Qualitätsmethoden berücksichtigen die Stimme der Kunden
Es gibt zwei Arten von Bedürfnissen oder Anforderungen von Kunden: Erklärte Bedürfnisse, bei denen ein Kunde in der Lage ist, anzugeben oder zu beschreiben, was er in einem Produkt will und unausgesprochene Bedürfnisse. Ungeklärte Bedürfnisse sind Bedürfnisse oder Anforderungen, die der Kunde für selbstverständlich hält und Bedürfnisse, von denen er nicht weiß, dass er sie hat oder darüber nachdenkt.
Durch das Verständnis der unausgesprochenen oder latenten Bedürfnisse kann der Entwickler im Produktentstehungsprozess Fähigkeiten im Produkt bereitstellen, um auf diese Bedürfnisse zu reagieren und ein verbessertes Leistungsversprechen zu bieten. Eine der Qualitätsmethoden, diese unausgesprochenen oder latenten Bedürfnisse zu identifizieren, besteht darin, den Kunden bei der Nutzung des Produkts zu beobachten.
Ein weiteres unausgesprochenes Bedürfnis, das ein Kunde als selbstverständlich ansieht, ist, dass das Produkt in der Umgebung, in der es betrieben wird und in der Art und Weise, in der er normalerweise sein Produkt verwendet, zuverlässig funktioniert. Eine der Herausforderungen im Produktentwicklungsprozess besteht darin, dass die Nutzungsumgebung bei allen Kunden eines Produkts stark variieren kann, die Intensität oder Häufigkeit der Nutzung eines Produkts sehr unterschiedlich sind und die Art und Weise, wie das Produkt gelagert und gepflegt wird, ebenfalls sehr differenziert sein kann. Es ist daher eine Herausforderung für den Hersteller, diese Anwendungsumgebung zu verstehen und Qualitätsmethoden als Teil der Produktentwicklung zu finden. In der Regel definiert der Produktentwickler dann die extremen Bedingungen der Einsatzumgebung als Grundlage für die Produktanforderungen (zum Beispiel oberer und unterer Temperaturbereich, oberer und unterer Feuchtigkeitsbereich, maximaler Betriebszyklus, usw).
Definition der Produktanforderungen - Design Inputs
Dieses Wissen über die Kundenbedürfnisse oder -anforderungen sowie alle regulatorischen Anforderungen und Herstellerziele für das Produkt sollte in einem Kunden- oder Marktanforderungsdokument festgehalten werden. Die Bedürfnisse und Anforderungen werden dann in Produktanforderungen oder Spezifikationen umgesetzt. Ein Kundenwunsch nach einem "Auto mit guter Beschleunigung" kann in Produktspezifikationen wie Gesamtgewicht, PS, Drehmoment, 0-100 Beschleunigungszeit usw. umgesetzt werden. Ein Kundenbedarf nach einem "zuverlässigen, langlebigen Auto" würde sich in der geplanten Lebensdauer des Autos, der mittleren Zeit zwischen den Ausfällen, den durchschnittlichen Servicekosten über 100.000 Kilometer usw. niederschlagen. Um diese Spezifikation zu unterstützen, wäre es auch notwendig, die Umgebungsbedingungen zu definieren, denen das Fahrzeug ausgesetzt sein würde und die noch den Leistungsanforderungen entsprechen.
Einer der Schlüssel zu guten Produktanforderungen oder Spezifikationen ist die Definition messbarer und objektiver Anforderungen an Spezifikationen und Qualitätsmethoden. Nur wenn eine Spezifikation messbar ist, kann man feststellen, ob diese Spezifikation bei der Überprüfung des Produktdesigns erfüllt wurde. Der Prozess der Definition von Produktanforderungen oder -spezifikationen ist entscheidend, da es oft Kompromisse gibt, die eingegangen werden müssen. Ein Auto mit guter Beschleunigung und einem leistungsstarken Motor zum Transportieren von Lasten wird nicht so sparsam sein. In einer Struktur gibt es oft einen Kompromiss zwischen dem Gewicht der Struktur und ihrer Festigkeit.
