Industrieller Einsatz und Optimierung einer arbeitswissenschaftlich orientierten FMEA

Inhalt

1 Einleitung

2 Das BMBF-Projekt Fehlerklassifikation
2.1 Verbundprojekt
2.2 Ziele des Projekts
2.3 Das bereits Erarbeitete
2.4 Zielsetzung der Arbeit

3 Die Firma iwis-ketten
3.1 Organisationsstruktur

4 Der Untersuchungsbereich
4.1 Vom Rohmaterial zum Fertigprodukt
4.2 Die Montagestraße G 67/G 68-3
4.3 Die bisherigen Ergebnisse und wie sie erreicht wurden

5 Menschliche Arbeitsfehler und deren Auswirkungen auf das Produktionsergebnis
5.1 Menschlicher Arbeitsfehler - Begriffsdefinition
5.2 Klassifikation menschlicher Arbeitsfehler
5.3 Produktfehler bei iwis und deren Kosten
5.3.1 Systematische Erfassung der Produktfehler
5.3.2 Modifikation des vorhandenen Erfassungsformulars
5.3.3 Die Gesamtfehlerentwicklung im Bereich G 67/G 68-3
5.3.4 Bewertung der augenblicklichen Situation

6 Analyse der Fehlerursachen
6.1 Erfassungstechniken zur Ursachenanalyse
6.1.1 Ermittlung der Fehlerschwerpunkte nach der ABC-Analyse
6.1.2 Fehlervernetzung
6.1.3 Zuordnen der Produktfehler nach Entstehungsorten
6.1.4 Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis)
6.1.5 Handlungsanalyse – Erstellen von (Fehl-)Handlungsbäumen und Selektion der bedeutendsten Fehlerursachen
6.1.6 Human-FMEA (Human Failure Mode and Effects Analysis)
6.2 Fehlzeitenanalyse
6.2.1 Statistische Datenerfassung in der G 67/G 68-3
6.2.2 Kompensation der Fehlzeiten
6.2.3 Fehlzeiten aufgrund von Arbeitsunfällen

7 Arbeitswissenschaftlicher Maßnahmenkatalog
7.1 Personelle Maßnahmen
7.1.1 Gruppenarbeit in der G67/G 68-3
7.1.2 Motivation von ”Oben” und andere Anreize
7.1.3 Qualifikation durch Visualisierung der Produktfehler
7.2 Ergonomisch- arbeitsgestalterische Maßnahmen
7.2.1 Konflikte zwischen ergonomischer Arbeitsgestaltung und technischer und wirtschaftlicher Realisierbarkeit
7.2.2 Vorschläge zur Verbesserung der Umgebungsbedingungen
7.2.3 Arbeitsplatzverbesserungen in der Kettenendkontrolle
7.3 Organisatorische Maßnahmen
7.3.1 Dezentrale Reinigung und Wartung der Maschinen
7.3.2 Integration der Kettenreparatur in die G67/G 68-3
7.4 Technische Maßnahmen
7.4.1 Modernisierung des Maschinenparks
7.1.2 Einsatz von Prüfmaschinen – Überwachung der Prozesse
7.5 Anwendung der Maßnahmen auf die Produktfehler

8. Aufwand und Nutzen der Maßnahmen

9. Ausblick

10. Anhang

11. Literatur

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Organisationsstruktur der Firma iwis

Abb. 2: Ablaufdiagramm der Steuerkettenfertigung

Abb. 3: Montageablauf

Abb. 4: Arbeitsprozeßstruktur

Abb. 5: Multi-Aspekt-Taxonomie menschlichen Fehlverhaltens nach Rassmussen, 1987

Abb. 6: Qualitätskosten pro Jahr in der Montage 1

Abb. 7: Gegenüberstellung der alten und der neuen Erfassung im Prozeß „Nietung“

Abb. 8: Die Gesamtfehlerentwicklung im Pilotbereich

Abb. 9: Rangliste der Fehlermerkmale nach der ABC-Analyse

Abb. 10: Summenkurve der ABC-Analyse mit Bereichen

Abb. 11: Vernetzungsmatrix der Produktfehler bei iwis-ketten

Abb. 12: Matrix-Daten-Analyse der Produktfehler, ermittelt nach ihrer Häufigkeit

Abb. 13: Matrix-Daten-Analyse der Produktfehler, ermittelt nach ihrem Gewichtungsfaktor

Abb. 14: Tabelle der 17 Fehler, die eindeutig der Montagestraße zuzuordnen sind

Abb. 15: Tabelle der 5 Fehler, die eindeutig anderen Bereichen zuzuordnen sind

Abb. 16: Tabelle der 21 restlichen Fehler, die der WOB, der TF und der Montage zugeordnet werden können

Abb. 17: Fehlerbaum für „Kette steif“ in der Innengliedmontage

Abb. 18: (Fehl-)Handlungsbaum für „Kette steif – Innengliedmontage“

Abb. 19: Ausschnitt aus dem iwis-FMEA-Erfassungsblatt zur RPZ-Bewertung der Fehlerursachen

Abb. 20: Eines der 4 Erfassungsblätter zur Handlungsanalyse für das Top „Kette steif“

Abb. 21: H-FMEA für „Kette steif – Innengliedmontage“

Abb. 22: Entwicklung der Fehltage in der G 67/G 68-3 in Halbjahresschritten

Abb. 23: iwis-Unfallstatistik der Montage 1 mit eingeleiteten Verhütungsmaßnahmen

