Eine Regelkarte ist ein Diagramm zur grafischen Darstellung von statistischen Kennwerten. Eine Regelkarte beinhaltet eine Mittellinie und Kontrollgrenzen. Die Mittellinie wird über den Mittelwert ermittelt. Die Kontrollgrenzen berechnet sich mithilfe der Standardabweichung.
Die Aufgabe von Regelkarten ist es, den Mittelwert und die Standardabweichung eines Prozesses abzuschätzen. Der Mittelwert ist leicht zu berechnen und zu verstehen. Der Mittelwirt ist einfach der Durchschnitt aller Ergebnisse. Die Standardabweichung ist etwas schwieriger zu verstehen. Es gibt mehrere Möglichkeiten die Standardabweichung zu berechnen.
Je nach Berechnung der Standardabweichung ergeben sich unterschiedliche Kontrollgrenzen.
Untergruppen der Werte
Die Daten, die wir verwenden werden, sind in der Tabelle aufgeführt. Wir haben 10 Untergruppen, die jeweils 3 Beobachtungen oder Ergebnisse enthalten.
Untergruppe
X1
X2
X3
Untergruppe Durchschnitt
Untergruppe R
Untergruppe s
1
74,0300
74,0020
74,0190
74,0170
0,0280
2
73,9950
73,9920
74,0010
73,9960
0,0090
3
73,9880
74,0240
74,0210
74,0110
0,0360
4
74,0020
73,9960
73,9930
73,9970
0,0090
5
73,9920
74,0070
74,0150
74,0047
0,0230
6
74,0090
73,9940
73,9970
74,0000
0,0150
7
73,9950
74,0060
73,9940
73,9983
0,0120
8
73,9850
74,0030
73,9930
73,9937
0,0180
9
74,0080
73,9950
74,0090
74,0040
0,0140
10
73,9980
74,0000
73,9900
73,9960
0,0100
Summe
740,0177
0,1740
Durchschnitt
74,0018
0,0174
Tabelle 1: Untergruppen Daten
Die Untergruppengröße ist für jede der 10 Untergruppen konstant. Der Untergruppendurchschnitt, die Spannweite und die Standardabweichung wurden ebenfalls für die unten stehende Verwendung berechnet. Die Gesamtsumme und der Gesamtdurchschnitt werden für die Untergruppendurchschnitte, die Untergruppen – Spannweiten und die Untergruppen-Standardabweichungen angegeben. Aufgrund von Rundungen kann es zu geringfügigen Abweichungen kommen.
Möglichkeiten zur Schätzung der Standardabweichung
Wir werden uns drei verschiedene Möglichkeiten zur Schätzung der Standardabweichung ansehen. Diese wirken sich darauf aus, wie die Kontrollgrenzen berechnet werden. Die Kontrollgrenzen für die X-Karte sind gegeben durch:
Kontrollgrenzen basierend auf Sigma
\[ \text{ UCL }=\overline{\overline{ X }}+3\frac{ \sigma }{ \sqrt{ n } } \]\[ \text{ LCL }=\overline{\overline{ X }}+3\frac{ \sigma }{ \sqrt{ n } } \]
wobei UCL und LCL die obere und untere Kontrollgrenze, n die Untergruppengröße und σ die geschätzte Standardabweichung der einzelnen Werte ist. Zur Erinnerung: Die Standardabweichung der Untergruppenmittelwerte ist gleich der Standardabweichung der Einzelwerte geteilt durch die Quadratwurzel der Untergruppengröße. Diese Gleichungen zur Berechnung der Kontrollgrenzen können sich von den von Ihnen normalerweise verwendeten Gleichungen unterscheiden.
Der Wert von σ hängt von der Methode ab, die Sie zu seiner Schätzung verwenden. Wir werden uns drei Methoden zur Schätzung von σ für Untergruppendaten ansehen:
Durchschnitt der Untergruppenbereiche
Durchschnitt der Standardabweichungen der Untergruppe
Gepoolte Standardabweichung
A. Durchschnitt der Untergruppenbereiche
Der Mittelwert der Untergruppenbereiche ist die klassische Methode zur Schätzung der Standardabweichung. Der Durchschnittsbereich ist einfach der Durchschnitt der Subgruppen-Durchschnitte, wenn die Subgruppengröße konstant ist:
\[ \overline{{ R }}=\frac{ \sum{ }{ }{R_i } }{ k } \]
wobei Ri der Bereich der i-ten Untergruppe und k die Anzahl der Untergruppen ist. Die Standardabweichung wird dann anhand der folgenden Gleichung geschätzt:
und Sigma
\[ \sigma=\frac{ \overline{R} }{ d_2{ } } \]
wobei d2 eine Konstante ist, die von der Größe der Untergruppe abhängt.
Tabelle 2 zeigt die Werte von d2 basierend auf Subgruppengrößen bis zu 10. Aus der Tabelle können Sie ersehen, dass d2 für eine Subgruppengröße von 3 1,693 beträgt.
n
d2
c4
2
1,128
0,7979
3
1,693
0,8862
4
2,059
0,9213
5
2,326
0,9400
6
2,534
0,9515
7
2,704
0,9594
8
2,847
0,9650
9
2,970
0,9693
10
3,078
0,9727
Tabelle 2: Konstanten für Regelkarten
Anhand der Schätzung der Standardabweichung vom Mittelwertbereich berechnen wir die Kontrollgrenzen mit folgender Formel:
Für die obere Kontrollgrenze
\[ \text{ UCL }=\overline{\overline{ X }}+3\frac{ \sigma }{ \sqrt{ n } } \]
Für die untere Kontrollgrenze
\[ \text{ LCL }=\overline{\overline{ X }}+3\frac{ \sigma }{ \sqrt{ n } } \]
GRR ist die quadratische Summe aus der Vergleichspräzision AV, der Wiederholpräzision AV und der Wechselwirkung IA. GRR wird mit der Messsystemanalyse Verfahren 2 ermittelt. Die Messsystemanalyse Verfahren 2 beruht auf der AIAG MSA 4th.
Die Bewertung des Messsystems erfolgt nicht über die GRR. Das Messsystem wird über das Verhältnis von GRR zu Total Variation TV bewertet. Die Formel zur Berechnung von %GRR lautet:
Das Ergebnis der Berechnung ist der %GRR. Die AIAG MSA 4t beschreibt folgende Anforderungen an den Wert.
%GRR <= 10 %
fähig
10% < %GRR <= 30%
bedingt fähig
%GRR >= 30%
nicht fähig
Der %GRR ist der zentrale Wert für die Bewertung des Messsystemes innerhalb des MSA 2 Verfahrens. %GRR und ndc ergeben zusammen die Bewertung des Analyseergebnisses.
NDC ist ein Messwert in der Messsystemanalyse. NDC (number of distinct rows) setzt die Gesamtstreuung (GRR) mit der Produktstreuung (PV) in ein Verhältnis.
Der ndc berechnet sich mit folgender Formel.
ndc Berechnung MSA
Der ndc bewertet ein Messsytem. Neben dem %GRR – Wert ist dies ein zusätzlicher Wert zur Sicherstellung der MSA. In AIAG Core Tool MSA wird ein ndc von mindestens 5 gefordert.
Eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung, auch als mfu bekannt, kann man sehr schnell online vornehmen. Das einzige was Sie hierzu benötigen ist eine Excel Datei mit Ihren Messwerten.
Welche Ergebnisse erhalten ich bei der Berechnung?
Sie erhalten als Ergebnis der Berechnung folgende Werte und Darstellungen.
Maschinenfaehigkeitsuntersuchung online mit Statistiksoftware R Ergebnisse
Maschinenfaehigkeitsuntersuchung online mit Statistiksoftware R gibt Ihnen die wichtigsten Informationen aus:
cpk oben
cpk unten
ckp
cp
die Bewertung der Normalverteilung nach Anderson Darling
beobachtete ppm Werte
kalkulierte ppm Werte
Wie berechne ich die Maschinenfähigkeit online?
Wählen Sie folgenden Link
Dazu noch folgende Hinweise
Wie stelle ich das Dezimaltrennzeichen in Excel ein?
Datei – Excel Optionen – Erweitert
Häkchen bei „Trennzeichen vom Betriebssystem übernehmen“ entfernen
Dezimaltrennzeichen „.“ einfügen
Tausendertrennzeichen leer lassen
Maschinenfaehigkeitsuntersuchung online R excel dezimaltrennzeichen
Eine weitere Möglichkeit der Berechnung besteht über R Shiny. Die Daten müssen Sie als .csv Datei vorliegen haben. Die Werte sind in der ersten Spalte enthalten. In der ersten Zeile der ersten Spalte ist die Bezeichnung der Werte enthalten. Haben Sie dies vorbereitet, dann folgen Sie diesem Link.
MSA Messsystemanalyse und Messmittelfähigkeit sind zentrale Bestandteile in der Beurteilung von Prozessen. Es macht keinen Sinn einen Prozess zu messen, solange nicht geklärt ist, ob die Messung überhaupt die Realität wiederspiegelt. Der Nachweis der Messsystemfähigkeit ist Voraussetzung für die Ermittlung von Maschinenfähigkeit und Prozessfähigkeit, die im Artikel Maschinen- und Prozessfähigkeit beschrieben sind.
