Hard & Soft Facts zur Prozessverbesserung - Teil 2: six-sigma

Übersicht

six-sigma ist die amerikanische Antwort auf den japanische KVP (= KAIZEN) (siehe Teil 1 dieses Artikels). Während der KVP für die vielen kleinen Probleme der Mitarbeiter in ihren Arbeitsabläufen konzipiert wurde, fokussiert six-sigma auf Prozessthemen, die vom Management als wichtig und dringlich eingestuft wurden. Diese Themen werden als Projekte in einer klaren Rollenteilung bearbeitet: Fachpromotoren mit six-sigma Methodenkenntnis, die Black-Belts und Green-Belts (nachfolgend x-Belts genannt) führen die Projekte durch; die Machtpromotoren des Managements, die Sponsoren/ Champions/ Paten (nachfolgend Sponsoren genannt) stellen die notwendigen Ressourcen bereit und entscheiden über die Umsetzung.

Der methodische Rahmen der six-sigma Aktivitäten wird durch den DMAIC-Circle beschrieben. Er bietet, ähnlich dem PDCA-Zyklus des KVP, einen chrono-logischen Leitfaden zu Auswahl und Einsatz von Werkzeugen. Besonders die statistischen Verfahren dieser six-sigma-roadmap stellen jedoch höhere Anforderungen an den Fachpromotor als es beim KVP der Fall ist. Dafür erlaubt six-sigma sehr gezielt an Einflussgrößen auch in komplexen und intransparenten Prozessen zu ?drehen?, um Ergebnisgrößen wie Qualität, Kosten, Zeit und Produktivität zu verbessern.

six-sigma wurde von Motorola entwickelt und zunächst in anderen, fertigungsorientierten Weltunternehmen eingeführt (General Electric, Siemens). Deren Erfolge auch in administrativen Abteilungen sind wohl verantwortlich dafür, dass six-sigma zunehmend im Dienstleistungssektor (Banken, Versicherungen, Telekommunikation) und im Mittelstand eingeführt wird. Das ist plausibel, denn die Methoden und Werkzeuge zielen auf Geschäftsprozesse, unabhängig von deren Inhalt und Ergebnis.

Sigma, bzw. six-sigma hat mehrere Facetten:

1. Neben seiner Bedeutung als griechischer Buchstabe bezeichet
2. sigma in der Statistik eine Messgröße und Einheit. Sigma ist die Einheit der Streuung einer Ergebnismessung um den Mittelwert. Durch den Vergleich dieser realen Ergebnisstreuung mit dem vorgegebenen Toleranzbereich eines Zielkorridors, d.h. durch den Vergleich von Ist und Soll, ergibt sich mit dem resultierenden sigma-Wert das Niveau einer Prozessleistung.
3. Der Wert 6 sigma - 6  - markiert eine Prozessleistung, bei der in 1.000.000 Ergebnissen nur 3,4 Abweichungen - 3,4 ppm ? vom Zielkorridor erwartet werden. Dieser Benchmark und Zielwert trifft die Realität besser, als die Forderung nach 0-Fehlern. Denn selbst auf dem 6  Niveau werden noch Fehler erwartet, wenn auch auf exzellentem Niveau. Die Forderung nach 0-Fehler erfüllt jedoch auch auf längere Sicht kaum ein Prozess und ist deshalb demotivierend.
4. six-sigma bietet eine standardisierte Methode mit einer Anleitung zur Durchführung von Projekten sowie eine Anleitung zu Auswahl und Einsatz von Werkzeugen für Prozessverbesserungen.
5. six-sigma ist eine Management-Philosophie für Prozessverbesserungen, die in der Praxis durch x-Belts umgesetzt und von Sponsoren gesteuert wird.
6. Die Zukunftssicherheit des Themas wird durch eine globale Community sichergestellt, die die six-sigma Roadmap permanent pflegt und erweitert.
7. six-Sigma ist allein auf Prozesse beschränkt. Für strategische und politische Themen ist six-sigma völlig ungeeignet. Dagegen ist six-sigma jedoch für Produktions- und Service-Prozesse gleichermaßen geeignet. Denn alles, was wir aufzählbar als Ergebnis herstellen, tun wir in einem Ablauf und bei Wiederholung in einem Prozess. Der Kunde hat Erwartungen an das Ergebnis und ausschließlich er beurteilt die Erfüllung seiner Erwartungen. Diese Basis von six-sigma ist sowohl bei Produktions- als auch bei Service-Prozessen gegeben.