Abb. 24: Arbeitsplatz in der Kettenendkontrolle (G 67/G 68-3) mit neuer Lampe

Abb. 25: Innengliedmaschine mit farblich gekennzeichneten Abdeckungen (G 67/G 68-3)

Abb. 26: steifes Kettenglied im Prozeß Innengliedmontage oder Kettenmontage

Abb. 27: Kette mit Markierung für „Kette zu kurz“

Abb. 28: Kette mit Markierung für „Kette zu lang“

Abb. 29: fehlende Rolle

Abb. 30: ungenietetes Kettenglied

Abb. 31: Die Abbildung zeigt unterschiedliche Innenlaschen anhand verschiedener Innengliedtypen

Abb. 32: Mögliche Verteilung von Aufwand und Nutzen von Verbesserungs- maßnahmen

1. Einleitung

Daß Qualität die Basis für Konkurrenzfähigkeit ist, haben die Unternehmen spätestens seit den Erfolgen der Japaner auf dem Sektor des Qualitätsmanagements begriffen.

Die Notwendigkeit, auf diesem Gebiet zu investieren, wurde erkannt und selbst vom Gesetzgeber durch verschärfte Produkthaftungsgesetze vorgeschrieben. Eine internationale Normung (DIN ISO EN 9000 und darauf aufbauende Normen) setzte die Industrie noch zusätzlich unter Druck und löste eine wahre Flut von Qualitätspreisen und Zertifizierungen aus, die an Unternehmen vergeben werden, deren Produkte oder Dienstleistungen gewissen Qualitätsvorschriften entsprechen.

Der Weg zur vollständigen Implementierung von Qualitätsmanagementkonzepten in Betrieben ist grundsätzlich mit großem Aufwand verbunden, sowohl arbeitstechnisch als auch finanziell gesehen.

Es reicht nicht aus, durch Aussortieren, Nacharbeit und penible Endkontrollen den vom Kunden verlangten Qualitätsstandard zu erfüllen, wenn diese Maßnahmen ein Drittel der Gesamtaktivitäten im Betrieb einnehmen (Juran 1993). Vielmehr sollten ganzheitliche, sich auf arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse stützende Konzepte eingeführt werden, die präventiv Qualitätsmängel beheben und nicht nur die Symptome bekämpfen.

Nur zögerlich sind die Unternehmen bereit, die Arbeitswissenschaft als einen Weg zur Lösungsfindung zu akzeptieren, da ein unmittelbarer Erfolg, wie er sich bei technischen Neuerungen einstellt, selten zu verzeichnen ist. Die Stärken sind hier eher langfristig angesiedelt und setzen somit Sorgfalt und Geduld voraus.

Die Richtigkeit dieses Ansatzes wird durch die Verankerung der arbeitswissenschaftlichen Erkenntnisse in Gesetzen, Verordnungen und technischen Regelwerken bestätigt. So findet man z.B. im Arbeitssicherheitsgesetz von 1973, in der Arbeitsstättenverordnung von 1975, in der Gefahrstoffverordnung von 1986, dem Betriebsverfassungsgesetz von 1972 und den Unfallverhütungsvorschriften der gesetzlichen Unfallversicherungen konkrete arbeitswissenschaftliche Bezüge. In ihnen sind verbindliche Richtlinien über Lärmschutz, Klima und Beleuchtung sowie Maße zur ergonomisch richtigen Gestaltung von Arbeitsplätzen vorgegeben, die ein belastungsarmes Arbeiten gewährleisten sollen.

Die Arbeitswissenschaft umfaßt aber noch weitere Bereiche, die über die menschengerechte Arbeitsgestaltung hinausgehen. Sie stellt die Verbindung zwischen innerbetrieblichen Schwachstellen (technischer, organisatorischer und ergonomischer Natur), den daraus resultierenden menschlichen Fehlhandlungen und den Produktfehlern her. Menschliche Arbeitsfehler und Produktfehler können also nicht getrennt voneinander betrachtet werden, sie korrelieren.

Folglich lassen sich durch arbeitswissenschaftliche Maßnahmen Schwachstellen abbauen, menschliche Fehlhandlungen reduzieren und somit Produktfehler minimieren.

Auf dieser Annahme beruht das Forschungsprojekt, zu dem die vorliegende Diplomarbeit einen Beitrag leistet.

2.1 Verbundprojekt

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initiierte Forschungsvorhaben „Methodenentwicklung zur Fehlerklassifizierung im Arbeitsschutzbereich und daraus abzuleitender Gestaltungsleitfäden zum Aufbau EDV-gestützter Betriebsführunsinstrumente – Leitvorhaben“ umfaßt erneut die bereits in den 70er Jahren formulierten Ziele des HdA-Programms, die Humanisierung der Arbeit und die Wirtschaftlichkeit in eine Wechselbeziehung zueinander zu bringen.

Die Aufbereitung arbeitswissenschaftlicher Erkenntnisse und daraus abzuleitende Präventionsmethoden zur Fehlerreduzierung bzw. –vermeidung stehen bei dem Projekt im Vordergrund.

Ausgehend von theoretischen Grundlagen wird die Situation in der betrieblichen Praxis analysiert, dokumentiert und anschließend bewertet, wobei der Informationsaustausch zwischen den Projektpartnern eine große Rolle spielt.

Die wissenschaftliche Betreuung in diesem Vorhaben übernimmt das Institut für Arbeitswissenschaft der Universität Kassel. Die beiden betreuten Unternehmen sind: iwis-ketten in München und Friedola in Frieda.

