Six Sigma+Lean Toolset
Stephan Lunau (Hrsg.) Renata Meran Alexander John Christian Staudter Olin Roenpage
Six Sigma+Lean Toolset Mindset zur erfolgreichen Umsetzung von Verbesserungsprojekten
3., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage
1C
Herausgeber: Dipl.-Kfm. Stephan Lunau UMS (Consulting) GmbH Frankfurt Autoren: Dipl.-Vw. Renata Meran Dr. Alexander John Dipl.-Bw. Christian Staudter Mag. Olin Roenpage UMS (Consulting) GmbH Frankfurt
ISBN 978-3-642-27331-5 ISBN 978-3-642-27332-2 H%RRN DOI 10.1007/978-3-642-27332-2 Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliogra ¿e; detaillierte bibliogra¿sche Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, 2007, 2012 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikrover¿lmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich ver gütungspÀichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com)
INHALT
Inhaltsverzeichnis Vorworte
____________________________________________________________________________________________________
Einführung
________________________________________________________________________________________________
1 5
– Six Sigma+Lean ±eine weltweite Erfolgsgeschichte Sind 25 Jahre genug? __________________________________________________________________________ 7 – Six Sigma versus Lean Management – eine Konkurrenz? – Vom Toolset zum Mindset: was bedeutet das in der unternehmerischen Praxis?
__________________
8
__________________________
9
– Business Excellence als Schlüssel für nachhaltigen Erfolg ________________ 10 – Vom Toolset zum Mindset: was bedeutet das in der Praxis? ______________ 14
DEFINE – Was ist das Problem?
____________________________________
17
– Zusammenfassung DEFINE-Phase ____________________________________________________ 19 – Roter Faden DEFINE-Phase
______________________________________________________________
20
– Werkzeugübersicht DEFINE-Phase ____________________________________________________ 21 – Project Charter ____________________________________________________________________________________ 23 – Nutzenrechnung __________________________________________________________________________________ 28 – Projektrahmen
____________________________________________________________________________________
– Multigenerationsplan – SIPOC
31
__________________________________________________________________________
33
________________________________________________________________________________________________
35
– Abhängigkeitsbetrachtung
__________________________________________________________________
37
– Projektmanagement ____________________________________________________________________________ 38
V
INHALT
– Projektstrukturplann
____________________________________________________________________________
40
– Netzplan ______________________________________________________________________________________________ 42 – Zeitplanung __________________________________________________________________________________________ 44 – Ressourcenplanung
____________________________________________________________________________
46
– RACI-Chart __________________________________________________________________________________________ 48 – Budgetplanung ____________________________________________________________________________________ 50 – Risikomanagement ______________________________________________________________________________ 52 – Stakeholder-Management – Kick-off-Meeting
__________________________________________________________________
54
__________________________________________________________________________________
57
– Projektkommunikation
________________________________________________________________________
– Kundenbedürfnistabelle
______________________________________________________________________
59 61
– Kano-Modell ________________________________________________________________________________________ 63 – Tool 1_CTC-/CTB-Matrix
____________________________________________________________________
66
– Gate Review ________________________________________________________________________________________ 69 – Gate Review DEFINE __________________________________________________________________________ 71
MEASURE – Wie groß ist das Problem?
