Design for Six Sigma

Inhalt

1 Grundlagen vonDesign for Six Sigma – DFSS

1.1 Strategische Rahmenbedingungen und Herausforderungen

1.2 Was erreicht DFSS?

1.2.1 Fehlerfreie, robuste und zuverlässige Produkte

1.2.2 Marktvorteile durch konsequenteKundenorientierung

1.2.3 Entwicklungsprozesse mit hoher Ressourceneffizienz

1.2.4 Nachhaltige Innovationsleistungen durch tiefgehendes Produktwissen

1.3 Entwicklung von Six Sigma und DFSS

1.3.1 Historische Entwicklung von Six Sigma

1.3.2 Zusammenfassung der Six-Sigma-Kerninhalte

1.3.3 Entstehung und Betrachtungsweisen von DFSSinnerhalb des Six Sigma-Ansatzes

1.4 DFSS-Modell

1.4.1 Ziele von DFSS (Zielebene)

1.4.2 Prinzipien von DFSS (strategische Ebene)

1.4.3 Anwendung von DFSS (Prozessebene)

1.5 Zusammenfassung

1.6 Verwendete Literatur

2 Voice of the Customer – VOC

2.1 Zielsetzung

2.2 Einordnung von VOC in denProduktentstehungsprozess

2.3 Grundbegriffe

2.3.1 Klassifizierung von Kundenanforderungen

2.3.2 Qualität ersten und zweiten Grades

2.3.3 Das Kano-Modell

2.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

2.4.1 Kunden und Markt identifizieren

2.4.2 Kundenanforderungen erheben

3 Quality Function Deployment – QFD

3.1 Zielsetzung

3.2 Einsatz von QFD im Produktentstehungsprozess

3.2.1 QFD-Ansätze

3.2.2 Einordnung der QFD-Phasenmodellein den Produktentstehungsprozess

3.3 Grundbegriffe

3.3.1 Prinzip der Kundenorientierung

3.3.2 Prinzip der Teamarbeit

3.3.3 Prinzip des systematischen Vorgehens

3.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

3.4.1 Vorgehensweise im House of Quality 1

3.4.2 Vorgehensweise im House of Quality 2

3.4.3 House of Quality 3: Prozess-QFD

3.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

3.5.1 Einordnung des Temperatursensors im QFD-Phasenmodell

3.5.2 Messbarkeit von Anforderungen(Raum 1 der QFD-Matrix)

3.5.3 Benchmarking (Raum 2)

3.5.4 Ermittlung der Korrelationen (Raum 4)

3.5.5 Auszug aus dem Dach der QFD-Matrix (Raum 7)

3.5.6 Ableitung von Zielwerten (Raum 6)

3.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

3.7 Verwendete Literatur

4 Generieren von Konzeptalternativen

4.1 Zielsetzung

4.2 Einordnung der Generierung vonKonzeptalternativen in den Produktentstehungsprozess (PEP)

4.3 Grundlagen der kreativen Problemlösung

4.4 Vorgehen bei der Anwendung

4.4.1 Recherchierende Methoden

4.4.2 Intuitive Methoden

4.4.3 Diskursive Methoden

4.4.4 Die TRIZ-Methoden

4.5 Praxisbeispiel

4.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

4.7 Verwendete Literatur

5 Bewertung von Konzeptalternativen

5.1 Zielsetzung

5.2 Einordnung der Bewertung vonKonzeptalternativen in den Produktentstehungsprozess

5.3 Grundbegriffe

5.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

5.4.1 Intuitive Methoden

5.4.2 Pugh-Matrix

5.4.3 Priorisierungsmatrix

5.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

5.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

5.7 Verwendete Literatur

6 Design for Manufacture and Assembly –DFMA

6.1 Zielsetzung

6.2 Einordnung der DFMAin denProduktentstehungsprozess

6.3 Grundbegriffe

6.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

6.4.1 Bildung des Teams

6.4.2 Darstellung der Produktstruktur

6.4.3 Erarbeitung des Prozessgraphen

6.4.4 Analyse von kritischen Prozessschritten

6.4.5 Ableitung und Umsetzungvon Verbesserungsmaßnahmen

6.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

6.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

6.7 Verwendete Literatur

7 Fehlermöglichkeits- und-einflussanalyse – FMEA

7.1 Zielsetzung

