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.

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.

Nanofunktionalisierte Textilien: Chance oder Risiko?

Denkendorfer Nano-ForumDas DITF-Denkendorf  war am 10.12.2009 Gastgeber und Veranstalter des Denkendorfer Nano-Forums „Nanofunktionalisierte Textilien – Chance oder Risiko?“ mit mehr als 100 Teilnehmern aus Industrie, Forschung und Politik.

Im Rahmen dieser Veranstaltung wurden einige wichtige Ergebnisse vorgestellt, die die Risiken aus dem Bereich Nanotechnologie deutlich greifbarer machen. Ich möchte sogar soweit gehen zu sagen, dass die Risiken mittlerweile in einigen Bereichen so gut untersucht sind, dass man bald nicht mehr von  „Emerging Risks“ sprechen kann. Aber das ist Definitionssache. Im Folgenden möchte ich aus Sicht des Risikomanagements die wichtigsten Ergebnisse zusammen fassen:

Einschätzung des Gesundheitsgefährungspotentials

Das Gesundheitsgefährdungspotential ergibt sich aus der Kombination von Exposition und Toxizität. Im Bereich der Textilien wird der Inhalation als Inkorporationsweg für Nano-Partikel die größte Bedeutung beigemessen. In der Lunge ist über die Alveolen die Aufnahme von Partikeln in einem bestimmten Größenbereich leicht möglich. Auf diesen Inkorporationsweg konzentriert sich daher auch die Forschung und beschäftigt sich folglich mit der Ablösung von Nanostrukturen (Nanofasern, Nanopartikeln aus der Matrix, Nano-Beschichtung) vom Textil. Entscheidenden Einfluss auf die Menge abgelöster Partikel haben die eingesetzten Binder, aber auch andere Faktoren wie die Faserart und beispielsweise Waschzyklen. Auch das ITV Denkendorf hat im Rahmen des Projekts SiNaTex einen wichtigen Beitrag zur Forschung leisten können. Ergebnisse wurden u.a. auf Seite 8 des Denkendorfer Newsletters 08/08 veröffentlicht.

Entwicklung neuer Messverfahren

Es gibt neue Messverfahren um abgelöste Partikel quantitativ nachzuweisen (Neuentwicklung der CHT R. Beitlich GmbH). Rückschlüsse von den Messwerten auf das Gefährdungspotential sind allerdings relativ schwierig. Vergleiche mit den Ablöseraten von unbehandelten Textilien (z. B. Baumwolle setzt sehr viele Partikel frei) können hier als Vergleichsmaßstab hinzugezogen werden.
Für die Messung gibt es keinerlei Standard was die Art der mechanischen Belastung angeht. Oft werden Scheuerbelastungen eingesetzt, was im Hinblick auf die Ablösung von Partikeln eine Art Worst-Case-Szenario darstellt.

Regulierung

Auch das Bundesumweltamt (UBA) arbeitet intensiv an der Regulierung von Nanomaterialien. Zurzeit wird eine Machbarkeitsstudie für ein Melderegister für Nanomaterialien durchgeführt. Eine geeignete Definition von Nanomaterialien steht aber noch aus und ist auch kurzfristig nicht zu erwarten. Die existierende Definition nach ISO scheint für regulative Zwecke ungeeignet zu sein. Desweiteren wird an einem Prüfraster gearbeitet, mit deren Hilfe eine relativ einfache Bewertung der Chancen und Risiken von Nanomaterialien möglich sein soll.  Dies wird auch zentraler Inhalt des Nano-Dialoges 2009 des UBA  sein. Die Schweiz hat bereits ein ähnliches Vorgehen entwickelt.

Aktueller Gelbdruck des VDA: Reifegradabsicherung

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update: 09.03.2010: Datei steht nicht mehr zum öffentlichen Download bereit

Reifegradabsicherung von Neuteile

Reifegradabsicherung für Neuteile

Der Gelbdruck „Das gemeinsame Qualitätsmanagement in der Lieferkette – Produktentstehung, Reifegradabsicherung für Neuteile“ist der Entwurf der neusten Fassung des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) vom 09.03.2009. Im Oktober 2009 wurde die endgültige Version veröffentlicht
Die Reifegradabsicherung geht von einem risikoorientierten Vorgehen bei der Produktentwicklung in der Lieferkette aus. Dabei kann die beschriebene Methodik sowohl vom OEM (Automobilhersteller) koordiniert und initiiert werden, als auch von anderen Partnern in der Wertschöpfungskette. Viele andere Industrien orientieren sich an den sehr strukturierten Vorgehensweise der Automobilindustrie, deswegen wird das hier beschriebene vorgehen allen Herstellern von Stückgütern in Serienfertigung empfohlen.