Spektrum Logistik-FMEA (Page 1)

Für Schmiedeunternehmen, die häufig
eng mit der Produktion ihrer
Kunden verknüpft sind, hat sich die
Wettbewerbslandschaft grundlegend verändert.
Ihr Markterfolg hängt – auch aufgrund
der Zunahme leistungsfähiger Anbieter
– heute zum großen Teil von der Zufriedenheit
der Kunden ab. Da die Kunden
eine hohe Funktionalität und Qualität der
Produkte mittlerweile als selbstverständlich
voraussetzen, sind höhere Absatzvolumina
und bessere Erlöse vor allem durch
eine höhere Logistikleistung zu erreichen.
In den Schmieden wird die Logistikleistung
oft nur unbefriedigend erreicht. So
ergaben Untersuchungen des Instituts für
Integrierte Produktion Hannover, daß die
betrachteten Gesenk- und Freiformschmieden
die geplanten Liefertermine oft
nicht einhalten konnten. Gleichzeitig
streuten die Terminabweichungen um bis
zu 25 Tage. Dies deutet auf einen verbesserungsfähigen
Logistik-Prozeß hin.
In den letzten Jahren haben neben dem
Einsatz moderner Fertigungstechnologien
vor allem Qualitätssicherungsmaßnahmen
erfolgreich dazu beigetragen, Toleranzen
zuverlässig einzuhalten und damit eine
gleichmäßige Prozeßqualität zu garantieren.
Dies legt den Gedanken nahe, Philosophien
und Methoden des Qualitätsmanagements
auf die logistische Prozeßkette
zu übertragen.
Zur Optimierung von Prozessen
werden üblicherweise eine Reihe
bewährter Methoden und Werkzeuge
eingesetzt. Beispiele sind
das Brainstorming, das Ursache-
Wirkungs-Diagramm oder die
Fehlersammelliste.
Anders als Werkzeuge werden
Methoden gezielt für bestimmte
Aufgaben eingesetzt. Das Audit
dient beispielsweise dazu, die
Wirksamkeit von Prozessen zu
überprüfen. Von besonderer Bedeutung
für die Logistik ist die
Fehlermöglichkeits- und -Einflußanalyse
(engl.: Failure Mo-
SPEKTRUM
Einsatz der Logistik-FMEA
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Peter Wiendahl
und Dr.-Ing. Andreas Ruta, Hannover
Im Zieldreieck Kosten, Qualität und Zeit ist der Faktor Zeit für viele Unternehmen
zum entscheidenden Differenzierungsmerkmal gegenüber den Mitbewerbern geworden.
Dies gilt auch für die Unternehmen der Schmiedeindustrie, die durch die zunehmende
Just-In-Time-Anbindung an ihre Kunden neuen Herausforderungen an ihre
Logistik gegenüberstehen. Ein wirkungsvolles Hilfsmittel, welches die Schmieden bei
der Verbesserung der Logistikleistung nachhaltig unterstützt, ist die Logistik-FMEA.
des and Effects Analysis; kurz: FMEA).
Hierbei handelt es sich um eine präventive
Methode, bei der mögliche Fehler und deren
Ursachen bereits im Vorfeld gefunden
und ihre Ursachen beseitigt werden. Die
FMEAgeht dabei in fünf Schritten vor:
•
•
Bildung des FMEA-Teams,
Systemanalyse und Auswahl der relevanten
Teilsysteme,
• Risikoanalyse,
Risikobewertung sowie Ableitung von
Verbesserungsmaßnahmen.
Bildung des FMEA-Teams
Vor der eigentlichen FMEA wird das
FMEA-Team aus den Bereichen Planung,
Produktion, Logistik, Vertrieb und Einkauf
gebildet. Hinzu treten auch Teilnehmer aus
Entwicklung und Konstruktion, wenn konstruktionsbedingte
Einflüsse den Fertigungsablauf
bestimmen. Für die Teams
sollte die Regel „sozial homogen, fachlich
heterogen“ gelten.
