DMAIC in der Praxis: Ausschuss auf Extrusionslinien senken
Ein vollständiger Durchlauf eines DMAIC-Projekts auf einer Linie für PVC-Fensterprofile: Projektauftrag, Messsystem, Pareto, Ursachenanalyse, FMEA, Pilot und Kontrollplan, mit nachvollziehbarer Rechnung.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Fall ist beispielhaft, aber die Struktur ist echt: Projektauftrag, Prüfung des Messsystems, Ausgangslage, Pareto, verifizierte Ursachen, FMEA, Pilot und Kontrollplan.
- Im Beispiel sank der Extrusionsausschuss von 6,8 % auf 2,4 %, der Cpk der Wanddicke stieg von 0,76 auf 1,41, und die Amortisation lag bei etwa zwei Monaten.
- Die größten Erfolge kamen aus unspektakulären Maßnahmen: einem Verschleißlimit für die Abzugsbeläge, einer Standard-Anfahrroutine und einem Reinigungsintervall für die Düse, nicht aus neuen Anlagen.
- Jede Zahl lässt sich mit den kostenlosen Rechnern nachvollziehen, die in jeder Phase verlinkt sind. Ersetzen Sie die Beispieldaten durch Ihre eigenen.
01Der Fall: Ausschuss auf einer Linie für PVC-Fensterprofile
Dieser Durchlauf wendet das Vorgehen aus Teil 1: Practical Six Sigma & DMAIC auf ein realistisches Problem an: Ausschuss auf einer Extrusionslinie für PVC-U-Fensterprofile. Fensterprofile sind ein guter Testfall, weil Wanddicke, Oberflächenqualität und Geradheit den Ausschuss bestimmen und weil kleine Drifts in einem kontinuierlichen Prozess leicht übersehen werden. Den formalen Hintergrund finden Sie im DMAIC-Überblick bei Wikipedia.
„Nettoverlust“ bedeutet Material-, Energie- und Arbeitskosten nach Abzug des Regeneratwerts. Auch Ausschuss, der aufgemahlen werden kann, kostet Energie, Kapazität und Handling, weshalb er zu den Kosten schlechter Qualität gehört.
02Define: Projektauftrag, SIPOC und ein Preisschild
Das Team beginnt damit, das Problem so zu formulieren, dass es eine Kennzahl, einen Ausgangswert, einen Ort, einen Zeitraum und Kosten enthält, aber keine Lösung.
Projektauftrag
| Feld | Eintrag |
|---|---|
| Ziel | Ausschuss auf Linie 2 innerhalb von 16 Wochen von 6,8 % auf 3,0 % oder weniger senken und 8 Wochen halten |
| Umfang | Linie 2, alle Profiltypen, von der Dosierung bis zum Stapeln. Nicht enthalten: Compound-Rezeptur und nachgelagertes Schweißen |
| Business Case | Ausgangsverlust 377.400 € pro Jahr. Ziel: Einsparung von mindestens 200.000 € pro Jahr |
| Team | Verfahrensingenieur (Leitung), Linienleiter, Instandhalter, Qualitätstechniker, je ein Bediener pro Schicht, Ansprechpartner aus dem Controlling |
| Sponsor | Werksleiter |
| Zeitplan | 16 Wochen: Define 2, Measure 3, Analyze 3, Improve 4, Control 4 |
SIPOC
| Lieferanten | Eingänge | Prozess | Ausgänge | Kunden |
|---|---|---|---|---|
| Compound-Lieferant, Additiv-Lieferant | PVC-Trockenmischung, Farbmasterbatch, Regenerat | Dosieren, extrudieren, kalibrieren, kühlen, abziehen, ablängen, stapeln | Abgelängte Profile mit festgelegter Wanddicke, Oberfläche und Geradheit | Fensterfertigung (Schweißen, Verputzen, Montage) |
Ein SIPOC hält den Umfang ehrlich: Liegt eine Ursache bei einem Lieferanten oder Kunden, steht im Projektauftrag, wer sie verantwortet.
Kritische Qualitätsmerkmale (CTQ)
- Wanddicke 1,80–2,20 mm an tragenden Wänden (beeinflusst Schweißfestigkeit und Wärmedämmung).
- Oberfläche: keine Streifen oder Düsenlinien auf Sichtflächen.
- Geradheit: Verbiegung und Verdrehung innerhalb der Zeichnungstoleranz.