__________________
73
– Zusammenfassung MEASURE-Phase ________________________________________________ 75 – Roter Faden MEASURE-Phase __________________________________________________________ 76 – Werkzeugübersicht MEASURE-Phase________________________________________________ 77 – Tool 2
__________________________________________________________________________________________________
– Daten sammeln
__________________________________________________________________________________
79 82
– Operationale Definition ________________________________________________________________________ 83
VI
INHALT
– Datenquelle – Datenart
________________________________________________________________________________________
86
______________________________________________________________________________________________
87
– Erfassungsformulare
__________________________________________________________________________
89
– Stichprobenstrategie____________________________________________________________________________ 91 – Messsystemanalyse (MSA)
________________________________________________________________
97
– Gage R&R für diskrete (binäre) Daten ______________________________________________ 101 – Messsystemanalyse Typ I
________________________________________________________________
104
– Messsystemanalyse Typ II ________________________________________________________________ 10 – Untersuchung von Linearität und systematischen Messabweichungen __ 107 – Prüfung der Qualität vorhandener Daten __________________________________________ 109 – Datensammlungsplan ________________________________________________________________________ 111 – Variation verstehen – Tortendiagramm
__________________________________________________________________________
113
________________________________________________________________________________
114
– Balkendiagramm ________________________________________________________________________________ 115 – Paretodiagramm
______________________________________________________________________________
116
– Punktdiagramm __________________________________________________________________________________ 118 – Histogramm – Box Plot
______________________________________________________________________________________
119
____________________________________________________________________________________________
122
– Verlaufsdiagramm______________________________________________________________________________ 124 – Regelkarten
______________________________________________________________________________________
127
– Streudiagramm __________________________________________________________________________________ 129 – Wahrscheinlichkeitsnetz
____________________________________________________________________
130
– Lageparameter Mittelwert __________________________________________________________________ 131
VII
INHALT
– Lageparameter Median ______________________________________________________________________ 133 – Streuungsparameter Varianz
____________________________________________________________
– Streuungsparameter Standardabweichung
______________________________________
135 136
– Streuungsparameter Spannweite ______________________________________________________ 138 – Streuungsparameter Span ________________________________________________________________ 139 – Prozessleistung
________________________________________________________________________________
140
– Defects per Million Opportunities (DPMO) ________________________________________ 141 – Parts per Million (ppm) ______________________________________________________________________ 143 – Defects per Unit (DPU)______________________________________________________________________ 144 – Yield
__________________________________________________________________________________________________
145
– Span/Perzentilabstand ______________________________________________________________________ 147 – Datentransformation __________________________________________________________________________ 149 – Prozessfähigkeit und Prozessstabilität ______________________________________________ 151 – Cp- und Cpk-Werte
____________________________________________________________________________
– Gate Review MEASURE
__________________________________________________________________
153 156
ANALYZE – Was sind die Kernursachen des Problems?
________
157
– Zusammenfassung ANALYZE-Phase________________________________________________ 159 – Roter Faden ANALYZE-Phase __________________________________________________________ 160 – Werkzeugübersicht ANALYZE-Phase
______________________________________________
161
____________________________________________________________
163
________________________________________________________________________________________________
166
– Ursache-Wirkung-Diagramm – FMEA
VIII
INHALT
– TOOL 3 ______________________________________________________________________________________________ 173 – Prozess analysieren – Spaghettidiagramm
________________________________________________________________________
176
__________________________________________________________________________
181
– Prozessflussdiagramm – PFD
____________________________________________________________________
183
__________________________________________________________________________________________________
185
– Wertstromdiagramm – Wertanalyse
______________________________________________________________________
187
______________________________________________________________________________________
190
– Zeitanalyse ________________________________________________________________________________________ 194 – Prozesseffizienz ______________________________________________________________________________________ 198 – Kapazitätsanalyse
____________________________________________________________________________
– Prozessflussanalyse – Daten analysieren – Datenschichtung
199
________________________________________________________________________
201
____________________________________________________________________________
203
______________________________________________________________________________
205
– Konfidenzintervall ______________________________________________________________________________ 207 – Hypothesentests
______________________________________________________________________________
– ANOVA/einfaktorielle Varianzanalyse
______________________________________________
– ANOVA/zweifaktorielle Varianzanalyse – Korrelationskoeffizient
210 216
____________________________________________
221
______________________________________________________________________
225
– Einfache lineare Regression
____________________________________________________________
227
– Multiple lineare Regression
____________________________________________________________
232
____________________________________________________________________
234
__________________________________________________________________________________________________
238
– Logistische Regression – DOE
– DOE/vollfaktorielle Versuchspläne ____________________________________________________ 243
IX
INHALT
– DOE/teilfaktorielle Versuchspläne
____________________________________________________
247
– Variationsreduktion ____________________________________________________________________________ 251 – Response Surface Methoden ____________________________________________________________ 253 – Weitere Versuchspläne______________________________________________________________________ 254 – Hauptursachen ableiten ____________________________________________________________________ 257 – Gate Review ANALYZE
____________________________________________________________________
260
IMPROVE – Was sind die Lösungen zur Behebung der Ursachen?