Systemanalyse und Auswahl
der Teilsysteme
Im FMEA-Vorlauf werden der Logistik-
Prozeß modelliert und die für die Logistik
relevanten Teilsysteme ausgewählt. Dieser
Schritt kann durch die Erfahrungen der
Mitarbeiter und durch die Ergebnisse einer
Beispiel für ein Ursache-Wirkungs-Diagramm Bild: IPH
Logistik-Analyse unterstützt werden. Ausgangspunkt
einer solchen Analyse ist die
Übernahme der Rückmeldedaten. Diese
lassen sich nach Soll- und Ist-Daten unterscheiden.
Die Soll-Daten werden dem
PPS-System entnommen und entstehen im
Rahmen der Produktionsplanung. Ihnen
stehen die Ist-Daten der Betriebsdatenerfassung
gegenüber. Die Daten werden auf
Schwachstellen hin analysiert und die Fehlerursachen
näher spezifiziert. Hierbei lassen
sich zwei Sichtweisen unterscheiden:
Die systembezogene Sichtweise entspricht
der Prozeßüberwachung technischer Anlagen.
Sie umfaßt die Betrachtung des Produktionsablaufs
an einzelnen Arbeitssystemen.
Die im Rahmen der Logistik wesentlichen
Größen sind der Bestand, die Auslastung,
die Durchlaufzeit und die Termineinhaltung.
Demgegenüber dient die auftragsbezogene
Sichtweise der Überwachung des
terminlichen Arbeitsfortschritts eines einzelnen
Auftrags oder einer Auftragsgruppe.
Betrachtet werden hierbei insbesondere die
kundenrelevanten Größen Termineinhaltung
und Lieferzeit.
Risikoanalyse
Bei der anschließenden Risikoanalyse
werden in dem ausgewählten Prozeß mögliche
Fehler, Fehlerfolgen und Fehlerursachen
gesucht. Dieser Schritt kann durch eine
Strukturierung der Fehler vereinfacht
werden. So sind die 5M
(Material, Maschine, Methode,
Mensch und Mitwelt) der technischen
Qualitätssicherung auch
auf die Logistik übertragbar.
Die Produktionsplanung und
-steuerung ist bei den 5M beispielsweise
unter den Methoden
einzuordnen. Die Auftragsstruktur,
gekennzeichnet durch Mittelwert
und Streuung der Auftragszeit,
und das Bestandsniveau
haben einen wesentlichen
Einfluß auf die Streuung der
Durchlaufzeit und damit auch
auf die Terminabweichung. Die
Qualität der Plandurchlaufzeiten
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ist häufig aufgrund falscher Übergangszeiten
nicht ausreichend. Die Durchlaufzeiten
werden üblicherweise nur als Pauschalwerte
bei der Durchlaufterminierung
berücksichtigt. Solch ein Pauschalwert,
berechnet aus den Arbeitssystemübergängen
des Bereichs, kann die unterschiedlichen
Entfernungen zwischen den einzelnen
Arbeitsstationen nicht abbilden und
führt so zu ungenauen Logistik-Planungen.
Risikobewertung
Im nächsten Schritt erfolgt eine zahlenmäßige
Bewertung der Risiken. Dabei
wird abgeschätzt, mit welcher Wahrscheinlichkeit
die Fehlerursachen auftreten,
und wie gravierend die Fehlerfolgen
sein können. Da sich in der Logistik die
Ziele und damit die Fehlerfolgen gegenläufig
verhalten, sollte die Bedeutung sowohl
für den internen wie auch für den externen
Kunden bestimmt werden. Da Fehler
wie überschrittene Kundentermine in
der Logistik nicht nachgearbeitet werden
können, wird in der Risikobewertung auch
die Anbahnungswahrscheinlichkeit bewertet.
Der Faktor 1 steht für eine Fehlerursache,
die beispielsweise schon bei der
Planung durch ein Monitorsystem entdeckt
werden kann, 10 dagegen für einen
Fehler, der erst beim Auftreten entdeckt
wird.