2.2 Ziel des Projekts

Das eigentliche Ziel des Projekts wird bereits durch seinen Titel umfassend beschrieben. Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Ergebnisse aus der betrieblichen Praxis der Verbundpartner firmenspezifisch sind und somit sehr konkret auf betriebsinterne Problematiken hinweisen, womit der vom Projekt geforderte, allgemeingültige Ansatz nicht vollständig erfüllt werden kann.

In Kooperation mit den Unternehmen ist deshalb ein auf arbeitswissenschaftlichen Prinzipien basierendes, allgemeingültiges Instrumentarium zu entwickeln, welches auf jeden Produktionssektor übertragen werden kann.

Um die fehlerauslösenden Bedingungen ermitteln zu können, bedarf es einer präzisen Analyse des Ist-Zustandes. Beleuchtungs-, Lärm- und Klimamessungen gehören dabei ebenso zur Bestandsaufnahme wie die Ergonomieprüfung nach Schmitdke.

Des weiteren beeinflussen Fehlzeiten, Sicherheitsmängel und organisatorische Schwachstellen die Qualität des Produkts und müssen in geeigneter Form erfaßt und bewertet werden.

Die anschließende Erhebung der Produktfehler, deren Gewichtung und Klassifikation steht in direktem Zusammenhang mit den vorangegangenen Untersuchungen und kann dementsprechend eine unmittelbare Verknüpfung zu deren Entstehungsursachen und –orten darstellen.

Sind alle Daten ermittelt, so lassen sich daraus arbeitswissenschaftliche Gestaltungsmaßnahmen ableiten, die zum Aufbau einer sogenannten EFG- Datenbank (Ergonomische Fehlermöglichkeits-Analyse und Gestaltungsleitfäden) dienen.

Bisher sind bei den Projektpartnern all diese Schritte durchgeführt worden und trugen zu einer sehr präzisen, wenn auch nur theoretischen, Gestaltung der EFG- Datenbank bei.

2.4 Zielsetzung der Arbeit

Für die konsequente Umsetzung eines EDV-gestützten Betriebsführungsinstruments im Sinne des Projekts, sind weitere Ergebnisse aus der Praxis notwendig.

Schwerpunkte liegen dabei insbesondere auf den arbeitswissenschaftlichen Maßnahmen, sowie deren Aufwand und Nutzen für den Betrieb.

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit den theoretischen Grundlagen, analysiert die Ursachen der Produktfehler bei iwis und gibt Verbesserungsvorschläge in Form eines Maßnahmenkatalogs zu deren Beseitigung.

Name: Johann Winkelhofer & Söhne GmbH & Co KG (iwis-ketten) Gründung: 1916

Produktionsstandorte: München und Strakonice (Tschechien; seit 1992) Mitarbeiter: 590

Umsatz 1998: 25 MDEM

Unternehmensbereiche: Entwicklung, Steuertriebe und Antriebssysteme

3.1 Organisationsstruktur

Die einzelnen Unternehmens-Divisionen, ihre Organisationsstruktur sowie ihre Aufgaben lassen sich aus dem Organisationsdiagramm entnehmen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Organisationsstruktur der Firma iwis; Quelle: iwis

Die Durchführung des Projekts Fehlerklassifikation bei iwis beschränkt sich zunächst auf die Montagestraße G 67/G 68-3. Die 16 MitarbeiterInnen (acht pro Schicht) sind durch Einführung der Gruppenarbeit in ihrem Bereich weitestgehend sensibilisiert und haben das Potential, als Pilotfunktion für andere Abteilungen zu fungieren.

4.1 Vom Rohmaterial zum Fertigprodukt

Anhand des nachfolgenden Diagramms soll der Ablauf der gesamten Kettenproduktion grob umrissen werden, wie er im speziellen auf die Steuerketten des Untersuchungsbereiches zutrifft.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Ablaufdiagramm der Steuerkettenfertigung

Das in Form von Blechrollen angelieferte Rohmaterial wird in der Teilefertigung zu Innen- bzw. Außenlaschen, Hülsen und Rollen verarbeitet. Die Nieteninsel verwendet Drahtrollen zur Herstellung der Bolzen.

Die durch die Fertigung verunreinigten Teile werden anschließend gewaschen und dem Härte- und Anlaßprozeß zugeführt, bevor sie in der Trommelei gleitgeschliffen, oder kugelgestrahlt werden.

Die fertiggestellten Bauteile können nun in die Montage gebracht werden, wo Innenlaschen, Hülsen und Rollen zu Ketteninnengliedern verarbeitet und anschließend durch Montage von Außenlaschen und Bolzen zu einem einzigen Kettenstrang zusammengefügt werden.

Nach Durchlauf der Meß- und Belastungseinheit (einschließlich Ultraschallbeölung) trennt die sogenannte Endlos-Maschine die für den zu fertigenden Kettentyp erforderliche Anzahl von Kettengliedern vom Kettenstrang ab und fügt sie an den Enden zu einer geschlossenen Kette zusammen, die über ein Förderband zur abschließenden Kettenendkontrolle gelangt.

4.2 Die Montagestraße G67/G 68-3

Der betrachtete Bereich ist eine der insgesamt acht Montagestraßen in der Steuerkettenproduktion. Als gewählter Pilotbereich hat er Vorbildfunktion für die anderen Straßen, auf die das Erarbeitete Stück für Stück übertragen werden soll. Grundsätzlich sind die Montageprozesse, die möglichen Produktfehler und somit die menschlichen Fehlhandlungen sowie die Kettenkontrolle der einzelnen Montagebereiche vergleichbar, so daß eine Übertragbarkeit keine größeren Probleme darstellt.

