Vorlesung 10 - Qualitätssicherung

Konstruktionslehre II – V10
Qualitätssicherung
in Entwicklung und Konstruktion
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen
02. Juli 2014
Lernziele dieser Vorlesung
• Sie können die unterschiedlichen Inhalte des Begriffs „Qualität“ erläutern.
• Sie kennen die grundsätzlichen Fehlermöglichkeiten in der E/K und können deren Ursachen
herleiten.
• Sie kennen die Maßnahmen zur Qualitätssicherung in E/K und können sie den Prozessphasen
zuordnen.
• Sie können den Ablauf eines Designreviews erläutern.
• Sie können die beiden Formen der FMEA erläutern.
• Sie können den Unterschied zwischen der FMEA und der FTA erläutern.
• Sie können den Ablauf der QFD erläutern.
• Sie können die Wirksamkeit der QFD bzgl. der Qualitätssicherung in E/K erläutern.
• Sie können die Maßnahmen zur Vermeidung verfahrensbezogener Fehler erläutern.
• Sie können die Inhalte der ISO 9000 ff bzgl. der E/K erläutern.
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Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus
RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen
Literatur
Auswahl einiger Literatur zum Thema:
• Hering, E.; Triemel, J.; Blank, H.-P. (Hrsg.): Qualitätsmanagement für Ingenieure
4. Aufl. Berlin, Heidelberg..: Springer 1999.
• Bertsche, B.; Lechner, G.: Zuverlässigkeit im Fahrzeug- und Maschinenbau
3. Aufl. Berlin, Heidelberg..: Springer 2004
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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4
Der Qualitätsbegriff I
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5
Der Qualitätsbegriff II
Woran denken Sie bei folgenden
Buchstabenkombinationen?
AEG:
„Auspacken, Einschalten, Geht nicht!“
FIAT:
„Fehler In Allen Teilen!“
BMW:
„Bastel Mal Wieder!“
• Woher kommen solche Aussagen?
• Was sind die Folgen?
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Der Qualitätsbegriff III
Wie lange dauert es, einen verlorenen Kunden wieder zu
gewinnen?
Für Konsumgüter?
• Waschmaschinen
• Fernseher
ca. 3 bis 10 Jahre
• Auto
Für Investitionsgüter?
• Kraftwerk
• Walzwerk
ca. 10 bis 30 Jahre
• Fertigungsstraße
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Der Qualitätsbegriff IV
DIN 55350 T 11:
„Qualität ist die Beschaffenheit einer Einheit bezüglich ihrer
Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu
erfüllen“
heute
nach TQM (Total Quality Management):
„Qualität bedeutet, der Kunde und nicht das Produkt
kommt zurück“
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Der Qualitätsbegriff V
Welche Rolle spielt die Entwicklung und Konstruktion in
Bezug auf den Qualitätsbegriff bei einem Produkt?
Stichworte:
• robustes Konzept
tolerantes Produkt:
• Grundregeln der Gestaltung
• Fertigungsmängel
• Gestaltungsprinzipien
• Bedienmängel
• restriktionsgerechte Gestaltung
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Kostenbeeinflussung u. -entstehung im PEP
60% der Qualitätskosten entstehen
• in der Entwicklung:
40%
• in der technischen Planung: 20%
Konstruktionsphase
(nach Braunsperger)
Möglichkeit der
Kostenbeeinflussung
Kostenentstehung
kumuliert
Zeitfortschritt im Produktentstehungsprozess
nach Ehrlenspiel
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Fehlermöglichkeiten der E/K I
Grundsätzliche Fehlerarten und Folgen:
produktbezogene Fehler:
• Funktionsmängel
• Leistungsmängel
• ...
Probleme mit dem Kunden
verfahrensbezogene Fehler:
• Dokumentationsmängel
• Mängel bei der
Lösungsabsicherung
• ...
