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Ingenieurbüro Roden www.sixsigma-consulting.net

Design for Six Sigma Einführung

Grundlagen der Prozess-und Produktentwicklungmit DFSS Methoden

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Version 5_5

Kräfte, die grundsätzlich auf ein Unternehmen einwirken

Preisdruck

Innovationsdruck

Kostendruck

Verdrängung

Qualität

Geschwindigkeit

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Version 5_5

66σσσσσσσσ

Verbesserungsstrategien, die den Erfolg sichern

Erfolg

InnovationProdukte schneller &

besser entwickeln

Unnötige Schritte

entfernen

Streuungreduzieren & Qualität steigern

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Version 5_5

Was ist Design for Six Sigma ?

DFSS ist ein Geschäftsprozess der sich auf die Verbesserung der Produkt- und Prozessentwicklung fokussiert.

Wirkungsvoll eingesetzt sichert DFSS das richtige Produkt mit den richtigen Eigenschaften zum richtigen Zeitpunkt.

DFSS ist eine effektive Methode zum „Programm– Management“, die Scorecards (Bewertungswerkzeuge) für Teams und für Produkte einsetzt.

DFSS verbessert den Entwicklungsablauf durch Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen, die ein „Design-In“ der Six Sigma Qualität erlauben.

DFSS konzentriert sich auf die Produkt/Prozess – Streuung

DFSS sichert den Entwicklungsprozess ab, so dass bessere Ergebnisse erzielt werden (First Time right)

Quelle: ASQ DFSS Course 2004

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Version 5_5

Null Toleranz für Fehler direkt im Design

Qualität der Komponenten

5 von 1 Mio Chips sind beim Kunden defekt

(=5ppm)

Qualität der Komponenten

5 von 1 Mio Chips sind beim Kunden defekt

(=5ppm)

Eine typische Applikation von Siemens VDO hat ca. 300 Komponenten

Qualität der Applikation

1.500 von 1 MioApplikationen sind defekt

Qualität der Applikation

1.500 von 1 MioApplikationen sind defekt

Ein moderner Mittelklassewagen hat ca. 50 Applikationen

Qualität des Autos 75.000 von 1 MioAutos sind defekt

(75.000 ppm = 7.5 %

Qualität des Autos 75.000 von 1 MioAutos sind defekt

(75.000 ppm = 7.5 %

Die Herausforderung für den Automobilmarkt

Quelle: NXP Semiconductors, Hamburg 2006

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Version 5_5

Warum brauchen wir DFSS ?

Quelle: Workshop über die Zukunft des Entwicklungsprozesses, Boston USA, 2004

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Version 5_5

Die 5 Sigma Mauer stoppt die Verbesserung

Die Verbesserung existierender Produkte und Prozesse mit der DMAIC Methode stößt bei ca. 5 Sigma an eine Mauer, die sich nur über

verbesserte Designmethoden durchbrechen lässt.

6σσσσ

DMAIC

IDDOVDMADV

IDEA

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Version 5_5

Ökonomiekurve der Verbesserung

Aufwand und Kostenin Produkt / Prozess

Sigma Quality Level (Z–Level)

2 3 4 5 6

Typische 5 Sigma Mauer

Produkt / Prozess wird wieder teurer Optimaler

Einsatzpunkt

6σσσσ

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Version 5_5

DFSS Angriffspunkte im Entwicklungsprozess

Relative Kosten einerDesign Änderung

• „Design In“ der Qualität am günstigsten Punkt

• Six Sigma Produkte direkt aus der Entwicklung

• „Design In“ der Qualität am günstigsten Punkt

• Six Sigma Produkte direkt aus der Entwicklung

Forschung Konzeption Entwicklung Produktion

1

10

100

1000 DFSS Fokus

DMAIC Fokus

10


Version 5_5

Die Vorteile von DFSS

Benötigte Ressourcen

Zeit

ErwirtschafteterGewinn

Launch Launch

DFSS = Predictive Design

• Frühe Problemerkennung• Früherer Markteintritt• Früherer Gewinnzeitpunkt• Niedrigere Entwicklungskosten • Robustes Produkt bei Markteintritt