six-sigma Ziel und Methodik

Schwerpunkt dieses Artikels ist die Darstellung der six-sigma-Methodik an Hand eines nicht alltäglichen, aber hoffentlich leicht verständlichen Beispiels. Dazu möchte ich mit Ihnen kurzerhand die W.Tell AG gründen, ein Unternehmen mit dem Geschäftsauftrag, Präzisionslöcher in Zielscheiben zu schießen. Technologisch vertrauen wir auf Pfeil und Bogen. Die Ziele des Unternehmens seien primär qualitätsbezogen, um das Beispiel einfach zu halten:

1. Ziel: Präzision: In einer Zielscheibe innerhalb der beiden inneren Ringe treffen
2. Ziel: Form: runde Löcher schießen
3. Ziel: Farbe: rote Löcher schießen

Das erste Ziel ist ein typisches six-sigma-Ziel, denn es wird nicht verlangt, genau ins Schwarze zu treffen, sondern in einen Toleranzbereich um den Zielpunkt. Diese Angabe von Toleranzbereichen kommt der Realität näher, als die Definition von Punktzielen, weil sie in Rechnung stellt, dass Prozesse Einflüssen unterliegen und Prozessergebnisse deshalb nicht identisch sein können. Vielleicht fällt Ihnen spontan ein Kernprozess Ihres Unternehmens ein, bei dem die Definition von Zielwert plus Zielkorridor sinnvoll ist und Sie übertragen das Beispiel auf Ihre Situation.

Ziel von six-sigma

Wir schießen jetzt vier Tage lang und vergleichen die Ergebnisse. Nur eine der vier Tagesprozessleistungen entspricht dem Ziel. Die anderen zeichnen sich durch Abweichungen in der Lage und/ oder Streuung aus.

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Abbildung 1: Ziel von six-sigma: Prozesse zentrieren und Streuung minimieren

Die statistische Quantifizierung dieser Prozessleistung kann man sich vorstellen, wenn man zunächst die Einschusslöcher auf eine Längenskala fallen und aufeinander stapeln lässt. Es entsteht die für Prozessergebnisse typische, glockenförmige Verteilung, die mit dem Gaußschen Modell der Normalverteilung beschrieben werden kann. Es deckt 100% der möglichen Ereignisse ab, wobei extreme Ergebnisse an den Ausläufern der Kurve seltener erwartet werden als Werte um den Mittelwert. Die Projektion des Zielkorridors auf die Längenskala verdeutlicht, welcher (Flächen-) Anteil der geschossenen Löcher innerhalb und welcher außerhalb des Zielkorridors liegt. Das Ergebnis des ersten Tages zeigt, dass nur ca. 20% der Ergebnisse zielkonform sind, am 2. Tag haben wir sogar 100% Ausschuss produziert, am 3. Tag waren 2/3 der Ergebnisse konform und lediglich am 4. Tag haben wir mit allen Schüssen das Ziel erreicht. Die Ergebnisse der ersten drei Tage zeichnen sich durch mangelnde Zentrierung und/ oder zu große Streuung aus. Daraus ergibt sich das primäre Ziel von six-sigma, Prozesse auf das Ziel zu zentrieren und Streuung zu minimieren. Nur so entsteht ein standardisiertes Produkt mit vorhersehbaren, (fast) identischen Eigenschaften. Etwas vorschnell wäre jetzt, auf den 4. Tag zu verweisen, der ja zielkonforme Ergebnisse gebracht hat und darauf zu hoffen, dass alle künftigen Ergebnisse ebenfalls zielkonform wären. Ohne Änderung des Prozesses sind, wie die folgende Abbildung zeigt, auch weiterhin zielkonforme Teillieferungen zu erwarten, genau so wie mangelhafte Ergebnisse.

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Abbildung 2: Ergebnisse aus (nicht) beherrschten und (nicht) fähigen Prozessen

Nicht beherrschte und nicht fähige Prozesse variieren über Messzeitpunkte sowohl in der Streuung, als auch in der Lage. Nicht beherrschte und fähige Prozesse, produzieren zwar Ergebnisse nur innerhalb des Zielkorridors, aber die Zentrierung der Ergebnisse verändert sich von Messzeitpunkt zu Messzeitpunkt. Beherrschte, aber nicht-fähige Prozesse haben immer die gleiche Lage und die gleiche Streuung, jedoch übersteigt die Streuung immer die Toleranzgrenzen. Lediglich beherrschte und fähige Prozesse führen vorhersehbar immer zu der gleichen Lage der Ergebnisse im Zentrum des Korridors mit einer Streuung innerhalb der Toleranzgrenzen.

