auch für die Herstellung von Garn. Einen Fehler in einem Faden (Dicke, Oberfläche) lässt sich auch nicht rausschneiden, da für die weiterverarbeitende Prozesse in der Regel durchgehende Fäden benötigt werden. Fehler lassen sich hier oft relativ einfach entdecken, aber Maßnahmen um die Folgen des Fehlers zu verhindern (schlechtere Qualität, Kundenunzufriedenheit) existieren nicht. Die Maßnahmen beschränken sich oft auf  das Markieren der Fehler in der Rohwarenschau, so dass verhindert werden kann, dass die fehlerhaften Stellen beim Zuschneiden in der Konfektion verwendet werden.  Das Konzept der Entdeckbarkeit passt an dieser Stelle deswegen nur bedingt. Oft ist es hier einfacher auf eine gesonderte Betrachtung der Entdeckbarkeit zu verzichten, oder die Entdeckbarkeit nur auf die Ursache zu beziehen, um den Fehler zu beheben (da die Folge in der Regel nicht verhindert werden kann).

Auftreten – Auftretenswahrscheinlichkeit:

In der Regel werden die Kategorien zur Bewertungen der Auftretenswahrscheinlichkeit quantitativ definiert (z. B. jedes 100.000 Stück, 10 ppm): Hier finden sie eine gute Übersicht zu möglichen Bewertungskategorien. Definitionen, die sich auf Stücke beziehen, passen natürlich nur für Stückgüter. Ich möchte wieder das Beispiel der textilen Flächen heranziehen, um diese Herausforderung zu verdeutlichen:

Fehler in einem Gewebe haben ein unterschiedliches Ausmaß bzw. unterschiedliche Bezugsgrößen:

Fehlerarten bei Rollenware, Gewebe

  • Schussfehler: Schussfäden sind die Fäden, die senkrecht zu den Kettfäden in die Kette geschossen werden. Bei einer Bahn von 2,5 Meter mal 500 Meter ist ein „Schuss“ dann 2,5 Meter lang. Schussfäden können reißen, oder in einem falschen Muster eingeschossen werden. Diesen Fehler nennt man Schussfehler. Ein Schussfehler kann einen Querstreifen in Gewebe verursachen.
  • Kettfehler: Ein Kettfehler betrifft die Kette. Ist die Kette fehlerhaft kann es zu einem Kettfehler kommen, der sich beim oben genannten Beispiel die ganzen 500 Meter entlang ziehen kann.
  • Punktfehler: Ein Loch, ein Ölfleck, oder eine Schlaufe betreffen nur einen Punkt, keinen ganzen Streifen wie bei einem Schuss- oder Kettfehler.
  • Bahnfehler: Fehler, die die ganze Bahn betreffen, bzw. größere Bereiche: Beispiele sind fehlerhafte Maschineneinstellungen (z. B. Bindung, Schussdichte) oder die Verwendung des falschen Garns. Gerade am Anfang eines neuen Stückes werden Bahn- und Kettfehler oft durch den Maschinenbediener erkannt und behoben, so dass durch solche Fehler oft nur ein Anfangsbereich betroffen ist.

Für die Nicht-Stückgüter-Industrie ist es typisch, dass man für verschiedene Bezugsgrößen Auftretenswahrscheinlichkeit-Kategorien für eine FMEA definieren muss. Neben Mengeneinheiten kann man sich dabei auch auf Zeitgrößen (z. B. Schicht, Stunde, Jahr) beziehen. In manchen Fällen kann es auch ausreichen, lediglich eine sehr einfache, nicht-quantitative Definition (z. B. „sehr häufig“) zu wählen. Zu beachten sind dabei die Abgrenzung bzw. die Abhängigkeiten zur Bewertung der Bedeutung.