______________________________________________________________________________________
– Zusammenfassung IMPROVE-Phase – Roter Faden IMPROVE-Phase
______________________________________________
265
________________________________________________________
266
– Werkzeugübersicht IMPROVE-Phase
______________________________________________
267
____________________________________________________________________________
269
____________________________________________________________________________________________________
270
– Lösungen ableiten – 5S
263
– Poka Yoke
________________________________________________________________________________________
274
– Arbeitsplatzlayout ______________________________________________________________________________ 278 – Theory of Constraints ________________________________________________________________________ 280 – Rüstzeitreduzierung
__________________________________________________________________________
282
– Total Productive Maintenance (TPM) ________________________________________________ 286 – Generisches Pull-System (GPS)
______________________________________________________
– Replenishment Pull-System (RPS)
__________________________________________________
– Zwei Behälter Replenishment Pull-System
X
______________________________________
292 295 298
INHALT
– Losgrößenbestimmung ______________________________________________________________________ 299 – Prozessfluss und Prozesslogik __________________________________________________________ 300 – Brainstorming
__________________________________________________________________________________
301
– Anti-Lösung-Brainstorming ________________________________________________________________ 303 – Brainwriting ________________________________________________________________________________________ 305 – SCAMPER
________________________________________________________________________________________
– Analogie-Brainstorming
____________________________________________________________________
309
____________________________________________________________________________
311
____________________________________________________________________________________
312
– Affinitätsdiagramm – Musskriterien
307
– Aufwand-Nutzen-Matrix
____________________________________________________________________
314
– N/3-Methode ______________________________________________________________________________________ 315 – Platzzifferverfahren ____________________________________________________________________________ 317 – Pugh-Matrix – Tool 4
______________________________________________________________________________________
319
________________________________________________________________________________________________
321
– Soll-Prozessdarstellung
____________________________________________________________________
324
– Kosten-Nutzen-Analyse
____________________________________________________________________
326
– Prozesssteuerung vorbereiten __________________________________________________________ 328 – Reaktionsplan
__________________________________________________________________________________
330
– Pilot____________________________________________________________________________________________________ 332 – Implementierungsplan
______________________________________________________________________
335
– Risikoanalyse ____________________________________________________________________________________ 337 – Rollout
______________________________________________________________________________________________
338
– Gate Review IMPROVE ____________________________________________________________________ 339
XI
INHALT
CONTROL – Wie wird die Nachhaltigkeit der Verbesserung sichergestellt?
____________________________________________________________________________
341
– Zusammenfassung CONTROL-Phase ______________________________________________ 343 – Roter Faden CONTROL-Phase ________________________________________________________ 344 – Werkzeugübersicht CONTROL-Phase ______________________________________________ 345 – Prozessdokumentation ______________________________________________________________________ 347 – Visuelles Management ______________________________________________________________________ 351 – Control Charts/Regelkarten – Dashboard
______________________________________________________________
354
________________________________________________________________________________________
363
