Six SigmaSix Sigma-Prozesse DMAIC und DFSS

Grundlage für Six Sigma ist die standardisierte Vorgehensweise. Diese ist als DMAIC-Prozess definiert und beschrieben. Dabei geht es um die Analyse und Verbesserung von bestehenden Prozessen. Wenn Produkte neu entwickelt oder Prozesse erstmals eingeführt werden, kommt die Methode Design For Six Sigma (DFSS) zum Einsatz. Diese ist hier ausführlich erläutert.

Mit Six Sigma geht es vor allem um die Prozesse und die Prozessqualität. Sie werden permanent auf den Prüfstand gestellt, um Variation und Abweichungen von den Vorgaben und Soll-Werten auszuschließen. Dazu bedient sich das Six Sigma-Konzept selbst eines standardisierten Ablaufs – wobei zwei Fälle unterschieden werden:

  • bestehende Prozesse prüfen, verbessern und optimieren nach dem DMAIC-Prozess
  • Prozesse neugestalten nach dem DMADV-Prozess; weil es sie so vorher nicht gab oder weil sie in ihrer bisherigen Form nicht geeignet sind, die Anforderungen zu erfüllen

Bestehende Prozesse optimieren mit DMAIC

Alle Prozesse im Unternehmen kommen regelmäßig auf den Six Sigma-Prüfstand – insbesondere dann, wenn Fehler, Defekte oder Abweichungen erkennbar sind oder wenn hohe Kosten oder unnötige Verzögerungen vermutet werden. Für diese Fälle kommt der Six Sigma-Kernprozess DMAIC zur Anwendung. Der zugrundeliegende Unternehmensprozess ist bereits beschrieben und etabliert, kann oder muss aber verbessert oder optimiert werden.

Abbildung 1 zeigt die Prozessschritte nach DMAIC im Überblick und benennt die jeweils anfallenden Aufgaben. Mit der Abbildung des Prozesses als Kreislauf wird sichtbar, dass die Prozessoptimierung nach Six Sigma keine einmalige Aufgabe ist und nach einer Prüfung abgeschlossen wird. Auch geprüfte und verbesserte Prozesse sind immer wieder Kandidaten für Prüfungen; das drückt auch die Prozessphase „Control“ aus.

Abbildung 1: DMAIC: Six Sigma-Kernprozess und Aufgaben

Die fünf Prozessschritte nach DMAIC im Einzelnen:

Define

Im ersten Prozessschritt geht es darum, ob man einen Prozess, der geprüft werden soll oder der sich als fehleranfällig gezeigt hat, mit der Six Sigma-Methode verbessern kann. Wenn ja, dann wird in der Define-Phase die Basis gelegt für die weiteren Prozessschritte.

Zunächst wird der Projektrahmen festgelegt. Dazu gehören: Ziele, Aufgaben, Zeitplan. Wichtig ist, die Beteiligten und ihre Rollen zu bestimmen: Six Sigma-Champion als Sponsor, Projektleitung und Projektmitarbeiter. Außerdem wird die Ausgangssituation beschrieben. Hier müssen die Probleme, Fehler und Fehlermöglichkeiten benannt und anhand von Kennzahlen dargestellt werden.

Dazu werden die Variablen und Messwerte festgelegt, die zeigen, ob der Prozess, so wie er aktuell durchgeführt wird, die erforderliche Qualität leisten kann, ob er den Anforderungen der Produktspezifikation und der Kunden genügt. Außerdem wird geprüft, wie die Prozessergebnisse streuen. Wenn es immer wieder zu großen Abweichungen kommt, ist der Prozess nicht unter Kontrolle. Das ist wichtig zu erkennen, um den Ursachen für die Fehler zu entdecken.

Mit den folgenden Aufgaben ist der erste Prozessschritt abgeschlossen und das Projekt definiert:

  • Projektrahmen und Projektziele sind festgelegt
  • Projektbeteiligte und Rollen sind festgelegt
  • Variablen sind ermittelt
  • Prozesszustand ist analysiert

Measure

In der Phase „Measure” wird der Prozess im Detail untersucht. Dazu wird zunächst der Ist-Zustand ermittelt. Das umfasst zunächst die genauen Prozessschritte, die Tätigkeiten, die Inputs und die Outputs des Prozesses. Diese werden im Detail erfasst und dokumentiert.

Dann wird die Prozessqualität anhand der definierten Variablen und Messwerte ermittelt. Dabei werden die Messysteme zuvor auf Zuverlässigkeit geprüft. Die definierten Prozessdaten werden gemessen und statistisch ausgewertet. Wenn zu Beginn mehrere Messwerte erhoben werden, dann können diese nach und nach reduziert und eingegrenzt werden, wenn klar ist, worin der Fehler und die Ursachen begründet sein können.

