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Ein Fachbeitrag von Ingo Kwoka, Geschäftsführer der Syncro Consult GmbH & Co. KG

Die Einführung schlanker, synchroner Fertigungsprozesse mit minimierter Verschwendung in und zwischen einzelnen Prozessstufen erzeugt in der Folge eine größere Sensibilität des Gesamtprozesses gegenüber Störungen. Woher kommen solche Störungen und wie kann man ihnen begegnen, um nicht nur effiziente, sondern auch beherrschte Prozesse zu realisieren?

Basierend auf statistischen Grundlagen ist ein Prozess dann nicht beherrscht, wenn er erstens nicht zentriert und zweitens seine Streuung zu groß ist. Das heißt, dass wichtige Prozessparameter im Mittel nicht den geforderten Sollwert erreichen und gleichzeitig die Schwankungsbreite (Verteilung bzw. Standardabweichung) zu groß ist, um die geforderte Prozessfähigkeit sicherzustellen.

Während die Zentrierung eines Prozesses oder eines Parameters in der Regel durch Einstellung der so genannten Steuergrößen, wie zum Beispiel Temperatur, Geschwindigkeit,  Druck oder ähnliches an Maschinen, bewerkstelligt werden kann, ist die Verringerung der Streuung eines Prozesses ungleich schwieriger. Denn die Streuung wird durch Störgrößen verursacht, die deshalb Störgrößen heißen, weil sie eben nicht oder nur mit sehr viel Aufwand beeinflusst werden können. Beispielsweise kann man die Störgröße einer sich über den Produktionstag verändernden Luftfeuchtigkeit in der Werkhalle nur durch Klimatisierung des Gebäudes oder der Räumlichkeiten in den Griff bekommen und sie zu einer steuerbaren Größe (sprich: Steuergröße) werden lassen.

Solange wir noch keinen – auch im statistischen Sinne – beherrschten Prozess vorliegen haben, sind Störgrößen am Werke und verursachen Abweichungen bzw. daraus resultierende Fehler und Defekte. Eine in der Natur der Sache liegende Störgröße sind dabei die beteiligten Personen und Mitarbeiter. Obwohl in der Ausführung der Arbeit in vielerlei Hinsicht absolut unverzichtbar, sind die beteiligten Menschen durch ihre Irrtümer und damit einhergehenden Fehlhandlungen eine permanente „Störgröße“. Sie entstehen durch unterschiedliche Qualifikation, Stimmung, Konzentration und vieles andere mehr, eben den menschlichen Eigenschaften entsprechend. Viele Einflüsse sind durch eine hinreichende Standardisierung des Prozesses abzuschwächen; aber wesentliche Fehlhandlungsmöglichkeiten bestehen weiter.

Es bleibt also noch die Durchführung von Prüfungen, wenn man die Auswirkungen dieser Störgrößen nicht zum Kunden, und sei es der nächste im Prozess, vordringen lassen will. Meist geht die Entscheidung hierbei in Richtung Stichprobenprüfung, weil diese kostengünstiger ist – zumindest für den Lieferanten.

Wie kann man aber eine hundertprozentige Prüfung auf Fehlerursachen realisieren und dabei vorbeugende Fehlervermeidung betreiben, um letztendlich auch dem Null-Fehler-Konzept, das viele Unternehmen propagieren und für sich in Anspruch nehmen, so nahe wie möglich zu kommen.

Die Möglichkeit ergibt sich aus der so genannten Fehlerquelleninspektion. Es handelt sich dabei um das schrittweise Durchdenken einer Prozessfolge und deren Analyse auf potentielle Fehlermöglichkeiten in jedem einzelnen Schritt. Diese Logik als strukturierte Methodik kennen wir unter der Bezeichnung FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse). Sie gliedert jeden noch so kleinen möglichen Einfluss einer Störgröße auf die Prozessausführung auf und bewertet die Planungs- oder Realsituation eines Prozesses mit der so genannten Risiko-Prioritätszahl (RPZ). Dies ist eine Bewertungszahl, die sich zusammensetzt aus der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers, der Möglichkeit, diesen Fehler bei Auftreten zu entdecken, sowie aus der Bedeutung für den Kunden, wenn der Fehler auftritt.