Aus dem Produkt dieser Faktoren läßt sich
die Risikoprioritätszahl RPZ ableiten. Sie
ist damit ein Maß für die Bedeutung der
Fehlerursache. Ab welchem Wert Verbesserungsmaßnahmen
abgeleitet werden,
läßt sich nicht genau sagen, weil die Teams
gleiche Fehlerursachen unterschiedlich
bewerten. Die Erfahrungen zeigen, daß eine
Gruppe diese Grenze sehr gut ziehen
kann.
Ableitung von Maßnahmen
Entsprechend der RPZ und ihrer einzelnen
Bewertungsfaktoren werden Verbesserungsansätze
erarbeitet, ihre Wirtschaftlichkeit
beurteilt und geeignete Maßnahmen
ausgewählt. Wie bei der technischen
FMEA werden die Ergebnisse in einem
Formblatt dokumentiert. Mit der Umsetzung
der abgeleiteten Verbesserungsmaßnahmen
wird ein kontinuierlicher Verbesserungszyklus
geschlossen und die Logistikleistung
langfristig verbessert und gesichert.
Einsatz bei einer Schmiede
Die praktische Anwendung der FMEA soll
am Beispiel einer Gesenkschmiede erläutert
werden. Das Teilespektrum reicht von
15 g leichten Nähmaschinenteilen bis zu
mehreren 100 kg schweren Flugzeugbauteilen.
Unternehmensseitig wurde zum
Zeitpunkt der Untersuchung das Ziel verfolgt,
die Lieferfähigkeit und Liefertreue
zu verbessern, um so die Stellung am
Markt weiter auszubauen. Da die Produkte
überwiegend kundenspezifisch gefertigt
und häufig geändert werden, können diese
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SPEKTRUM
Ziele nicht über eine Lagerhaltung, sondern
nur über eine Optimierung des Fertigungsdurchlaufs
erreicht werden.
Im sogenannten FMEA-Vorlauf wurden
diejenigen Arbeitssysteme mit einer Logistik-Analyse
bestimmt, welche die Aufträge
signifikant in ihrem Durchlauf stören.
Die für die Analyse notwendigen Daten
konnten dem Auftragsverwaltungssystem
entnommen werden. Trotz ihrer eingeschränkten
Qualität waren sie für statistische
Auswertungen verwendbar, weil für
die Berechnung von Mittelwert und Streuung
nicht die Gesamtheit der Rückmeldungen
erforderlich ist. Bei absoluten Auswertungen,
z. B. bei der Bestimmung des aktuellen
Bestands oder der Leistung, mußte
dagegen die eingeschränkte Qualität der
Rückmeldedaten berücksichtigt werden.
Die anschließende Analyse erfolgte mit
Hilfe eines speziellen Softwaretools PRO-
CIS (Produktions-Controlling in Schmieden,
entstanden aus dem Forschungsprojekt
Nr. 10757 N von AiF/ FSV) in der auftrags-
und arbeitssystemorientierten Sichtweise.
Als Analysemethoden wurden
Kennzahlen, Materialflußmatrizen, Histogramme,
Durchlaufdiagramme und Betriebskennlinien
benutzt. Das zentrale Arbeitssystem,
das von nahezu allen Aufträgen
durchlaufen wird und diese stark in ihrer
Termintreue beeinflußt, war die Freiformschmiede.
Hier wird das auf Maß gesägte
und erhitzte Rohmaterial soweit geschmiedet,
daß es auf den nachfolgenden
Pressen bearbeitet werden kann.
Da aus den vorliegenden Daten die
notwendigen Verbesserungsmaßnahmen
nicht abgeleitet werden konnten, wurde für
die Detailanalyse die Logistik-FMEA gewählt.
Unterstützt wurde die FMEA durch
das Informationssystem LogFMEA. Mitglieder
des FMEA-Teams waren Mitarbeiter
der Konstruktion und der Arbeitsvorbereitung
sowie zwei Schmiedemeister und
der Bereichsleiter. Nach einer Vorstellung
der Analyse-Ergebnisse modellierte das
FMEA-Team den Fertigungsablauf im
Teilsystem Freiformschmiede.