Der vorliegende Beitrag „MSA Messsystemanalyse und Messmittelfähigkeit“:
klärt die Begrifflichkeiten
führt Sie strukturiert zum Nachweis der Messsystemfähigkeit
stellt Messsystemanalyse Excel Vorlagen zur Verfüg
Nach dem Durcharbeiten des Artikels sind Sie in der Lage eine Messsystemanalyse nach Verfahren 1 und Verfahren 2 (Anova) oder Verfahren 3 (Anova) durchzuführen. Die Excel Vorlagen helfen Ihnen dabei.
Anbei der Vergleich der Ergebnisse der Excel Vorlagen mit Minitab für das MSA Verfahren 1. Die Ergebnisse aus dem Bosch Heft werden bestätigt. Für den Datensatz aus dem Bosch Heft Nr. 10 Seite 11 (basierend auf AIAG MSA) erhalten wir bei allen Berechnungen die gleichen Ergebnisse (cg = 2,01 ; cgk = 1,64):
Messsystemanalyse MSA 1 20302 Excel
Messsystemanalyse MSA 1 6002 Minitab
Anbei der Vergleich der Ergebnisse der Excel Vorlagen mit Minitab für das MSA Verfahren 2 (Anova): Für den Datensatz aus dem Bosch Heft Nr. 10 Seite 49 (basierend auf AIAG MSA) erhalten wir bei allen Berechnungen die gleichen Ergebnisse (GRR = 22,68%):
Messsystemanalyse MSA 2 Anova 2268 Excel
Messsytemanalyse Verfahren 2 Minitab
Was ist eine MSA – Messsystemanalyse?
Zur Überprüfung, ob die verwendeten Messmittel und Messsysteme den Anforderungen an die Messung gerecht werden, wird die Messsystemanalyse eingesetzt. Im Weiteren wird der Begriff MSA gleich dem Begriff Messsystemanalyse gesetzt.
Die Beurteilung von Fertigungsprozessen, Maschinen und laufenden Prozessen basiert auf der statistischen Auswertung von Werten von Merkmalen. Die Werte der Merkmale erhält man von Messsystemen, unter deren Verwendung bestimmte Merkmale gemessen werden. Um fehlerhafte Interpretationen zu vermeiden, müssen die gemessenen Werte den realen Sachverhalt ausreichend sicher wiedergeben.
Die MSA belegt ob die gemessenen Merkmalswerte die Realität in ausreichend sicherem Maße wiedergeben. Hierzu wird überprüft inwieweit das Messsystem „fähig“ ist. Die Begriffe „Fähigkeit“ und „Messsystem“ sind nicht genormt. Da beide Begriffe in der Umgangssprache eine hohe Bekanntheit haben, habe ich bewusst die Begriffe beibehalten. Die Begriffe „Fähigkeit“ bzw. „fähig“ sind gleichbedeutend mit „Eignung“ bzw. „geeignet“ (s. DIN 55350 bzw. DGO 13-61 ). Beide Begriffe sind als gleichwertig anzusehen.
Wann sollte eine Messsystemanalyse durchgeführt werden?
Eine MSA muß vor der Inbetriebnahme neuer Messsysteme durchgeführt werden. Darüberhinaus sollte sie durchgeführt werden, wenn das Messsytem wesentlich verändert wurde. Dies kann sein nach:
Neuaufstellung an einem anderen Ort
wesentlichen konstruktiven Änderungen
Wechsel von beeinflussenden Komponenten
Instandsetzung oder genereller Überholung
Eine Messsystemanalyse sollte immer vor der Beurteilung der Maschinenfähigkeit oder der Prozessfähigkeit durchgeführt werden.
Verfahren für den Fähigkeitsnachweis
Der Nachweis für die Fähigkeit eines Messsystems kann mit verschiedenen Methoden erbracht werden. Die unterschiedlichen Verfahren werden hier beschrieben. Werden die Verfahren angewendet, sind Vorbedingungen für das Messen von Merkmalswerten zu erbringen. Eine Vorbedingung stellt die Auflösung des Messmittels dar.
Auflösung des Messmittels
Vor der Analyse des Messsytems, ist zu überprüfen, ob die Auflösung des Messgerätes für die Analyse des entsprechenden Falles ausreichend ist. Das Messmittel muss eine Auflösung von RE ≤ 5% der Toleranz des Merkmals haben. Dies ist die Basis, um Messwerte sicher ermitteln und ablesen zu können.
Beispiel: Längenmaß 250 ± 0,50 mm Bei einer Toleranz von 1 mm bedeuten 5% der Toleranz 0,050 mm. In diesem Fall heißt dies, das Messsystem muß eine Auflösung von maximal 0,050 mm über den gesamten Messbereich haben. Für diesen Fall könnte eine Messuhr mit 0,02 mm Skalenteilung für die Analyse gewählt werden.
MSA Verfahren 1
Das MSA Verfahren 1 wird in der Regel zur Beurteilung von einem neuen oder geänderten Messsystem durchgeführt. Dies geschieht bevor diese zur Messung von Merkmalswerten eingesetzt wird. Anhand des Fähigkeitskennwertes des Messmittels kann die Eignung des Gerätes für den Anwendungsfall festgestellt werden. Die vollständige Erklärung und Berechnung des MSA Verfahren 1 finden Sie im Abschnitt „Messsystemanalyse Verfahren 1“.
MSA Verfahren 2
Das MSA Verfahren 2 findet zur Beurteilung von neuen und vorhandenen Messsystemen vor der Annahmeprüfung am endgültigen Aufstellungsort statt. Dieses Verfahren wird auch im Rahmen von routinemäßigen Audits oder zu Zwischenprüfungen eingesetzt. Die Beurteilung des Messsystems erfolgt dabei unter möglichst realen Bedingungen. Voraussetzung ist somit, die Untersuchung wird:
am Einsatzort
mit original Messobjekten
den Prüfern vor Ort
durchgeführt. Die Beurteilung wird anhand des sogenannten R&R Kennwertes festgestellt. Die vollständige Erklärung und Berechnung der Messsystemanalyse Verfahren 2 finden Sie im Abschnitt „Messsystemanalyse Verfahren 2“.
MSA Verfahren 3
Bei der Messsystemanalyse Verfahren 3 handelt es sich um einen Sonderfall von MSA Verfahren 2. Diese Vorgehensweise wird bei Messsystemen ohne Bedienereinfluss angewendet. Dieses Verfahren gilt somit insbesondere bei automatischen oder mechanisierten Messsystemen. Dies können sein:
Koordinaten Messmaschinen
in Prozess Messeinrichtungen
voll automatischen Messeinrichtungen
Mehrstellenmeßgeräten
Die Beurteilung dieses Messverfahrens erfolgt ebenfalls anhand des R&R Kennwertes. Es wird in Analogie zu Verfahren 2 die gleiche Abkürzung verwendet. Die vollständige Erklärung und Berechnung der Messsystemanalyse Verfahren 3 nach Anova finden Sie im Abschnitt „Messsystemanalyse Verfahren 3“.
Welches Verfahren wende ich wann an?
Die Vorgehensweise zur Durchführung einer MSA ist in diesem Ablauf beschrieben.
MSA Messsystemanalyse Vorgehensweise
Konnte das Messsystem Ihre Anforderungen nicht erfüllen, finden Sie Hilfe zur weiteren Vorgehensweise im Abschnitt „Nicht fähige Messsysteme“.
Messsystemanalyse Verfahren 1 – MSA Verfahren 1
Ziel des MSA Verfahren 1
Mithilfe des Verfahrens 1 wird entschieden, ob eine Messeinrichtung für den vorgesehenen Messzweck geeignet ist. Als Basis für die Entscheidung wird die Lage und Streuung des Messwertes im Toleranzfeld des Messwertes analysiert. Dies geschieht durch die Berechnung der Kennwerte zur Fähigkeit Cg Wert und Cgk Wert.
Voraussetzungen für die Anwendung des MSA Verfahren 1
Die Messeinrichtung ist entsprechend den Betriebsanleitungen des Herstellers einzurichten und in Betrieb zu nehmen.
Es ist ein Normal oder Einstellmeister vorhanden. Durch Kalibrierung ist der richtige Wert des Normales jederzeit auf nationale oder internationale Normen rückführbar. Das Normal unterliegt der Prüfmittelüberwachung.Der Wert des Normales ändert sich während des Untersuchungszeitraumes nicht. Das Normal ist langzeitstabil. Das Normal besitzt das gleiche Merkmal, wie das später zu messende Teil.Die Messunsicherheit des Messverfahrens mit denen der richtige Wert des Normales bestimmt wird, ist anzugeben.
Steht kein Normal zu Verfügung, kann der Cgk Wert nicht berechnet werden. Es wird in diesem Fall mithilfe eines geeigneten Messobjektes lediglich die Wiederholpräzision Cg bestimmt.
Messsytemanalyse Excel Vorlage Verfahren 1
Eine manuelle Berechnung der einzelnen Fähigkeitskennzahlen ist sehr aufwändig. Daher stelle ich die MSA_1_Messsystemanalyse-20200908.xlsm(Excel Vorlage mit Makros) zu Verfügung, um die Auswertung automatisiert zu berechnen und zu dokumentieren. Die Excel Vorlage rechnet wahlweise mit 4 x Standardabweichung oder 6 x Standardabweichung. Diese Vorgabe variiert von Anwender zu Anwender.