Produkthaftung
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Fehlermöglichkeiten der E/K II
produktbezogene Fehler
Folgen (beispielhaft)
Geometrie
• Bauraumverletzung
Produkt lässt sich nicht montieren
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
Produkt erfüllt nicht die geforderten
• mangelndes Verhalten bei Versagen
Leistungsdaten
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
Auslegung
• Kinematik
• Festigkeit
Produkt ist nicht dauerfest
• ...
verfahrensbezogene Fehler
• mangelndes Dokumentenmanagement
• mangelndes Konfigurationsmanagement
• mangelndes Variantenmanagement
• mangelndes Änderungsmanagement
• mangelndes Versionsmanagement
• ...
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• Forderungen der Produkthaftung sind
nicht erfüllt
• Produkt ist nicht servicefähig
(Ersatzteilsteuerung)
• falsche Bauteile in der Produktion
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• ...
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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Qualitätssicherung im PEP
Design
Konstruktion
Kundenanfrage
Designvorgaben
(Pflichtenheft)
Vertragsprüfung
Entwicklungsprojekt
planen und starten
Nachfragen
beim Kunden
Angaben
vollständig?
SystemFMEA
Produkt
beginnen
Projektplan
erstellen
(Zeit)
(Kosten)
Nein
System-FMEA
Produkt
Ja
KonstruktionsEntwicklungsschritt
Pflichtenheft
nächster
Projektschritt
Annahme des
Auftrages
Erstmusterprüfbericht
Korrektur
Haltepunkt
erreicht?
Beginn der
Realisierungsphase
Fertigungsunterlagen
Nein
Ja
Designreview
(Zwischenbericht)
Konstruktion
Nein
Entwicklung
beendet?
Produkteinführung
Ja
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System-FMEA
Produkt
Prüfmerkmale
mit Toleranzen
definieren
Lastenheft
Normen, Vorschriften, Gesetze,
Randbedingungen
SystemFMEA Produkt
vollständig
Design
Validierung
(Kundensicht)
Merkmalswerte
mit Toleranzen
definieren
Nein
Risikoabschätzung
Projektplan
(Netzplan)
Ja
Projekt
machbar?
Abschlussbericht
Design
Verifizierung
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Methoden des präventiven QM
Quelle: VDI 2247
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• ...
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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Design Review
Systematisches und dokumentiertes Durcharbeiten von Zeichnungen,
Berechnungen, Lastenheften und sonstigen technischen Beschreibungen wie
Wartungs- und Montageanleitungen zu einem genau definierten Zeitpunkt
mit dem Ziel, sich einen Überblick über inhaltliche Abweichungen gegenüber
Vorgaben zu verschaffen.
Es sind entsprechende Vorbereitungen
erforderlich.
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Ablauf von Design Reviews
Einladung
zur Teilnahme am Design Review
Vorbereitung
Erstellen von Beurteilungskriterien und Checklisten zur
Durcharbeitung/Prüfung des Review-Objekts
Sitzung
zur gemeinsamen Prüfung des Review-Objekts
Nacharbeiten
zur Behebung der gefundenen Fehler und Abweichungen
Überprüfung
der Überarbeitung und Freigabe des Objekts
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Review Zeitpunkte
Ereignisgesteuerte Reviews
Die Durchführung eines Design Reviews ist abhängig vom Eintreten eines genau
definierten Ereignisses z. B.: Fertigstellung von Unterlagen, Lieferung einer Baugruppe...
Diese Review-Abhängigkeiten werden bei Schlüsselkomponenten und wichtigen
Unterlagen gewählt.
Zeitgesteuerte Reviews
Die Durchführung eines Design Reviews geschieht an vorher festgelegten Zeitpunkten und
in vorher festgelegten Abständen.
Diese Review-Abhängigkeiten werden für Review-Objekten gewählt, deren Bearbeitung
einen längeren Zeitraum erfordert. Durch das Review von Zwischenergebnissen werden
Änderungskosten und Fehlentwicklungen vermieden.
Hinweis: Alle Review-Termine müssen im Terminplan als Meilenstein aufgeführt werden.
