Wirtschaftlichkeit Industrieller Zuverlässigkeitssicherung

163 Pages·1992·5.841 MB·German

by  Dipl.-Ing. Dr. habil. Franz J. Brunner (auth.)

Franz J. Brunner
WI RTSCHAFTLICH KElT
INDUSTRIELLER
ZUVERL.ÄSSIGKEITSSICHERUNG
__ Aus dem Programm _________- -...
Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagement
CAQ-
Qualitäts5icherung unter CIM-Zielen
von J. Bläsing
Qualitätslehre
Einführung, Systematik, Terminologie
von W. Geiger
CIM-Handbuch
von U. W. Geitner (Hrsg.)
CIM-Lexikon
von S. Vajna und J. Schlingensiepen
Wirtschaftlichkeit industrielIer
Zuverlässigkeitssicherung
van F. J. Brunner
CIM-Produktionsleitsystem
von G.-u. Becker-Biskaborn und A. Siegmann
CIM-Basiswissen für die Betriebspraxis
von G. Paul
'--_Vieweg ________________
Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagement
Franz J. Brunner
WIRTSCHAFTLICHKEIT
INDUSTRIELLER
ZUVERLÄSSIGKEITS
SICHERUNG
Mit 77 Bildern
11
vleweg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Brunner, Franz J.:
Wirtschaftlichkeit industrie lier luverlässigkeits-
sicherung I Franz J. Brunner. - Braunschweig; Wiesbaden:
Vieweg. 1992
(Qualitäts-und luverlässigkeilsmanagemenl)
ISBN 978-3-528-06457-0 ISBN 978-3-663-06839-6 (eBook)
DOI 10. 1007/978-3-663-06839-6
Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagement
Exposés eder Manuskripte zu dieser Reihe werden zur Beratung erbeten
unter der Adresse: Verlag Vieweg, Postfach 5829,0-6200 Wiesbaden
oder der Adresse des Herausgebers:
Dipl.-Ing. Dr. habil. Franz J. Brunner,
Hans-Acker-Weg 23,0-7900 Ulm, A-1130 Wien, Rohrbacher Stro 13.
Herausgeber:
Univ.-Doz. Dr. Franz J. Brunner, Direktor i. R.,
Qualitäts- und Zuverlässigkeitstechnik der IVECQ-FIAT.
Dozent für Qualitäts-und Zuverlässigkeitsmanagement
an derTUWien und FH Ulm.
Alle Rechte vorbehatlen
© Springer Fachmedien Wiesbaden 1992
Ursprunglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft 1992
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1992
Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Vertagsgruppe Bertelsmann International.
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setzes isl ohne Zuslimmung des Verlags unzulässig und stralbar. Das
gilt insbesondere lOr Vervielfältigungen. Obersetzungen. Mikrovertilmun
gen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Syste
men.
Gedruckt auf säurelreiem Papier
v
Vorwort
Die vorliegende Arbeit wendet sich an Führungskräfte technisch-wirtschaftlicher
Prägung, Entwicklungsingenieure, Oualitäts- und Zuverlässigkeitsfachleute, sowie
Studierende technischer Universitäten und Hochschulen, die sich über die Schlüs
selstellung wirtschaftlicher Oualitäts-und Zuverlässigkeitsarbeit informieren wollen.
Mit diesem Buch, welches von der Fakultät für Maschinenbau der Technischen
Universität Wien als Habilitationsschrift angenommen wurde, wird eine Wcke zwi
schen Zuverlässigkeitsarbeit und Betriebswirtschaft im Unternehmen geschlossen.
Unternehmensleitungen wissen in der Regel, daB der Markt zuverlässige, langle
bige Produkte fordert, kennen aber zu wenig die wirtschaftlichen Zusammen
hänge und Auswirkungen, bzw. vereinfacht ausgedrückt: das Kosten/Nutzen-Ver
hältnis der Oualitäts-und Zuverlässigkeitsarbeit.
Die vielen praktischen Ansätze und Beispiele in den einzelnen Kapitein basieren
auf Erfahrungen aus einem guten Jahrzehnt einschlägiger, verantwortlicher Tätig
keit bei IVECO-Fiat S. p.A. und Fiat-Auto S. p.A. Turin, sowie in international en
Fachgremien. Ermöglicht und gefördert wurde diese Tätigkeit vom stellvertreten
den Präsidenten der IVECO-Fiat, Dr.-Ing. Heinz W Hahn, sowie dem Vizepräsiden
ten und Chefingenieur von Fiat-Auto Dr.-Ing. Paolo Scolari, denen mein besonde
rer Dank gilt. Wertvolle Hinweise erhielt ich auch von dem international bekannten
Oualitätswissenschaftler-Ehepaar Dr.-Ing. F. H. Zalud und Dr. A. H. Zaludova in
Prag, mit denen mich ein langjähriger, fachlicher Gedankenaustausch verbindet.