7.2 Einordnung der FMEA in den Produktentstehungsprozess

7.3 Grundbegriffe

7.3.1 Artender FMEA

7.3.2 Inhalte der FMEA

7.3.3 Das FMEA-Team

7.3.4 Abgrenzung zur Fehlerbaumanalyse (FTA)

7.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

7.4.1 Vorbereitung und Planung

7.4.2 Strukturanalyse

7.4.3 Funktionsanalyse

7.4.4 Fehleranalyse

7.4.5 Maßnahmenanalyse und Risikobewertung

7.4.6 Realisierung/Optimierung

7.4.7 Prozess-FMEA

7.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

7.5.1 Strukturanalyse

7.5.2 Funktionsanalyse

7.5.3 Fehleranalyse

7.5.4 Maßnahmenanalyse und Risikobewertung

7.5.5 Realisierung/Optimierung

7.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

7.7 Verwendete Literatur

8 Design Review Based on Failure Mode –DRBFM

8.1 Zielsetzung

8.2 Einordnung der DRBFM in den Produktentstehungsprozess

8.3 Grundbegriffe

8.3.1 Die GD3-Philosophie

8.3.2 Rollen der DRBFM

8.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

8.4.1 Plausibilitätsprüfung der Anforderungen

8.4.2 Funktionsanalyse des Produktes

8.4.3 Definition der expliziten und impliziten Designänderungen

8.4.4 Erarbeitung potenzieller Probleme (Concern Points)

8.4.5 Problemanalyse

8.4.6 Beschreibung der Auswirkung

8.4.7 Ausarbeitung des bestmöglichen Designs

8.4.8 Design-Review

8.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

8.5.1 Ausgangssituation (Plausibilitätsprüfung)

8.5.2 Funktionsanalyse des Produktes

8.5.3 Definition der expliziten und impliziten Designänderungen

8.5.4 Erarbeitung potenzieller Probleme

8.5.5 Problemanalyse

8.5.6 Beschreibung der Auswirkungen

8.5.7 Ausarbeitung des bestmöglichen Designs

8.5.8 Design-Review

8.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

8.7 Verwendete Literatur

9 Grundlagen der Statistik

9.1 Zielsetzung

9.1.1 Ziele derWahrscheinlichkeitsrechnung

9.1.2 Ziele der beschreibenden Statistik

9.1.3 Ziele der beurteilenden Statistik

9.2 Einordnung der Statistik in den Produktentstehungsprozess

9.3 Daten- und Messtypen

9.4 Wahrscheinlichkeitsrechnung

9.4.1 Begriff der Zufallsvariable

9.4.2 Diskrete Zufallsvariablen und Verteilungen

9.4.3 Stetige Zufallsvariablen und Verteilungen

9.4.4 Wichtige Kennwerte von Verteilungen

9.4.5 Spezielle diskrete Verteilungen

9.4.6 Zusammenfassung von wichtigen diskreten Verteilungen

9.4.7 Spezielle stetige Verteilungen

9.4.8 Prüfverteilungen

9.5 Beschreibende Statistik

9.5.1 Häufigkeitsverteilung, Histogramm

9.5.2 Lagekennwerte einer Stichprobe

9.5.3 Streuungswerte einer Stichprobe

9.5.4 Schiefe oder Symmetrie einer Stichprobe

9.5.5 Aufbereitung von Stichprobenergebnissen mittels Box-Plot

9.6 Beurteilende Statistik

9.6.1 Schätzung von Parametern einer Grundgesamtheit

9.6.2 Zentraler Grenzwertsatz

9.6.3 Berechnung von Konfidenzintervallen

9.6.4 Wahrscheinlichkeitsnetz

9.7 Beispiel

9.8 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

9.9 Verwendete Literatur

10 Hypothesentests

10.1 Zielsetzung von Hypothesentests

10.2 Einordnung der Hypothesentests in den Produktentstehungsprozess

10.3 Wichtige Grundlagen

10.3.1 Grundlagen von statistischen Tests

10.3.2 Der P-Wert

10.3.3 Einfaktorielle Varianzanalysen

10.3.4 Zweifaktorielle Varianzanalysen

10.4 Durchführung von Hypothesentests

10.4.1 Auswahl des Tests

10.4.2 Planung des Tests

10.4.3 Durchführung des Tests und Interpretationder Ergebnisse

10.5 Zusammenfassung

10.6 Verwendete Literatur

11 Korrelations- und Regressionsanalysen

11.1 Zielsetzung

11.2 Einordnung der Methode in den Produktentstehungsprozess

11.3 Vorgehensweise bei der Anwendung