MSA Verfahren 1 Excel Vorlage
Alternativ zur Excel – Vorlage können Sie auch entsprechende Standard Statistik Software benutzen.
Ablauf der Messung und Auswertung des MSA Verfahren 1
Im Folgenden finden Sie ein Ablaufschema für das MSA Verfahren 1
Ablauf MSA Verfahren 1
1. Schritt
Tragen Sie den Istwert des Normales und der Toleranz T des Merkmals in das Tabellenblatt der Messsystemanalyse Excel Vorlage ein.
2. Schritt Beurteilung Sie die Auflösung (RE) der Messeinrichtung. Sollte T / RE < 5% sein, ist das Messmittel geeignet. Die Tabelle weist Ihnen das Ergebnis aus
3. Schritt Wählen Sie das Normal für Ihre Messung aus. Der Werte Xm des Normales muß im Toleranzfeld des Prüfmerkmales liegen. Die Messposition ist am Normal zu kennzeichnen. Als Alternative ist die Messposition zu beschreiben oder zwangsweise am Normal zu positionieren.
4. Schritt Stellen Sie die Messeinrichtung nach der gültigen Vorschrift ein. Justieren Sie die Einrichtung und gleichen Sie das System ab. Stellen Sie sicher, dass während der Messung keine Veränderungen an der Messeinrichtung stattfindet.
5. Schritt Es sind 50 Messungen in kurzen Zeitabständen am Normal nach der gültigen Vorschrift durch denselben Prüfer durchzuführen. Hierbei gilt unbedingt die Messvorschrift (Bedingungen der Wiederholung) zu beachten. Das zu messende Normal ist immer bei gleicher Messposition in die Messvorrichtung einzulegen. Dies bedeutet, das Normal ist nach jedem Messvorgang aus der Messvorrichtung zu entnehmen. Die Werte werden in das Messystemanalyse Excel Tabellenblatt eingetragen. Hiebei werden keine Messwerte verworfen. Mittlerweile hat man teilweise auch akzeptiert, dass nur 20 wiederholenden Messungen durchgeführt werden. Dies ist zu einem dem Umstand geschuldet, dass Messungen teilweise sehr lange Zeit benötigen. Zum andern zeigen Analysen, dass sich die Standardabweichung nach 10 wiederholten Messungen, nicht mehr signifikant ändert. Damit genügen in der Regel 20 Wiederholmessungen.
6. Schritt Das Tabellenblatt weist Ihnen den Mittelwert xg und die Standardabweichung der Wiederholung sg der angezeigten Werte aus.
7. Schritt Das Tabellenblatt berechnet Ihnen desweiteren den Abweichungsbetrag Bi des Mittelwertes xg vom richten Wert xm des Normals.
8. Schritt Die Auswertung der Tabelle errechnet den Cgk Wert, der eine systematische und eine zufällige Komponente berücksichtigt.
Hierbei ist Cgk= (0,1 * T – Bi)/ (3 * sg)
9. Schritt Als weiteren Wert bestimmen Sie den Fähigkeitswert Cg der im Gegensatz zum Cgk nur eine zufällige Komponente enthält. Bei zweiseitig begrenzten Merkmalen zeigt die Differenz zwischen Cgk und Cg die Verbesserungsmöglichkeiten durch genaues Einstellen der Messeinrichtung an. Dies entspricht de systematischen Messabweichung Bi=0.
Hierbei ist Cg = (0,2 * T) / (6 * sg)
Hinweise:
Messbeständigkeit
MSA Verfahren 1 läßt keine Aussage über die Messbeständigkeit des Messsystems zu. Beim Verfahren 1 handelt es sich um eine Kurzzeitbeurteilung. Die Beständigeit der Messung ist separat zu beachten.
Trend festgestellt
Wir während der Unterstützung im Werteverlauf ein Trend festgestellt, wird der Fähigkeitskennwert mit dem Trend berechnet. Die Ursache für den Trend ist festzustellen.
Warum 6 * sg als Streubereich
In Richtlinien zur Berechnung der Fähigkeitsindizes Cg bzw. Cgk werden in der Regel als Streubereich des Messsystems 6 * sg herangezogen.
In anderen Leitfäden (die auf einer gemeinsamen Richtlinie von verschiedenen Automobilherstellern beruhen) wird als Streubereich des Messsystems 4 * sg verwendet.
Die Begründung hierfür lautet: Wenn die Auflösung des Systems zur Messung nicht wesentlich unter 5% der Toleranzbreite liegt, klassiert das Messverfahren quasi die Messwerte. In diesem Fall ist als Verteilungsmodell der Messwerte die Normalverteilung nicht zutreffend. Umfangreiche praktische Versuche haben bestätigt, dass bei Messprozessen, sowohl in der industriellen Fertigungsüberwachung als auch bei Kalibrierungen in Laboratorien, die Messwertstreuung bei Wiederholmessungen mit einem Streubereich von ±2 * sg, vollständig abgedeckt ist. Das gilt bei Annahme einer Normalverteilung. Treten Werte außerhalb dieses Bereichs auf, sind diese auf eine defekte Messeinrichtung oder auf unzulässig in die Messung mit einbezogene Trends zurückzuführen. Dies ist vergleichbar mit der Bestimmung der Prozessfähigkeit oder Maschinenfähigkeit.
Für die Berechnung des Cgk Wert werde ich weiterhin 6 * sg verwenden, da dies die übliche Vorgehensweise darstellt.
Beurteilung der Ergebnisse
In der Automobilindustrie werden als Mindestandforderungen für Cg und Cgk >= 1,33 angesetzt. Diese Anforderungen können jedoch in den Unternehmen frei definiert werden. Sollten zwei Vertragspartner höhere oder niedere Werte akzeptieren, sind auch diese Werte als Anforderungen bestimmt und definiert. Gelten die Anforderungen Cg und Cgk >= 1,33 so existieren nach der Auswertung mehrere Fälle:
1. Das Messgerät ist fähig Der Cgk Wert ist größer oder gleich 1,33.
2. Das Messgerät ist nicht fähig Der Cgk Wert ist kleiner 1,33.
Die Messabweichung und/oder Messwertstreuung sind/ist durch geeignete Maßnahmen zu reduzieren, bis Cgk ≥ 1,33 erfüllt ist. Hinweise welche Ursachen, wie behoben werden können erhalten Sie im Abschnitt „Nicht fähige Messsysteme“.
Ist der Cg – Wert < 1,33 und wurde ein Gebrauchsnormal verwendet, so kann es sein, dass der richtige Wert xm des Normals nicht korrekt ermittelt wurde (z.B. unterschiedliche Messpunkte). Der richtige Wert xm ist zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen.
Ist der Cg – Wert ebenfalls < 1,33, ist durch Einstellung keine ausreichende Verbesserung zu erzielen, da die Wiederholstandardabweichung der Messprozesses zu groß ist. Eventuell ist ein anderes Messverfahren notwendig.
Messsystemanalyse Verfahren 2 – MSA Verfahren 2
Ziel des MSA Verfahren 2
Die Messsystemanalyse Verfahren 2 ermöglicht die Fähigkeit eines Messprozesses basierend auf seinem Streuverhalten anhand von Messungen an Serienteilen zu analysieren. Das Verfahren 2 dient hierbei vor allem dazu den Bedienereinfluss auf das Messsystem zu ermitteln. Der Einfluss des Bedieners auf die Messung ist durch die Messeinrichtung möglichst auszuschließen. Ist ein Bedienereinfluss bei einer Messeinrichtung gegeben, so muss dieser Einfluss untersucht werden.
Ist kein Bedienereinfluss vorhanden kann Verfahren 3 angewendet werden. Ein Bedienereinfluss ist nur dann ganz auszuschließen, wenn der Messprozess komplett automatisiert abläuft. Dies schließt das Beschicken der Messeinrichtung ein. Anhand des Kennwertes %GRR wird beurteilt, ob eine Messeinrichtung unter Berücksichtigung aller Einflussgrößen für die vorgesehene Messaufgabe geeignet ist. Ist diese Bedingung nicht vorhanden, wird der Messwert durch verschiedene Komponenten beeinflußt, die im Folgenden erläutert werden.
Jeder Messwert einer Messung setzt sich zusammen aus dem Gesamtmittelwert der Messwerte, dem Einfluss von Prüfer, dem Einfluss des Teils, dem Einfluss des Zusammentreffens von Prüfer und Teil (Wechselwirkungseinfluss), sowie der Restabweichung (Einfluss des Messmittels).
Messwert von Prüfer an Teil in Wiederholung = Gesamtmittelwert + Einfluss vom Prüfer + Einfluss vom Teil + Einfluss von (Prüfer misst Teil) + Restabweichung.l
Um die Einflüsse getrennt beurteilen zu können, zerlegt man zunächst die Summe er quadratischen Abweichungen über alle Messwerte in Teilsummen und berechnet daraus dann die Varianzen.
Bei der Durchführung von Verfahren 2 sollte darauf geachtet werden, dass der Ablauf möglichst dem späteren realen Ablauf der Messung entspricht. Nur so lassen sich Aussagen aus der Durchführung von Verfahren 2 für das reale Messsystem ableiten.