– Prozesssteuerungsteam ____________________________________________________________________ 366 – Glass Wall Management – Audits
__________________________________________________________________
368
________________________________________________________________________________________________
370
– Projektdokumentation ________________________________________________________________________ 373 – Projektabschluss
______________________________________________________________________________
– Gate Review CONTROL
__________________________________________________________________
375 378
– Kontinuierlicher Verbesserungsprozess ____________________________________________ 379 – Lean Workout ____________________________________________________________________________________ 381 – Erratum ____________________________________________________________________________________ E1
XII
INHALT
ANHANG
__________________________________________________________________________________________
– Abkürzungen
____________________________________________________________________________________
– Stichwortverzeichnis
38
________________________________________________________________________
389
____________________________________________________________________________
397
______________________________________________________________________________________
398
– Sigmawert Tabelle – Literaturliste
385
XIII
Vorwort zur dritten Auflage In den vergangenen fünf Jahren, also seit Erscheinen der zweiten Auflage, haben sich Einsatz und Umfang von Six Sigma+Lean kontinuierlich weiterentwickelt. Dies und auch die zahlreichen Erfahrungen und Anregungen von Nutzern der Methode haben uns zu einer Reihe von inhaltlichen Ergänzungen und Erweiterungen, vor allen Dingen aber auch zu einem Paradigmenwechsel inspiriert: vom Toolset zum Mindset. Zum Hintergrund: Wir erkennen zunehmend die Gefahr, dass Tools und Templates häufig die Projektarbeit dominieren, wobei Musswerkzeuge und abzuarbeitende Checklisten nicht zwangsläufig für gute Projektergebnisse bzw. Akzeptanz in der Organisation sorgen. Auch die Tendenz zu einer gewissen Überorganisation der Projektarbeit ist nicht von der Hand zu weisen. Denn nicht jedes Problem rechtfertigt den organisatorischen Aufwand, den wir häufig beobachten. Aus diesen Gründen haben wir das toolbasierte Vorgehen zu einem fragenbasierten Ansatz weiterentwickelt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass systematisches Hinterfragen der beste Filter für die Wahl der geeigneten Werkzeuge ist. Das führt erfahrungsgemäß zu schnelleren und besseren Ergebnissen. Werkzeuge sind Mittel zum Zweck der Problemlösung. Nicht mehr und nicht weniger. Auch die Akzeptanz bei den Stakeholdern lässt sich durch den fragenbasierten Ansatz wesentlich steigern. Diese Zielgruppe wird nicht mit Tools und entsprechenden Detailinformationen konfrontiert, sondern mit Erkenntnissen und Antworten bedient. In der Konsequenz stellen wir Ihnen hiermit einen über das klassische Toolset hinausgehenden Optimierungsansatz zur Verfügung. Nichtsdestotrotz haben wir darauf verzichtet, das Buch in ein Mindset umzubenennen. Ebenso haben wir den bekannten und bewährten chronologischen Aufbau beibehalten, diesen jedoch um die beschriebenen Fragen erweitert und um weitere praxisrelevante Anwendungstipps ergänzt. Herausgekommen ist ein Werk, das unserer Überzeugung nach noch besser geeignet ist, den Anforderungen der praktischen Arbeit gerecht zu werden. Wir freuen uns auf Ihr Feedback. Ich möchte an dieser Stelle neben den Autoren, die wieder zahllose Nächte und Wochenenden in die Realisierung dieses Buches investiert haben, auch dem gesamten UMS-Team danken. Liebe Kollegen, ihr habt kontinuierlich eure geballten Erfahrungen hier einfließen
1
lassen. Danke dafür. Beispielhaft seien hier die Kollegen Martin Funk, Felix Reble und Marc Török genannt, die insb. bei den Lean-Werkzeugen, Statistik und Messsystemanalyse hervorragende Unterstützung geleistet haben. Ein großer Dank gebührt auch Frau Mariana Winterhager, die wie schon bei den Auflagen zuvor die gestalterische Umsetzung rund um die Uhr praktiziert hat. Ich wünsche viel Erfolg bei der Anwendung und Weiterentwicklung dieses „Best Practice“Ansatzes. Frankfurt am Main, Januar 2012 Ihr Stephan Lunau
2