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Qualitätssicherung im PEP
Design
Konstruktion
Kundenanfrage
Designvorgaben
(Pflichtenheft)
Vertragsprüfung
Entwicklungsprojekt
planen und starten
Nachfragen
beim Kunden
Angaben
vollständig?
SystemFMEA
Produkt
beginnen
Projektplan
erstellen
(Zeit)
(Kosten)
Nein
System-FMEA
Produkt
Ja
KonstruktionsEntwicklungsschritt
Pflichtenheft
nächster
Projektschritt
Annahme des
Auftrages
Erstmusterprüfbericht
Korrektur
Haltepunkt
erreicht?
Beginn der
Realisierungsphase
Fertigungsunterlagen
Nein
Ja
Designreview
(Zwischenbericht)
Konstruktion
Nein
Entwicklung
beendet?
Produkteinführung
Ja
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System-FMEA
Produkt
Prüfmerkmale
mit Toleranzen
definieren
Lastenheft
Normen, Vorschriften, Gesetze,
Randbedingungen
SystemFMEA Produkt
vollständig
Design
Validierung
(Kundensicht)
Merkmalswerte
mit Toleranzen
definieren
Nein
Risikoabschätzung
Projektplan
(Netzplan)
Ja
Projekt
machbar?
Abschlussbericht
Design
Verifizierung
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Voutenhalter
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Voutenhalter; eingebaut
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Design-Review: Einladung 1
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Design-Review: Einladung 2
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27
Design-Review: Checkliste 1
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28
Design-Review: Checkliste 2
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29
Design-Review: Protokoll 1
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Design-Review: Protokoll 2
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• ...
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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Statistische Tolerierung
Ziel:
Trotz enger Schließmaßtoleranzen größtmögliche Einzeltoleranzen
Schließmaß:
Maß, das sich zwangsläufig aus dem Zusammenhang
mehrerer Einzelmaße in einer Maßkette ergibt und zur
sicheren Funktionserfüllung eingehalten werden muss.
Beachte: Das Schließmaß ist NICHT das Freimaß.
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Statistische Tolerierung
Grundüberlegung:
In Abhängigkeit von der Fertigungsüberwachung gibt es
nur eine bestimmte Wahrscheinlichkeit, dass die Bauteile
mit den ungünstigsten Toleranzen bei der Montage
zusammentreffen.
+ es kann „gröber“ toleriert werden
− die Fertigung muss statistisch überwacht werden.
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Beispiel: Schließmaß
g = Schließmaß
Zur sicheren Funktion ist ein axiales Spiel g von 0,2 bis 0,8 mm erforderlich
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Statistische Größen
Die Standardabweichung σ ist ein statistischer Kennwert. Er charakterisiert die
Streuung der Werte einer Verteilung um den Mittelwert μ. In dem Bereich μ±σ
liegen 68 % aller Werte und im Bereich μ±3σ (6σ-Bereich) bereits 99,73 % aller
Werte.
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Statistische Tolerierung
Beispiel:
Toleranzen für das Schließmaß „g“ bei unterschiedlicher
Tolerierung
• arithmetische Tolerierung:
Tha = 0,06mm
• quadratische Tolerierung:
Tgq = 0,5995mm
• statistische Tolerierung:
Tgs = 0,6013mm
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss
Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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System-FMEA
• Strukturierung des zu untersuchenden Systems in Systemelemente
und darstellen der funktionalen Zusammenhänge dieser Elemente
untereinander
• Ableiten möglicher Fehlfunktionen eines der Systemelemente
• Logische Verknüpfung der zusammengehörenden Fehlfunktionen und
Analyse möglicher Fehlerfolgen, Fehler und deren Ursachen
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FMEA-Typen
System-FMEA Produkt
• Werden die im Pflichtenheft
geforderten Funktionen erfüllt?
System-FMEA Prozess
• Ist der geplante Herstellprozess
geeignet, die geforderten
Produkteigenschaften zu erreichen?
