Qualitätsmanagement mit ExcelAnalyse von Fehlern und Fehlerquellen bei Produkten und Prozessen
Leistung und Prozess für Qualitätsbewertung festlegen
Im ersten Schritt muss festgelegt und abgegrenzt werden: Für welches Objekt wird Qualität gemessen und analysiert?
Das kann ein spezielles Produkt, ein eingesetztes Material oder eine Komponente (unfertiges Erzeugnis) sein. Das können auch Dienstleistungen, Services und die Beschäftigten selbst sein, die damit betraut sind. Und es können Tätigkeiten, Abläufe oder Prozesse und deren Ergebnisse (Output) sein. Um Qualität zu messen, muss festgelegt werden, was genau gemessen und bewertet wird.
Qualitätskennzahlen festlegen und messen
Für den ausgewählten Bereich müssen dann die Merkmale und Kriterien festgelegt werden, die im Einzelnen gemessen werden: Welches Merkmal und welcher Messwert sollen erfasst werden?
Das sind die Indikatoren oder Kennzahlen für die Qualität des Produkts, der Dienstleistung oder des Prozesses. Für jeden Indikator und jede Kennzahl wird ein Soll-Wert vorgegeben. Er drückt aus, welche Qualität aus Sicht der Kunden oder des Unternehmens als „in Ordnung“ bezeichnet wird.
In der Praxis wird nicht jeder einzelne Messwert exakt dem festgelegten Soll-Wert entsprechen. Es wird Abweichungen geben. Aber die Mittelwerte der tatsächlich gemessenen Werte müssen dem Soll-Wert entsprechen, der vom Kunden erwartet oder technisch bedingt ist. Streuungen und Standardabweichungen machen sichtbar, wie die Messwerte um diesen Mittelwert und Soll-Wert streuen. Das wird meist in einer Qualitätsregelkarte dargestellt.
Qualität bedeutet, dass alle Werte innerhalb eines akzeptierten Toleranzbereichs um den Soll- oder Mittelwert liegen. Weicht ein Messwert so stark ab, dass er außerhalb des Toleranzbereichs liegt, liegt ein Fehler oder Mangel vor. Dann ist das Qualitätsmanagement gefordert.
Im Folgenden finden Sie Excel-Vorlagen, die Ihnen bei der Messung, Dokumentation und statistischen Auswertung von Merkmalen und Kennzahlen zur Qualität helfen. Das sind zum Beispiel
- Histogramm
- Korrelationsanalyse
- Streudiagramm
Fehler erfassen und Fehlerursachen erkennen
Mit der statistischen Auswertung der Messwerte werden Fehler und Probleme sichtbar. Diese Fehler zu identifizieren und zu beschreiben, ist ein wichtiger Schritt im Qualitätsmanagement. Oft sind sie aber nur die sichtbaren Symptome.
Für das Qualitätsmanagement und die vorbeugende Qualitätssicherung ist deshalb wichtig, dass die Fehlerursachen gefunden werden. Dazu müssen die Fehler systematisch ausgewertet werden. Das Qualitätsmanagement nutzt dafür insbesondere:
- 5-Mal-Warum-Frage (5-Why-Methode)
- Ishikawa- oder Fischgräten-Diagramm
- 4M-Checkliste
- Prüfmatrix
Fehler analysieren
Wenn die Fehler und ihre Ursachen genau erfasst und beschrieben sind, kann analysiert werden, welche Folgen diese Fehler haben können. Sie werden bewertet – letztlich mit dem Ziel, geeignete Mittel, Wege und Lösungen zu finden, um den Fehler zu beseitigen.
Noch wichtiger ist, dass der zugrundeliegende Prozess so verbessert wird, dass dieser und vergleichbare Fehler in Zukunft nicht mehr entstehen können. Das können sein:
- Produktentwicklungsprozesse, wenn ein Produkt falsch konzipiert wurde
- Lieferprozesse, wenn zugelieferte Materialien Mängel aufweisen
- Fertigung und Montage, wenn Teile falsch bearbeitet werden
- Transport- und Lagerprozesse, wenn die Teile und Produkte falsch oder nachlässig behandelt werden
- Vertriebs- und Planungsprozesse, wenn falsche Produkte oder Produkte zu spät geliefert werden
- Serviceprozesse, wenn Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei der Beratung, Wartung, Instandsetzung Fehler machen
Mithilfe des Pareto-Diagramms kann die Bedeutung der unterschiedlichen Fehler erkannt und eingeschätzt werden. Zudem werden Fehler, Ursachen und Folgen in einer Zusammenhangs-Matrix dargestellt, um zu erkennen, wo Maßnahmen ansetzen sollten, damit die weitreichenden Fehler dauerhaft abgestellt werden.
