Kleine und mittelständische Unternehmen entscheiden sich wegen begrenzter Ressourcen oft für nur eine der präventiven QM-Methoden wie QFD, FMEA, DRBFM oder Target Costing. Damit bleibt viel Potenzial ungenutzt. Die modulare Verknüpfung von QM-Methoden nutzt alle Möglichkeiten und spart dabei Zeit und Kosten.

In diesem Beitrag erfahren Sie:

• welche Vorteile ein frühzeitiger Einsatz präventiver QM-Methoden bietet,
• welche Vorteile die Verknüpfung der QM-Methoden QFD, FMEA, DRBFM und Target Costing bringt,
• wie QM-Methoden durch eine Modularisierung miteinander verknüpft werden können.

Problemstellung

Durch den Wandel vom Hersteller- zum Käufermarkt und die zunehmende Globalisierung der Wettbewerbssituation wird für Unternehmen die Qualität der Produktentwicklung und hierzu gehört insbesondere die Produktplanung zunehmend wichtiger. Die Produkte und Produktionsprozesse werden komplexer und ihre Planung damit ebenfalls immer schwieriger [1]. Ziel der Unternehmen muss es daher sein, qualitativ hochwertige, die Kundenanforderungen erfüllende Produkte zu möglichst niedrigen Kosten zu entwickeln [1, 2, 3, 4]. Die Entwicklung eines kundengerechten, risikoarmen Produkts, unter Berücksichtigung des vom Markt vorgegebenen Kostenrahmens in möglichst kurzer Zeit stellt die Unternehmen vor große Probleme.

Methoden des präventiven Qualitätsmanagements, wie das Quality Function Deployment QFD, die Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse FMEA, das Design Review Based on Failure Mode DRBFM und das Target Costing, können bei der Lösung der Probleme behilflich sein [5, 2]. Sie dienen dazu, bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung die Determinanten Kundenanforderungen, Produktrisiken und Kosten zu berücksichtigen, um so spätere kosten- und zeitintensive Änderungen zu verhindern [3]. Es existiert eine Vielzahl von QM-Methoden, die für unterschiedliche Zielsetzungen eingesetzt werden können. Die meisten dieser Methoden sind in der Industrie bekannt. Trotz des hohen Bekanntheitsgrades und des hohen Nutzens [6], den die Industrieunternehmen den Methoden zuschreiben, werden sie nur sehr selten eingesetzt [6, 7]. Der Hauptgrund dafür ist eine zu hohe Komplexität und die fehlende Methodenverknüpfung [7]. Eine flexible, problemorientierte Anwendung der Methoden ist aufgrund starrer Anwendungsschemata oft nicht möglich. Außerdem erfordert die Anwendung der Methoden ein großes Methodenwissen und Personaleinsatz. Dies hindert vor allem kleine und mittelständische Unternehmen daran, die an sich sehr leistungsstarken Methoden einzusetzen. Um den Einsatz zu erleichtern, muss daher eine Lösung entwickelt werden, die es den Unternehmen gestattet, die Anwendung der Methoden individuell an das jeweilige Entwicklungsprojekt anzupassen und so den Entwicklungsprozess durchgängig zu unterstützen.

Produktentwicklung

Die Eigenschaften eines Produktes werden zu einem großen Teil bereits in frühen Entwicklungsphasen festgelegt. Die Produktentwicklung kann als Prozess beschrieben werden. Sie ist ein Prozess des Gestaltens, in dem Wissen und Informationen als bestimmende Faktoren in Kombination mit anderen Produktionsfaktoren zum Einsatz kommen [2]. Der Produktentwicklungsprozess kann in vier Phasen unterteilt werden Abb. 1 [8].

1. Konzeptfindung

Ein Produktkonzept besteht aus der Zusammenführung von Informationen über künftige Marktbedürfnisse und -chancen mit produkt- und prozesstechnischen Ideen und Möglichkeiten. Es umfasst Marktstudien, Anforderungskataloge, Funktionsbeschreibungen, grafische oder physische Designstudien, Prinzipskizzen mit groben Abmessungen, vorläufige Spezifikationen sowie Aussagen über vo-raussichtlich einzusetzende Produktionstechnologien. Ziel dieser Phase ist die Vermittlung eines Gesamteindrucks des Produktes, eine grobe Festlegung der Produkteigenschaften aus Kundensicht und eine Risikoeinschätzung.

2. Produktplanung

In der Produktplanung werden die Ergebnisse der Konzeptfindungsphase in verbindliche Produktanforderungen überführt. Dabei werden die Spezifikationen für das Produkt- und Prozessengineering festlegt. Man betrachtet hierbei hauptsächlich die Hauptkomponenten, die wichtigsten Produktmerkmale und das Design. Mit der Festlegung der Hauptkomponenten wird zugleich die Produkttechnologie weitestgehend festlegt, mit der Definition der Produktmerkmale auch weite Teile der Prozesstechnologie. Neben diesen technischen Merkmalen sind auch Kostenziele und Investitionsbedarf Ergebnisse dieser Phase.

3. Produkt- und Prozessengineering

In dieser Phase werden die Ergebnisse der Produktplanungsphase in Iterationszyklen des Entwerfens, Prototypenbaus und Prüfens konkretisiert und detailliert. Im Rahmen dieser Zyklen werden neben der Konkretisierung und Detaillierung des materiellen Produkts auch die Herstell- und Montageprozesse und die dazugehörigen Werkzeuge entworfen und erprobt.