- Länge: Schnittlänge an der Säge innerhalb der Toleranz.
03Measure: dem Messmittel trauen, dann die Ausgangslage erfassen
Bevor das Team einen einzigen Datenpunkt für die Analyse sammelte, prüfte es das Messsystem. Die Wanddicke messen die Bediener mit einer digitalen Bügelmessschraube an einer abgelängten Probe alle 30 Minuten.
| Gage R&R (3 Prüfer, 10 Teile, 3 Wiederholungen) | Vorher | Nach Vorrichtung und Schulung |
|---|---|---|
| Messstreuung (% der Toleranz) | 18 % | 8 % |
| Bewertung | Bedingt geeignet | Gut |
| Ursache des Problems | Unterschiedliche Messpunkte und Messkraft | Vorrichtung mit markierten Punkten und Ratsche |
Das Ergebnis von 18 % bedeutete, dass rund ein Fünftel des Toleranzbands vom Messrauschen aufgebraucht wurde. Eine einfache Vorrichtung und eine 30-minütige Schulung senkten den Wert auf 8 %, sodass die Ausgangsdaten belastbar wurden.
Datenerhebungsplan
| Was | Wie | Häufigkeit | Wer |
|---|---|---|---|
| Ausschuss nach Fehlerkategorie | Strichliste an der Säge | Jede Schicht | Bediener |
| Wanddicke (5 Punkte je Stück) | Bügelmessschraube mit Vorrichtung | 5 aufeinanderfolgende Stücke alle 30 Min. | Bediener |
| Prozessparameter (Temperaturen der Düsenzonen, Abzugsgeschwindigkeit, Liniengeschwindigkeit, Massedruck) | Aus der SPS protokolliert | Jede Minute | Automatisch |
| Schichtungsfaktoren | Schicht, Profiltyp, Compound-Charge, Minuten seit Anfahren | Bei jedem Datensatz | Bediener |
Ausgangslage
Ein Cp von 0,95 ist höher als der Cpk von 0,76, und das sagt bereits etwas: Der Prozess ist nicht nur zu breit, sondern auch dezentriert. Diesen Hinweis sollte man für die Analyze-Phase festhalten.
04Analyze: vom 6M-Brainstorming zu verifizierten Ursachen
Das Pareto-Diagramm des Ausschusses nach Kategorie zeigte, wo zu suchen ist. Wanddicke und Oberflächenfehler zusammen erklären 65 % des Ausschusses.
| Ausschusskategorie | Anteil am Ausschuss | Kumuliert |
|---|---|---|
| Wanddicke außerhalb der Toleranz | 41 % | 41 % |
| Oberflächenfehler (Streifen, Düsenlinien) | 24 % | 65 % |
| Verbiegung und Verdrehung | 14 % | 79 % |
| Anfahr- und Umrüstverluste | 12 % | 91 % |
| Sonstiges | 9 % | 100 % |
Hypothesen aus dem Ishikawa-Diagramm (6M)
| Kategorie | Mögliche Ursachen |
|---|---|
| Maschine | Schwankende Abzugsgeschwindigkeit, Temperaturdrift der Düsenzonen, schwankendes Vakuumniveau |
| Methode | Keine Standard-Anfahrroutine, Sollwerte werden nach dem Umrüsten nach Gefühl verstellt |
| Material | Chargenschwankungen des Compounds, Feuchtigkeit |
| Mensch | Schichtabhängige Einstellgewohnheiten |
| Messung | Messmittelstreuung (bereits in Measure behoben) |
| Umwelt | Kühlwassertemperatur folgt der Umgebungstemperatur |
Hypothesen testen
| Hypothese | Test | Ergebnis | Bestätigt |
|---|---|---|---|
| Schichteffekt | Einfaktorielle ANOVA des täglichen Ausschuss-% nach Schicht | p < 0,01; Schicht 3 im Mittel 9,1 % gegenüber 5,2 % in Schicht 1 | Ja |
| Instabile Abzugsgeschwindigkeit | Regression der Dickenstreuung auf die Streuung der Abzugsgeschwindigkeit | R² = 0,58 | Ja |
| Anfahreffekt | Ausschuss in den ersten 60 Minuten gegenüber dem Rest des Laufs | 3,4-mal höher in der ersten Stunde | Ja |
| Ablagerungen an der Düsenlippe | Streifenfehler gegenüber Stunden seit der Düsenreinigung | Streifen steigen nach etwa 36 Stunden stark an | Ja |
| Compound-Charge | Dicke nach Charge | Kein signifikanter Effekt (p = 0,41) | Nein |
| Kühlwassertemperatur | Korrelation mit Verbiegung und Verdrehung | r = 0,18, schwach | Nicht bestätigt |
Beispielhafte Ergebnisse. Nur verifizierte Ursachen gehen in Improve weiter.