11.3.1 Daten sichten und aufbereiten

11.3.2 Korrelationsanalyse

11.3.3 Auswahl des Regressionsmodells und Modellierung

11.3.4 Modell überprüfen

11.3.5 Optimierung

11.4 Praxisbeispiel Feuchtesensor

11.4.1 Daten sichten und aufbereiten

11.4.2 Durchführung der Regressionsrechnung

11.4.3 Modell überprüfen

11.4.4 Optimierung

11.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

11.6 Verwendete Literatur

12 Modellbildung von Systemen

12.1 Zielsetzung

12.2 Einordnung der analytischen Modellbildung in den Produktentstehungsprozess

12.3 Grundbegriffe

12.3.1 Systembegriff und Systemeigenschaften

12.3.2 Systemgrenzen und Systemumgebung

12.3.3 Zustand und Zustandsgrößen eines Systems

12.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

12.4.1 Definition des Modellzweckes

12.4.2 Beschreibung des Systems mit Wirkungsgraphen

12.4.3 Entwicklung des Simulationsmodells

12.4.4 Bestimmung der Größe von Systemparametern

12.4.5 Durchführung der Simulation mit bekannten Parametern und Verifizierung

12.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

12.6 Verwendete Literatur

13 Design of Experiments – DoE

13.1 Zielsetzung

13.2 Einordnung von DoE in den Produktentstehungsprozess

13.3 Grundbegriffe

13.3.1 Mathematische Modellierung

13.3.2 Prinzipien von DoE

13.3.3 Orthogonale und balancierte Versuchspläne

13.3.4 „One Factor at a Time“-Versuchspläne

13.3.5 Vollfaktorielle Versuchspläne

13.3.6 Teilfaktorielle Versuchspläne

13.3.7 Blockbildung und Randomisierung

13.3.8 Response Surface Design

13.3.9 Box-Behnken-Versuchspläne

13.3.10 D-optimale Versuchspläne

13.3.11 Taguchi-Versuchspläne für Robustheitsanalysen

13.3.12 Auswertung von Versuchsplänen

13.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

13.4.1 Durchführung einer Systemanalyse

13.4.2 Wahl des Versuchsdesigns

13.4.3 Planung/Bereitstellung von Ressourcen

13.4.4 Versuchsdurchführung

13.4.5 Datenanalyse

13.4.6 Ergebnisbestätigung

13.5 Praxisbeispiel

13.5.1 Durchführung der Systemanalyse

13.5.2 Wahl des Versuchsdesigns

13.5.3 Datenanalyse

13.5.4 Ergebnisbestätigung

13.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

13.7 Verwendete Literatur

14 Optimierungund Robustheitsanalysenmittels Simulation

14.1 Ziele der Optimierung und Robustheitsanalyse mittels Simulation

14.2 Einsatz der Simulation im PEP

14.3 Wichtige Grundlagen der Simulation

14.3.1 Grundbegriffe der Simulation

14.3.2 Abgrenzung Sensitivitätsanalyse, Optimierungund Robustheitsbewertung

14.3.3 Einführung in Optimierungsverfahren

14.3.4 Deterministische Optimierungsverfahren

14.3.5 Stochastische Optimierungsverfahren

14.3.6 Verfahren der Robustheitsanalyse oder Störvariablenexperimente

14.3.7 Robuste Optimierung

14.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

14.4.1 System- und Parameterbeschreibung

14.4.2 Aufbau des Simulationsmodells

14.4.3 Durchführung der Sensitivitätsanalyse

14.4.4 Optimierung

14.4.5 Robustheitsbewertung

14.5 Praxisbeispiel Simulation

14.5.1 System- und Parameterbeschreibung, Aufbau Simulationsmodell

14.5.2 Sensitivitätsanalyse

14.5.3 Optimierung

14.5.4 Robustheitsanalyse

14.5.5 Schlussfolgerungen und Ausblick

14.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

14.7 Verwendete Literatur

15 Messsystemanalysen (MSA)

15.1 Zielsetzung

15.2 Einordnung der MSA in den Produktentstehungsprozess

15.3 Grundbegriffe

15.3.1 Messsystem

15.3.2 Kalibrieren, Eichen, Justieren

15.3.3 Ansprechschwelle, Auflösung

15.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

15.4.1 Überprüfung der systematischen Messabweichung (Verfahren 1)