Mit der Messung der Prozesswerte entstehen zahlreiche Daten. Diese werden oft zunächst in einer Qualitätsregelkarte erfasst und als Verlaufsdiagramm dargestellt. Um zu bewerten, ob der Prozess so abläuft, wie er soll und ob er unter Kontrolle ist, werden die Messwerte in Bezug gesetzt zu einem akzeptablen Bereich, in dem Variation zulässig ist. Er wird begrenzt durch eine obere Warngrenze, obere Eingriffsgrenze oder obere Kontrollgrenze und durch entsprechende Grenzen unten. Dies ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Prozessqualität in der Regelkarte darstellen

Deshalb wird eine Fehleranalyse durchgeführt; die Ursache-Wirkungs-Analyse. Dazu wird ein Fehlerbaum erstellt, in dem mögliche Ursachen aufgeführt sind, die dann Schritt für Schritt überprüft werden können. Dazu sollte der Prozess im Detail und vor Ort beobachtet und mit vollzogen werden.

Am Ende der Phase „Measure“ wurden folgende Aufgaben erledigt, und es liegen entsprechende Daten und Informationen vor:

  • Variablen und Messgrößen sind definiert und eingegrenzt
  • Messsysteme sind überprüft und messen korrekt
  • Prozess und alle Einflussfaktoren sind ermittelt
  • Datenerhebungsplan ist festgelegt
  • Prozessdaten im Ist-Zustand sind erhoben
  • mögliche Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge sind identifiziert

Analyse

In der Phase „Analyse“ werden die zuvor erhobenen Daten und Messwerte analysiert und genaue Erklärungen für das fehlerhaft Prozessverhalten gesucht. Damit soll deutlich werden, was geändert werden muss, wie der Prozess verbessert werden kann und wie eine Lösung aussehen kann.

Um den genauen Ursachen für Fehler und Defekte auf die Spur zu kommen, müssen einzelne Prozessparameter, Inputs oder Ausführungen, verändert werden. Die Datenanalyse muss so erfolgen, dass sichtbar wird, welche Parameter geändert werden sollten.

Dann wird die Variation vorgenommen und wieder gemessen. In Six Sigma wird dieser Schritt als „Design of Experiments“ (DOE) bezeichnet. Auch hier ist empfehlenswert, die geänderten Abläufe genau und vor Ort zu beobachten und die entsprechenden Messungen vorzunehmen. Zeigen sich messbare und statistisch belastbare Verbesserungen, kann die Veränderung ein Teil der Lösung sein.

So werden Schritt für Schritt Daten statistisch analysiert, Veränderungen vorgenommen, wieder gemessen, Ursache-Wirkungsbeziehungen identifiziert und Verbesserungen und Lösungen identifiziert. Das sind die Ergebnisse nach der Phase „Analyse“:

  • Prozessdaten sind statistisch ausgewertet
  • einzelne Parameter wurden variiert und Ergebnisse sind geprüft (DOE)
  • Ursachen sind erkannt
  • mögliche Lösungen sind identifiziert

Improve

In der Phase „Improve“ werden die Maßnahmen durchgeführt und Prozessveränderungen realisiert, die zuvor als Lösung und Verbesserung identifiziert wurden. Dazu werden diese Maßnahmen und Änderungen beschrieben und erläutert. Außerdem wird ein Zeitplan für die Umsetzung entwickelt, und die Personen werden festgelegt, die für die Umsetzung verantwortlich sind.

Aus dem Analyse-Projekt der ersten drei Six Sigma-Phasen wird ein Umsetzungs-Projekt. Deshalb gelten wie üblich die Regeln des Projektmanagements.

Gegebenenfalls sind mit Beginn der Phase die Lösungen noch nicht im Einzelnen festgelegt. Dann muss das Projektteam selbst kreativ und konstruktiv überlegen, wie einzelne Lösungen in der Praxis und mit den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern vor Ort umgesetzt werden können.

Entscheidend ist, dass die Lösungen und die einzelnen Maßnahmen und Änderungen an den zuvor identifizierten Ursachen und Quellen der Probleme, der Fehler und Defekte ansetzen und diese dauerhaft beseitigen oder eingrenzen – so dass die entsprechenden Prozessparameter innerhalb der geforderten Grenzen sind; der Prozess also geeignet und unter Kontrolle ist. Das wird durch entsprechende Messungen der relevanten Variablen und Parameter nachgewiesen.