4. Pilotproduktion und Anlauf

Im Rahmen der Pilotproduktion werden die einzelnen Teile und Komponenten des Produktes unter Serienbedingungen produziert. In einem ersten Schritt werden nur einige wenige Teile unter diesen Bedingungen gefertigt, um die Abstimmung zwischen den einzelnen Fertigungsstufen testen zu können. Ziel ist es, »Kinderkrankheiten« zu beseitigen. Zumeist werden in dieser Phase nur noch Feinabstimmungen vorgenommen, bis schließlich die Serie in der angestrebten Stückzahl produziert wird.

Häufig wird auch die Konzeptfindungs- und Produktplanungsphase zu einer gemeinsamen Produktplanungsphase zusammengefasst und die Produkt- und Prozessengineeringphase in die Phasen Konstruktion und Prozessplanung aufgegliedert.

Vorteile eines Einsatzes von QM-Methoden in einer frühen Phase des Produktentwicklungsprozesses

Die Einflussmöglichkeiten auf die Faktoren Zeit, Kosten und Qualität sind während der Produktplanung am größten. Dies haben japanische Unternehmen schon frühzeitig erkannt und deshalb bereits in frühen Entwicklungsphasen systematisch Methoden des präventiven Qualitätsmanagements eingesetzt. Hierdurch wurde zwar die Anzahl der konstruktiven Änderungen in diesen Phasen erhöht, insgesamt wurden sie jedoch reduziert. Insbesondere die konstruktiven Änderungen nach Serienbeginn konnten deutlich reduziert werden [3]. Abbildung 2 zeigt, dass die Vielzahl von Fehlern in den frühen Phasen des Produktlebenszyklus erzeugt wird. Im Gegensatz dazu findet die Beseitigung dieser Fehler jedoch sehr viel später und in einigen Fällen erst beim Kunden statt. Darüber hinaus wird deutlich, dass die Höhe der Änderungskosten umso höher ist, je später technische Änderungen vorgenommen werden. Durch den Einsatz der präventiven QM-Methoden in der Produktplanungsphase konnten die japanischen Unternehmen hohe Kosteneinsparungen erzielen.

Neue Marktgegebenheiten, welche die Unternehmen dazu zwingen, ihre Produktentwicklungszeiten stetig zu reduzieren, veranlassen die Unternehmen, den sequenziellen Ablauf zu überdenken und nach neuen Formen der Produktentwicklung zu suchen. Moderne Entwicklungsmethoden wie das Simultaneous oder Concurrent Engineering parallelisieren große Teile der Abläufe im Produktentwicklungsprozess. Dadurch kann der Entwicklungsprozess erheblich gestrafft und ein deutlich kürzeres Time-to-Market der Produkte erzielt werden [5, 9].

Die Parallelisierung der einzelnen Entwicklungsschritte erfordert allerdings eine stärkere abteilungsübergreifende Kommunikation und erhöht damit die Komplexität der Produktentwicklung [1]. Um hier gegenzusteuern, müssen Methoden eingesetzt werden, welche die Produktentwicklung unterstützen und effektiver gestalten. Hierfür eignet sich eine Reihe von präventiven Qualitätsmanagementmethoden. Sie führen aufgrund ihrer Teamorientierung zu einer Verbesserung der abteilungsübergreifenden Kommunikation und ermöglichen durch ihren Einsatz in frühen Entwicklungsphasen eine sicherere Produktplanung. Dadurch werden spätere kosten-, zeit- und abstimmungsintensive Änderungen reduziert [1, 6].

Präventive QM-Methoden

Im Rahmen des Qualitätsmanagements existieren viele Methoden, die zur Unterstützung der Produktentwicklung eingesetzt werden können. Wie dargestellt ist es sehr wichtig, die Produkte an den Kundenanforderungen auszurichten und die Produktrisiken zu minimieren. Hierfür eignen sich besonders die Methoden Quality Function Deployment QFD, die Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse FMEA und das Design Review Based on Failure Mode DRBFM. Die vierte zu beachtende Entwicklungsdeterminante sind die Kosten. Eine Methode, welche die Planung der Kosten im Fokus hat, ist das Target Costing. Die Methoden können als Methodenbaukästen verstanden werden, deren einzelne Module zur Lösung spezieller Probleme eingesetzt werden können.

QFD

Im QFD werden in einem ersten Schritt die Anforderungen, die ein Kunde an ein Produkt stellt, analysiert. Hierbei werden sie erfasst und mittels einer Bewertung priorisiert. Anschließend werden die Anforderungen in Merkmale, die das Produkt besitzen muss, um die Anforderungen zu erfüllen, überführt. In einem dritten Schritt erfolgt der Aufbau des Systems; die erforderlichen Komponenten, die für die Umsetzung der technischen Merkmale benötigt werden, werden ermittelt. Dies sind die Kernmodule des QFD.

FMEA

Die FMEA dient dazu, die Risiken eines Produktes frühzeitig zu ermitteln, deren Auswirkungen zu analysieren und Maßnahmen einzuleiten, die das Risiko minimieren sollen. Hierzu werden in einem ersten Schritt der Aufbau und die Funktionen des Systems ermittelt. Anschließend erfolgt eine Bestimmung der potenziellen Fehler, Fehlerursachen und Fehlerfolgen. Danach werden diese bewertet und risikominimierende Maßnahmen werden bestimmt und eingeleitet. Die einzelnen Schritte der FMEA können als eigenständige Module angesehen werden.