Er setzt sich aus folgenden Schritten zusammen:
• Transport zur Freiformschmiede,
• Liegen vor der Bearbeitung,
• Rüsten,
• Erwärmen,
• Schmieden und
Lagern nach der Bearbeitung.
•
Gesteuert wird das Arbeitssystem durch einen
Meister, der entsprechend den Terminvorgaben
die Auftragsreihenfolge festlegt,
die Durchführung überwacht und die
Rückmeldung der Ist-Daten übernimmt.
Danach wurden nacheinander die Fehler,
die dazugehörigen Fehlerursachen und die
Fehlerfolgen gesucht. Ein Hilfsmittel bei
der Fehlersuche war das von den „sieben
Werkzeugen“ her bekannte Brainstor-
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ming, bei dem die Fehler zunächst unstrukturiert
auf Karten notiert wurden.
Anschließend wurden sie den Prozessen
oder den von ihnen benutzten Objekten zugeordnet
und um weitere Fehlerursachen
ergänzt. Die Risikobewertung ergab die
Hauptfehler „Eilaufträge“, „ungeplante
Rüstzeiten“, „ungenaue Vorgabezeiten für
Musteraufträge“, „fehlende Hilfsmittel“
und „nicht verfügbare Stapler“. Anhand
der RPZ konnten für die schwerwiegendsten
Fehler Verbesserungsmaßnahmen abgeleitet
und Verantwortliche für die
Durchführung benannt werden. Das Ergebnis
der zweistündigen Logistik-
FMEA:
• Änderung der Auftragsplanung und
-terminierung,
• bessere Bestimmung der Vorgabezeiten
bei Musteraufträgen,
Aufnahme der Schablonen in die
•
•
Werkzeugdatei und
Flexibilisierung der Arbeitszeit durch
neue Arbeitszeitmodelle.
Um die Qualität der erarbeiteten Ergebnisse
und der Verbesserungsmaßnahmen zu
überprüfen, wurde nach acht Monaten eine
zweite Analyse durchgeführt. Die für die
Analyse benötigten Daten konnten wie bei
der ersten Analyse dem Auftragsverwaltungssystem
entnommen werden. Wichtigstes
Ziel der FMEA war die Verbesserung
der Liefertreue, die über die Lieferterminabweichung
am Abgang bewertet werden
kann.
Sie konnte von im Mittel 7,5 Tagen zu spät
auf einen Mittelwert von 0,6 Tagen zu spät
reduziert werden, so daß die realisierten
Ist-Termine praktisch den Soll-Terminen
entsprechen.
Die weiteren Kennzahlen können der Tabelle
entnommen werden.
Kennzahl
Anzahl Datensätze
Reichweite
Terminabweichung Zugang
Terminabweichung Abgang
1. Analyse
715 Arbeitsgänge
12 BKT
0,9 BKT zu spät
7,5 BKT zu spät
2. Analyse
444 Arbeitsgänge
7,3 BKT
3,9 BKT zu spät
0,6 BKT zu spät
BKT = Betriebskalendertage
Vergleich der beiden Logistikanalysen
Vergleicht man die beiden Logistikanalysen
vor und nach der FMEA, so konnte das
Verhalten der Freiformschmiede durch die
ergriffenen Verbesserungsmaßnahmen
signifikant verbessert werden.
Dies betrifft zum einen den um die Hälfte
reduzierten Bestand, aber auch die Terminabweichungen,
die fast beseitigt werden
konnten. Insofern kann die FMEA als eine
geeignete Methode angesehen werden, um
ein Arbeitssystem zu analysieren und Verbesserungsmaßnahmen
abzuleiten.
Der Aufwand für eine FMEA-Analyse ist
nach den bisherigen Erfahrungen mit etwa
2 bis 5 Stunden anzusehen.
Weitere Informationen zur FMEA, dem
Monitoringprogramm PROCIS und dem
Informationssystem LogFMEA können
unter Kennziffer 304 angefordert werden.