Pro Schicht arbeiten in der G 67/G 68-3 vier MitarbeiterInnen in der Kettenendkontrolle, zwei MaschinenbedienerInnen an den Kettenmontage- maschinen, ein/e MaschinenbedienerIn an den Innengliedmontagemaschinen und ein/e EinstellerIn (insgesamt acht Beschäftigte).

Das nachfolgende Diagramm soll die einzelnen Prozesse bzw. Tätigkeiten aufzeigen, die bis zur Fertigstellung der Ketten durchgeführt werden. Sie sind gleichzeitig ein Anhaltspunkt für eine auftretens- bzw verrichtungorientierte Fehlerklassifikation (siehe Kapitel 5).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Montageablauf

4.3 Die bisherigen Ergebnisse und wie sie erreicht wurden

Seit dem Start des Projekts Fehlerklassifikation in der G 67/G 68-3 wurden sämtliche Messungen (Lärm, Klima, Beleuchtung, Arbeitsplatzgestaltung) durchgeführt, die Aufschluß über die Arbeitsumgebung gaben. Gleichzeitig beschäftigte man sich mit der konsequenten Produktfehlererfassung mittels eines Erfassungsbogens (vgl. A. Schäfer, 1998).

In Gesprächen mit den Gruppenmitgliedern wurden die Mängel der Erfassungstechniken erörtert, die Abläufe hinterfragt und Verbesserungs- möglichkeiten in kleinerem Stil diskutiert.

Allein durch diesen regelmäßigen Informationsaustausch wurden Impulse an die Beschäftigten der Gruppe weitergegeben, die ihre Sensibilisierung zur Folge hatten. Die genaue Kenntnis der aktuellen Fehlerrate ist das Ergebnis der systematischen und konsequenten Fehlererfassung, die durch tägliches Ausfüllen des Fehlerformulars durch die Gruppe erreicht wurde.

Das Miteinbeziehen der Gruppe hat gezeigt, wie wichtig und hilfreich das Fachwissen jedes Einzelnen ist und wie sich dadurch eine allmähliche Kompetenzentwicklung, sowohl auf der Ebene der ArbeiterInnen als auch auf der Führungsebene, vollzogen hat.

Die Auswirkung dieser Kompetenzentwicklung ist u.a. die Erhöhung des Qualitätsbewußtseins, das wiederum in direktem Zusammenhang mit der gesunkenen Fehlerrate (von 4,5% auf durchschnittlich 1% - Durchschnittswert der Kalenderwochen 30 1997 bis 16 1998) und den ausbleibenden Reklamationen steht. Angesichts des recht geringen Aufwands (geringe materielle und wenig Personalkosten), der bis hierher betrieben wurde, ist unbedingt in dieser Manier fortzufahren.

5 Menschliche Arbeitsfehler und deren Auswirkung auf das Produktionsergebnis

Einleitend wurde bereits erwähnt, daß Produktfehler und menschliche Arbeitsfehler/Fehlhandlungen miteinander verknüpft sind und deshalb nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können.

Dieses Zusammenspiel ist Basis für den Grundgedanken der Systemergonomie, die “Arbeit und die Arbeitsumgebung an die Eigenschaften des Menschen anzupassen” (Bubb, Schmidtke 1993). Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Informationswandlung im Mensch-Maschine-System (MMS), die eine wesentliche Komponente in bezug auf die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit im Gesamtsystem darstellt.

Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine, wie sie in Abbildung 4 dargestellt ist, gestaltet sich prinzipiell immer gleichermaßen: Am Anfang steht eine Aufgabenstellung, die sich u.U. in mehrere Teilaufgaben zerlegen läßt, der Mensch, als Bindeglied zwischen Aufgabenstellung und Maschine, tritt mit ihr in Interaktion, bis das erwünschte Ergebnis vorliegt. Ein mehrmaliges korrigierendes Eingreifen in den Arbeitsprozeß könnte notwendig werden, wenn nach Vergleich mit Aufgabenstellung und –erfüllung Differenzen festzustellen sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Arbeitsprozeßstruktur (Quelle: Schmidtke, 1993, S.306)

Die einwandfreie Bewerkstelligung der Aufgabe ist durch Beeinflussung der Umwelt in Frage gestellt. So können z.B. Lärm, schlechte Beleuchtung oder mechanische Schwingungen, wie auch chemische Einwirkungen den Informationsfluß stören oder

gar unterbrechen. Des weiteren zählen auch die sozialen Faktoren (Betriebsklima, Personalbesetzung, Leistungsvoraussetzung, Lohn) zu den wesentlichen Umwelteinflüssen, die motivierend oder demotivierend auf den Menschen wirken.

Nicht zuletzt muß erwähnt werden, daß der Zustand der Maschinen ebenso Einfluß auf die ordnungsgemäße Erledigung einer Aufgabe nimmt wie die schon erwähnten Faktoren.

Forscht man nun nach den exakten Ursachen der Produktfehler, so wird man sie einer dieser sogenannten fehlerauslösenden Bedingungen zuordnen können.

5.1 Menschliche Arbeitsfehler - Begriffsdefinition

Als Arbeit bezeichnet Hilf (1976) jedes ziel- und zweckgerichtete menschliche Handeln. Er stellt weiterhin fest, daß die Absicht der Verwirklichung einer Idee, also der Wunsch nach erfolgreichem Erfüllen einer Aufgabe, dem Zweck vorangestellt ist. Wird nun von dieser zielgerichteten Aktion abgewichen, so liegt eine “Nichterfüllung einer festgelegten Forderung” vor (DIN ISO EN 8402) und somit ein Fehler.