Für die Beurteilung und Förderung der Arbeit als Habilitationsschrift möchte ich
den Professoren Dipl.-Ing. Dr. techno D. Biberschick und Dipl.-Ing. Dr. techno G. Pat
zack von der Technischen Universität Wien, sowie Dr.-Ing. Dr.-Ing. e. h. T. Pfeiffer von
der Technischen Hochschule Aachen besonders danken.
Da viele klassische Gebiete der Zuverlässigkeitstechnik in jüngster Zeit zur prä
ventiven Oualitätstechnik gerechnet werden, kann diese Arbeit auch als globale
Darstellung der Inhalte eines Oualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagements geiten
und damit an mancher Stelle die Rolle einer Einführung in Themen übernehmen,
die von weiteren Beiträgen zu dieser Fachbuchreihe vertiefter behandelt werden.
Ulm, Wien im Dezember 1991 F. J Brunner
VI
InhaH
o
Einleitung ............................................ .
1 Zuverlässigkeitsmanagement.............................. 4
1.1 Zuverlässigkeitsorganisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5
1.2 Zuverlässigkeitsprogramm............................. 9
1.3 Produktzuverlässigkeit und Produktlebenszyklus . . . . . . . . . . . . .. 15
1.4 Zuverlässigkeitsanforderungen.......................... 17
1.5 Zuverlässigkeitsstandards.............................. 21
2 Wirtschaftlichkeit der Zuverlässigkeitssicherung ............... 25
2.1 Design-to-RAM (Reliability, Availability, Maintainability)
and Costs ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25
2.2 Modell zur Optimierung von Zuverlässigkeit
und Lebenslaufkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29
2.3 Optimierungsprobleme in der Praxis ...................... 37
2.4 Die Verfügbarkeit im RAM-trade-off ....................... 41
2.5 Kostenoptimale Instandhaltungsintervalle . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45
2.6 Präventive Schwachstellen- und Kostenanalyse:
Kombinierte FMEA-WA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57
2.7 Statistische Versuchsplanung und signifikante
Lebensdauererprobung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71
3 Wirtschaftlichkeit der Zuverlässigkeitsrechnung
in der Produktion ....................................... 75
3.1 Höhere Produktivität durch Senkung der Fehlerkosten . . . . . . . . .. 75
3.2 O-Fehler, O-Stock, das Just-in-time (JIl) Konzept . . . . . . . . . . . . .. 83
3.3 Zuverlässige Zulieferanten und Zulieferteile ................. 87
3.4 Reliability Screening und Burn-in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91
3.5 Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Produktionsanlagen . . . . . .. 95
3.6 Taguchi's Verlustkostenfunktion .......................... 103
Inhalt VII
4 Wirtschaftlichkeit der Zuverlässigkeitssicherung
für den Käufermarkt ..................................... 10 8
4.1 EinfluB auf den Markterfolg ............................. 109
4.2 Zuverlässigkeitsdatensystem (ZOS) aufbauen ................ 113
4.3 Ufe Cycle Cost Analyse (LCCA) .......................... 119
4.4 Zuverlässigkeit als Verkaufsargument ...................... 125
4.5 Das Europa-Produkthaftungsgesetz E-PHG ................. 125
5 Erkenntnisse ........................................... 131
5.1 Nutzen der Zuverlässigkeitsarbeit ......................... 131
5.2 Zuverlässigkeit als Investition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.3 Arbeitshilfen und Kriterien .............................. 139
5.4 Zuverlässigkeit als Teil der Unternehmenspolitik .............. 145
6 Abkürzungen und Symbole ................................ 146
7 Uteraturverzeichnis ...................................... 152
o
EINLEITUNG
"Zuverlässigkeit ist funktionsgerechtes Verhalten während einer gegebenen
Zeitdauer unter festgelegten Bedingungen", lautet die Definition. Praktisch
heiBt das, daB Zuverlässigkeit als Summe aller Leistungen, die dem Kunden
echten Nutzen bringen, betrachtet werden kann. Daraus leitet sich die starke wirt
schaftliche Komponente der Zuverlässigkeitstechnik ab. Der Markt fordert hoch
wertige, langlebige, zuverlässige und wartungsarme Produkte. Diese Marktfor
derung muB durch entsprechende Zuverlässigkeitsprogramme erfüllt werden.
Risiken unbekannter Produktzuverlässigkeit und damit auch Risiken der Produkt
haftung werden dadurch minimiert. Einen Blindflug in bezug auf Zuverlässigkeit
und Lebensdauer der Produkte kann sich niemand mehr leisten, weder Kunde
noch Hersteller. Die Zuverlässigkeit ist folglich ein vorrangiges Ziel für Entwick
lung, Industrialisierung und Servicebetreuung neuer Produkte.