Voraussetzung für das MSA Vefahren 2
Das Verfahren 2 darf nur nach erfolgreichem Nachweis der Eignung aus Verfahren 1 durchgeführt werden.
Excel Vorlage MSA Verfahren 2
Eine manuelle Berechnung des Nachweises zur MSA Verfahren 2 ist sehr aufwändig. Ich habe für Sie eine Excel Vorlage erstellt. Die Vorlage ist nur mit aktivierten Makros lauffähig MSA_2_Messsystemanalyse_Anova_2020719.xlsm (Excel mit Makros).
Eine Methode zur einfachen und schnellen Übertragung Ihrer Daten vom Messmittel nach Excel finden Sie auf der Seite von bicsolu.com.
MSA Verfahren 2 Anova Excel Vorlage
Alternativ zur Excel Vorlage können Sie auch Standard – Statistik Software benutzen.
Ablauf der Messung MSA Verfahren 2
1. Schritt Festlegung der Anzahl von Prüfern (k >= 2), die Auswahl von 10 Messobjekten (n >= 5), die möglichst über den Toleranzbereich verteilt sind und die Anzahl der Messungen pro Prüfer (r>=2). Dabei muss das Produkt k * r * n grösser gleich 30 sein: k * r * n >= 30.
Standardfall: 2 Prüfer, 10 Teile mit 2 Messreihen pro Prüfer.
2. Schritt Die Teile werden nummeriert. Um den Einfluss des Messobjekts, z.B. die Teilegeometrie, auszuschliessen, wird die Messposition gekennzeichnet oder dokumentiert. Die Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Temperatur, Bediener, Schwingungen usw.) sind zu dokumentieren.
3. Schritt Der erste Bediener des Systems stellt die Messeinrichtung ein und ermittelt die Werte des Merkmales der Messobjekte in der durch die Nummerierung vorgegebenen Reihenfolge und nach der gültigen Vorschrift unter Beachtung der Position der Messung. Die Messwerte werden dokumentiert. In derselben Reihenfolge und nach derselben Verfahrensweise ermittelt der erste Bediener des Gerätes die Merkmalswerte der Messobjekte ein zweites Mal. Die Messergebnisse der zweiten Messung dürfen von den Ergebnissen der ersten Messung nicht beeinflusst werden. Wahrend der Durchführung der Untersuchung sind Veränderungen an der Messeinrichtung nicht zulässig.
Hinweis: Die hier empfohlene Reihenfolge für den Messablauf kann oftmals aus praktischen Gegebenheiten nicht eingehalten werden. Daher empfiehlt sich, die Reihenfolge des Messablaufs je nach Messaufgabe in Absprache zwischen Kunde und Lieferant individuell festzulegen und entsprechend zu dokumentieren.
Schritt Schritt 3 ist mit jedem weiteren Prüfer zu wiederholen. Die jeweiligen Messergebnisse sollten wahrend der Durchführung der Messung den anderen Prüfern nicht bekannt sein.
Nach der Erfassung der Daten werden die Daten per Software berechnet. In unserem Fall werden wir hierzu das sich in Vorbereitung findende Excel Blatt benützen.
Auswertung MSA Verfahren 2
Das Verfahren 2 lehnt sich an die AIAG MSA 4th an. AIAG empfiehlt:
drei (r=3) Messungen je Teil In Ausnahmefällen ist es auch erlaubt bei Anzahl Teile >= 10 mindestens 2 Messreihen durchzuführen oder bei Teileanzahl 5 – 9 mindestens 3 Messreihen durchzuführen
die Gesamtstreubreite TV grundsätzlich als Bezugsgröße für GRR
die Kennzahl ndc (number of distinct categories) sollte nicht kleiner als 5 sein. Der ndc wird immer abgerundet. Der Faktor 1,41 (=√2) hat nichts mit einem 97%-Vertrauensbereich zu tun, wie in der MSA geschrieben, sondern folgt aus der Ermittlung der Streuanteile aus dem ISO-Plot.
Messsystemanalyse Verfahren 3 – MSA Verfahren 3
Die Messsystemanalyse Verfahren 3 ist ein Sonderfall des Verfahrens 2. Das Verfahren 3 setzt voraus, daß bei den Messungen kein Bedienereinfluß vorhaden ist. Diese Voraussetzung liegt üblicherweise vor, wenn
der Messablauf und die folgende Auswertung ohne Bedienereinfluß ablaufen
die Lage des Messobjektes eindeutig vorgegeben ist und die Spannkräfte für das Objekt vom Bediener nicht beeinflußt werden können
Die Entscheidung für die Verwendung des Verfahrens wird im Einzelfall entschieden. Im Zweifelsfall ist das Verfahren 2 zu verwenden.
Die Untersuchung wird mit mindestens 25 wiederholbar messbaren, zufällig ausgewählten Serienteilen durchgeführt. Die Werte des zu messenden Merkmals sollten möglichst innerhalb der Toleranz liegen. Die Serienteile werden in zufälligen Reihenfolge in mindestens 2 Durchgängen vermessen.
Stehen nicht genügend Teile zu Verfügung, muss die erforderliche Anzahl der Messreihen angepaßt werden. Die Werte für die Anpassung können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden.
Verfügbare Anzahl Messobjekte
Erforderliche Mindestanzahl Messreihen
>=25
2
13 – 24
3
9 – 12
4
7 – 8
5
5 – 6
6
Messsystemanalyse Verfahren 3 Excel Vorlage nach Anova
Eine manuelle Berechnung des Nachweises zur MSA Verfahren 3 mit dem Anova Verfahren ist sehr aufwändig. Ich habe für Sie eine Excel Vorlage erstellt – MSA_3_Messsystemanalyse_Anova_20200719.xlsm (Excel mit Makros) In der Excel Vorlage sind die Beispieldaten in einem separaten Blatt mit Minitab berechnet, sodaß Sie die Berechnung verifizieren können.
msa-verfahren-3-anova-excel-vorlage-20151028.png
Eine Methode zur einfachen und schnellen Übertragung Ihrer Daten vom Messmittel nach Excel finden Sie auf der Seite von bicsolu.com.
Messsystemanalyse Verfahren 4 Linearität
Lineare Messsysteme sind der Untersuchungsgegenstand der Messsystemanalyse Verfahren 4. Ziel des MSA Verfahren 4 ist der Nachweis über die Linearität zwischen den zu messenden physikalischen Werten eines Merkmals und den vom Messmittel ermittelten Werten. Es wird hierbei ermittelt, ob sich die systematische Messabweichung des Messsystemes innerhalb von Grenzen bewegt, die für die Messung noch akzeptabel sind.
Messeinrichtungen unterliegen der Prüfmittelüberwachung. Die Linearität eines Messmittels wird in der Regel vom Hersteller deklariert und im Rahmen der Prüfmittelüberwachung nachgewiesen.
Sollte die Linearität nachgewiesen werden, kann dies mithilfe des MSA Verfahren 1 vollzogen werden. Unter Berücksichtigung des Messbereiches werden mehrere Normale mit unterschiedlichen Referenzwerten ausgewählt, die den Messbereich ausreichend repräsentativ darstellen. Mit diesen Normalen wird jeweils das Verfahren 1 für den Referenzwert durchgeführt und somit die Fähigkeit, bezogen auf den Referenzwert bestätigt.
Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme“
Nach der Durchführung der einzelnen Verfahren ist der Fähigkeitsnachweis erbracht. Konnte dieser aufgrund der Ergebnisse nicht erbracht werden, wird folgender Ablauf zur Problemlösung vorgeschlagen.
Nicht faehiges Messsystem Vorgehensweise
1. Schritt: Messsystem überprüfen, verbessern
1. Messeinrichtung, Einstellnormale
Mess-, Spann-, Niederhaltekräfte
Messorte, Definition Messstellen
Aufnahmen, Fluchtung Prüfling, Messtaster
Antastelemente; Güte Einstellnormal(e)
Führungen, Reibung, Verschleiß
Positionierung, Verkippung Prüfling
Messablauf; Warmlaufphase, …
2. Messverfahren, -strategie
Bezugselement, Basis für Aufnahme
Messgeschwindigkeit, Einschwingzeiten
Mehrpunktmessungen bzw. Scannen anstatt Einzelmesswert, …
Mittelwert aus Wiederholungsmessungen
Messtechnik-, Statistik-Software
Kalibrierkette, Einstellverfahren, … (z.B. vor jeder Messung neu einstellen)
Zeitlich befristete Sonderregelung treffen -Abstimmung mit Messtechnikexperten, Fertigungsplanung, Produktion, Qualitätssicherung, Entwicklung, Kunde
Regelung z.B. jährlich neu bewerten gemäß Schritt 1 bis 4 und ggf. Regelung überarbeiten bzw. für weitere Zeitspanne bestätigen
Anmerkung: Es ist zu beachten, dass nicht immer die Messeinrichtung der Verursacher eines nicht geeigneten Messprozesses ist. Oftmals sind die Urheber die Umgebung und die Messstrategie.
MSA 2 mit der Statistik Software R berechnen
Seit kurzem habe ich noch eine Alternative zu Excel gefunden. Zur Berechnung der Daten zur MSA 2 Anova läßt sich auch sehr gut die kostenlose Statistik Software R verwenden.