Bedeutung der Fehlerfolge:

Die größte Schwierigkeit bei der Bedeutung bei Nicht-Stückgütern ist die Abgrenzung zu der Bewertung der Auftretenswahrscheinlichkeit. Zur Erläuterung werde ich wieder das Beispiel der Gewebebahn heranziehen:

Ein Kettfehler muss bewertet werden. Durch den Fehler (Kettfadenbruch, ein Kettfaden ist gerissen und wird nicht entdeckt) entsteht ein Längsstreifen in einer Gewebebahn. Der Streifen liegt ziemlich in der Mitte der Bahn und deswegen werden viele der daraus geschnittenen Stoffstücke betroffen sein. Das Herausschneiden ist Teil der Konfektion und findet in der Regel in einem anderen Unternehmen statt.

Gewählte Definition der Auftretenswahrscheinlichkeit:

Variante A1:  Die Auftretenswahrscheinlichkeit wird pro Stoffbahn definiert. Die Wahrscheinlichkeit eines Kettfehlers pro Stoffbahn ist sehr gering (1:5000). Andere Fehler (z.B. Schussfehler) treten pro Stoffbahn oft mehrfach auf (z.  B. bei durchschnittlich 5 mal  5:1) . Die Auftretenswahrscheinlichkeit für den Kettfehler ist damit vergleichsweise sehr gering und würde mit 1  bewertet werden.

Variante A2: Die Auftretenswahrscheinlichkeit wir pro betroffenem laufendem Meter definiert. Da von einem Kettfehler die ganze Stoffbahn betroffen ist, ist die Bewertung hier deutlich höher als bei einem Punktfehler, von dem nur ein kurzer Abschnitt betroffen wäre. Zwar ist auch hier nur jeder 5000. laufende Meter betroffen (1:5000). Die ist im Vergleich zu anderen Fehlern jedoch relativ hoch. Der Schussfehler beispielsweise, der pro (500 Meter) Bahn mehrfach (z. B. 5 mal) auftritt, liegt mit einer Bewertung von 5:500, bzw. 1:100 deutlich näher als bei Variante A1. Die Auftretenswahrscheinlichkeit wird deswegen mit einem mittleren Wert bewertet (z. B. mit 6)

Gewählte Definitionen der Bedeutung:

Variante B1: Da die ganz Bahn von dem Fehler betroffen ist, wird die Bedeutung ein hoher Wert zugewiesen (z. B. 9).

Variante B2: Die Bedeutung wird unabhängig von der durch einen Fehler betroffenen Menge gesehen. Da der entsprechende Fehler  bei der betrachteten Produktgruppe kaum zu erkennen ist (In dem gewebten Muster fällt ein Streifen nicht weiter auf) wird die Bedeutung des Fehlers eher gering eingeschätzt (z. B. 3).

Die folgende Tabelle zeigt, wie die oben dargestellten Bewertungen kombiniert werden können und wie diese Ergebnisse zu interpretieren sind:

Die Entdeckbarkeit wurde in diesem Beispiel jetzt nicht berücksichtigt, was nicht bedeutet, dass die Definition der Bewertungskriterien für die Entdeckbarkeit unabhängig von den anderen Bewertungskriterien zu sehen ist. Insgesamt müssen bei der Definition der Bewertungskriterien für alle 3 Bewertungen die Abhängigkeiten berücksichtigt werden.

Konsequenzen:

Für Produkt- bzw. Prozessgruppen sollten spezifische, passende Bewertungsdefinitionen erstellt werden. Besonders für Nicht-Stückgüter ist es sehr wichtig, entsprechend angepasst Bewertungskriterien zu finden. Eine FMEA-Sitzung mit offensichtlich unpassenden Kriterien scheitert in der Regel bzw. wird zu Recht nicht Ernst genommen werden.