Bewährte Qualitätsmethoden im Produktentwicklungsprozess sind standardisiert. Quality Function Deployment (QFD) ist eine gute Methodik für die Planung eines Produkts und die Umsetzung von Kundenanforderungen in technische Merkmale des Produkts oder der Produktanforderungen. Je nach Unternehmen und Terminologie werden die Kundenbedürfnisse, Marktbedürfnisse oder Kundenanforderungen sowie die Produktanforderungen oder Spezifikationen als "Design Inputs" bezeichnet.
Diese Produktanforderungen oder Designvorgaben sollten Gegenstand einer formalen Anforderungsüberprüfung sein, um
1) interne Vereinbarungen innerhalb des Herstellers zu treffen, dass die Anforderungen den besten Mix aus Merkmalen (und Kompromissen) darstellen, um den Kundenbedürfnissen gerecht zu werden und
2) zu bestätigen, dass die Anforderungsliste vollständig ist, d.h. sie berücksichtigt unausgesprochene Kundenbedürfnisse, die Anwendungsumgebung des Produkts, usw.
Diese Anforderungen oder Designeingaben sollten später die Grundlage für einen Verifizierungsplan werden - einen Plan zur Definition der Analysen und Tests, die durchgeführt werden sollten, um sicherzustellen, dass die definierten Anforderungen oder Designeingaben mit dem Produktdesign erfüllt wurden.
Qualitätsmethoden im Produktdesign
Sobald die Anforderungen definiert sind, sollten die Konstrukteure zunächst ein hochwertiges oder konzeptionelles Design des Produkts entwickeln. Qualitätsmethoden helfen, um obere und untere Ebenen innerhalb der Produktarchitektur zu definieren und zu entwerfen, die sich als nächstes auf Subsysteme, Module / Unterbaugruppen und dann auf die Komponenten beziehen, die für dieses Produkt erforderlich sind, um die gewünschte Funktion und die gewünschten Anforderungen zu erreichen.
Die Konstrukteure sollten dann die Materialien berücksichtigen, aus denen diese Komponenten bestehen. Potenzielle Lieferanten von Materialien und Komponenten sollten konsultiert werden, um die Eigenschaften ihrer Materialien und Komponenten zu verstehen.
Die Konstrukteure sollten Analysen durchführen, Simulationswerkzeuge einsetzen sowie technische Prototypen bauen und testen, um zu überprüfen, ob das resultierende Design den Anforderungen entspricht. Die Versuchsplanung kann zur Optimierung der Designparameter von Produkten und Prozessen eingesetzt werden. Basierend auf diesem Feedback sollten sie dann Anpassungen am Design vornehmen. Dieser Prozess der Qualitätsmethoden im Produktentwicklungsprozess ist sehr iterativ. Basierend auf dem Produktdesign sollte der Produktentstehungsprozess entwickelt und die Lieferanten ausgewählt werden.
Design-Dokumentation - Design-Outputs
Das Ergebnis der Produktdesignaktivität sollten verschiedene Dokumente und Dateien sein, die das Produktdesign und seine Herstellung beschreiben (Prozessdesign). Diese Dokumente oder Dateien können Zeichnungen, computergestützte Konstruktionsmodelle (CAD), Stücklisten (BOM), Teile- oder Materialspezifikationen, Fertigungsanweisungen, Qualitätskontrollpläne, die Fertigungs- oder Prüfschritte definieren, usw. beinhalten. Diese Dokumente oder Dateien werden als "Design-Outputs" bezeichnet. Qualitätsmethoden helfen, einen formalen Verifikations- und Validierungsplan zu erstellen. In diesem werden die Analysen und Tests festgelegt, die durchgeführt werden sollten, um festzustellen, ob das Produkt die Anforderungen erfüllt ("Design Inputs").