• Anwendung innerhalb des
Entwicklungsprozesses ganzer
• Anwendung während des gesamten
Produkte (Herkömmliche Konstr.-
Produktionsplanungsprozesses,
FMEA: Betrachtung einzelner
Betrachtung der 4 M`s: Mensch,
Bauteile)
Maschine, Material, Mitwelt (herkömml.
Prozess-FMEA: Betr. einzelner
Prozessschritte)
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Hauptschritte einer System-FMEA
Systemelemente und
Systemstruktur
Funktionen und
Funktionsstrukturen
Fehleranalyse
Risikobewertung
Optimierung
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Ablauf einer FMEA
1. Risikoanalyse
Betrachtung von Bauteilen/Prozessschritten:
•
potentielle Fehler
•
Fehlerfolgen
•
Fehlerursachen
•
geplante Maßnahmen zur Vermeidung der Fehler
•
geplante Maßnahmen zur Entdeckung der Fehler
2. Risikobewertung
• Abschätzung der Wahrscheinlichkeit des Fehlerauftritts
• Abschätzen der vom Kunden wahrgenommenen Auswirkungen beim Auftreten des Fehlers
• Abschätzen der Wahrscheinlichkeit, dass der Fehler vor Auslieferung entdeckt wird
(Hohe Entdeckungswahrscheinlichkeit = kleines Risiko = kleine Punktzahl)
Bewertungstabelle von 1 bis 10 Punkten
Risikoprioritätszahl (RPZ) = Auftrittswahrscheinlichkeit x Bedeutung x Entdeckung
1 ≤ RPZ ≤ 1000; ab RPZ > 125 ist der Zustand kritisch
3. Risikominimierung
Entwickeln von Maßnahmen zur Verbesserung der Konstruktion/des Prozesses
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Entdeckungswahrscheinlichkeit
Die Entdeckungswahrscheinlichkeit hängt von den getroffenen Maßnahmen ab, die zur
Entdeckung einer Fehlerursache führen, wie z. B.:
• Einsatz eines erfahrenen Teams
• Analogievergleich mit bereits gebauten Systemen
• Erprobungsmaßnahmen
• Prüfmaßnahmen
• ...
Ziel:
frühestmögliche Entdeckungsmöglichkeit in der Ursache-/Wirkungskette
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Entdeckungswahrscheinlichkeit
Bewertungszahl „10“:
keine Maßnahmen zur Entdeckung einer
Fehlerursache
Bewertungszahl „1“:
Durch eine Reihe von Erprobungs/Simulationsmaßnahmen wird der
Entwicklungs-/Konstruktionsfehler sicher
festgestellt. Fertigungsfehler werden sicher
am Ort der Entstehung entdeckt.
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FMEA-Formblatt
Quelle: Pahl/Beitz
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Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• ...
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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Vergleich: FMEA – Fehlerbaumanalyse 1
FMEA
• beruht auf einer „Eins-zu-eins“ Betrachtung eines Fehlers und dessen
Folgen und Ursachen
• lässt nur bedingt eine logische
Fehlerbaumanalyse
• systematische Suche nach Ursachen und
Folgen eines Störfalls
• Fehlerbaumanalyse zeigt die logischen
Verknüpfungen zwischen den
Verknüpfung zwischen Fehlerursachen
Teilsystemen (UND, ODER, NICHT) und
und Fehlerfolgen zu
deren Versagen auf
(Ausfallkombinationen)
Anwendung:
Anwendung:
• Luft-/Raumfahrt
• Luft-/Raumfahrt
• Reaktorsicherheit
• Reaktorsicherheit
• Automobilbranche
• Robotertechnik
• Nachrichtensysteme
• Automobilindustrie
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Vergleich: FMEA – Fehlerbaumanalyse 2
FMEA
Fehlerbaumanalyse
VDA Schrift Nr.4
DIN IEC 1025
IEC 812
DIN 25 424
DIN 25 448