Stufenübergreifende Rückverfolgbarkeit

rückverfolgbarkeit picture copyright by Salim VirjiDer Begriff der Rückverfolgbarkeit beschreibt die vollständige Nachvollziehbarkeit des Produktions- und Handelsweges eines Produktes und seiner Komponenten. Diese Beschreibung impliziert bereits eine stufenübergreifende Behandlung des Themas. Dieser Artikel beschäftigt sich nun mit den Potenzialen und Grenzen stufenübergreifender Nachvollziehbarkeit im industriellen Alltag.

Die konsequenteste Form der Rückverfolgbarkeit wird durch die Kennzeichnung jedes einzelnen Stückes mit einer eineindeutigen Nummer ermöglicht. Diese Nummer wird bei weiteren Montage- und Prozessschritten durchgehend erfasst. So kann die Datenbasis für eine sehr genaue Rückverfolgbarkeit aufgebaut werden. Jedoch ist diese Kennzeichnung (RFID-Chip, Barcode, Nummer) nur bei Stückgütern möglich. Außerdem muss der Aufwand noch in einem angemessenen Verhältnis zum Wert der Ware stehen. Beispielweise liegt der Warenwert bei Tier-3 Produkten in der Automobilindustrie oft nur im Centbereich (kleine Spritzgussteile, Standardeisenwaren).  Hinzu kommt, dass diese Bauteile oft zu klein sind, um sinnvoll gekennzeichnet werden zu können. Es entsteht somit eine natürliche Grenze der Rückverfolgbarkeit auf Basis von Einzelstücken.

Mit der Kennzeichnung der Produktkomponenten ist nur die Hälfte des Problems gelöst. Nun gilt es noch die Einflussfaktoren, welche die Produktqualität beeinflussen, zu identifizieren. Viele dieser Einflussfaktoren wirken sich nicht nur auf ein, sondern gleich auf mehrere Produkte aus.

Wichtige Einflussfaktoren sind zum Beispiel:

  • Werkzeugwechsel
  • Chargenwechsel bei Zulieferteil oder Betriebsmittel
  • Anfahren nach Bandstillstand
  • Schichtwechsel
  • Wechsel des Bedieners/Bediener ist zeitweise abgelenkt/überfordert/abwesend etc.
  • Änderung der Maschineneinstellungen/Prozessparameter/Umgebungsbedingungen

Wird bei der Produktion der Bezug zwischen Einflussfaktoren und Produkten erfasst (z. B. automatische Erfassung der Stücknummer, bei dem ein Werkzeugwechsel stattfindet), können die betroffenen Stücke bei einem Problem leichter identifiziert werden. Umgekehrt lässt sich so die Ursache eines aufgetretenen Fehlers oft deutlich einfacher identifizieren.

Bei einer Kennzeichnung von einzelnen Stücken bietet es sich folglich an, alle anderen Dokumentationen an diesen Stücknummern zu orientieren. So erhält man deutlich präzisere Informationen, als bei einer Dokumentation von Chargenwechseln z. B. auf Basis von Uhrzeiten.

Für die eigene Produktion lassen sich relevante Einflussfaktoren relativ einfach identifizieren und die entsprechenden Strukturen können aufgebaut werden. Schwieriger wird es, wenn Bauteile von Zulieferern verbaut werden, bei denen nicht jedes Stück eineindeutig gekennzeichnet ist. In der Regel hat man hier Informationen über das Wareneingangsdatum, eventuell noch eine Chargennummer und bestimmte Verpackungseinheiten (Paletten, Boxen, Säcke, Bigpacks etc.).

Ohne genauere Kenntnisse der Produktions-, Kennzeichnungs- und Verpackungsprozesse des Lieferanten kann man keine generelle Empfehlung abgeben, welche dieser Informationen zu erfassen sind. Auch das Abspeichern aller verfügbaren Informationen ist nicht hilfreich, wenn der Kontext dieser Informationen unbekannt ist. Zusätzliche Informationen wiederum können nur manuell oder mit hohem technischen Aufwand erfasst werden: Beispielsweise kann auch die Position eines Stückes in der Verpackungsbox für den Zulieferer eine eindeutige Bedeutung haben.