Beherrschte und fähige Prozesse erhält man, indem man die Einflüsse des Prozesses identifiziert und so verändert, dass die Ergebnisse zielkonform werden. Im nächsten Abschnitt werden Einflüsse des Bogenschießens identifiziert und so eingestellt, dass die Ergebnisse den Kundenanforderungen entsprechen.

Um den Kontrast zum KVP zu betonen, werden die anspruchsvollsten Werkzeuge eingesetzt, die six-sigma zu bieten hat: Design of Experiments und Simulation. Alle Daten, die dabei entstanden, resultierten aus einer Simulation des Bogenschießens mit dem Werkzeug iGrafx Process for six-sigma. Die statistische Analyse der Daten erfolgte mit Minitab 14.

Methodik von six-sigma

Die Methodik von six-sigma ist im DMAIC-Circle verankert, mit seinen Phasen Define, Measure, Analyse, Improve und Control. Jede dieser Phasen enthält Werkzeuge, die chronologisch und nahezu kochbuchartig eingesetzt werden können.

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Abbildung 3: DMAIC-Phasen, mit wichtigsten Schritten und jeweiligen Werkzeugen

Der DMAIC mit seinen ?sprechenden? Phasen ist nahezu selbsterklärend. Ähnlich dem PDCA des KVP leitet er die Problembearbeitung von der Klärung des Problems bis zur Überwachung der Lösung. Unterschiedlich ist die hypothesengeleitete, statistisch prüfende Vorgehensweise. Diese Vorgehensweise ist schon lange in den empirischen Wissenschaften üblich. Für six-sigma wurde also nichts Neues erfunden, sondern hier wird ?alter Wein in neuer Umgebung? serviert. Der Einsatz der Werkzeuge ist auch nicht dogmatisch zu sehen, denn einerseits muss nicht jedes Werkzeug zwangsläufig auch tatsächlich eingesetzt werden. Andererseits ist six-sigma offen für jedes weitere nützliche Tool. Der nächste Abschnitt beschreibt nun den Einsatz der Werkzeuge am Beispiel der W.Tell AG. Nützlich könnte es dazu sein, die vollständige six-sigma Roadmap parat zu halten.

Define

Zweck der Define-Phase ist, das Projektthema zu klären, abzugrenzen, Schwerpunkte zu setzen, Verantwortliche und ein Team zu benennen und Ziele zu vereinbaren.

Potentialanalyse

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Potentialanalyse

Das erste Werkzeug, die Potentialanalyse, hilft dem Management bei der Auswahl und Priorisierung geeigneter Projektthemen, die sich z.B. aus Kundenbeschwerden, KPIs, BSC, Self-Assessments und Audits ergeben können.

Beispiel: In der W. Tell AG gibt es nur einen Prozess: das Schießen von Löchern mit Pfeil und Bogen. Und es gibt ein wichtiges Ergebnis: in der aktuellen Situation produzieren wir durchschnittlich ca. 15% Ausschuss, d.h. nur 85% unser Löcher liegen im Zielkorridor. Bei diesem Ergebnis sieht das Management der W.Tell AG einen hinreichenden Grund, ein six-sigma Projekt zu starten und einen Projekt-Sponsor zu berufen.

Dieser Sponsor sollte hierarchisch oberhalb des Prozess-Owners angesiedelt sein, damit prinzipiell auch benachbarte Prozesse in die Verbesserung einbezogen werden können.

Projektdefinition

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Projektdefinition

Zur Projektdefinition beruft der Sponsor einen x-Belt. Gemeinsam mit dem Process-Owner verschafft man sich zunächst Klarheit über das Projekt. Dabei werden Facetten des Problems, seine Wirkung auf die Ergebnisse, mögliche Ursachen des Problems und schon vorhandene Lösungsideen stichwortartig unterschieden. Soweit vorhanden, werden Zahlen, Daten und Fakten zugeordnet: kundenwirksame Verluste der Wirkung, prozessrelevante Qualitäts-, Kosten- und Zeit-Messungen dem Problem und kausale Einflüsse des Problems den Ursachen.