Für das obige Beispiel der MSA 2 habe ich die Daten in R übernommen. Anschließend habe ich die Berechnungen und Diagramme durch R erstellt. Die Ergebnisse decken sich mit den Excel Berechnungen und validieren somit noch einmal die Richtigkeit der Berechnungen für das obige Beispiel. Anbei die Ergebnisse und Diagramme. Die Daten erhaltet Ihr so auch in ähnlicher Form aus anderen Programmen zur Statistik.
Hier seht Ihr den Plot der Daten. Dies sieht nicht so schön aus, wie in anderen Programmen. Ich halte dies jedoch für eine gute Möglichkeit zur Überprüfung der eigenen Berechnungen in Excel.
Statistik-Software-R-MSA2-Anova-Diagramme.jpg
Ich finde das Ergebnis eigentlich sehr ansprechend. Natürlich muss man die Ergebnisse dann noch interpretieren und die richtigen Schlüsse ziehen. Als kostenlose Alternative zu den Standard Statistik Programmen ist dies jedoch durchaus denkbar.
Symbole und Abkürzungen
%AV
AV bezogen auf eine Bezugsgröße (z. B. Toleranz)
%EV
EV bezogen auf eine Bezugsgröße (z. B. Toleranz)
%GRR
GRR bezogen auf eine Bezugsgröße (z. B. Toleranz)
%PV
PV bezogen auf eine Bezugsgröße (z. B. Toleranz)
AV
Prüferstreuung / Vergleichpräzision (engl. Appraiser Variation / Reproducibility)
Cg
potentieller Fähigkeitsindex (ohne Berücksichtigung der systematischen Messabweichung) C – engl. capability (dtsch. Fähigkeit); g – engl. gauge (dtsch. Messgerät)
Cgk
kritischer Fähigkeitsindex (mit Berücksichtigung der systematischen Messabweichung) k – jap. katayori (dtsch. systematische Abweichung)
EV
Messmittelstreuung / Wiederholpräzision (engl. Equipment Variation / Repeatability)
Wiederhol- und Vergleichpräzision des Messprozesses (engl. Gauge Repeatability and Reproducibility); Gesamtstreuung des Messprozesses, d.h. frei von Streuungsanteilen aus der Fertigungsstreuung der Teile (Messobjekte)
i
Laufindex (Nummer) der Stichprobenelemente: Messwerte und/oder Teile (Messobjekte) in der Stichprobe (1 < i < n)
k
Anzahl Prüfer
n
Stichprobenumfang: Anzahl Messungen und/oder Teile (Messobjekte) in der Stichprobe
untere Akzeptanzgrenze für Messwerte z bei einseitigem unteren Grenzwert UGW (ohne natürliche Obergrenze)
Ukal
Unsicherheit der Kalibrierung
xi
Messwert Nr. i
x
Mittelwert der Messwerte xi
xm
Referenzwert des Referenzteils (engl. master)
Klicken Sie auf die einzelnen, unten stehenden Links und Sie gelangen zum Thema und den entsprechenden Excel Dateien. Das Bild mit allen Links zu den Themen können Sie als pdf (Werkzeuge_20150722_4_als_pdf) downloaden.
In this excel template you will find all posibilities to calculate your process capability. The template is multilingual (english, italian, german). You can buy the product via mycommerce. The prices is 195 € (net).
You can download here an example template with watermark.
Dieses Excel add in bietet Funktionen, die in der täglichen Anwendung im Umfeld der betrieblichen Datenaufbereitung und Datendarstellung extrem nützlich sein können. In der nahen Zukunft werden wir dieses Add in immer weiter ausbauen.
Nach der Installation steht das Add in zu Verfügung. Das Add in ist im Excel Menü unter dem Menüpunkt „Formeln“ als eigenständige Gruppe zu finden.
Öffnen Sie die sixsigmablackbelt x.x.x.zip Datei. Sie können die darin enthaltene sixsigmablackbelt.xlam auf jedem beliebigen Ort auf Ihrem Rechner speichern. Wir empfehlen jedoch, die sixsigmablackbelt.xlam Datei in den folgenden Ordner zu legen: C:\Benutzer\Benutzername\AppData\Roaming\Microsoft\AddIns\ wobei Benutzername Ihr Benutzername in Microsoft Windows ist. Excel öffnet die in diesem Ordner enthaltenen Erweiterungen bei jedem Starten der Applikation. Achtung: Wenn Sie die Erweiterung einmal an einem bestimmten Ort installiert haben, wird es später schwieriger sein, sie zu verschieben.
Öffnen Sie Excel, aber versuchen Sie nicht, die Datei sixsigmablackbelt.xlam zu öffnen, die Sie zuvor heruntergeladen haben.
Wählen Sie Datei > Hilfe|Optionen > Add-Ins und klicken Sie auf die Schaltfläche Go am unteren Rand des Fensters (siehe Abbildung 1).
Drücken Sie den Button „Los“
Es erscheint folgendes Fenster
Setzen Sie den Haken bei Sixsigmablackbelt und drücken Sie den Button „OK“
Sie haben nun das Add in aktiviert und die oben genannten Funktionen des Add ins sind für Sie verfügbar.
Meilenstein Checkliste hilft im Projektplan das Ergebnis einzelner Abschnitte im Projekt zu überprüfen. Damit stellen Sie die Vollständigkeit ihres Projektes sicher. Weitere Tools finden Sie in der toolbox.
Sind die Ziele des Projekts klar (Goal-Statement) und sind sie realistisch zu diesem Zeitpunkt?
Hat das Projekt einen klaren Geschäftsfall? Zum Beispiel Kosten der schlechten Qualität im Zusammenhang mit zukünftigen Vorteilen. Wurde der potenzielle Projektnutzen finanziell geschätzt?
Ist das Projekt mit den strategischen Zielen der Organisation verknüpft?
Sind potenzielle Chancen- und Verbesserungsprojekte identifiziert?
Wurde die Problemstellung entwickelt?
Sind die internen und externe Kunden des Prozesses klar?
Sind die Bedürfnisse des Kunden verstanden? Ist dies mit Daten hinterlegt?
Wie wirkt sich dieses aktuelle Problem auf Kunden (intern & extern), ihre kritischen Anforderungen (CTQs) und die Organisation aus?
Was wurde getan um die wahren Kundenbedürfnisse zu identifizieren (Voice of the customer, VOC)?
Wurde das Projekt durch die Identifizierung der Prozessgrenzen bestimmt? Ist der Umfang des Projektes geklärt?
Wurde ein Team mit den wichtigsten Akteuren des Problems formuliert?
Gibt es ein Team mit entsprechenden Ressourcen, um das Projekt im aktuellen Umfang abzuschließen?
Sind die wichtigsten Stakeholder des Projekts identifiziert worden?
Gibt es einen vorläufigen Projektplan mit Zeitplanung?
Wertstromanalyse (value stream mapping) ist eine Methode, um den Ist-Zustand eines Prozesses visuell darzustellen. Wertstromanalyse ist die Basis, auf der durch Verringern von Verschwendung ein Prozess optimiert wird. Die Wertstromanalyse im Original value stream mapping (vsm) genannt, stellt den Wertstrom eines Produktes oder Services dar. Neben der Wertstromanalyse finden Sie weitere wichtige Hilfsmittel in der toolbox.
Wertstromanalyse Symbole Excel
Diese Visualisierung Ihres Wertstroms bildet die Basis für die Gestaltung eines schlanken Produktionssystems. Die Wertstromanalyse ist ein Teil einer Methodik, die aus folgenden einzelnen Schritten besteht:
Projektziel klären
Wertstromanalyse
Wertstromdesign
Umsetzung der Optimierungsmaßnahmen
Bevor ich Ihnen die einzelnen Schritte der Methodik erläutere, stelle ich Ihnen die Einordnung der Methodik im Unternehmen vor. Gleichzeitig erkläre ich Ihnen einige Hintergründe, warum diese Methodik überhaupt angewandt ist und welchen Sinn sie hat. Eine Vorlage zur Wertstromanalyse in Form einer Excel Vorlage mit den Symbolen und ihren Bedeutungen ist in der sixsigmablackbelt.de_toolbox_20200215 enthalten, die Sie auf der rechten Seite downloaden können. Nachdem Sie die Methode verstanden haben, beschaffen Sie sich am Besten das notwendige Material und beginnen zu üben.
Wertstromanalyse
Mit der Wertstromanalyse oder dem value stream mapping (VSM) wird der Ist-Zustand des Prozesses detailliert erfasst und visualisiert. Wichtig ist den Gesamtprozess und nicht nur einzelnen Teilschritte des Prozesses zu analysieren. Sie nehmen hierzu alle wichtigen Zahlen, Daten und Fakten auf. Diese Aufnahme gestalten Sie durch Analyse der Produktionsprozesse, des Materialfluss und Informationsfluss. Die Aufnahme werden durch einfache Symbole visualisiert.
Umfassend wurde der Ansatz erstmals von Mike Rother und John Shook in ihrem Buch „Sehen Lernen“ beschrieben. Es gilt als Standardwerk zur Wertststromanalyse und Wertstromdesign. Mike Rother ist bekannt durch seine grundlegenden Werkze zum Lean Management. Das value stream mapping wird häufig im Umfeld von Kaizen Aktivitäten angewendet.