Die Q7 von Kaoru Ishikawa
Die hier vorgestellten Methoden und Werkzeuge gehören zu den sieben elementaren Qualitätswerkzeugen, die auch Tools
of Quality, Elementare Werkzeuge der Qualitätssicherung oder Q7 genannt werden. Sie wurden von Kaoru Ishikawa beschrieben und zusammengefasst.
Das Besondere an diesen Q7 ist: Sie sind einfach anzuwenden, helfen schnell, Probleme zu identifizieren und Fehlerursachen zu finden, und sie lassen sich mit Stift, Papier oder einfachen Excel-Tools anwenden.
Prozessqualität ermitteln und bewerten
Im Mittelpunkt des Qualitätsmanagements steht der Prozess. Er muss genau beschrieben, die einzelnen Prozessschritte und Tätigkeiten müssen identifiziert und analysiert werden, da sich in jedem einzelnen Prozessablauf Fehler und damit Qualitätsprobleme ergeben können.
Mit den folgenden Excel-Vorlagen planen Sie, wie Sie die Prozessqualität erkennen und analysieren. Dazu müssen Sie mehrere Aufgaben zur Prozessanalyse durchführen.
- Legen Sie fest, was Sie zur Analyse der Prozessqualität alles tun müssen.
- Bewerten Sie Ihre Prozesse anhand von Kriterien wie beispielsweise: Geschwindigkeit, Flexibilität, Stabilität, Kundenzufriedenheit.
Qualitätsmerkmale messen
Zur Auswertung und statistischen Analyse von Fehlern werden häufig sogenannte Histogramme herangezogen. Sie zeigen die Häufigkeiten von Messwerten in Bezug auf eine ausgewählte Variable, das gemessene Merkmal.
Dazu wird im Prozess ein eine Messgröße festgelegt und mit einem geeigneten Verfahren gemessen. Jeder einzelne Messwert wird erfasst.
Diese Messwerte werden dann in Klassen eingeteilt und die Häufigkeiten je Klasse in Form eines Balken- oder Säulendiagramms visualisiert.
Damit erhält man die Anzahl der Fehler pro Zeitraum, pro Fehlerart etc.
Mit den beiden folgenden Excel-Vorlagen können Sie gemessenen Werte eingeben und entsprechende Histogramm-Grafiken automatisch erstellen lassen.
Qualitätsregelkarten nutzen
Eine weitere Möglichkeit, Messwerte in einem Diagramm abzubilden, ist die Qualitätsregelkarte. Sie macht sichtbar, welcher Wert jeweils gemessen wurde und ob er dem Soll-Wert entspricht, innerhalb eines akzeptablen Toleranzbereichs liegt oder außerhalb dieses Bereichs liegt – und damit einen Fehler darstellt.
In der Qualitätsregelkarte können für einen Vergleich oder Trend auch der Mittelwert oder der Median der gemessenen Werte dargestellt sein.
Sie können mit den folgenden Excel-Vorlagen Ihre Messwerte in Form einer Qualitätsregelkarte aufbereiten. In den Vorlagen werden daraus ein Streudiagramm mit Median, Spannweite, Mittelwert oder Standardabweichung erzeugt.
Messwerte auswerten
Im nächsten Schritt können Sie für Messwerte mit zwei Variablen eine Korrelationsanalyse durchführen. Damit prüfen Sie, ob zwei Merkmale eines Prozesses oder eines Produkts miteinander verknüpft sind.
Ein Beispiel dafür ist: die Laufzeit einer Maschine (erste Variable) und die Häufigkeit von Fehlern (zweite Variable).
Mehrstufige Prozesse mit First Pass Yield analysieren
In mehrstufigen Produktionsprozessen können sich Fehler kumulieren, wenn nicht auf den entsprechenden Zwischenstufen das jeweilige Prozessergebnis (Teil, Zwischenerzeugnis) geprüft wird. Es lässt sich der sogenannte First Pass Yield ermitteln. Das ist die Anzahl oder der Anteil der Teile aus jedem einzelnen Prozessschritt, der in Ordnung ist.
Welche Auswirkungen die Kumulation von Fehlern haben kann, können Sie mit der folgenden Excel-Vorlage dokumentieren oder abschätzen und analysieren. Der First Pass Yield des Gesamtprozesses ergibt sich durch die Summe aller Gut-Teile über den gesamten Prozess hinweg. Mit der Vorlage können Sie zudem einen Soll-Ist-Vergleich für den First Pass Yield durchführen.
Fehler erfassen und dokumentieren
Mit der Überwachung und Messung von definierten Merkmalen, Indikatoren und Kennzahlen der Prozesse und der hergestellten Teile oder Produkte werden Fehler sichtbar.
Für die Analyse und Beseitigung der Fehler müssen diese über einen längeren Zeitraum ermittelt und dokumentiert werden. Damit können Fehlerarten, Fehlerursachen unterschieden, die Häufigkeiten ermittelt und die Prioritäten zur Beseitigung festgelegt werden.