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Abbildung 4: Projektdefinition

Abbildung 4: Projektdefinition Beispiel: Das Team ordnet nun alle relevanten Informationen den vier Kategorien zu. Zu diesem Zeitpunkt sind das Problem und seine Wirkung recht gut bekannt. Bei den möglichen Ursachen beschränkt sich das Team auf eine Auflistung potentiell möglicher Einflüsse.
Wenn sich das Thema nicht in diese Struktur bringen lässt, handelt es sich vermutlich auch nicht um ein six-sigma Projekt. Denn wenn schon konkrete Ideen zu Lösungen vorhanden sind und auch umgesetzt werden sollen, stellt sich die Frage, wozu das Projekt dienen soll.

Projektvertrag

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Projektvertrag

Im Projektvertrag legen sich die jeweils Verantwortlichen auf die Problemstellung, den Ist-Zustand und die Ziele fest. Es werden notwendige Teamressourcen bereitgestellt und Termine definiert. Hilfreich ist es, wenn der x-Belt hier schon seine Projektstrategie in Arbeitspakete schnüren kann. Das ist in six-sigma Projekten möglich, denn das Problem ist hier schon recht gut bekannt und der Werkzeugeinsatz entlang der six-sigma-Roadmap deshalb recht gut planbar. Schließlich sollten alle Beteiligten mit dem Projektvertrag einverstanden sein.

SIPOC

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SIPOC

SIPOC steht für: Supplier, Input, Process, Output, Customer. Der SIPOC hilft, die Projekt-Grenzen zu ziehen, indem der zu untersuchende Prozessabschnitt definiert wird. In der SIPOC-Liste werden die (internen) Kunden des Prozessabschnitts genannt, die (abzählbaren) Outputs, die diese Kunden aus dem Prozess erhalten sowie die bekannten Anforderungen der Kunden an die Ergebnisse samt bekannter Ist- und Soll-Kenngrößen zu Qualität, Kosten und Zeit. In der Spalte Prozess werden die wichtigsten 5-7 Prozessschritte gelistet, zusammen mit vorhandenen Leistungsindikatoren. In der Spalte Input werden alle Vormaterialien, Vorinformationen und Ressourcen genannt, ohne die der Prozess nicht funktioniert, ergänzt durch die (internen) Lieferanten der Inputs. Diese Liste sollte, wie alle anderen Werkzeuge, sorgfältig eingesetzt werden, denn was in dieser Liste der aktiven und passiven Faktoren nicht auftaucht, wird möglicherweise später vergessen.

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Abbildung 5: SIPOC

Der SIPOC liefert also eine erste Übersicht aller Einflussgrößen aus Input und Prozess auf die Ergebnisse bzw. den Output.

Beispiel: Im SIPOC werden zum Input die verwendeten Pfeiltypen, Bogentypen und zugehörige Kenngrößen gelistet, die wichtigsten Prozessschritte sowie das Ergebnis mit zugehörigen Kenngrößen.

KANO-Modell

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KANO

Das KANO-Modell ist ein Bewertungsschema für Kundenanforderungen und dient damit der Präzisierung der erforderlichen Ergebnisse. Vergleichbar mit dem Motivationsmodell von Herzberg ordnet es der Abszisse das Ausmaß der Erfüllung der Kundenanforderungen zu, mit den Polen 0% und 100% und auf der Ordinate die Kundenzufriedenheit von unzufrieden über gerade zufrieden bis hin zu begeistert. Diese Unterteilung der psychologischen Zufriedenheit ermöglicht es, drei typische Zufriedenheitsprofile abzubilden: must be, more is better und delighter. Im Nahverkehr z.B. ist ein must be die Pünktlichkeit. Unpünktlichkeit führt zur Unzufriedenheit und fahrplanmäßige Pünktlichkeit zum psychischen Normalzustand: gerade zufrieden, aber nicht begeistert (es sei denn, man macht fast nur schlechte Erfahrungen). Die must be´s sind immer der Kern der Verbesserung. Bei more-is-better-Faktoren hängt die Erfüllung der Anforderungen und die Zufriedenheit linear voneinander ab, von Unzufriedenheit bis zur Begeisterung. Das sind z.B. Fahrscheinkosten, Frequenz und Geschwindigkeit des Transports und die Nähe der Haltestellen. Delighter sind strategische Zusatzleistungen, für die der Kunde prinzipiell bezahlen würde und damit primär die Angelegenheit des Marketing. Dieses Bewertungsschema des KANO-Modells wird im nächsten Werkzeug konkret angewendet.

Voice of the Customer & Critical to Quality

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VOC

Im Voice of the Customer (VOC) werden Ergebnisanforderungen im Interview mit dem Kunden konkretisiert und anschließend nach dem KANO-Modell vom Kunden priorisiert. Dabei werden die must-be´s auch als Critical to Quality (CTQ) bezeichnet. Soweit nicht schon geschehen, sollten die Anforderungen vom Kunden mit Messgrößen und Zielkorridoren untermauert werden.

