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Design for Six Sigma Einführung
Grundlagen der Prozess-und Produktentwicklungmit DFSS Methoden
2
Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Kräfte, die grundsätzlich auf ein Unternehmen einwirken
Preisdruck
Innovationsdruck
Kostendruck
Verdrängung
Qualität
Geschwindigkeit
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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
66σσσσσσσσ
Verbesserungsstrategien, die den Erfolg sichern
Erfolg
InnovationProdukte schneller &
besser entwickeln
Unnötige Schritte
entfernen
Streuungreduzieren & Qualität steigern
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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Warum brauchen wir DFSS ?
Quelle: Workshop über die Zukunft des Entwicklungsprozesses, Boston USA, 2004
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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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
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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Die Nachteile ohne DFSS
Calender time
Projecteffort
Source: Smith & Reinertsen
Marketclock
Projectclock
Lost marketopportunityLost marketLost marketopportunityopportunity
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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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
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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Identify
Define
Design
Optimize
Validate
ModellierenSimulierenOptimieren
ModellierenSimulierenOptimieren
Verifizieren
Designerprobung im DFSS Prozess
QFD 1Anforderungen ���� Spezifikation
QFD 1Anforderungen ���� Spezifikation
QFD 2Spezifikation ����
Konzept
QFD 2Spezifikation ����
Konzept
QFD 4Funktionen ����
SPC Messungen
QFD 4Funktionen ����
SPC Messungen
QFD 3Konzept ����
Einzelfunktionen
QFD 3Konzept ����
Einzelfunktionen
Funktionale Erfordernisse
Produkt/ProzessSpezifikation
Konzept-• Bewertung• Auswahl• Realisierung
FunktionalitätQualitätsniveau
Robustheit
Worst CaseApplikationsVerhalten SPCSPC
DOEDOETesten
ExperimentierenVerbessern
VOC; CTQKano- ModellVOC; CTQ
Kano- Modell
RiskRisk
FMEAFMEA
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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Identify
Define
Design
Optimize
Validate
Der entscheidende Übergang der Realisierungsschwelle
ModellierenSimulierenOptimieren
ModellierenSimulierenOptimieren
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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Design for Six Sigma Einführung
Version 5_5
Identify
Define
Design
Optimize
Validate
Die DFSS Werkzeuge
QFD 1Anforderungen ���� Spezifikation
QFD 1Anforderungen ���� Spezifikation
QFD 2Spezifikation ����
Konzept
QFD 2Spezifikation ����
Konzept
QFD 4Funktionen ����
SPC Messungen
QFD 4Funktionen ����
SPC Messungen
QFD 3Konzept ����
Einzelfunktionen
QFD 3Konzept ����
Einzelfunktionen
Funktionale Erfordernisse
Produkt/ProzessSpezifikation
Konzept-• Bewertung• Auswahl• Realisierung
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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Design for Six Sigma Einführung
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
25
Design for Six Sigma Einführung
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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Design for Six Sigma Einführung
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