Designverifizierung und -validierung
Im Produktentstehungsprozess sollten Analysen und Entwicklungstests durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Designansatz den Anforderungen entspricht. Einige der gebräuchlichsten Verifikationstechniken sind computergestützte technische Analysen, mathematische Berechnungen sowie Fehler- und Einflussanalysen.
Ein oder mehrere Design-Reviews sollten während des Produktentwicklungsprozesses durchgeführt werden. An den Designprüfungen sollten sowohl leitende technische Mitarbeiter als auch leitende Mitarbeiter aus anderen Bereichen teilnehmen, die an der Herstellung des Produkts beteiligt sind. Das Ziel der Entwurfsprüfung ist es, das Design zu überprüfen, mögliche Probleme zu identifizieren, die auf dem kollektiven Wissen dieser hochrangigen Gruppe von Bewertern beruhen, die Organisation davon zu überzeugen, dass das Design ausgereift ist, die Anforderungen erfüllen wird und die Organisation davon zu überzeugen, dass alle Schritte des Entwicklungsprozesses befolgt wurden und alle notwendigen Unterlagen und Informationen erstellt wurden.
FMEA, Gefahrenanalyse und FTA Qualitätsmethoden
Eine der häufigsten analytischen Techniken zur Verifikation ist die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA). Die FMEA ist ein Verfahren, bei dem jeder potenzielle Versagensmodus in jeder Komponente oder jedem Material in einem Produkt analysiert wird, um mögliche Versagensmodi und deren Auswirkungen auf die erforderliche Funktion des Objekts zu bestimmen. Diese Qualitätsmethoden werden verwendet, um potenzielle Ausfallmodi und die damit verbundenen Ursachen / Mechanismen zu identifizieren, Risiken dieser Ausfallmodi zu berücksichtigen und Minderungsmaßnahmen zu identifizieren, um die Wahrscheinlichkeit oder Auswirkung des Ausfalls zu reduzieren.
Eine weitere ähnliche Verifikationstechnik ist die Gefahrenanalyse. Sie ist die detaillierte Untersuchung eines Produkts aus Anwendersicht, um mögliche Konstruktionsfehler (Fehlermöglichkeiten, die zu Schäden führen können) zu erkennen und es den Herstellern zu ermöglichen, diese zu korrigieren, bevor ein Produkt zur Verwendung freigegeben wird. Das Ergebnis einer Gefahrenanalyse ist die Identifizierung unannehmbarer Risiken und die Wahl der Mittel zu deren Kontrolle oder Beseitigung. Dieses Verfahren wird in Branchen eingesetzt, die sicherheitskritische Produkte anbieten, darunter Avionik, kommerzielle Luft- und Raumfahrt, chemische Verarbeitung, Lebensmittelindustrie und medizinische Geräte.
Die Fehlerbaumanalyse (FTA) zählt ebenso zu den bewährten Qualitätsmethoden. Es handelt sich um eine top-down, hierarchische Analyse von Fehlern, um die verschiedenen Fehlermechanismen und deren Ursachen zu identifizieren. Sie verwendet boolesche Logik, um die Ursachen- und Wirkungsbeziehungen, die zu größeren Ausfällen führen, grafisch zu beschreiben. Der zu analysierende Fehler oder Hauptfehler wird als "Top-Ereignis" identifiziert. Alle möglichen Ursachen des Top-Ereignisses werden in einem Baum durch "oder"-Knoten für unabhängige Ursachen und "und"-Knoten für mehrere Ursachen identifiziert, die gleichzeitig existieren müssen, damit ein Ausfall eintritt. FTA wird bei vielen sicherheitskritischen Produkten eingesetzt.