Zielsetzung der Wertstromanalyse ist die effiziente Erfassung und übersichtliche Darstellung der in einer Fabrik vorhandenen Prozesse. Die Wertstromanalyse stellt den Wertstrom eines Produktes oder Services dar.
Folgende Überblick zeigt Ihnen eine bewährte Methodik. Diese Methodik gewährt einen erfolgreichen roten Faden für die Optimierung eines Wertstromes.
wertstromanalyse definiere die produktfamilie.png
Sie sehen in dieser Darstellung, daß ähnlich dem PDCA – Vorgehens kein Optimalzustand in einem Wertstrom erreicht werden kann. Durchlaufen Sie die Abfolge der Methodik erfolgreich, erreichen Sie immer wieder ein neues Zielniveau. Dieses Niveau gilt es zu stabilisieren. Hat sich das Niveau stabilisiert, stellt man sich die Frage, ob dieses Niveau für den Kunden (intern oder extern) ausreichend ist oder nicht. Je nach Antwort durchlaufen Sie den Verbesserungszyklus ein weiteres Mal, um den Prozess wieder zu optimieren und ihn auf ein verbessertes Leistungsniveau zu heben. Deutlich wird dies an folgendem Bild, das in der Literatur immer wieder verwendet wird.
wertstromanalyse pdca.png
Mir gefällt noch besser die Darstellung auf diesem Bild.
Hier wird noch deutlicher, daß der Weg zum Idealzustand kein gerader Weg ist. Man macht auf dem Weg zum Optimum immer wieder Versuche in diese Richtung zu arbeiten.
wertstromanalyse weg zum idealzustand.png
Nicht jede Maßnahme der Optimierung führt 100 prozentig zum Ziel. Solange man jedoch das Ziel kennt, kann man den Weg immer wieder korrigieren und Schritt für Schritt dem Ziel näherkommen. Ziel ist dabei den Wertstrom im Sinne des Kunden immer besser optimieren, um der Vision eines idealen Wertstromes immer näher zu kommen. Was dies ist, schildere ich Ihnen im folgenden Verlauf des Artikels.
Wertstrom – value stream
Ein Wertstrom umfasst sämtliche Arbeiten und Aktivitäten die notwendig sind, einen Auftrag zu erfüllen. Der Wertstrom beginnt somit beim Kunden und endet beim Kunden. Der Kunde kann hierbei intern oder extern sein.
wertstromanalyse definition wertstrom.png
Zentrale Grundidee der Wertstromanalyse ist es, immer Kundensicht einzunehmen, denn der Kunde bestimmt die Anforderungen an die Produktion im Ganzen sowie an jeden einzelnen Produktionsprozess. Der Wertstrom orientiert sich am Kunden und definiert ausschließlich aufgrund dessen Bedürfnissen Wertschöpfung und Verschwendung.
Betrachten Sie den Wertstrom, so kümmern Sie sich weniger um den einzelnen Prozessschritt im Detail. Sie betrachten vielmehr die Erstellung des Wertes an einem Produkt oder einem Service aus der Helikopterperspektive. Sie gewinnen einen Blick für das ganze Bild des Wertstromes und geben der Verbesserung des Ganzen, Vorrang vor der Verbesserung der einzelnen Prozessschritte. Sie lernen die Dinge im Zusammenhang zu sehen und zu entscheiden, wo Aktivitäten zur Verbesserung notwendig sind.
Die Betrachtung des ganzheitlichen Wertstromes ist als Konsequenz Aufgabe des Managements. Das Management kann diese Aufgabe auch nicht delegieren. Das Management transportiert und transformiert die Anforderungen des Kunden in die Organisation. Es muß somit wissen, wofür der Kunde bereit ist zu bezahlen. Sie fragen sich, was sind aus Kundensicht wertschöpfendende oder nicht wertschöpfende Schritte innerhalb der Prozesse.
Was bedeutet wertschöpfend oder nicht wertschöpfend?
Nicht alle Aktivitäten innerhalb eines Prozesses steigern der Wert eines Services oder eines Produktes. Wertschöpfende Aktivitäten sind jene Aktivitäten, die den Wert eines Produktes oder Services aus der Sicht des Kunden steigern. Nicht wertschöpfende Aktivitäten sind jene Tätigkeiten, die momentan durchgeführt werden, obwohl sie den Wert aus Kundensicht nicht steigern. Nichwertschöpfende Tätigkeiten eliminieren, reduzieren oder vereinfachen Sie bei der Erarbeitung des Soll – Zustandes.
Sie stellen sich vielleicht die Frage, was ist im Sinne des Kunden wertschöpfend. Letztendlich sind dies all die Dinge für die er bezahlt will. Dies sind eventuell:
Qualität
Funktionen
Lieferzeit
Liefertreue
Spekulieren Sie nicht. Fragen Sie den Kunden was er von Ihrem Produkt oder Service erwartet. Welche Leistungen sind seiner Meinung nach zu verbessern? Welche Leistungen erfüllen aus seiner Sicht seine Bedürfnisse?
Nach der Klärung dieser Erwartungen und Bedürfnisse wenden wir uns einem weiteren wichtigen Bestandteil der Wertstromanalyse zu.
Mit der Wertstromanalyse entsteht eine hohe Transparenz der Prozessabläufe. Deutlich erkennbar sind die Abläufe, die nicht zur Wertschöpfung beitragen (Verschwendungen). Die Wertstromanalyse dient neben der Identifizierung von Verschwendung hauptsächlich zur Darstellung von Liefer- und Durchlaufzeiten.
Lieferzeiten und Durchlaufzeiten
Die Durchlaufzeiten erfahren bei der Erstellung der Wertstromanalyse eine besondere Bedeutung. Die Reduzierung der Durchlaufzeit hat bei den Erfindern der Methodik (Toyota) den höchsten Stellenwert. Deutlich wird dies bei folgendem Zitat von Taiichi Ohno (Toyota):
„Alles, was wir tun, ist, auf die Durchlaufzeit zu achten. Von dem Moment, in dem wir einen Kundenauftrag erhalten, bis zu dem Moment, in dem wir das Geld in Empfang nehmen. Wir verkürzen die Durchlaufzeit, indem wir alle Bestandteile eliminieren, die keinen Mehrwert für den Kunden erzeugen.“
James P. Womack, Gründer des Lean Enterprise Institut und Author des Buches „Die zweite Revolution in der Automobilindustrie“ bekräftigte diesen Ansatz. Er erklärt, daß:
„Eine Reduzierung der Durchlaufzeit auf ein Viertel steigert die Produktivität um circa 50% und reduziert die Kosten um circa 20%.“
Einen hauptsächlichen Ansatz zur Reduzierung der Durchlaufzeiten bieten die Wartezeiten. Die Durchlaufzeit unterteilt sich in Prozesszeiten und Wartezeiten. Prozesszeiten sind Zeiten bei denen Sie am Produkt oder Service eine Handlung vornehmen. Wartezeit ist die Zeit, bei der das Produkt auf den nächsten Prozess wartet. Bei der Analyse des Wertstromes werden Sie bestürzt sein, wie lange die Wartezeit im Verhältnis zur Prozesszeit ist. Teilweise sind Anteile von 95 % – 98 % Wartezeit innerhalb der Durchlaufzeit üblich.
wertstromanalyse durchlaufzeit.png
Ziele der Wertstromanalyse
Die Wertstromanalyse bringt Klarheit in den Prozess.
Warum ist dies wichtig? Jeder Prozessbeteiligte hat unterschiedliche Vorstellungen von einem Prozess. Es ist wichtig eine gemeinsame Sprache und ein gemeinsames Verständnis für den aktuellen und zukünftigen Prozess zu finden. Um den wahren Zustand des Prozesses zu erfahren, benötigt es keine Diskussionen am Schreibtisch. Gehen Sie vor Ort. Beobachten Sie den Prozess. Sie werden erstaunt sein, was sich in Ihrer Organisation jeden Tag ereignet.
wertstromanalyse prozess drei zustaende.png
Viele Organisationen haben festgestellt, daß die alleinige Konzentration auf kurzfristige, einzelne Verbesserungsaktionen nicht den erwünschten Erfolg erzielen. Sie sind nicht genug, um die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu verbessern. Ein umfassenderer Ansatz zur Verbesserung im Unternehmen ist notwendig.
Die Wertstromanalyse und das Wertstromdesign stellen eine zukünftige Vision und ein zukünftiges Ziel dar. Die Kombination von beiden Ansätzen verbindet die Vision und die abgeleiteten Aktivitäten zur Verbesserung der Prozesse. Gleichzeitig gibt Sie eine Richtung für die sinnvolle Umsetzung vor.
Die Wertstromanalyse und das Wertstromdesign sind Werkzeuge die Ihnen erlauben Verschwendung aus Sicht des Kunden zu sehen. Parallel geben sie Ihnen eine Methode an die Hand, um diese Verschwendung zu eliminieren.