DFSS = Predictive Design

• Frühe Problemerkennung• Früherer Markteintritt• Früherer Gewinnzeitpunkt• Niedrigere Entwicklungskosten • Robustes Produkt bei Markteintritt

Konventionell = Reactive Design

• Unreife Produkte• Problemerkennung nach Launch• Hoher Nachbesserungsaufwand• Kostenexplosion• Unzufriedene Kunden

Konventionell = Reactive Design

• Unreife Produkte• Problemerkennung nach Launch• Hoher Nachbesserungsaufwand• Kostenexplosion• Unzufriedene Kunden

HohesInvestmentin frühenPhasen

Quelle: Air Academy DFSS Präsentation

HohesInvestment

nach Produkt-

einführung

DFSS

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Version 5_5

Die Nachteile ohne DFSS

Calender time

Projecteffort

Source: Smith & Reinertsen

Marketclock

Projectclock

Lost marketopportunityLost marketLost marketopportunityopportunity

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Version 5_5

Die Schlüsselelemente von DFSS

Programm Management

Produkt Plattformen

Programm Management

Produkt Plattformen

Produkt Scorecards

Critical Parameter Management

Produkt Scorecards

Critical Parameter Management

Modellbildung

Simulation

Design Optimierung

Modellbildung

Simulation

Design OptimierungProjekt Management

Risk Management

Projekt Management

Risk Management

DFSSDFSS

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Version 5_5

Beispiel für Programm Management

Quelle Philips Speed PCP 1997Planning Realisation

Know-How PlanningKnow-How Planning

ProgrammingProgramming

Product Launch

TechnologyKnow-How Generation

TechnologyKnow-How Generation

Product RealisationProduct Realisation

ManufacturingManufacturing

Architecture &Standard Design Creation

Architecture &Standard Design Creation

Manufacturing Process &Component Preparation

Manufacturing Process &Component Preparation

DesignMaintenance

DesignMaintenance

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Version 5_5

© Roden & PartnerIngenieurbüro fürBeratung & TrainingDie grundsätzlichen Projektschritte in DFSS

Identifiziere die Anfor-derungen

der Kunden

Spezifiziere das Produkt

oder die Dienstleistung

Verifiziere das Ergebnis gegen ALLE

Kundenanforderungen

Bewerte mögliche Funktionskonzepte

und wähle das Beste Konzept aus

Plane; entwerfe und konstruiere das

Produkt oder den Prozess

Kläre Notwendigkeit

und Zielstellung.Definiere dasProjekt Team

Starte das Projekt

Definiere kritische

Leistungs-parameter

Betrachte mögliche Fehlfunktionen und deren Vermeidung

(Simuliere die Funktion)

Teste die Funktionen und überwache

kritische Leistungsparameter

Optimiere das Design Installiere dauerhafte

Prozesskontrolle

Schließe das Projekt

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Version 5_5

DFSS – Roadmap für technische Produktentwicklung

I D O VD

Drehbuch für eine Neuentwicklung (vereinfacht)

Überprüfe die Funktion gegen die in 3) genannten BedingungenInstalliere Messungen zur LeistungskontrolleÜbergebe die Neuentwicklung an den Kunden (Produktion)

131415

Verify

Teste (Simuliere) die neue Entwicklung gegen die SpezifikationBeseitige Funktionsschwächen und optimiere die neue Entwicklung

1112

Optimize

Entwickle und bewerte alternative LösungskonzepteEntwerfe die Funktionselemente des ausgewählten Konzepts Berechne die zu erwartende Effizienz und Qualität

8910

Design

Beschreibe die grundsätzliche FunktionIdentifiziere die kritischen Leistungsparameter (CTQ)Schreibe eine Spezifikation die vom Kunden abgezeichnet wird

567

Define

Definiere die generelle Zielstellung, den Zeitrahmen und BeteiligteSammle Informationen über die erwartete Funktionalität (VOC)Sammle Informationen über die Einsatzbedingungen (VOC)Komplettiere den Projektplan und den Projektauftrag

1234

Identify

AktionNrPhase

16


Version 5_5

Es gibt kein Standardmodell der Projektphasen in DFSS

Affirm: confirmation / pilot studies, stress the system / sensitivity

Validate: see leftValidate: test the design; assess performance, failure modes, reliability, and risks; pilot the design and implement a control plan