Am Ende dieser Phase liegen folgende Ergebnisse vor:

  • Maßnahmen zur Prozessverbesserung und Fehlerbeseitigung sind festgelegt
  • Projektteam und Projektrahmen für die Umsetzung sind definiert
  • Lösungen, die Fehlerursachen beseitigen, sind umgesetzt
  • Verbesserungen und Fehlerbeseitigung lassen sich messen und belegen

Control

Ein wesentliches Merkmal des Six Sigma-Prozesses ist, mit der Umsetzung der Lösung das Projekt nicht zu beenden, sondern sicherzustellen, dass die Lösung dauerhaft funktioniert und die Projektverbesserungen und Fehlerbehebungen langfristig erhalten bleiben. Das soll in der Phase „Control“ sichergestellt werden.

Dazu werden weiterführende Maßnahmen ergriffen, die für die feste Verankerung der realisierten Lösungen im Prozess, in der Technologie und bei den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sorgen. Das kann dadurch erfolgen, dass Messungen regelmäßig durchgeführt werden, dass Verfahren und Technik verändert werden (Stücklisten, Rezepturen, Arbeitspläne, Arbeitsanweisungen, Maschineneinstellungen, Arbeitshilfen, Betriebs- du Hilfsstoffe etc.) und dass die im Prozess eingebundenen Personen für die Lösungen sensibilisiert und geschult werden.

Zeigen die regelmäßigen Messungen, dass doch wieder Fehler oder Verschlechterungen auftauchen, braucht es unverzüglich Gegenmaßnahmen. Diese sind im Kontrollplan (Out-of-Control-Action-Plan, OCAP) festgehalten.

Schließlich wird mit dem Ende ermittelt, welcher Nutzen und welche Kosten mit dem gesamten Six Sigma-Projekt und seiner Umsetzung verbunden sind. Der Nutzen sollte festgemacht werden an: Kundenzufriedenheit, Fehlerreduzierung, Verringerung von Durchlaufzeiten und Kosteneinsparungen. Die Kosten resultieren aus den unmittelbaren Projektkosten sowie aus den Kosten, die mit Investitionen für die Lösungen verbunden sein können. Darüber hinaus sollten auch die vielen Lerneffekte (Lessons Learned), die mit dem Projekt in allen Fällen immer verbunden sind, als Nutzen gewürdigt und für die Zukunft dokumentiert werden.

Am Ende der Phase „Control“ und des Projektes insgesamt ist also erreicht:

  • der Prozess ist auf einem besseren Niveau und ohne Fehler standardisiert
  • Nutzen, Kundenzufriedenheit und Einsparungen sind nachgewiesen
  • Lerneffekte sind sichergestellt

Produkte und Prozesse neu definieren und gestalten mit DFSS und DMADV

Ist der Unternehmensprozess als solcher noch nicht definiert und etabliert oder muss ein bestehender Prozess ganz neugestaltet werden, dann läuft das Six Sigma-Projekt nach dem sogenannten DMADV-Prozess ab. Das ist ein Kernprozess nach dem sogenannten Design For Six Sigma (DFSS). Dieses Prinzip kommt auch dann zum Tragen, wenn es um die Produktentwicklung geht. Schon bei der Planung, Konzeption und Entwicklung neuer Produkte oder Dienstleistungen soll Six Sigma der Maßstab für Qualität und Kundenzufriedenheit sein.

Design For Six Sigma (DFSS)

Design For Six Sigma ist eine Methode, die bei der Konzeption, Planung, Entwicklung und Realisierung neuer Produkte oder Prozesse angewendet wird. Dabei sollen die Anforderungen aus Six Sigma bereits frühzeitig, vor der Realisierung oder Produktion, beachtet und angewendet werden. DFSS kommt dann zum Tragen, wenn die Produkte und Prozesse als solche noch nicht existieren.

Die Vorgehensweise bei DFSS ist nicht standardisiert. Oft wird der Six Sigma-Kernprozess DMAIC variiert – etwa in der Form des DMADV-Prozesses: Define, Measure, Analyse, Design, Verify.