Diese Definition geht konform mit der Formulierung von Zapf und Frese (1991), die besagt, daß “ein Fehler das Nichterreichen eines Ziels oder Teilziels beinhaltet”.

Auf der Suche nach weiteren Definitionen des Fehlerbegriffs stößt man grundsätzlich auf ähnliche Umschreibungen, die ihn als “ungeplante Handlungskette (...), die das angestrebte Ziel verfehlen...” (Wehner, Mehl, 1987) definiert oder als “(...) Abweichungen von vorgegebenen Anforderungen des Arbeitsprozesses...” darstellt (Algedri 1997).

Algedri führt weiterhin aus, daß menschliche Arbeitsfehler “Abweichungen vom geforderten, genormten Verhalten” sind und daß deren “Erfassung und Bewertung sich an den Auswirkungen auf das Arbeitsziel/Produktionsergebnis orientiert.” Außerdem sei “die Relation/der Anteil der fehlerfreien Arbeitshandlungen zu den Fehlhandlungen das Maß der Zuverlässigkeit.”

Algedri liefert hiermit die Grundlage der systematischen, konsequenten Fehlererfassung, Fehlerklassifikation und Ursachenanalyse. Seine Feststellung soll Ausgangspunkt dieser Arbeit sein.

5.2 Klassifikation menschlicher Arbeitsfehler

Eine wissenschaftliche Erforschung der menschlichen Arbeitsfehler setzt ihre Einteilung in Klassen voraus. Die Vielzahl der in der Literatur vorgeschlagenen Klassifizierungsansätze lassen sich grob in zwei Bereiche unterteilen: 1. auftretens- bzw. verrichtungsorientierte Klassifikation, 2. ursachenorientierte Klassifikation.

Auftretens-/verrichtungsorientierte Klassifikation

Die Frage nach dem “Was”, “Wie”, “Wann” und “Wo” steht bei diesem Ansatz im Mittelpunkt. Eine Kategorisierung menschlicher Fehlleistungen unabhängig von Aufgaben, Handlungen und Fehlerursachen wird damit erwirkt und läßt auf Häufigkeit und Wahrscheinlichkeit der Fehlhandlungen schließen, welche die Gesamtzuverlässigkeit des betrachteten Systems unter Einbeziehung des Menschen angeben.

Beispiel eines Instrumentariums, welches ein derartiges Klassifikationsschema benutzt, ist die “Technique for Human Error Rate Prediction” (THERP) von Swain und Guttman (1983).

Ursprünglich für die Tätigkeit in Kernkraftwerken entwickelt, liefert diese Technik lediglich die Wahrscheinlichkeit für das Begehen eines Fehlers, der großen Einfluß auf das System haben könnte (siehe auch Fehlerbaumanalyse Kap. 6.1.4).

Ein weiterer Ansatz in dieser Richtung, der die Fehler nur ihrer Beschaffenheit nach erfaßt, ist der von Rigby (1970). Er unterteilt in:

- sporadische Fehler (seltene “Ausreißer” in einer Vielzahl von richtigen Handlungen)
- zufällige Fehler (vergleichsweise hohe Häufigkeit, jedoch keine deutlich erkennbare Tendenz)
- systematische Fehler (hohe Häufigkeit, deutlich erkennbare Tendenz)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

hochgeübten, unveränderlichen Tätigkeiten. Leistungsmängel bei der Informationsaufnahme und -umsetzung werden dabei offengelegt.

Ursachenorientierte Klassifikation

Mit der ursachenorientierten Klassifikation wird die Frage nach dem “Warum” einer fehlerhaften Aufgabenerfüllung gestellt. Der menschliche Arbeitsfehler wird auf seine Entstehungsursachen hin untersucht, was den Vorteil mit sich bringt, daß sich “...Erkenntnisse über Mängel in der systemergonomischen Gestaltung von Arbeitsaufgaben, Arbeitsabläufen, Arbeitsplätzen und der Arbeitsumgebung gewinnen” lassen (Dörfel et al.,1992).

Für Hacker (1987) beruhen menschliche Arbeitsfehler grundsätzlich auf Nutzungsmängeln von Information:

- Information ist objektiv nicht verfügbar
- Information ist objektiv verfügbar, wird aber nicht genutzt
- Information ist objektiv verfügbar, wird aber falsch genutzt

Einen weiteren Ansatz, den menschlichen Informationsprozeß betreffend, liefert Norman (1981), der die kognitiven Aspekte bei der Auswahl von Handlungszielen in den Vordergrund stellt. Er führt unter anderem an, daß bei der Informationsaufnahme eine Unterschreitung der sinnesorganspezifischen Reizschwelle eine Fehlhandlung bewirken kann, da innere Handlungsschemata nicht aktiviert werden.

Für das Gros der Fehler ist jedoch die Informationsverarbeitung zuständig. Mangelnde Übung, Wechsel zwischen unterschiedlichen Handlungen und Fehler aufgrund falscher Entscheidungen (falsche, subjektive Einschätzung) sind die häufigsten Ursachen menschlicher Arbeitsfehler.