induktiv
deduktiv
Wirkung auf die Einheit
Wirkung an der Einheit
Fehlerursache vom Bauteil
Fehlerursache im Bauteil
Vom Einzelnen zum Gesamten
Vom Gesamten zum Einzelnen
nach Bertsche/ Lechner
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Fehlerbaumanalyse
Mit Hilfe der Fehlerbaumanalyse kann der Einfluss von Fehlverhalten und
Störgrößen auf das betrachtete System ermittelt werden
Hinweis: siehe auch DIN 25 424
Voraussetzung:
• Alle Funktionen/Nebenfunktionen und deren Relationen müssen bekannt sein (Funktionsstruktur)
• Die Produktstruktur/Baustruktur muss bekannt sein
•
Informationen über
 Ausfallraten
 Ausfallwahrscheinlichkeiten
 Ausfallzeiten
müssen vorhanden sein (ermittelte oder geschätzte Werte)
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Vorgehen bei der Fehlerbaumanalyse
Grundsatz:
• die erkannten Funktionen werden
nacheinander negiert
• die möglichen Ursachen für den Ausfall
jeder Funktion werden ermittelt
• die Auswirkungen bei entsprechenden
ODER- bzw. UND-Verknüpfungen werden
analysiert
Hilfsmittel:
Leitlinie zum Gestalten:
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Sicherheitsventil
Betriebszustände des Ventils
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Sicherheitsventil (SV): Fehlerbaum
Teil-Fehlverhalten
(öffnet nicht)
Fehlerbaum
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Ergebnisse der Fehlerbaumanalyse (SV)
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KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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Maßnahmen zur Fehlervermeidung i.d. E/K
produktbezogene Fehler
Maßnahme(beispielhaft)
Geometrie
• Einsatz eines 3D-Modellierers
• Bauraumverletzung
• Durchführung von Design-Reviews
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Statistische Tolerierung
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
• mangelndes Verhalten bei Versagen
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
• Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Quality Function Deployment (QFD)
• ISO 9001 (Validierung)
• ...
• Prüfstandsversuche
Auslegung
• Kinematik
• Feldversuche
• Simulationen:
• Festigkeit
 Finite Elemente (FEM)
• ...
 Mehrkörpersimulation (MKS)
 ...
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59
Quality Function Deployment (QFD)
QFD dient der systematischen Kundenorientierung der Produkt- und
Prozessplanung:
Kundenanforderungen
Produktmerkmale
Betriebsabläufe und Produktionsanforderungen
Hauptplanungsinstrument ist das
„House of Quality“
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60
House of Quality
• Beziehungsmatrix: stellt den Einfluss der Anforderungen auf die Lösungen dar
• Korrelationsmatrix: stellt die gegenseitige Beeinflussung der Lösungen untereinander dar
• Tabellen und Diagramme zur Integration von Informationen
relative Bedeutung
Wechselbeziehungen/Zielkonflikte der Zielforderungen
Zielforderungen
(wie)
Kundenwünsche
Beziehungen zwischen
(was)
und Zielforderungen
den Kundenwünschen
Kundenansicht
über
konkurrierende
Produkte
Werte der Zielforderungen
Eigene Beurteilung
konkurrierender Produkte
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61
House of Quality: Historie
Alter Wein in neuen Schläuchen?