Entscheidend sind aber die Maßnahmen, die zur Verbesserung der RPZ führen. Sind diese Maßnahmen konzipiert als Wirkung gegen menschliche Fehlhandlungen, die Abweichungen vom gewünschten Prozessablauf darstellen, spricht man von Poka Yoke-Maßnahmen. Poka Yoke-Maßnahmen oder –Mechanismen richten sich dabei in der Regel gegen exakt eine Fehlermöglichkeit und sind daher gezielt auf diesen einen Punkt auszurichten. Hält man sich nicht an diesen einfachen Grundsatz, driftet der Ansatz schnell in zu aufwändige Prüfprozeduren ab, die aufgrund ihrer Komplexität möglicherweise dann nicht mehr realisiert werden.

Das konsequente Durchdenken eines Prozessablaufes und die intensive Suche nach einfachsten Fehlervermeidungsmaßnahmen nach der Poka Yoke-Logik ist in Europa im Vergleich zu Japan schwach ausgeprägt. Die Gesamtwirkung vieler Maßnahmen dieser Art wird in ihrer Bedeutung für die Prozessqualität dabei stark unterschätzt, zumal einmal entstandene Poka Yoke-Ideen aufgrund ihrer Einfachheit und Klarheit sehr gut auf andere Situationen übertragbar sind.

Poka (jap.) bedeutet: der zufällige, unbeabsichtigte Fehler

Yoke (jap.) bedeutet: Vermeidung, Verhinderung von Fehlern

Poka Yoke-Maßnahmen unterscheidet man in konstruktive, ablauforientierte und bedienungsorientierte Maßnahmen.

Beispiele für konstruktive Maßnahmen bei Steckverbindungen kennen wir aus dem Alltag:

Ablauforientierte Maßnahmen bestehen häufig aus einer Messfunktion (Sensor, Schalter), einer Auslösefunktion und einem Reguliermechanismus.

Die Auslösefunktion funktioniert dabei nach dem Kontaktprinzip, dem Festwertprinzip oder dem Schrittfolgeprinzip. Beim Kontaktprinzip werden geometrische Größen als Merkmal zur Erkennung einer Abweichung genutzt. Beim Festwertprinzip erfolgen Plausibilitätsprüfungen, zum Beispiel durch die Überprüfung einer festgelegten Anzahl von Arbeitsoperationen. Das Schrittfolgeprinzip basiert auf der Überprüfung von Standardbewegungsfolgen, etwa der festgelegten Entnahmeprozedur von zu verarbeitenden oder zu kommissionierenden Teilen, wie das folgende Beispiel zeigt.

Entnahmeprozedur bei der Kommissionierung: Die LED's zeigen die Reihenfolge der zu entnehmenden Teile an.

Häufiges Ziel von ablauforientierten Poka Yoke-Maßnahmen ist die Verhinderung der Weitergabe eines fehlerhaften Teiles von einem Prozessschritt zum nächsten. Dabei steht nicht unbedingt das Teil selbst im Vordergrund, sondern insbesondere der mögliche Folgeschaden an einer Anlage oder Einrichtung, wenn das fehlerhafte Teil zugeführt wird.

Bei bedienungsorientierten Maßnahmen werden durch einfachste Mechanismen Fehlbedienungen der Maschinen, Anlagen und Einrichtungen vermieden.  Die klassische Zwei-Hand-Bedienung ist dabei wohl das bekannteste Beispiel dieser Art.

Insbesondere im Bezug zu solchen bedienungsorientierten Mechanismen ist nochmals zu erwähnen, dass Poka Yoke immer  „nur“ eine Maßnahme gegen unbeabsichtigte Fehler sein kann. Wenn es darum geht, bewusste oder vorsätzliche Fehlhandlungen zu verhindern, bewegt man sich auf einem vollständig anderen Terrain, nämlich der Sicherheitstechnik.