5 Why für die größte Ursache
Why 1
Warum driftet die Wanddicke? Das Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeit zu Extruderausstoß ändert sich ständig.
Why 2
Warum ändert sich das Verhältnis? Die Abzugsgeschwindigkeit schwankt unter Last um etwa ±3 %.
Why 3
Warum schwankt sie? Die Raupenbeläge des Abzugs rutschen auf dem Profil.
Why 4
Warum rutschen sie? Die Beläge sind über ihre Verschleißgrenze hinaus abgenutzt und werden erst nach dem Ausfall getauscht.
Why 5
Warum ist das erlaubt? Der Instandhaltungsplan enthält weder ein Prüfintervall noch ein Verschleißlimit für die Abzugsbeläge.
05Improve: Gegenmaßnahmen, FMEA und Pilot
| Grundursache | Gegenmaßnahme | Wirkung | Aufwand |
|---|---|---|---|
| Kein Verschleißlimit für die Abzugsbeläge | Verschleißlehre, Austausch bei 60 % Verschleiß, Prüfung alle 4 Wochen im Wartungsplan, Encoder-Alarm bei ±1 % Geschwindigkeitsabweichung | Hoch | Gering bis mittel |
| Kein Standard-Anfahren | Anfahr-Checkliste, gesperrtes Rezept je Profil, Stabilisierungskriterium (Dicke 10 Minuten lang innerhalb ±0,05 mm, bevor Gutware gesammelt wird), SMED beim Umrüsten | Hoch | Gering |
| Kein Reinigungsintervall für die Düse | Reinigung der Düsenlippe alle 24 Stunden mit Freigabe vor dem Start | Mittel | Gering |
Die Rüstzeit sank von 55 auf 38 Minuten, indem Vorbereitungsarbeiten (Werkzeug bereitgestellt, Düse außerhalb der Linie vorgewärmt, Parameter aus dem Rezept geladen) von der internen in die externe Zeit verlagert wurden.
FMEA der Gegenmaßnahmen
| Fehlerart | B | A | E | RPZ | Maßnahme | Neue RPZ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Beläge schief montiert | 7 | 4 | 5 | 140 | Ausrichtlehre | 42 (7×2×3) |
| Bediener übersteuert gesperrtes Rezept | 8 | 3 | 4 | 96 | Passwort plus Audit | 48 (8×2×3) |
| Encoder-Alarm wird ignoriert | 6 | 5 | 3 | 90 | Andon-Leuchte und Eskalation | 24 (6×2×2) |
B = Bedeutung, A = Auftreten, E = Entdeckung, RPZ = B × A × E.
Pilot
Die Gegenmaßnahmen liefen vier Wochen auf Linie 2, in allen drei Schichten, mit derselben Messmethode wie in der Ausgangslage.
06Control: in jeder Schicht verankern
Standardarbeit
Anfahr-Checkliste, gesperrte Rezepte und der Prüfschritt für die Beläge sind Teil der Standardarbeit und der Schulungsunterlagen für alle Schichten.
SPC
X̄-R-Karte der Wanddicke an der Säge: Stichproben von 5 Stücken alle 30 Minuten, Eingriffsgrenzen aus stabilen Daten berechnet.
Reaktionsplan
Ein Außer-Kontrolle-Signal löst eine festgelegte Abfolge aus: stoppen, Belagschlupf und Protokoll der Abzugsgeschwindigkeit prüfen, nachstellen, danach Ware seit der letzten guten Prüfung aussondern.
Gestufte Audits
Anfahr-Checkliste des Bedieners bei jedem Start, Audit des Schichtleiters wöchentlich, Gemba Walk des Werksleiters monatlich.
Instandhaltung
Belagprüfung und Düsenreinigung werden mit Verantwortlichen und Terminen in das Instandhaltungssystem aufgenommen.