Die Prozessschritte nach DMADV und DFSS sind:

  1. Define: Definieren der Projektziele und Kundenwünsche (intern und extern)
  2. Measure: Messen und Festlegen von Kundenbedürfnissen und Spezifikationen
  3. Analyse: Analysieren der Prozessmöglichkeiten, um Kundenbedürfnisse zu erfüllen
  4. Design: Genaue und detaillierte Gestaltung des Prozesses, um Kundenbedürfnisse zu erfüllen
  5. Verify: Umsetzung, Einführung, Steuerung und Überwachung des neuen Prozesses und seiner Qualitätsanforderungen; insbesondere der Variablen, die als Critical-to-Quality definiert wurden

Diese Vorgehensweise bei der Produktentwicklung und bei der Neugestaltung von Prozessen unterscheidet sich vom DMAIC-Prozess an mehreren Stellen. Insbesondere können keine Daten zum Ist-Zustand gemessen und analysiert werden. Die Phasen „Measure“ und „Analyse“ können also nicht vor dem Hintergrund statistischer Auswertungen und Ursachenanalyse durchgeführt werden. Vielmehr wird hier festgelegt:

  • messbare Kundenanforderungen, Ziele und Leistungskennzahlen des neuen Prozesses
  • die Variablen „Critical-to-Quality” festlegen
  • Messsysteme, Messverfahren und Messwerte (Variablen), die nach Einführung des Prozesses überwacht werden
  • Fehlermöglichkeiten und Einflussfaktoren identifizieren, analysieren und überwachen

In der Phase „Design“ werden die neuen Produkte und Prozesse dann im Detail geplant. Die Produktmerkmale und Qualitätskriterien (Toleranzbereiche) sowie die Abläufe, Hilfsmittel, Tätigkeiten und Vorrichtungen der Prozesse werden genau spezifiziert und beschrieben. Dabei wird aus der Six Sigma-Sicht vor allem darauf geachtet, wie die kritischen Qualitätsmerkmale (Critical-to-Quality) und die entsprechenden Messwerte im Betrieb überwacht und analysiert werden. Zudem werden Kennzahlen zu Kosten und Durchlaufzeiten betrachtet (Wirtschaftlichkeit und Kosten-Nutzen-Verhältnis des Prozesses).

Hinweis: Produktplanung und Prozessplanung

Wenn Sie neue Produkte und Prozesse planen, können Sie auch bei Six Sigma und beim DMADV-Prozess die Methoden und Werkzeuge einsetzen, die grundsätzlich bei der Produktplanung und Prozessgestaltung hilfreich sind. Ausführliche Erläuterungen und Vorlagen dazu finden Sie in den Handbuch-Kapiteln Produktplanung und Prozessmanagement.

In der Phase „Verify“ wird das Produkt und der Prozess dann realisiert und umgesetzt. Das kann als Pilot oder als Vorserie organisiert werden. Wenn der Prozess startet, werden die zuvor definierten Daten und Messgrößen ermittelt und ausgewertet. Daran schließt sich dann der „klassische“ Six Sigma-Kernprozess DMAIC an, wie er oben beschrieben ist.

Praxis

Klären Sie, was der Anlass und die Gründe sind, warum Sie einen Ihrer Unternehmensprozesse nach der Six Sigma-Methode betrachten und ein entsprechendes Six Sigma-Projekt definieren. Unterscheiden Sie dabei:

  • bestehenden fehlerhaften oder kritischen Prozess verbessern
  • neuen Prozess planen und realisieren

Prüfen Sie für einen bestehenden Prozess, ob er überhaupt mit Six Sigma bearbeitet werden muss. Wenn die Lösung des Problems offensichtlich und klar ist, braucht es diese Vorgehensweise nicht. Wenn unklar ist, warum der Prozess fehlerhaft ist, kann ein Six Sigma-Projekt definiert werden.

Klären Sie dann, welches Thema, welche Aufgabe, welches Problem und welche Prozesse genau Sie mit Six Sigma betrachten, verbessern und lösen wollen. Klären Sie die Aufgaben für die einzelnen Prozessschritte. Fassen Sie die wichtigen Aufgaben und Aktivitäten zu den einzelnen Prozessschritten nach DMAIC in den folgenden Vorlagen zusammen. Sie können in der Abbildung die wesentlichen Punkte als Grafik darstellen.

Planen Sie dann Ihr Six Sigma-Projekt und seinen Ablauf, indem Sie die einzelnen Phasen des Kernprozesses DMAIC planen. Dazu zählen folgende wichtige Aufgaben und Fragestellungen, die Sie jeweils klären und beantworten müssen:

Define

Richten Sie ein Six Sigma-Projekt ein und legen Sie den Projektrahmen fest. Erläutern Sie dazu insbesondere die Ziele, die Rahmenbedingungen und den Zeitplan.

Stellen Sie dann das Six Sigma-Team zusammen. Bestimmen Sie die Projektleitung (Black Belt), die Projektmitarbeiter (Green, Yellow Belt) und den Auftraggeber oder Sponsor (Champion). Außerdem legen Sie fest, wer das Projekt methodisch begleitet und bei Bedarf unterstützt (Master Black Belt).