15.4.2 Untersuchung der Linearität (Verfahren 4)

15.4.3 Bewertung eines Messsystems bezüglich Streuverhalten unter Einfluss des Prüfers (Verfahren 2)

15.4.4 Bewertung eines Messsystems bezüglich Streuverhalten ohne Einfluss des Prüfers (Verfahren 3)

15.4.5 Bewertung eines Messsystems bezüglich seines Langzeitverhaltens (Verfahren 5)

15.4.6 Prüfung der Fähigkeit attributiver Prüfprozesse (Verfahren 6)

15.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

15.6 Verwendete Literatur

16 Statistische Prozesslenkung – SPC

16.1 Zielsetzung

16.2 Einordnung von SPC in den Produktentstehungsprozess

16.3 Grundbegriffe

16.3.1 Prozessbeherrschung, Prozessfähigkeit

16.3.2 Prozesstypen nach DIN 55319

16.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

16.4.1 Festlegung des Merkmals und der Messeinrichtung

16.4.2 Auswahl des Regelkartentyps

16.4.3 Festlegung des Stichprobenumfanges n

16.4.4 Festlegung des Stichprobenentnahmeintervalls

16.4.5 Durchführung eines Vorlaufes, Bestimmung des Prozesstyps

16.4.6 Berechnung der Eingriffsgrenzen

16.4.7 Erstellung eines Reaktionsplans

16.4.8 Führen und Auswerten der Regelkarte

16.5 Praxisbeispiel

16.5.1 Weiterführende Betrachtungen mithilfe von QS Stat®

16.5.2 Ergebnisdarstellung in Minitab®

16.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

16.7 Verwendete Literatur

17 Prozessfähigkeitsuntersuchungen

17.1 Ziel von Prozessfähigkeitsuntersuchungen

17.2 Einordnung von Prozessfähigkeit in den Produktentstehungsprozess

17.3 Grundbegriffe

17.3.1 Maschinenfähigkeit, Prozessfähigkeit,Prozessleistung

17.3.2 Prozessfähigkeitskennzahlen

17.3.3 Vertrauensbereich von Prozessfähigkeitskennwerten

17.3.4 Maschinenfähigkeitskennzahlen

17.3.5 Berechnung des Sigma-Niveaus

17.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

17.4.1 Erfassung der Prozessdaten

17.4.2 Untersuchung der Prozessstabilität

17.4.3 Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsverteilung

17.4.4 Berechnung der Fähigkeitskennwerte für stabile Prozesse

17.4.5 Berechnung der Fähigkeitskennwerte für nicht stabile Prozesse

17.5 Praxisbeispiel

17.5.1 Erfassen der Prozessdaten, Untersuchungsdauer

17.5.2 Untersuchung der Prozessstabilität, Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsverteilung

17.5.3 Ermittlung der Fähigkeitskennwerte(nicht stabile Prozesse)

17.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

17.7 Verwendete Literatur

18 Toleranzanalyse

18.1 Zielsetzung

18.2 Einordnung der Toleranzanalyse im Produktentstehungsprozess

18.3 Grundbegriffe

18.3.1 Wirkbeziehungen

18.3.2 Lineare Toleranzüberlagerung

18.3.3 Nicht lineare Toleranzüberlagerung

18.3.4 Worst-Case-Tolerierung

18.3.5 Statistische Tolerierung

18.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

18.4.1 Systemabgrenzung

18.4.2 Toleranzfestlegung/Toleranzkonzept

18.4.3 Verteilungsfunktion der Eingangsgrößen

18.4.4 Identifikation des Wirkzusammenhanges

18.4.5 Verteilungsfunktion der Ausgangsgröße y

18.4.6 Toleranzanpassung

18.4.7 Statistische Überwachung der Eingangsgrößen

18.5 Praxisbeispiel Temperatursensor

18.5.1 Systemabgrenzung

18.5.2 Toleranzen und Verteilungsform der Eingangsgrößen

18.5.3 Identifikation des Wirkzusammenhanges

18.5.4 Bestimmung des Toleranzbereiches der Ausgangsgröße

18.5.5 Toleranzanpassung

18.5.6 Ausblick

18.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

18.7 Verwendete Literatur

19 Reliability Engineering –Zuverlässigkeitsanalysen

19.1 Zielsetzung von Reliability Engineering

19.2 Einsatz von Reliability Engineering im Produktentstehungsprozess

19.3 Wichtige Grundlagen

19.3.1 Grundbegriffe der Zuverlässigkeitsuntersuchung

19.3.2 Testbeschleunigung, Testraffung

19.3.3 Testverfahren für die Zuverlässigkeitsanalyse

19.3.4 Weibull-Theorie

19.4 Vorgehensweise bei der Anwendung

19.4.1 Festlegung der Zuverlässigkeitsziele

19.4.2 Design for Reliability

19.4.3 Erstellung von Zuverlässigkeitstestplänen

19.4.4 Durchführung von Zuverlässigkeitstests

19.4.5 Evaluierung, Analyse und Bewertung

19.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren

19.6 Verwendete Literatur

20 Umsetzungvon DFSS im Unternehmen

20.1 Strategische Gesichtspunkte

20.2 Umsetzungvon DFSS am Beispiel Bosch

20.2.1 Rahmenbedingungen

20.2.2 Die Rolle von DFSS in der Produktentwicklung

20.2.3 Einzelheiten der Umsetzung von DFSS bei Bosch

20.3 Zusammenfassung

Abkürzungen

Literatur

Register

Die Autoren

Die Co - Autoren