Sie können die entscheidenden Vorteile wie folgt zusammenfassen:
Die Methoden erfassen und zeigen eine breitere Informationsbereich, als die typischen Prozessdarstellungen
Macht den Blick frei für den Prozessfluss
Der Ansatz vermittelt einen übergeordneten Blick auf die Prozesse
Die Methoden fördern die ganzheitliche Optimierung der Prozesse
Die Methoden vermitteln, wo zukünftige Projekte, Teilprojekte oder einzelne Verbesserungsmaßnahmen im gesamten Kontext sinnvoll sind
Die Wertstromanalyse schafft eine bisher nicht bekannte Transparenz entlang des Wertstroms
Die Methoden helfen bei der Identifikation und Eliminierung von Verschwendung und deren Ursachen
Die Methoden führen zu einer Fokussierung auf die Aktivitäten, die zur Herstellung eines Wertes für den Kunden notwendig sind
Die Werkzeuge helfen den Prozess mit allen wichtigen Daten, Informationen und mit verständlichen Symbolen darzustellen
Die Methoden führen zu einer einheitlichen Sprache und Kommunikation innerhalb der Prozesse
Schafft Klarheit und Transparenz über die einzelnen Aktivitäten im Prozess (Daten, Zahlen, Fakten)
Zeigt schnell Handlungsaktivitäten und Prioritäten auf
Ist die sachliche Grundlage für Diskussionen zu Verbesserungen
Der Blick wird frei für den Fluss der Produktrealisierung
Die Prozesse werden verständlich
Prioritäten zur Verbesserung werden schnell von allen Beteiligten erkannt
Schafft schnell die Basis für Prozessoptimierungen
Benutzen Sie nicht die Erstellung einer Wertstromanalyse, indem Sie Probleme mit Kaizen Blitzen dokumentieren und anschließend diesen einzelnen Problemen nachgehen. Dies ist kein effektiver Weg um eine Verbesserung zu erreichen. Die Verbesserung ist in diesem Fall eher zufällig.
Das wichtigste Ziel für die Erstellung einer Wertstromanalyse des aktuellen Prozesse ist nicht die Darstellung von Problemen, Verschwendungen oder Verbesserungsmöglichkeiten um kurzfristige Lösungen zu generieren.
Das wichtigste Ziel ist die Basis für das Verständnis des aktuellen Prozesses zu schaffen, so daß ein zukünftiger Prozess definiert werden kann.
Benötigen Sie noch mehr Fläche zur Darstellung des Prozesses nutzen Sie meine Ressourcen Seite.
Wertstromdesign
Auf der Basis der Darstellung des Ist – Zustandes sind die Verbesserungspotentiale für einen optimierten Soll – Zustand oft schnell zu entdecken. Der Mensch neigt dazu, diese Verbesserungspotentiale schnell umzusetzen, ohne einer sinnvollen, strukturierten Vorgehensweise bei der Umsetzung zu folgen. Dies gilt es zu vermeiden. Im Folgenden stelle ich einen strukturierter Ansatz für das Wertstromdesign dar.
Wie soll ein Wertstrom grundsätzlich gestaltet sein?
Der Wertstrom hält sich in der Gestaltung an die Grundsätze des Lean Management. Im Fokus von lean management steht die Vermeidung von Verschwendung. Sie gestalten einen schlanken Gesamtprozess, der im Idealfall nur noch optimierte Wertströme und wertschöpfende Prozessen enthält. Die konsequente Vermeidung von Verschwendung ist der Schlüssel zum Erfolg. Die einzelnen Bestandteile der Verschwendung sind im Beitrag 7 Arten der Verschwendung im Detail beschrieben. Es sind:
Transport
Bestände
Bewegung
Wartezeiten
Überproduktion
Übererfüllung von Anforderungen
Ausschuß
Die Verschwendungsarten werden strukturiert durch die Abarbeitung folgender Handlungsfelder angegangen:
Rhytmus und Fluss
Steuerung und Sequenz
Prozesse und Hilfsmittel
Im einzelnen verbirgt sich hinter den Handlungsfeldern folgende Ansätze:
Rhytmus und Fluss
Ziel ist die Schaffung einer kontinuierlichen Fließfertigung durch die Kombination der einzelnen Wertströme. Die Fließfertigung hat sich hierbei am Kundentakt zu orientieren. Der Fluß ist nicht nur auf den physikalischen sondern auch auf den Fluß der Information ausgerichtet. Material- und Informationsfluss geschehen parallel. Die Wertstrommethode ist integrierter Bestandteil der Fabrikplanung.
Steuerung und Sequenz
Zweites Handlungsfeld ist die Steuerung des Flusses. Ziel ist eine massive Vereinfachung der Steuerung. Es sind selbststeuernde Regelkreise in der Fertigung aufzubauen. Die Regelkreise werden über wenige Schrittmacher gesteuert. Die Steuerung der Prozesse wird nah am shopfloor vorgenommen. Ziel ist die massive Vereinfachung der Steuerung. Dies geschieht durch konsequente Nutzung der Shopfloor Steuerung. Unterstützung im Materialfluss erhalten Sie durch die Verwendung von Kanban Regelkreisen oder ähnlichen Prozessregelkreisen. Ziel ist immer die Reduzierung der Durchlaufzeit und Erhöhung der Liefertreue für die einzelnen Teilprozesse und in Summe für den Gesamtprozess.
Hilfreich bei der Auslegung dieser Schritte sind die Inhalte von lean logistics. Ein einfaches Controlling zur Steuerung der einzelnen Sequenzen kann Sie hier unterstützen. Zu erwähnen sind die Ansätze aus:
TOC (anschaulich erklärt in Goldratts Buch: „Das Ziel“
Verhältnis von Bestände, Durchsatz und Durchfluss Littles Law
Prozess und Hilfsmittel
In dem Handlungsfeld Prozesse und Hilfsmittel werden die Bestandteile des Wertstromdesign zusammengefaßt die unter den eigentlichen Arbeitsprozessen verstanden werden. Dies sind zum Beispiel Arbeitsplätze, Maschinen, Hilfs- und Betriebsmittel, etc. Diese Bestandteile müssen zur Erreichung des optimalen Wertstrom ebenfalls angepaßt werden. Man realisiert ein verschwendungsfreies, flussgerechtes Wertstromdesign nicht ohne, daß auch in diesen Bereichen die vorhandenen Inhalte und Abläufe angepaßt oder ausgetauscht werden.
Es existiert keine universelle Lösung zur Erreichung des Optimums in den 3 Handlungsfeldern. Jedoch gibt es bewährte Vorgehensweisen, die Grundsätze und Merkmale in einem optimierten Wertstromdesign verwirklichen.
KPI – Qualitätskennzahlen für den optimierten Prozeß
Wertschöpfungsgrad Anteil der wertschöpfenden Bearbeitungzeit an der gesamten Bearbeitungszeit
Umsetzungsplanung – von der Wertstromanalyse zum Wertstromdesign
Werkzeuge zur Wertstromanalyse und zum Wertstromdesign
Wertstromanalyse Software
Wertstromanalyse Software wie Excel, Visio, Powerpoint, Minitab oder ähnliches hilft bei der Darstellung im Wertstrom. Wunderbar läßt sich Wertstromanalyse jedoch auch erstellen, indem man Pinnwände, braunes Packpapier und entsprechende Post – it benutzt. Durch das interaktive Arbeiten in der Gruppe können Informationen schnell an die Wand gepinnt werden. Entstehen neue Erkenntnisse oder Ideen, so werden die Wertstrom Symbole schnell umgepinnt und die Informationen auf der Wand entsprechend dargestellt.
Wertstromanalyse und value stream mapping (VSM) als hocheffiziente Methode zur Erkennung von Verschwendung und Steigerung der Wertschöpfung erklären wir in diesem Beitrag. Die Wertstromanalyse unterteilt sich in die
Prozessanalyse
Materialflussanalyse
Bestandsanalyse
Steuerungsanalyse
Kennzahlenanalyse.
Anschließend werden spezielle Wertstromanalyse Symbole für die einzelnen Bestandteile der Analyse verwendet, um den Ist – Zustand darzustellen. Das Symbol des Kaizen Blitzes wird zusätzlich verwendet zur Darstellung von Potentialen zur Optimierung des Prozesses.
Als Wertstromanalyse Beispiel werden häufig mehrstufige Prozesse in der Produktion genannt. Die Methode kann jedoch universell verwendet werden. In der Logistik, im Service oder in der Verwaltung sind ebenso Werstromanlyse Beispiele zu finden, bei denen entsprechendes Optimierungspotential umgesetzt wurde.
Im Folgenden wird auf die einzelnen Bestandteile der Wertstromanalyse eingegangen.
Prozessanalyse Zykluszeit (ZZ)
Der Zeitabstand von der Fertigstellung eines Teiles bis zur Fertigstellung des nächsten Teiles ist die Zykluszeit. Verläßt im Abstand von 32 Sekunde ein Teil eine Stanzmaschine, so ist dies die Zykluszeit. Die Zykluszeit wird während der Ist – Aufnahme im Wertstrom durch Beobachtung ermittelt. Der Aufnehmende beobachtet den Gemba, den Ort der Wertschöpfung. Hierbei wird oft die Methode des Kreidekreises angewendet. In einem weiteren Beitrag werde ich die Methode separat erklären.