Vorwort zur zweiten Auflage Um im weltweiten Wettbewerb bestehen zu können, ist jedes Unternehmen auf Innovationen angewiesen. Damit aus diesen Innovationen auch kommerzielle Erfolge werden, reichen kreative Ideen und Erfindungen alleine jedoch nicht aus. Immer wichtiger ist auch die Fähigkeit, das neue Produkt oder den neuen Prozess möglichst schnell auf den Markt zu bringen. Um auf der Grundlage von Kundenbedürfnissen und Marktgegebenheiten kostengünstig und erfolgreich Produkte zu entwickeln, ist ein systematisches Management notwendig. Dies gilt insbesondere für die mittlerweile intensiv diskutierte und umgesetzte offene Innovation; nur ein sinnvolles Schnittstellen- und Informationsmanagement generiert aus vielen guten Ideen einen gemeinsamen Erfolg. Einen Ansatz für ein solches systematisches Innovations-Management bietet Design for Six Sigma (DFSS). Um Innovationen zielgerichtet umzusetzen, wurde neben dem weltweit angewandten Konzept von Six Sigma+Lean zur Optimierung bestehender Prozesse, ein Konzept entwickelt, das u. a. auf die Einbindung der Mitarbeiter, eine kundenorientierte Entwicklung, Komplexitätsreduktion durch Produktordnungssysteme und Innovationscontrolling im Sinne einer standardisierten Vorgehensweise baut. Das vorliegende Toolset stellt den von der UMS praktizierten Ansatz dieses Konzeptes dar. Seine einzelnen Werkzeuge sind in einer klaren und übersichtlichen Struktur den Phasen Define, Measure, Analyze, Design und Verify zugeordnet. Dieser rote Faden erleichtert es, die Tools in der Praxis anzuwenden und eine innovative Produkt- bzw. Prozessentwicklung zielgerichtet und effizient zu gestalten. Mein Dank gilt neben dem gesamten UMS-Team insbesondere den Autoren, die neben Fachwissen und Erfahrung auch eine Menge Engagement in dieses Buch eingebracht haben. Weiterhin danke ich Rike Bosselmann für ihre unermüdliche Geduld in der sprachlichen Ausgestaltung des Buches und Mariana Winterhager für die grafische Umsetzung der Inhalte. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg bei der Umsetzung Ihrer Innovationen. Frankfurt am Main, Januar 2007 Stephan Lunau
3
Vorwort zur ersten Auflage Six Sigma hat sich über die letzten 20 Jahre global als Best Practice Konzept zur Optimierung von Prozessen etabliert. Viele namhafte Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen setzen Six Sigma für die Optimierung erfolgreich ein und profitieren vom signifikanten, ergebniswirksamen Nutzen der Projekte. Kundenfokussierung und Messbarkeit stehen dabei im Vordergrund. In der langen Geschichte von Six Sigma hat es viele Entwicklungen und Erweiterungen des Ansatzes gegeben, die in das Konzept eingeflossen sind. Ein sehr wichtiger Schritt ist die Integration der "Lean Production" Werkzeuge in das Six Sigma Konzept. Diese tragen maßgeblich dazu bei, dass neben der Reduktion der Prozessvariation – die durchklassische Qualitätswerkzeuge und statistische Analysen erreicht wird – auch eine signifikante Beschleunigung der Prozesse und die Reduktion von Beständen und Durchlaufzeitenmöglich sind. Damit vereint der von der UMS GmbH praktizierte Six Sigma+Lean Ansatz in seinem Vorgehen die erprobten Werkzeuge beider Welten, die in dem bewährten DMAIC Regelkreis systematisch verbunden sind. Für jedes Problem sind die richtigen Werkzeuge vorhanden; so werden gute und nachhaltige Projektergebnisse sicherstellt. Das vorliegende Six Sigma+Lean Toolset trägt der beschriebenen Entwicklung Rechnung, indem es als Nachschlagewerk für den ausgebildeten Master Black Belt, Black Belt und Green Belt in der Praxis dient. Es enthält alle wichtigen Six Sigma+Lean Werkzeuge, die in einer klaren und übersichtlichen Struktur abgebildet und mit einem Beispiel hinterlegt sind. Das Buch folgt dem Vorgehen in einem Projekt und bildet alle Werkzeuge, nach DMAIC Phasen sortiert, ab. Es versetzt den Praktiker somit in die Lage, mit dem Toolset als Hilfe, sein Projekt chronologisch, im Sinne eines roten Fadens, durchzuarbeiten. Mein Dank gilt dem gesamten UMS Team, das mit seinem fundierten Fachwissen und dem reichen Schatz an Erfahrungen an der Realisierung dieses Toolsets mitgewirkt hat, insbesondere den als Autoren genannten Kollegen: Alexander John, Renata Meran, Olin Roenpage und Christian Staudter. Weiterhin danke ich Mariana Winterhager, die uns mit unermüdlichem Engagement bei der gestalterischen Umsetzung dieses Buches unterstützt hat. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg im Projekt! Frankfurt am Main, September 2005 Stephan Lunau
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