Kombination der Verfahren

Für eine genaue Analyse der Situation bietet sich eine Kombination aus auftretens- und ursachenorientierter Klassifikation an. Rasmussen (1987) bietet mit seiner Multi- Aspekt-Taxonomie einen umfassenden Lösungsansatz, der dieser Voraussetzung gerecht wird. Sie vereint das “Warum” (Ursachen menschlichen Fehlverhaltens) mit dem “Wie” (Mechanismen des menschlichen Fehlverhaltens), wobei auch sämtliche interne (Leistungsvoraussetzungen) und externe (Belastung) Einflußfaktoren berücksichtigt werden.

Abbildung 5 zeigt die wesentlichen Merkmale des Multiaspektansatzes.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Interne Form des Fehlverhaltens Erkennen Identifizieren Interpretieren Planen Entscheiden

- Zielauswahl
- Handlungs- gegenstand
- Aufgabe Handeln
- Ausführung
- Kommunikation

Abb. 5: Multi-Aspekt-Taxonomie menschlichen Fehlverhaltens nach Rasmussen,1987 (Quelle: Schmidtke, S.363, 1993)

Fazit

Die Kombination der auftretens- und ursachenorientierten Klassifizierung, wie sie Rasmussen vorschlägt, vereint alle relevanten Einflußfaktoren menschlicher Arbeitsfehler in sich und stellt somit einen ganzheitlichen Ansatz zur Ursachenanalyse von Produktfehlern dar.

Um nun eine Verbindung zwischen der betrieblichen Praxis und den theoretischen Erklärungsansätzen der Multi-Aspekt-Taxonomie herzustellen, sollen spezielle Techniken (Fehlerbaumanalyse, Handlungsanalyse und Human-FMEA; siehe Kap. 6.1ff) eingesetzt werden, die den tatsächlichen Zustand erfassen und auf die Ursachen der menschlichen Fehlhandlungen hinweisen.

5.3 Produktfehler bei iwis-ketten und deren Kosten

Kundenzufriedenheit ist für jedes Unternehmen der Schlüssel zur internationalen Konkurrenzfähigkeit. Der Kampf um die führende Position am Weltmarkt läßt sich demnach nur mit termingerecht gelieferten, qualitativ hochwertigen Produkten erreichen.

Auch für den Automobilzulieferer iwis-ketten gilt dieses Qualitätsdiktat der Fahrzeughersteller, gegenüber denen er sich stets beweisen muß.

Zertifizierungen von Mercedes Benz, Ford, Opel u.a. belohnen fast jährlich die Anstrengungen der Firma und beweisen somit die internationale Konkurrenzfähigkeit. Was jedoch nach außen wettbewerbstauglich erscheint, ist intern mit hohen Kosten verbunden, die ein langfristiges Standhalten in der freien Marktwirtschaft in Frage stellen. Kostenintensive Prüf- und Entdeckungsmaßnahmen für Produktfehler,

Nacharbeit und Verschrottung von fehlerhaften Ketten dezimieren das Budget der eigentlich notwendigeren Investitionen.

Die folgende Grafik verdeutlicht die Situation der Qualitätskosten im Hause iwis.

Qualitätskosten pro Jahr in der Montage1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Qualitätskosten pro Jahr in der Montage1 (Quelle: iwis)

Angesichts dieser Zahlen wird deutlich, daß Prävention statt Symptombekämpfung angebracht ist, was wiederum die Notwendigkeit des Projekts Fehlerklassifikation unterstreicht.

5.3.1 Systematische Erfassung der Produktfehler

Schon bevor eine wissenschaftlich fundierte Untersuchung seitens des Instituts für Arbeitswissenschaft gestartet wurde, existierte bereits ein Erfassungsformular der Firma, welches Aufschluß über die möglichen Kettenfehler in der Montage 1 geben sollte.

Mit Einführung des Projekts bei iwis begann eine konsequente Weiterentwicklung dieser Erfassungstechnik bezüglich neuentdeckter Fehlermerkmale und Entstehungsorten (die Frage nach dem “Wo”).

5.3.2 Modifikation des vorhandenen Erfassungsformulars

In Teamsitzungen mit Mitarbeiter/Innen aus dem Pilotbereich wurde über notwendige Verbesserungen bzw. Ergänzungen und Kürzungen des Erfassungsbogens diskutiert, bis ein der Situation angemessenes Formular vorlag.

Die vorgenommenen Änderungen sollen hier stichwortartig aufgeführt und begründet werden:

- Verkleinern der Spalten und Hervorheben der Zellen durch graue Untermalung, sowie optische Trennung der einzelnen Prozesse durch stärkere Linien – dadurch: mehr Übersichtlichkeit und gefälligere Optik
- Entfernen zu sehr ins Detail gehender Merkmale (z.B. Nietung zu schwach/zu stark) – Grund: für die Ursachenerforschung überflüssige Informationen oder schwer nachvollziehbare Merkmale
- Umformulieren einiger Fehlerarten (z.B. Nietung falsch in: Bolzen falsch) – Grund: unpräzise/verwirrende Bezeichnung
- Aufführen von “Kette steif” als eigenständigen Fehler und Unterteilung in “leicht steif” und “fest” – Grund: dieser Fehler macht rund die Hälfte der Gesamtfehlerrate aus und bedarf einer präziseren Definition.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Gegenüberstellung der alten (oben) und der neuen Erfassung (unten) im Prozeß “Nietung” (vollständiges Erfassungsformular im Anhang)

Die Erfassung der Kettenfehler erfolgte bisher auf der Basis der alten Erfassungsformulare und berücksichtigt somit noch vom Formular bereits entfernte Fehlermerkmale. Außerdem wurde die Fehlerrate aus dem Verhältnis der ermittelten Gesamtfehlerhäufigkeiten zu der Anzahl der kontrollierten Ketten gebildet und läßt deshalb Gliederzahl und Fehleranzahl pro Kette unberücksichtigt.