Beschreiben Sie dann den Prozess und den Ist-Zustand:

  • Was haben Sie festgestellt?
  • Worin besteht das Problem?
  • Welche Fehler oder Defekte sind sichtbar?
  • Welche Auswirkungen und Folgen sind damit verbunden?

Leiten Sie daraus ab, welche Variablen oder Parameter Sie im ersten Schritt messen und auswerten wollen, um der Problemursache auf die Spur zu kommen.

Nutzen Sie für die Projektdefinition auch die Erläuterungen und Vorlagen aus dem Handbuch-Kapitel Projektmanagement mit Excel. Halten Sie die wichtigsten Informationen zu Ihrem Six Sigma-Projekt in einer Übersicht fest. Nutzen Sie dafür das folgende Formular.

Measure

Nehmen Sie dann die notwendigen Messungen der Variablen und Parameter vor.  Erstellen Sie dazu einen Datenerhebungsplan und prüfen Sie die Messverfahren und Messysteme. Beachten Sie dabei die Rahmenbedingungen und mögliche Einflussfaktoren.

Grenzen Sie mit Ihren Messungen ein, worin die Ursache(n) für die Fehler oder Prozessprobleme liegen könnten. Machen Sie mögliche Zusammenhänge sichtbar zwischen Ursachen und Wirkungen.

Nutzen Sie für die Messung und für die nächsten Schritte der Phase „Analyse“ auch die Erläuterungen und Vorlagen aus dem Handbuch-Kapitel Qualitätsmanagement mit Excel.

Analyse

Werten Sie die Messdaten aus und nutzen Sie dazu die unterschiedlichen Methoden der Statistik und Datenanalyse. Ziel dabei ist, die Ursachen zu erkennen, die zu den Fehlern oder Instabilitäten im Prozess führen (können) und mögliche Lösungen zu finden, um die Fehler zu beseitigen.

Für die zahlreichen statistischen Auswertungen im Rahmen von Six Sigma hat sich inzwischen die Statistik-Software MINITAB als Standard herausgestellt. Sie wird von vielen Schulungsanbietern und von Unternehmen für Six Sigma-Projekte eingesetzt. Mehr finden Sie unter: www.minitab.com

Improve

Aus den Analyseergebnissen leiten Sie die Lösungen, Änderungen und Verbesserungen ab, mit denen Sie die Probleme und Fehler eines Prozesses beseitigen. Setzen Sie diese nun um. Ihre Aufgaben sind:

  • Liste der Maßnahmen, Änderungen und Verbesserungen zusammenstellen, die Sie umsetzen wollen
  • Projektteam für die Umsetzung und Realisierung einrichten
  • Projekt „Umsetzung von …“ planen – nach den allgemeinen Regeln des Projektmanagements
  • Lösung umsetzen, Abläufe anpassen, Anweisungen anpassen, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter schulen, Hilfsmittel zur Verfügung stellen, Technik anpassen
  • Messverfahren und Messmittel festlegen, mit denen Sie die Ergebnisse der Umsetzung und der Veränderungen überprüfen
  • Daten erheben, Messungen durchführen, Daten auswerten und prüfen, ob die Verbesserungen erzielt werden
  • Ursachen für Probleme und Fehler beseitigen

Für die Messung und Datenauswertung gehen Sie ähnlich vor wie in den Phasen „Measure“ und „Analyse“. Gegebenenfalls müssen Sie Lösungen nachbessern oder fein justieren.

Control

Mit der letzten Phase „Control“ schließen Sie Ihr Six Sigma-Projekt ab. Sie stellen sicher, dass die Maßnahmen, die Sie in der Phase „Improve“ umgesetzt haben, dauerhaft funktionieren und eingehalten oder angewendet werden. Der Prozess mit allen seinen Merkmalen, den Tätigkeiten der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie der Hilfsmittel und Betriebsmittel wird standardisiert und als neuer oder optimierter Prozess dokumentiert. Ihre Aufgaben sind:

  • Prozessdokumentation erstellen
  • Projekt-Controlling durchführen und Kosten und Nutzen des Six Sigma-Projekts ermitteln und dokumentieren
  • Lerneffekte für zukünftige Projekte festhalten und an alle Kolleginnen und Kollegen und das Six Sigma-Team weiterleiten (Lessons Learned)

Um die vielfältigen Aufgaben, die mit einem Six Sigma-Projekt anfallen, besser zu erfüllen, werden jeweils unterschiedliche Methoden, Verfahren und Werkzeuge eingesetzt. Diese sind im Six Sigma-Werkzeugkasten beschrieben. Im folgenden Abschnitt dieses Handbuch-Kapitels werden diese 7x7 Werkzeuge vorgestellt.

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