Produkt-Markt-Matrix
VDI 2220
1980
Gewichtungsfaktoren
Benchmarking (Nutzwertanalyse)
VDI 2225
Zangemeister
1964
1970
1977
1
2 3 4 5
3
Bequem zu treten
7 9
9
Leicht zu lenken
5
3
Berge hochfahren
9 9
9
1
Schnell bremsen
6
9
2
1
5 Gewohnt bremsen
144 51 81 56 36
Techn. Bedeutung
Techn. Schwierigkeit (1-5) 3 1 5 3 2
1
2
3
4
8
9
6
5
8
10 1,25 1,3 12,25
9 1 1 5
10 1,6 1,5 22,4
10 1,5 1,5 18
8 1 1 2
5
9
9
9
6
HOUSEOFQUALITY.CDR
Pahl-Beitz
SOLL-Zustand/Ziel
E Entwicklungsbedarf
V Verkaufsschwerpunkt
G Gewichtung
Anforderungsliste
IST-Bewertung
Wettbewerberprodukt
B Kundenbewertung
Gangabstufung
Vorlauf
Schaltgenauigkeit
Bremsverzögerung
Rollwiderstand
x
Chancen-Aufwand-Abschätzung
VDI-Taschenbuch
1976
QFD.PPT
nach Birkhofer
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62
House of Quality: Beispiel PKW-Tür
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63
Stufen von QFD
1. Stufe: Qualitätsplanung des Produkts
• Umsetzung von Kundenforderungen in technische Funktionsmerkmale des Produkts
• Aufstellen der Anforderungsliste nach Methoden der Konstruktionslehre
• Herausarbeiten der kritischen Kundenanforderungen
2. Stufe: Teileplanung
Ableiten der Merkmale für
• Bauteile
• Baugruppen
• gesamtes Produkt
aus den Funktionsmerkmalen
3. Stufe: Prozessplanung
Auf Basis von Teilschritt 2 werden die Betriebsabläufe geplant:
• kritische Produkt-/Prozessparameter
• Prüfpunkte für Produkt und Prozess
4. Stufe: Fertigungsplanung
Umsetzen der Betriebsabläufe aus 3. in Produktionserfordernisse:
• Arbeitspläne
• Prüfpläne
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64
QFD als Integrationsinstrument
I
II
III
IV
Produkt-
Komponenten-
Prozess-
Produktions-
planung
entwicklung
planung
planung
Prozess- und
Produktions-
Prüfplanung
merkmale
Technische
Komponenten
Merkmale
Kundenwünsche
Produktion
Zusätzlich eingesetzte Methoden
• Marktuntersuchung
• Wertverbesserung
• FMEA (Prozess)
• Marktsegmentierung
• Wertgestaltung
• SPC
• Trendanalyse
• Systematische
• ...
Konstruktion
• FMEA
• Make or Buy
• ...
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(Statistical Process Control)
• Industrial
Engineering
• Durchlaufzeitmodelle
• Design for Assembly
• Logistik
• Design for
• Rüststrategien
Manufacturing
• Prüfplanung
• ...
• Montagestrategie
• Prüfanweisung
• ...
65
KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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66
Fehlermöglichkeiten der E/K
produktbezogene Fehler
Folgen (beispielhaft)
Geometrie
• Bauraumverletzung
Produkt lässt sich nicht montieren
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
Funktion
• mangelnde Funktionserfüllung
Produkt erfüllt nicht die geforderten
• mangelndes Verhalten bei Versagen
Leistungsdaten
• fehlerhafte Schnittstellenkonfiguration
Auslegung
• Kinematik
• Festigkeit
Produkt ist nicht dauerfest
• ...
verfahrensbezogene Fehler
• mangelndes Dokumentenmanagement
• mangelndes Konfigurationsmanagement
• mangelndes Variantenmanagement
• mangelndes Änderungsmanagement
• mangelndes Versionsmanagement
• ...
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• Forderungen der Produkthaftung sind nicht
erfüllt
• Produkt ist nicht servicefähig
(Ersatzteilsteuerung)
• falsche Bauteile in der Produktion
67
KL II Vorlesung 10 – Inhalt
1. Aspekte des Qualitätsbegriffs
2. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
3. Maßnahmen bei produktbezogenen Fehlern
1. Design Reviews
2. Statistische Tolerierung
3. Fehlermöglichkeiten und Einfluss Analyse
(FMEA)
4. Fehlerbaumanalyse
5. Quality Function Deployment (QFD)
4. Maßnahmen bei verfahrensbezogenen Fehlern
1. ISO 9000 ff
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68
ISO 9000 ff
Grundsätzliche Fragen beim Entwickeln/Konstruieren:
• sind die richtigen Informationen vorhanden?