Prägnanter wäre die Bestimmung der Gesamtfehlerrate durch Ermittlung des Verhältnisses der fehlerhaften zu den einwandfreien Kettengliedern. Gleichzeitig gäbe das Aufschluß über die fehlerfrei ausgebrachten Kettenmeter gegenüber der Gesamtausbringung.

Da jedoch der analytische Teil abgeschlossen werden soll, wird auf diese aufwendige Erfassung verzichtet. Die Bestimmung des Anteils fehlerhafter gegenüber fehlerfreier Ketten eignet sich ebensogut für die zukünftige Fehlerermittlung, da sie den Verbesserungseffekt ausreichend charakterisiert. Sie soll von nun an beibehalten werden.

Gesamtfehlerentwicklung G 67/G 68-3

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Die Gesamtfehlerentwicklung im Pilotbereich; Kalenderwoche 30 (1997) bis 27 (1998)

Eine anfängliche Fehlerrate von über 4,5% auf durchschnittlich 1% zu reduzieren, stellt im Verhältnis zu den investierten Mitteln eine außerordentliche Leistung dar.

5.3.4 Bewertung der augenblicklichen Situation

Allein durch das gemeinsame Erarbeiten des Erfassungsbogens, dem Feedback zur Gruppe und der konsequenten Fehlererfassung wurde eine Sensibilisierung der MitarbeiterInnen erreicht, die eine differenzierte, viel flexiblere Betrachtungsweise der Fehlerproblematik zur Folge hatte.

Die allererste Erfassungsmethode umfaßte 9 Fehlermerkmale (in Kalenderwoche 30 1997), die sich im Laufe der Zeit als ungenügend erwiesen. Zunehmend wurden weitere Produktfehler entdeckt, die vorher noch nicht bekannt bzw. nicht notiert waren.

In Kalenderwoche 10 lag die Anzahl der möglichen Kettenfehler bei 43. Es hat sich herausgestellt, daß seitdem keine weiteren, absolut neuen Produktfehler mehr aufgetreten sind.

6 Analyse der Fehlerursachen

Für die betriebliche Praxis stellen die im letzten Kapitel aufgezeigten Klassifizierungsansätze eine eher wissenschaftliche, theoretische Herangehensweise dar, die zwar eine umfassende Erklärung menschlichen Fehlverhaltens bietet, eine unmittelbare Übertragbarkeit auf die tatsächlich existierenden Fehlerursachen aber nur bedingt zuläßt.

6.1 Erfassungstechniken zur Ursachenanalyse

Um eine konkrete, praxisbezogene Verbindung zwischen den arbeitswissenschaftlichen Grundlagen und den genauen Ursachen der Produktfehler bei iwis-ketten herzustellen, sollen spezielle Erfassungstechniken angewandt werden, die Aufschluß über die fehlerauslösenden Bedingungen und den potentiellen Folgen der Produktfehler geben.

Vorerst sollen jedoch mittels der ABC-Analyse die Fehlerschwerpunkte ermittelt werden.

6.1.1 Ermittlung der Fehlerschwerpunkte nach der ABC-Analyse

Der Grundgedanke der ABC–Analyse “weniges ist wichtig, vieles ist unwichtig” stammt von dem italienischen Volkswirt und Soziologen Vilfredo Pareto (1848 – 1923).

Prinzipiell zieht man mit dieser Methode die Grenzen zwischen dem “Wichtigen” und dem “Unwichtigen”, die man in der Praxis folgendermaßen eingeteilt hat:

- A-Bereich: Alle Untersuchungsobjekte, die bereits 80% des Untersuchungskriteriums auf sich vereinen.
- B-Bereich: Alle Untersuchungsobjekte, die zusätzliche 15% des Untersuchungskriteriums auf sich vereinen.
- C-Bereich: Alle Untersuchungsobjekte, die die restlichen 5% des Untersuchungskriteriums auf sich vereinen.

Die Untersuchungsobjekte sind in diesem Fall die Kettenfehler, die mit Hilfe des Erfassungsformulars ermittelt werden, das Untersuchungskriterium ist deren Gewichtungsfaktor (bestimmt durch das Risiko beim Kunden), basierend auf der von

A. Schäfer (1998) erstellten Gewichtungsmatrix, die im Rahmen der Diplomarbeit um aktuellere Daten ergänzt wurde.

Die Häufigkeit, mit der die Fehler auftreten, ergibt, multipliziert mit dem Gewichtungsfaktor, die Gewichtung. Prozentual ausgedrückt bezeichnet man sie als Gewicht. Anhand der Summe der Gewichte lassen sich nun die Fehler in die einzelnen Bereiche einteilen (A, B und C).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9: Rangliste der Fehlermerkmale nach der ABC-Analyse (Erhebungszeitraum: KW 40 1997 bis KW 25 1998)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 10: Summenkurve der ABC-Analyse mit Bereichen (Erhebungszeitraum: KW 40 1997 bis KW 25 1998)

Sechs von insgesamt 43 verschiedenen Fehlermerkmalen vereinen bereits 81,52% der Gesamtfehlerrate auf sich, weitere zehn repräsentieren mit 13,99% den B- Bereich und 27 Fehlermerkmale sind die “vielen Unwichtigen”, die die restlichen 4,49% einnehmen (Erhebungszeitraum: KW 40 1997 bis KW 25 1998).