Auszug aus dem Kontrollplan
| Merkmal | Spezifikation | Methode | Häufigkeit | Reaktion |
|---|---|---|---|---|
| Wanddicke | 1,80–2,20 mm | Bügelmessschraube mit Vorrichtung, X̄-R-Karte | 5 Stücke alle 30 Min. | OCAP: stoppen, Beläge prüfen, nachstellen, aussondern |
| Abweichung der Abzugsgeschwindigkeit | ≤ ±1 % | Encoder-Alarm | Laufend | Andon, Prüfung durch die Instandhaltung |
| Sauberkeit der Düsenlippe | Beim Start sauber | Checkliste mit Freigabe | Alle 24 h | Kein Start ohne Freigabe |
| Belagverschleiß | Unter 60 % Verschleiß | Verschleißlehre | Alle 4 Wochen | Beläge tauschen |
07Ergebnisse und Zeitplan
| Kennzahl | Ausgangslage | Nach 12 Wochen |
|---|---|---|
| Ausschuss | 6,8 % | 2,4 % |
| Cpk, Wanddicke | 0,76 | 1,41 |
| Rüstzeit | 55 Min. | 38 Min. |
| OEE | 71,2 % (84 % × 91 % × 93,2 %) | 78,1 % (87 % × 92 % × 97,6 %) |
| Nettoverlust durch Ausschuss pro Jahr | 377.400 € | 133.200 € |
| Jährliche Einsparung | 244.200 € | |
| Projektkosten (Beläge, Encoder, Schulung) | 38.000 € | |
| Amortisation | etwa 2 Monate |
Die jährliche Einsparung ist die Differenz zwischen Ausgangslage und Ergebnis: 377.400 € − 133.200 € = 244.200 €. Die Amortisation beträgt 38.000 € ÷ 244.200 € × 12 ≈ 1,9 Monate. Das Controlling bestätigte die Einsparung, bevor das Projekt abgeschlossen wurde.
Zeitplan
| Phase | Dauer | Wichtigstes Ergebnis |
|---|---|---|
| Define | 2 Wochen | Projektauftrag, SIPOC, Business Case |
| Measure | 3 Wochen | Gage R&R, Datenplan, Ausgangslage |
| Analyze | 3 Wochen | Verifizierte Grundursachen |
| Improve | 4 Wochen | FMEA, Pilot, Rollout-Plan |
| Control | 4 Wochen | Kontrollplan, Schulung, Übergabe |
Was Sie mitnehmen
- Verbringen Sie die erste Woche mit der Problembeschreibung und dem Messmittel. Alles andere hängt davon ab.
- Suchen Sie zuerst nach unspektakulären Ursachen: fehlende Wartungsgrenzen, fehlende Standards, fehlende Reinigungsintervalle.
- Nutzen Sie die Lücke zwischen Cp und Cpk, um zwischen Zentrierung und Streuungsreduktion zu entscheiden.
- Schließen Sie das Projekt nicht beim Pilot. Schließen Sie es, wenn das Controlling die Einsparung bestätigt hat und der Kontrollplan wochenlang gelaufen ist.
FAQHäufige Fragen
Ist das ein echtes Projekt?
Nein. Es ist ein beispielhafter Fall mit konstruierten Zahlen, der zeigen soll, wie die Phasen zusammenhängen. Struktur, Vorlagen und Berechnungen sind die, die Sie auf einer echten Linie verwenden würden.
Wie berechne ich die Kosten von Ausschuss?
Multiplizieren Sie die Ausschusslänge (oder -stückzahl) mit dem Nettoverlust je Einheit: Material, Energie, Arbeit und Handling, abzüglich des Regeneratwerts. Jahresausschuss = Jahresausbringung × Ausschussquote. Der COPQ-Rechner strukturiert die Kategorien.
Kann ich diese Struktur für andere Prozesse nutzen?
Ja. Spritzguss, Lackieren, Schweißen und Montagelinien folgen derselben Logik: Projektauftrag, validierte Messung, Ausgangslage, Pareto, verifizierte Ursache, getestete Gegenmaßnahme, Kontrollplan.
Was, wenn mein Gage R&R über 30 % liegt?
Sammeln Sie noch keine Analysedaten. Verbessern Sie zuerst Messmethode, Vorrichtung oder Schulung und wiederholen Sie dann die Studie. Daten aus einem schlechten Messmittel schicken das Projekt in die falsche Richtung.
Teil 2 der Serie Practical Six Sigma
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