• sind die Informationen beim richtigen Mitarbeiter?
• hat der Mitarbeiter die Informationen zum richtigen Zeitpunkt?
• ist die Art und der Umfang der Informationen richtig?
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69
QM-Systeme nach DIN ISO 9001
DIN ISO 9000 - 9004 beschreibt branchenneutral die Anforderungen an ein Qualitätssicherungssystem
Nachweisstufen für QM-System
DIN ISO
9000
DIN ISO
DIN ISO 9001:
Qualitätsmanagementsysteme –
Anforderungen
Qualitäts-
9004
Leiten und
management-
Lenken für den
systeme –
nachhaltigen
Grundlagen und
Erfolg einer
Begriffe
DIN ISO 9002: Produktion
zurückgezogen
Organisation –
Ein QM-Ansatz
DIN ISO 9003: Montage und Kundendienst
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zurückgezogen
70
Designlenkung I
DIN ISO 9001
QS-Element 4:
Designlenkung
Entwicklung planen
• Personal
• Hilfsmittel
• Organisation/Schnittstellen
Zweck
Vorgaben für die Entwicklung
• Anforderungsliste
• Pflichtenheft
• Vertrag
Entwicklungsergebnisse
• Erfüllung der Vorgaben
• Annahmekriterien (Vertrag)
Entwurfsqualität
sichern
• gesetzliche Vorschriften
• kritische Merkmale (Risiken)
Prüfung der Entwicklungsergebnisse
• Entwicklungsprüfungen (Design Review)
• Qualifikationsprüfung
• alternative Berechnungen
• Vergleich mit ähnlichen Produkten
Entwurfsänderungen
• Durchführung
• Prüfung
• Freigabe
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Designlenkung II
• Die Designlenkung geschieht mit Hilfe von Verfahrensanweisungen. Mit
Ihnen werden die organisatorischen Abläufe sowie technischen
Randbedingungen beschrieben, die zur Produktentwicklung angewendet bzw.
eingesetzt werden.
• Die konkreten Ausführungshinweise finden sich in Form von
Arbeitsanweisungen. Hier werden auch die zu nutzenden Formulare usw.
beschrieben.
Beide Dokumentarten befinden sich normalerweise im
Qualitätsmanagement Handbuch des Unternehmens
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72
Anforderungen an Designlenkung I
Folgende Punkte sollten durch Verfahrensanweisungen beschrieben werden:
• Design- und Entwicklungsplanung:
 Verantwortlichkeiten
 Schnittstellenfestlegung
 Dokumentation des Informationsmanagements
 ...
• Feststellung und Dokumentation der Designvorgaben:
 Überprüfung der Angemessenheit von Anforderungen
 Klärung unvollständiger Informationen
 ...
• Erlangung von dokumentierten Designergebnissen:
 Festlegung von Annahmekriterien für Ergebnisse
 Erfüllung der geltenden Vorschriften, Gesetze, ...
 Kennzeichnen sicherheitsrelevanter Designmerkmale
 ...
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73
Anforderungen an Designlenkung II
Folgende Punkte sollten durch Verfahrensanweisungen beschrieben werden:
• Durchführung und Dokumentation von Designverifikationen bezüglich der Erfüllung der
Forderungen der Designvorgaben:
– Durchführung und Protokollieren von Design Reviews
– Durchführung von Qualitätsprüfungen
– Erstellen alternativer Berechnungen
– Vergleich des neuen Designs mit vorhandenen ähnlichen
– ...
• Durchführung von Designänderungen:
– Dokumentation der Designänderungen
– Genehmigung der Designänderungen
– Dokumentation des erforderlichen Informationsmanagements (Standardverteiler...)
– ...
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74
Ausschnitt aus DIN ISO 9001
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Verfahrensanweisung: Deckblatt
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Verfahrensanweisung: Übersicht
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Verfahrensanweisung: Grundfestlegungen
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78
Verfahrensanweisung: Ablaufbeschreibung
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79
Ende der Bildschirmpräsentation
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