Ziel ist es nun, die Ursachen der Fehler aus dem A-Bereich zu erforschen, um geeignete Abstellmaßnahmen einzuleiten. Die Fehler des B- und C-Bereichs mit ihrer eher geringen Bedeutung für die Gesamtfehlerrate werden hier nicht in Betracht gezogen. Ihre Reduzierung ist durch Beseitigung der A-Fehler sowieso zu erwarten, da einige Fehler miteinander vernetzt sind (siehe Vernetzungsmatrix im folgenden Kapitel).

6.1.2 Fehlervernetzung

Fehlermerkmale, die Ursache für weitere Produktfehler sind bzw. sich auf sie auswirken (z.B. “Innenlasche fehlt” als Ursache für “Rolle fehlt”), können in einer sogenannten Vernetzungsmatrix ermittelt werden und somit Aufschluß über das Maß ihrer Wechselwirkung untereinander geben.

Dazu werden alle erfaßten Produktfehler in einer Matrix gegenübergestellt, ihre Vernetzung untereinander geprüft und mittels eines Kreuzes (X) in der Matrix vermerkt. Wobei die Frage “beeinflußt Fehler A Fehler B, C, D...?” gestellt werden muß, um mit dem vorausgesetzten Fachwissen und den Erfahrungen eine konkrete Aussage über die Fehlerabhängigkeiten zu machen.

Die Summe der gesetzten Kreuze pro Matrixzeile spiegelt dann das Vernetzungsmaß einzelner Produktfehler wider. Die Anzahl der Quellen der Produktfehler läßt sich den Spalten entnehmen.

Die mit Hilfe der ABC-Analyse erstellte Prioritätenliste der Fehlermerkmale kann nun auf die ermittelten Fehlervernetzungen hin untersucht werden. Hierdurch können Interdependenzen zwischen Fehlern des A-Bereichs und denen des B- und C- Bereichs festgestellt werden.

Die Ergebnisse der Vernetzungsmatrix werden in einer MDA (Matrix-Daten-Analyse) graphisch dargestellt (siehe Abb. 12 u. 13).

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Abb. 11: Vernetzungsmatrix der Produktfehler bei iwis-ketten (Quelle: IfA, 1998)

Die Gegenüberstellung der Produktfehler liefert zusätzlich wichtige Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit einzelner Prozesse. So läßt sich z.B. der Fehler “Kette zu lang” unter anderem auf fehlende Innenlaschen, Rollen und Hülsen zurückführen, was folglich auf Mängel im Prozeß “Innengliedmontage” hinweist.

Die vorgeschlagenen Gestaltungsmaßnahmen zur Reduzierung von Produktfehlern können also bereits aus einer durch die Vernetzungsmatrix ermittelten Prozeßschwachstelle resultieren.

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Abb. 13: Matrix-Daten-Analyse der Produktfehler, ermittelt nach ihrem Gewichtungsfaktor (Risiko beim Kunden)

In den beiden Darstellungen der MDA werden Häufigkeit und Gewichtungsfaktor getrennt voneinander betrachtet, so daß eine von der ABC-Analyse losgelöste Beurteilung der Produktfehlerprioritäten (zum einen firmenintern, zum andern nach Risiko für den Kunden) stattfinden kann.

6.1.3 Zuordnen der Produktfehler nach Entstehungsorten

Es ist allgemein schwer nachweisbar, ob sich die in der Kettenendkontrolle festgestellten Fehler ausschließlich bei der Montage in der G 67/G 68-3 eingeschlichen haben oder ob Material oder vorangegangene Prozesse bereits fehlerhaft waren.

Das vorhandene Fehlererfassungsformular ist zwar auftretensorientiert gestaltet, läßt aber nur eine Zuordnung der Fehler nach Entstehungsorten (Prozessen) innerhalb des Pilotbereichs zu (d.h. Innengliedmontage, Kettenmontage, Nietung etc.). Eine Zuordnung, welche die Beteiligung anderer Bereiche des Betriebs offenlegt, kann der Erfassungsbogen nur bedingt liefern. Bis auf insgesamt fünf Fehlermerkmale, die sich eindeutig anderen Bereichen zuschreiben lassen, und 17 weiteren, deren Ursachen unumstritten in den Montageprozessen der Gruppe zu suchen sind, können die übrigen Zuordnungen nur aus praktischer Erfahrung heraus erfolgen.

Montagefehler:

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Abb. 14: Tabelle der 17 Fehler, die eindeutig der Montagestraße zuzuordnen sind

Fehler der Wärme- u. Oberflächenbehandlung:

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Abb. 15: Tabelle der 5 Fehler, die eindeutig anderen Bereichen zuzuordnen sind

Die Ursachen der restlichen 21 Fehler können sowohl der Montagestraße, als auch der Wärme- und Oberflächenbehandlung (WOB), der Teilefertigung (TF) und dem Lieferanten bzw. der Wareneingangskontrolle zugeschrieben werden.

Eine Beschädigung an einer Innenlasche kann z.B. ein Materialfehler sein; ebensogut ist es möglich, daß falsche Behandlung der Transportbehälter, Umschütten der Teile in der WOB oder Gewalteinwirkung in der Montagestraße zu der Beschädigung geführt hat. Rost und Teilevermischungen lassen sich ebensowenig einer einzelnen Abteilung zuweisen. Die Möglichkeiten, den genauen Tathergang zu erfassen, sind somit begrenzt.

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