Ist eine genauere Rückverfolgbarkeit erforderlich, ist die Integration/Abstimmung der Dokumentation von Lieferanten und Unternehmen notwendig. Erst durch die unternehmensübergreifende Betrachtung ist es möglich systematisch zu Lösungen zu kommen, die bei minimalen Herstellungskosten die größte (bzw. angestrebte) Rückverfolgbarkeit gewährleisten. Unter Umständen erfordert dieses Vorgehen allerdings eine Umstellung der Prozesse beim Lieferanten oder im Unternehmen selbst.

In den zwei folgenden Beispielen wurde die Rückverfolgbarkeit durch die Reorganisation der Prozesse aus einer unternehmensübergreifenden Perspektive signifikant verbessert:

1. Bei der Produktion eines kleinen Spritzgussteiles wird mit einem Werkzeug und mehreren Nestern gearbeitet. Bei der Produktentwicklung hat sich gezeigt, dass einer der höchstbewerteten Fehler-Ursachen (z. B. Risikoprioritätszahl einer Prozess-FMEA) die Nester betrifft.  Der Fehler  befindet sich insgesamt in einem akzeptablen Bereich, trotzdem sollten die Rückverfolgbarkeitsprozesse natürlich besonders bereits identifizierte Fehlerursachen berücksichtigen. Die Spritzgussteile sind sehr klein und eine Kennzeichnung auf Stückebene ist deshalb nicht möglich bzw. sinnvoll. Durch relativ einfache Maßnahmen an der Spritzgussmaschine konnte erreicht werden, dass die Spritzgussteile beim Auswerfen so getrennt bzw. sortiert werden, dass alle Teile, die mit einem Nest gefertigt wurden, einer Verpackungseinheit zugeordnet werden. Diese einfache Umgestaltung ermöglicht nun ein wesentlich effizienteres Prüfen der Spritzgussteile. Während zuvor eine Stichprobenprüfung von den Nestern ausgelöste Fehler nur zufällig finden konnte, prüft man nun durch Test eines einzelnen Teils genau ein Nest. Die Testergebnisse gelten dann typischerweise für die gesamte Verpackungseinheit.

2. Das Konzept der Rückverfolgbarkeit ist von Haus her auf Stückgüter ausgerichtet. Bei der Rückverfolgbarkeit von Nicht-Stückgütern, lassen sich einige Methoden aus dem Bereich Rückverfolgbarkeit nur bedingt anwenden, wie dieses Beispiel zeigt: Bei der Herstellung von textilien Flächen, genauer gesagt einem Filz (Rollenware), wird der Prozess genau überwacht. Die Dicke und das Flächengewicht des Filzes werden kontinuierlich gemessen und für die Regelung des Produktionsprozesses genutzt. Der Kunde wird aus dieser Rolle nun viele kleine Stücke zum Einbau als Filtermedien in Filterkartuschen herausschneiden (pro Rolle 100.000 Stück). Der Kunde führt eine Wareneingangsprüfung durch, bei der einige anwendungsspezifische Parameter getestet werden (Druckabfall bei der Filtration von einem bestimmten Medium etc.). Aufgrund des fehlenden Hintergrundwissens können diese Prüfungen nicht schon beim Zulieferer erfolgen. Auch eine Prüfung der einzelnen ausgeschnittenen Stücke wäre aufgrund der hohen Stückzahl nicht praktikabel. Mit Hilfe der während der Produktion vom Zulieferer aufgezeichneten Daten können die Proben aber nun gezielt an den Stellen (Abschnitte der Rolle, Position in Meter) genommen werden, bei denen die größten Abweichungen vorliegen. Es geht hier praktisch nicht um eine Rückverfolgbarkeit auf „Stücklevel“ sondern um die Rückverfolgbarkeit auf „Meterpositionslevel“.