Während der Bearbeitung eines Vorganges werden genügend Beobachtungen vorgenommen. Die Anzahl der notwendigen Beobachtungen können statistisch ermittelt werden, um eine Aussage mit entsprechend hoher Sicherheit für den Vorgang zu erhalten (siehe auch Konfidenzintervall). Wichtig ist bei den Ermittlungen von Zeiten in der Wertstromanalyse eine ausreichend hohe Zahl von Beobachtungen zu haben. Die Genauigkeit der Beobachtung ist erst an zweiter Stelle zu nennen. Das Ziel der Prozessanalyse ist zuerst einen Überblick über die einzelnen Bestandteile des Prozesses zu erhalten. Der Prozess soll zuerst als einzelner Prozessschritt und alsdann als ganzer Prozess vollumfänglich verstanden werden.
Bearbeitungszeit (BZ)
Die Bearbeitungszeit stellt die Zeit dar, die ein Teil benötigt, um eine Bearbeitung von Anfang bis Ende zu durchlaufen. Zur Messung macht es Sinn ein Teil bei Eintritt in den Prozess zu markieren und genau die Zeit zu messen, die dieses markierte Teil wieder benötigt, um den Prozess zu verlassen. Die Bearbeitungszeit eines Teiles oder Vorganges wird häufig auch als Durchlaufzeit definiert.
Rüstzeit (RZ)
Die Rüstzeit stellt die Zeit dar die benötigt wird um in der Bearbeitung von einem Teil auf das nächste Teil zu wechseln. In erster Linie interessiert der Gesamtanteil der Rüstzeit, weniger die einzelnen Teile der Rüstzeit. Sollte die Rüstzeit entscheidet für den kompletten Prozess sein, so sollte sie mit der SMED Methode untersucht werden. Bei dieser Methode werden die Rüstzeiten in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt und die Optimierungspotentiale aufgezeigt.
Maschinenverfügbarkeit (MV)
Die Maschinenverfügbarkeit wir als Zeit definiert, die eine Maschine zur Bearbeitung zu Verfügung steht. Sie ist ein wichtiger Teil der gesamten Prozessbetrachtung. Sie findet ebenso Eingang in die Betrachtung der OEE (Overall equipement efficiency), der Gesamtanlageneffektivität der Maschinerie.
Verfügbare Arbeitszeit (VA)
Die verfügbare Arbeitszeit gibt an, welche Zeit zur Erbringung der Wertschöpfung zu Verfügung steht. Für die Ermittlung der verfügbaren Arbeitszeit ist es wichtig den Prozeß genau zu kennen. Es macht einen Unterschied ob die verfügbare Arbeitszeit eins zu eins in den Prozeß eingeht, wie zum Beispiel in der Montage, oder aber eher als Anwesenheitszeit zu betrachten ist ohne die der Prozeß trotzdem produzieren könnte.
Für alle Zeiten innerhalb der Wertstromanalyse gilt, daß sie durch Beobachtung am Gemba, also am Ort des Geschehens ermittelt werden müssen. Zeiten in Systemen sind häufig nicht aktuell oder genau genug bestimmt, um die wahren Potentiale im Prozeß zu ermitteln.
Die Prozesskennzahlen werden im Prozesssymbol abgebildet. Dieses Symbol ist das wohl wichtigste Teil der Wertstromanalyse Symbole. Die Symbole gibt es kostenlos als Wertstromanalyse Symbole Excel.xls
Ein weiterer wichtiger Teil der Wertstromanalyse ist die Analyse des Materialflusses zwischen den einzelnen Prozessen oder Bearbeitungsschritten. Die Organisation des Materialflusses und die Abhängigkeiten der einzelnen Prozesse werden unterschiedlich dargestellt.
Push Prinzip
In einem Prozessablauf wird häufig das Push Prinzip zu Organisation des Materialflusses verwendet. Die zu bearbeitenden Teile werden vom ersten zum nächsten Prozeß gebracht und dort abgestellt. Der Charakter dieser Steuerung ist, daß das Teil nicht vor dem nächsten Prozeß eingelagert wird, sondern praktisch auf einem Bereitstellungsplatz vor dem nächsten Prozeß wartet. Der Anstoß zur Produktion des Materials wurde hierbei nicht vom nachfolgenden Bearbeitungsschritt gegeben, sondern ganz zu Beginn der Prozeßkette als Ereignis eingeplant und ausgeführt. Bei dem Push Prinzip werden zwei Varianten unterschieden:
Verbindung zweier Prozesse über einen zwanghaften Fluss
Zwei Prozesse sind über einen zwanghaften Fluss verknüpft, wenn die Reihenfolge der folgenden Bearbeitung vom vorhergehenden Prozess bereits festgelegt ist. Dies ist zum Beispiel bei der Verbindung zweier Prozesse über eine Rollenbahn der Fall. Die Teile, die den ersten Prozess verlassen, werden in der Reihenfolge vom zweiten Prozess abgearbeitet.
Pull Prinzip
Ein wichtiger Bestandteil der Wertstromanalyse ist die Bestandsanalyse. In den Beständen und den damit verbundenen Liegezeiten liegt zumeist das größte Potential für Verbesserungen. Es wurden in der Wertstromanalyse Beispiele festgestellt, bei denen 90 % der Optimierungen durch die Beseitigung von Liegezeiten realisiert werden konnten.
Die Toyota Kata ist eine Ansatz zur strukturierten Umsetzung von Lean Gedanken. Anbei eine Stoffsammlung zur Toyota Kata und ihrem Begründer Mike Rother.
Die Seite von Mike Rother als Basis für alle Unterlagen zur Toyota KATA
49 € + 19% Umsatzsteuer pro Benutzer / pro Vorlage
unbegrenzt
139 € + 19% Umsatzsteuer pro Benutzer / pro Vorlage
Nachlass:
Für Studenten / Studentinnen nach Vorlage der Immatrikulationsbescheinigung (50%)
Beim Bezug von 6 Lizenzen und mehr auf Anfrage
Bestellformular Excel Vorlagen
Für Ihre Bestellung tragen Sie bitte in die angehängte Vorlage die Angaben zu den gewünschten Lizenzen und die Anschrift ein. Schicken Sie bitte das Formular per Mail oder Brief. Die Kontaktdaten sind auf dem Formular vermerkt.
Wie ist ein Benutzer gemäß Lizenzbestimmung definiert?
Ein Benutzer ist ein eindeutiger PC auf dem die Vorlage verwendet wird. Die Vorlage wird mit dem Laufwerk C: (der Serialnummer der Festplatte) des Rechners verbunden. Ändert sich die Serialnummer der Festplatte (Defekt oder ähnliches) kann die Lizenz übertragen werden. Nehmen Sie hierzu dann Kontakt auf. Die Lizenzmiete kann während der Laufzeit nicht auf einen anderen Nutzer übertragen werden.
Wie erhalte ich die Festplatten ID und die Vorlagenversion?
Die 8 stellige Festplatten ID des Laufwerkes C wird Ihnen im Hinweis beim Start der Excel Vorlage angezeigt. Dort sehen Sie auch die entsprechenden möglichen Programmversionen.
Alternativ können Sie dies über Windows ermitteln.
Öffnen Sie die MS DOS Eingabeaufforderung durch Wählen der Lupe
Eingabeaufforderung öffnen
Geben sie folgendes ein: vol c:
Serialnummer Festplatte C
Für dieses Laufwerk erhalten Sie den Wert 521D-26E7. Löschen Sie den Bindestrich und Sie erhalten 521D26E7 als Wert für die Bestellung.
Wie erhalte ich eine Lizenz?
Sie füllen das Bestellformular aus und schicken es (eventuell auch als Anhang zu Ihrer Standardbestellung). Die notwendigen Angaben finden Sie auf dem Bestellformular.
Sie erhalten die gewünschte Vorlage, Ihre Benutzer – ID und die Rechnung zusammen per Mail (1 – 3 Arbeitstage nach Bestelleingang).
Sie geben in die erhaltene Vorlage Ihre Benutzer – ID ein und aktivieren Ihre Lizenz online.
Die Vorlage ist somit voll funktionsfähig
Wie wird die jährliche Lizenz verlängert?
30 Tage vor Ablauf der Lizenz erhalten Sie einen Hinweis auf Verlängerung beim Benutzen der Vorlage
4 Wochen vor Ablauf der jährlichen Lizenz erhalten Sie die Rechnung für ein weiteres Jahr Laufzeit
Nach Zahlungseingang wird die Lizenz erneuert
Über die Online Aktualisierung im Formular, aktualisieren Sie die Lizenz wieder
Die Vorlage kann ein weiteres Jahr benutzt werden
Wollen Sie die Lizenz nicht verlängern, kündigen Sie 4 Wochen zum Laufzeitende.
Was passiert nach dem Ablauf der jährlichen Lizenz, wenn die Lizenz nicht verlängert wird?
Die Ergebnisse der Berechnung und die Vorlage bleiben unverändert
Ihre Vorlage bleibt, wie nach der letzten Berechnung
Es findet jedoch keine Aktualisierung der Berechnung statt
Ich habe keine gültige Lizenz. Wie verhält sich die für einen anderen Benutzer lizenzierte Vorlage?
Die Ergebnisse der Berechnung und die Vorlage bleiben unverändert
Ihre Vorlage bleibt, wie nach der letzten Berechnung
Es findet jedoch keine Aktualisierung der Berechnung statt
Es gilt als Standardwerk zur Wertststromanalyse und Wertstromdesign. Mike Rother ist bekannt durch seine grundlegenden Werkze zum Lean Management. Das value stream mapping wird häufig im Umfeld von Kaizen Aktivitäten angewendet.