Mit den folgenden Excel-Vorlagen können Sie erkannte Fehler und Fehlerarten dokumentieren, statistisch analysieren und damit bewerten.
Fehlerursachen erkennen mit 5-Why-Methode
Um der Ursache eines Fehlers auf die Spur zu kommen, fragen Sie nach dem „Warum?“. Dabei geben Sie sich nicht mit der ersten Antwort zufrieden, sondern gehen in die Tiefe, indem Sie mehrmals „Warum?“ fragen.
Dafür gibt es die sogenannte 5-Why-Methode.
Nutzen Sie die folgende Excel-Vorlage, um mit der „5-Mal-Warum-Frage“ die Ursachen eines Fehlers zu erkennen.
Fehlerursachen erkennen mit Ishikawa- oder Fischgräten-Analyse
Die Fehlerursache wird auch gezielt gefunden, wenn bei der Analyse typische Fehlerquellen betrachtet und hinterfragt werden. Dafür hat Kaoru Ishikawa ein Werkzeug entwickelt, mit dem Fehlerursachen gesucht werden in den Bereichen:
- Material
- Mensch
- Maschine
- Methode
- Management
- Messverfahren
- Mitwelt, Milieu, Umfeld, Rahmenbedingungen
Die Ergebnisse der Analyse werden im sogenannten Ishikawa-Diagramm oder Fischgräten-Diagramm dargestellt. Das ist eine einfache, visuelle Darstellungsform, die häufig im Qualitätsmanagement eingesetzt wird.
Zwei Varianten des Ishikawa-Diagramms finden Sie in den folgenden Excel-Vorlagen.
Ergänzend zum Ishikawa-Diagramm sind die folgenden Vorlagen hilfreich:
- In der 4M-Checkliste finden Sie ausgewählte Analyse-Fragen für die vier Aspekte des Ishikawa-Diagramms (Mensch, Maschine, Material, Methode).
- In der Prüfmatrix stellen Sie die Beziehung zwischen einer Ursache und möglichen Folgen (Problemen) her.
- Mit dem Problemlösungsblatt analysieren Sie einen Fehler und das, was Sie beobachten, anhand unterschiedlicher Fragestellungen.
Sie leiten dann Maßnahmen ab, um sofort eine Verbesserung zu erreichen und um die Fehlerursachen grundsätzlich zu beseitigen.
Menschliches Fehlverhalten erkennen
Manchmal haben Fehler oder defekte Teile ihre Ursache im menschlichen Fehlverhalten. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind nicht aufmerksam, oder ihnen fehlen wichtige Kompetenzen. Beispiele sind:
- Fahrlässigkeit
- Missverständnis
- Falscherkennung
- Unaufmerksamkeit
- Demotivation
- Überlastung
Um die Bedeutung dieser Fehlerquelle besser einschätzen und beurteilen zu können, müssen Sie die Zusammenhänge zwischen erkanntem Fehler und möglicher Fehlhandlung sichtbar machen. Damit können die Rahmenbedingungen so verbessert werden, dass die entsprechenden Fehlhandlungen beseitigt werden, unmöglich sind oder nicht zwangsläufig zu Fehlern führen.
Bei der Analyse hilft die folgende Excel-Vorlage.
Fehler analysieren mit der Pareto-Analyse
Die Pareto-Analyse und die Darstellung in Form von Pareto-Diagrammen helfen dabei, die Bedeutung einzelner Fehler und damit die Wichtigkeit und Dringlichkeit, sie zu beheben, deutlich zu machen. Mit diesem Werkzeug werden Anzahl der Fehler und die verursachten Kosten für die unterschiedlichen Fehler in eine Beziehung gebracht und Rangfolgen ermittelt (Fehlerklassen A, B, C).
Mit den folgenden Vorlagen können Sie die Fehler erfassen und Pareto-Diagramme darstellen.
Zusammenhänge zwischen Fehlern und Ursachen sichtbar machen
Oft werden Fehler und ihre Ursachen erst dann sichtbar, wenn Zusammenhänge und Abhängigkeiten erkannt und bewertet werden. Dazu wird eine sogenannte Zusammenhangmatrix erstellt. Da Messungen, Fehler und Ursachen mehrfach und unterschiedlich miteinander verknüpft sein können, kann eine solche Matrix mehrere Dimensionen haben – je nachdem, wie viele Faktoren miteinander in Beziehung stehen.
Die folgenden Excel-Vorlagen helfen dabei, solche Zusammenhänge sichtbar zu machen und zu bewerten. Sie können zwei, drei oder vier Dimensionen miteinander in Zusammenhang bringen; die sogenannte L-, T- und X-Matrix.
Die einzelnen Kriterien entsprechend bewerten und visualisieren (Smiley, Daumen oder Punktwert).
Mögliche Dimensionen sind zum Beispiel:
- Messwerte
- Qualitätskriterien
- Prozessparameter
- Produktmerkmale
- Rahmenbedingungen
- Fehlerursachen