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Abbildung 6: Voice of the Customer (VOC) und Critical to Quality (CTQ= must-be)

Beispiel: Neben den kritischen Ergebnisanforderungen, die wir in diesem Fall schon vorher kannten, sagt unser Leitkunde, dass er lieber schwarze als rote Löcher hätte. Farbe und Form der Löcher sind ihm aber nicht so wichtig wie die Präzision. Mit diesen konkretisierten Aussagen zu den Ergebniszielen stehen die wichtigsten Orientierungspunkte für das weitere Projekt fest.

Measure

In der Measure-Phase werden Einflussgrößen und Ergebnisse mathematisch formalisiert. Ziel ist es, die bedeutsamen Einflussgrößen xi zu finden, mit denen die kritischen Ergebnisse Yi verändert werden können. Dieser zentrale Gedanke und Leitfaden für das weitere Projekt lässt sich formalisieren als Yi= f(xi). Dazu werden zunächst aus den vielen möglichen xi die vermutlich vitalen Einflussgrößen gefiltert. Diese vitalen xi und die vom Kunden definierten Yi werden konkretisiert, es wird die notwendige Stichprobengröße ermittelt und die Repräsentativität der Stichprobe sichergestellt, ein Datenerhebungsplan aufgestellt und eventuell eine Meßsystemanalyse durchgeführt. Schließlich wird gemessen.

Prozess-Mapping

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Prozess-Mapping

Wenn Unklarheit über den tatsächlichen Ablauf besteht wird zunächst ein Prozess-Mapping erstellt. Den Rahmen dafür bietet der der SIPOC. In dieser frühen Phase wird aufgezeigt, detaillierter als im SIPOC, wer, was, wann, wo erledigt. Die ?Kunst? des Prozess-Mapping besteht darin, das richtige Auflösungsniveau für die Betrachtung zu finden: ist das Mapping zu global, dann bleiben ?die Bäume im Wald verborgen?, ist das Mapping zu detailliert, ?sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht? mehr. Zweck des Prozess-Mappings ist, den Prozess transparent zu machen.

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Abbildung 7: Prozess-Mapping der W.Tell AG

Beispiel: In dem Prozess-Mapping wurden die aktuellen Kern-Prozess-Schritte chronologisch angeordnet und einer verantwortlichen Abteilung zugeordnet. Priorisierungs-Matrix

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Priorisierungsmatrix

Die Priorisierungs-Matrix unterstützt die Prozessexperten des Teams dabei, die vermutlich vitalen aus den möglichen Einflussgrößen herauszufiltern. Dazu werden zunächst die Inputgrößen und Prozessgrößen des SIPOCs durch Steuer- und eventuell vorhandene Störgrößen ergänzt. Diese potentiellen Einflussgrößen xi werden den vom Kunden gewichteten Yi aus dem VOC gegenüber gestellt. Dann wird jede Einflussgröße danach beurteilt, wie stark sie jeweils die kritischen Ergebnisgrößen beeinflusst. Aus der Produktsumme der gewichteten Einflussstärken ergibt sich der Gesamteinfluss jedes x auf die Yi. Für die Messung werden die xi mit dem größten Einfluss auf die Yi ausgewählt.

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Abbildung 8: Priorisierungs-Matrix zur Filterung der vitalen Einflussgrößen Xi

Prinzipiell findet in der Priorisierungs-Matrix eine erste rational begründete Hypothesenbildung statt. Durch diese Filterung sollen die Kosten der nachfolgenden Messung reduziert werden. Sie hat den Nachteil, dass die Experten möglicherweise wichtige Einflussgrößen übersehen und von der weiteren Untersuchung ausschließen.

Beispiel: Nachdem die Experten den Einfluss aller xi auf die Yi bewertet haben, resultiert eine Liste von sechs Einflussfaktoren, die in der Messung berücksichtigt werden sollen: Pfeiltyp, Bogentyp, Distanz, Spannkraft, Visiereinstellung in horizontaler x- und vertikaler y-Richtung. Weiterhin müssen die x/y Koordinaten der Löcher (Yi) gemessen werden.

Stichprobendefinition

(Kompletter Text nur für Netzwerk-Mitglieder)

Veröffentlicht von Dr. Reiner Hutwelker bei BPM-Netzwerk.de am 15. November 2005