Verify: monitor performance ofthe design to verify that it meets requirements

Evaluate: tolerancingcapability (short-term) , sources of variation, studies reliability, evaluate deliverables and scorecard

Optimize: see leftOptimize: assess processcapabilities to achieve critical design parameters and meet CTQs, develop detailed design elements, determine toleran-ces, predict performance, optimize the design

Design: develop detailed design elements, determine tolerances, optimize the design and validate the ability to meet requirements

Design: conceptual design, modeling, functional design, robust design,

Design: define the ideal transfer function, develop and evaluate design alternatives, select a best-fit concept, deploy CTQs, predict sigmacapability

Design: identify functionalrequirements, develop and evaluate design alternatives, select a best-fit concept, deploy CTQs, predict sigmacapability

Analyze: assess available options for meeting design requirements and select a best-fit concept, assess process capabilities

Define: develop critical to quality requirements, identify functional requirements, definedesign parameters

Measure: develop Critical toQuality requirements andfunctional requirements

Identity: project charter, defining requirements - voiceof customer, identifydeliverables and scorecard

Identify: decide on project, develop team and teamcharter, gather VOC, performcompetitive analysis

Identify: develop team and team charter, gather VOC, perform competitive analysis, develop critical to qualityrequirements

Define: develop design goals,team and team charter, projectobjectives & deliverables

IDEAIDDOVIDOVDMADV

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Version 5_5

„Normale“ Verbesserungsthemen werden häufigzu DFSS Projekten

Strategie wählen

Strategie wählen

Notwendigkeit zu Verbesserung – Veränderung - Innovation

Notwendigkeit zu Verbesserung – Veränderung - Innovation

ProzessVerbesserung

ProzessVerbesserung

• Blankes Blatt Papier• Identifikation der Wünsche• Design• Optimierung• Erprobung

• Blankes Blatt Papier• Identifikation der Wünsche• Design• Optimierung• Erprobung

66σσ

Neuer EntwurfRe-Design

Neuer EntwurfRe-Design

• baut auf existierendemDesign auf

• Problem und Zielstellung• Analyse• Verbesserung

• baut auf existierendemDesign auf

• Problem und Zielstellung• Analyse• Verbesserung

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Version 5_5

Die Entscheidung zwischen DFSS und DMAIC

Robustheit Verbesserung

6σσσσStart

?

Existiert das Produkt/ der Service ?

JaNein

Define

Measure

Analyze

Improve

?

Control

YieldCycle Time

CTQerfüllt ?

Ready

Nein

Yieldhoch

genug ?

Identify

Develop

Optimize

Validate

? Nein

Define

Ja

Define

Measure

Analyze

Improve

?

Control

YieldCycle Time

CTQerfüllt ?

Ende

Nein

Leistungslücke kann geschlossen

werden ?

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Version 5_5

© Roden & PartnerIngenieurbüro fürBeratung & TrainingEin konventioneller Produktentwicklungsprozess

CAConceptApproval

SASpecification

Approval

PSProject Start

Milestone 1

Milestone 2

Milestone 3

DADesign

Approval

FVFunction

Verification

Milestone 4

Milestone 5

- customer identified- resources defined- charter signed

- feasability study positive- specification filled inand signed by customer

- alternative concepts developed- concept evalution & selection done- time & cost plan ready- risk analysis executed

- workflows designed- systems set up- FMEA done- test & simulation positve

- 100% functions tested- robustness proved- performance monitoring set up

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Version 5_5

Identify

Define

Design

Optimize

Validate

BauenTesten

Verbessern

BauenTesten

Verbessern

Erproben

Designerprobung im konventionellen Entwicklungsprozess Diskussionsbasierter AbstimmungsprozessDiskussionsbasierter Abstimmungsprozess