Als nächstes sollte der Produktentwickler Produktprototypen herstellen und testen. Dies ist der kritischste Validierungsschritt. Die Validierung sollte auf einem Verifikations- und Validierungsplan oder Testplan beruhen, der die spezifischen Schritte der Prüfverfahren behandelt, die zur Erfüllung aller definierten Anforderungen (Design Inputs) durchzuführen sind. Während der anfängliche Schwerpunkt der Verifikation und Validierung darauf liegt, ob das Produkt wie vorgesehen funktioniert, muss bei der Verifikation und Validierung auch berücksichtigt werden, ob das Produkt in seiner Einsatzumgebung über die vorgesehene Lebensdauer funktioniert. Dies wird durch Lebensdauertests erreicht, bei denen das Produkt den Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, die seiner Einsatzumgebung entsprechen.
Da die Lebensdauerprüfung des Produkts bei einem langlebigen Produkt eine lange Zeit in Anspruch nehmen kann, kann dies durch beschleunigte Lebensdauerprüfungen behoben werden, bei denen das Produkt extremen Umweltbedingungen und Dauergebrauchsmodi ausgesetzt ist. Es gibt mehrere Qualitätsmethoden zur Validierung und Überwachung, ob das Produkt die erwarteten Lebensdaueranforderungen erfüllt.
- Hochbeschleunigte Lebensdauerprüfung (HALT)
- Beschleunigte Lebensdauerprüfung (ALT)
- On-Going Zuverlässigkeitsprüfung (ORT)
HALT wird während der Entwicklung eingesetzt, um Wege zu finden, wie ein Produkt während der geplanten Lebensdauer versagen kann. Dies geschieht, indem das Produkt extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, bis es ausfällt. Anschließend wird die Fehlerursache ermittelt und die Konstruktion verfeinert, um sie gegenüber den Umgebungsbedingungen robuster zu machen. HALT konzentriert sich darauf, ein Produkt auf Fehler zu testen, um seine Schwachstellen zu identifizieren und es dadurch robuster zu machen.
ALT setzt das Produkt extremeren Umgebungsbedingungen als die Betriebsumgebung aus, um den Zeitaufwand für die Prüfung zu reduzieren, wie sich das Produkt unter weniger extremen Bedingungen (die Betriebsumgebung) über einen längeren Zeitraum (die erwartete Lebensdauer des Produkts) verhält. ALT ist darauf ausgerichtet, ein Produkt zu testen, um die Zuverlässigkeit oder Haltbarkeit eines Produkts zu bestimmen und die dominanten Fehlermodi zu bestimmen.
Kontinuierliche Zuverlässigkeitstests (ORT) ergänzen die anfängliche HALT- und ALT-Verifizierung, indem sie das Produkt über längere Zeiträume testen, wenn es den Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist. Dies geschieht entweder durch die Verwendung von Produktproben, die unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind und anschließende Tests oder durch das Einziehen von gebrauchten Produkten aus dem Feld, die einer Vielzahl von Bedingungen ausgesetzt waren, sowie deren Prüfung. ORT Qualitätsmethoden sollten im Voraus geplant, gut strukturiert und prozeduralisiert sowie regelmäßig durchgeführt werden.
Software vereinfacht und sichert Qualitätsmethoden
Die genannten Qualitätsmethoden und -standards sind umfangreich. Dementsprechend viele Daten müssen erhoben und ausgewertet werden. Durch den Einsatz geeigneter Software für Qualitätsmethoden im Produktentwicklungsprozess lassen sich Fehler vermeiden, die beteiligten Mitarbeiter werden durch den Prozess geführt und die Ergebnisse veranschaulicht. So wird der Produktentstehungsprozess insgesamt effizienter und zugleich sichergestellt, dass die gewünschte und benötigte Produktqualität erreicht wird.
Quellen:
Shams-ur Rahman, (1995) "Product development stages and associated quality management approaches"
Lars Nilsson-Witell, Marc Antoni, Jens J. Dahlgaard, (2005) "Continuous improvement in product development: Improvement programs and quality principles"