Besonders bei Hochtechnologieprodukten und gerade wegen ihrer meist hohen
Komplexität ist Zuverlässigkeit eine unabdingbare Forderung, die nicht leicht zu
erfüllen ist. Denn die Fähigkeit, eine groBe Anzahl von Funktionen zu erfüllen
und zuverlässig zu sein, sind im Grunde zwei entgegengesetzte Eigenschaften
eines technischen Produktes. Je vollkommener ein System im Hinblick auf seine
Funktion wird, desto komplizierter, umfangreicher und bei gleichbleibender Zuver
lässigkeit seiner Bestandteile zunächst unzuverlässiger wird es, da die Zuverläs
sigkeit in erster Näherung proportional mit wachsender Zahl der Bauteile
abnimmt. Hier ist intensive Zuverlässigkeitsarbeit notwendig, allerdings nicht mit
dem Selbstzweck "zuverlässig um jeden Preis", sondern unter Berücksichtigung
wirtschaftlicher Aspekte und vertretbarer Restrisiken.
o
2 Einleitung
Die Wirtschaftlichkeit der Zuverlässigkeitstechnik besteht nun darin, die Produkte
von vornherein mit geringem Aufwand zuverlässig zu konstruieren und zu ferti
gen und damit Einsparungen an AusschuBkosten, Änderungskosten, Garan
tieleistungen, hohen Reparatur und Wartungskosten, Ersatzleistungen,
Preisnachlässen u.a.m. zu erreichen sowie in weiterer Folge Marktakzeptanz
und Umsätze zu erhöhen. Damit wird das Zuverlässigkeitskonzept zu einem
Schlüsselfaktor im internationalen Wettbewerb. Unzuverlässige Leistungen
mindern die Wertschöpfung und bedeuten Verlust für Unternehmer und GeseII
schaft. Zuverlässigkeitsorientierte Unternehmen können dies verhindern und au
Berdem infolge ihrer durch zuverlässige Produkte zukunftsgesicherten Marktstel
lung Umsatz und Ertrag steigern!
In dieser Arbeit werden zunächst die Elemente eines industriellen Zuverlässig
keitsmanagements beschrieben. AnschlieBend wird in drei Hauptkapiteln die Wirt
schaftlichkeit der Zuverlässigkeitsarbeit in der Entwicklung, der Produktion und für
den Anwendermarkt untersucht. Dabei werden eine Reihe von bisher wenig be
kannten bzw. beachteten Zusammenhänge zwischen Zuverlässigkeitstechnik
und Wirtschaftlichkeit aufgezeigt und praktische Vorschläge zur Analyse und
Optimierung beider Zielsetzungen gemacht.
So wird unter anderem in Kapitel 2.2 ein Optimierungsmodell von Zuverlässig
keit und Produktkosten vorgestellt und in Kapitel 2.5 ein Verfahren zur Ermitt
lung kostenoptimaler Wartungsintervalle. Dann wird in Kapitel 2.6 vorgeschla
gen, die Problemlösungsmethoden Failure Mode and Effect Analysis FMEA
und Wertanalyse WA zu kombinieren mit dem Ziel, das Produkt zu verbessern
und billiger herzustellen. Weiters wird in Kapitel 3.6 die noch weitgehend unbe
kannte Verlustfunktion nach Taguchi mit den bekannten ProzeBfähigkeitsindi
ces verglichen und praktische SchluBfolgerungen gezogen. SchlieBlich bringt
Kapitel 4.3 einen Vorschlag zur anwendungsgerechten Ermittlung und Analyse
o
Einleitung 3
der Lebenszykluskosten eines Produktes aufbauend auf ei ne Zuverlässigkeits
Langzeitdatensammlung. Zahlreiche Beispiele aus der industriellen Praxis sowie
ei ne auf langjährige Erfahrung beruhende Zusammenstellung wichtiger Kriterien
für zuverlässigkeitsorientierte Produktentwicklung und -fertigung (Tafeln 6 und 7)
dienen zur Ergänzung des Themas.
Die besprochenen Erkenntnisse sind in die intensiv betriebene Qualitäts- und Zu
verlässigkeitsarbeit eines multinationalen Konzerns eingeflossen, wob ei ständig
Weiterentwicklungen angestrebt werden.
Unter dem Druck der konsequenten Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstrategle
japanischer Hersteller und der steigenden Sensibilität der Märkte gewinnt die
Zuverlässigkeitssicherung und ihre wirtschaftlichen Auswirkungen immer mehr an
Bedeutung, so daB es sinnvoll erscheint, die Problematik aus der Sicht industriel
Ier Anwendung zu beleuchten und auf die wirtschaftlichen Ansatzpunkte einer
zielführenden Zuverlässigkeitsarbeit aufmerksam zu machen.