FormularvorgabenFormularvorgaben

Funktionale Erfordernisse

Produkt/ProzessSpezifikation

Konzept-• Bewertung• Auswahl• Realisierung

Funktionalität

QualitätsniveauRobustheit

SPCSPC

RiskRisk

FMEAFMEA

Qualitätsniveau und Robustheit werden über

Anwendungsdaten bestimmt und

nachträglich verbessert

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Version 5_5

Identify

Define

Design

Optimize

Validate

ModellierenSimulierenOptimieren


Verifizieren

Designerprobung im DFSS Prozess

QFD 1Anforderungen �� Spezifikation


QFD 2Spezifikation ��

Konzept


Konzept

QFD 4Funktionen ��

SPC Messungen


SPC Messungen

QFD 3Konzept ��

Einzelfunktionen

QFD 3Konzept ��

Einzelfunktionen




FunktionalitätQualitätsniveau

Robustheit

Worst CaseApplikationsVerhalten SPCSPC

DOEDOETesten

ExperimentierenVerbessern

VOC; CTQKano- ModellVOC; CTQ

Kano- Modell

RiskRisk

FMEAFMEA

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Version 5_5

Identify

Define

Design

Optimize

Validate

Der entscheidende Übergang der Realisierungsschwelle



TestenExperimentieren

Verbessern

Eigenschaftenabschätzen

Eigenschaftenabschätzen

Verifizieren Realisierungsschwelle

Erproben Realisierungsschwelle

BauenTesten

Verbessern

BauenTesten

Verbessern

DOEDOE

Fokus auf Funktion

Robustheit erst in der Anwendung

Fokus auf Funktion

Robustheit erst in der Anwendung

Fokus auf Robustheit

Eigenschaften durch Simulation optimiert

Fokus auf Robustheit

Eigenschaften durch Simulation optimiert

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Version 5_5

Identify

Define

Design

Optimize

Validate

Die DFSS Werkzeuge




Konzept


Konzept


SPC Messungen


SPC Messungen

QFD 3Konzept ��

Einzelfunktionen

QFD 3Konzept ��

Einzelfunktionen




FunktionalitätQualitätsniveau

Robustheit

Worst CaseApplikationsVerhalten

VOC; Kano- ModellCTQ - Flowdown

VOC; Kano- ModellCTQ - Flowdown

Concept Risk AnalysisConcept Risk Analysis

Design FMEADesign FMEA

Function SimulationFunction Simulation

Capability PredictionCapability Prediction

Robust OptimizationRobust Optimization

Design of ExperimentsDesign of Experiments

SPCSPC

Prozess FMEAProzess FMEA

Critical Parameter Identification

Critical Parameter Identification

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Version 5_5

Beispiel DFSS Methoden

• Kano Modell

• VOC + CTS

• QFD

• TRIZ

• FMEA

• DOE

• Robust Design

• DFM + DFT

• SPC

• Kano Modell

• VOC + CTS

• QFD

• TRIZ

• FMEA

• DOE

• Robust Design

• DFM + DFT

• SPC

Zukunftsprojektion von Kundenerwartungen

Erfassen und Klassifizieren von Kundenerwartungen

Transformation von Anforderungen in Eigenschaften

Lösungsdatenbank für technische Probleme

Präventive Fehlerbetrachtung

Optimierung der Streuungen

Optimierung für Produktion und Test

Prozessfähigkeit und –Kontrolle in der Produktion

Versuchsmethodik und Modellbildung

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Version 5_5

Resümee

(für technische Entwicklungen)

Design for Six Sigma besitzt einige einfache Grundprinzipien, deren Umsetzung zum Teil sehr

bekannte Werkzeuge wie QFD, FMEA, DOE und SPC erfordert.

In der Optimierung eines Designs für Robustheit kommen Simulationen in Verbindung mit

umfangreichen statistischen Analysen zum Einsatz.

Die konkrete Umsetzung der Prinzipien hängt stark vom Produkt und vom Herstellungsprozess ab. Es gibt

keine einheitlichen Patentlösungen.

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Version 5_5

Dr. Jutta Illert

� Organisationsentwicklung

� Change Management

� Lean Systeme

Herbert Roden

� Six Sigma Training

� Lean Management

� Design for Six SigmaKlaus Kleinen

� Lean Six Sigma

� Qualitätsmanagement

� Design for Six Sigma

Unser Kernteam :

Helmut Spring

� Six Sigma Coaching

� Technische Systeme

� Technische Problemlösung

Interessiert an Design for Six Sigma ?

…….dann sollten wir miteinander reden,

Sie erreichen uns unter www.sixsigma-consulting.net

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