Entwicklung eines Wissenstransfermodells zur nachhaltigen Behebung von Qualitätsdefiziten im Produktentwicklungs- und Produktionsprozess
Vom Fachbereich Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt
zur
Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing) genehmigte
'LVVHUWDWLRQ
vorgelegt von
Dipl.- Wirtsch.- Ing. Jan Wennemer aus Heidelberg
Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele Mitberichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Ralph Bruder
Tag der Einreichung: 12.06.2012 Tag der mündlichen Prüfung: 17.10.2012
Darmstadt 2012 D 17
D 17 (Diss. TU Darmstadt)
Shaker Verlag Aachen 2013
Schriftenreihe des PTW: "Innovation Fertigungstechnik"
Jan Wennemer
Entwicklung eines Wissenstransfermodells zur nachhaltigen Behebung von Qualitätsdefiziten im
Produktentwicklungs- und Produktionsprozess
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Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2012
Copyright Shaker Verlag 2013
Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungs- anlagen und der Übersetzung, vorbehalten.
Printed in Germany.
ISBN 978-3-8440-1621-5 ISSN 1864-2179
Shaker Verlag GmbH • Postfach 101818 • 52018 Aachen Telefon: 02407 / 95 96 - 0 • Telefax: 02407 / 95 96 - 9 Internet: www.shaker.de • E-Mail: info@shaker.de
Vorwort des Herausgebers
Als Reaktion auf den sich durch die zunehmende Globalisierung zuspitzenden Konkurrenzdruck haben sich die Bemühungen von produzierenden Unternehmen in der Vergangenheit verstärkt auf produktivitätssteigernde Maßnahmen konzen- triert. Produktionsstätten und Arbeitsplätze sollten in Deutschland erhalten blei- ben, indem die Vorteile aus hoher Produktivität und Qualität die Nachteile eines Hochlohnstandorts überwiegen.
In der Vergangenheit wurde dieses Ziel auf der einen Seite durch Lohnzurückhal- tung seitens der Arbeitnehmer, auf der anderen Seite durch geschickte Automati- sierung und Anwendung der Theorien der Schlanken Produktion erreicht. Aller- dings wird mittlerweile erkannt, dass der Faktor Mensch eine immer größere Rolle spielt. Dabei geht es um die Erkenntnis, dass die hohen Ausbildungs- und Quali- fikationsniveaus der Mitarbeiter einen Ausschlag zu Gunsten der hiesigen Indust- rie geben können. Das Thema Lernen in der Produktion rückt in den Vordergrund.
Lernen in der Produktion hat mit dem Thema Kompetenzentwicklung zu tun. Zu- künftige (beispielsweise Studenten) und aktuelle Mitarbeiter müssen in die Lage versetzt werden, sich ihr benötigtes Wissen selber zu beschaffen und durch ihre Problemlösungskompetenz den Herausforderungen einer Produktion gewachsen zu sein. Ohne die Ausschöpfung der Wissensbasis eines Unternehmens ist diese Aufgabe aber nicht zu bewältigen. Insbesondere im Qualitätsmanagement müs- sen Mitarbeiter gezielt mit (Erfahrungs-)Wissen versorgt werden und gezielt neue Erkenntnisse an andere Mitarbeiter weitergeben.
Die Komplexität dieser Aufgabe erfordert einen ganzheitlichen und systemati- schen Ansatz. Dazu wird in der vorliegenden Arbeit ein Wissenstransfermodell entwickelt, mit deren Hilfe bestehende qualitätstechnische Wissenstransferpro- zesse analysiert und optimiert werden können. Gerade die Erfahrung beim Behe- ben von Qualitätsdefiziten ist eine Ressource, die immer wieder im Unternehmen zum Einsatz kommt und somit mit jedem Zyklus seinen besonderen Wert unter- streicht. Mitarbeiter sind mittels der neuen Systematik in der Lage, durch die Wahl ihrer bevorzugten QM-Methode über eine Auswahl an Wissenstransfermethoden an das benötigte Wissen zu gelangen und in der Folge neu generiertes Wissen abzusichern. Mit dieser umfassenden Betrachtung liefert die Arbeit einen neuen methodischen Ansatz, der Entscheidungsträger in der aktiven Gestaltung ihres Wissensmanagements unterstützt.
Darmstadt, im Juni 2012 Prof. Dr.- Ing. Eberhard Abele
Vorwort des Verfassers
Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen meiner Tätigkeit als wissenschaftli- cher Mitarbeiter am Fachgebiet für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt.
Mein besonderer Dank gilt dem Leiter des Fachgebiets, Herrn Prof. Dr.-Ing.
Eberhard Abele, für die Möglichkeit diese Arbeit durchführen zu können sowie seine fachlichen Anregungen und hilfreichen Diskussionen im Rahmen der Erstel- lung dieser Schrift.
Herrn Prof. Dr.-Ing. Ralph Bruder danke ich für sein fachliches Interesse an die- ser Arbeit sowie die bereitwillige Übernahme des Korreferats.
Meinen Kollegen am Fachgebiet sei ebenfalls für zahlreiche Diskussionen und die gute Zusammenarbeit gedankt. Besonders möchte ich mich bei den Mitgliedern der Gruppe CiP bedanken, die stets mit hilfreichen Anregungen zur Stelle waren.
Vielen Dank für die gemeinsame Zeit.
Eine tiefgehende Untersuchung und ganzheitliche Betrachtung der verschiedenen Perspektiven der Qualitätssicherung und aller damit verknüpften wissenstechni- schen Prozesse bedarf natürlich auch Personen mit verschiedenen Erfahrungs- hintergründen. Für die vielen interessanten Diskussionen und die Möglichkeit, verschiedene Produktions- und Entwicklungsprozesse vor Ort zu analysieren, danke ich ganz besonders den kooperierenden Unternehmen und ihren Mitarbei- tern. Ohne den Einblick in die industrielle Praxis wäre die Anfertigung dieser Ar- beit nicht möglich gewesen.
Besonderer Dank gebührt meiner Familie für die immer währende Unterstützung, von der nicht nur diese Arbeit profitiert hat. Insbesondere meiner Freundin danke ich herzlichst für die Nachsicht und die Aufmunterungen in schlechten Zeiten.
Darmstadt, im Juni 2012 Jan Wennemer
Inhaltsverzeichnis i
Inhaltsverzeichnis ... i
Abbildungsverzeichnis ... iv
Abkürzungsverzeichnis ... vii
1. Einleitung ... 1
1.1Effiziente Wissensverwertung – Bedeutung für die industrielle Praxis ... 1
1.2Problemstellung und Zielsetzung ... 3
1.2.1 Globale Megatrends – Herausforderungen beim Management von Wissen in der Produktion ... 3
1.2.2 Qualitätsmanagement und die Rolle von Wissen ... 7
1.2.3 Zielsetzung... 9
1.3Lösungsansatz und Vorgehensweise der Arbeit ... 11
2. Grundlagen und Stand der Technik ... 13
2.1Wissensmanagement im Wertschöpfungsprozess ... 13
2.1.1 Wissensmanagement – Eine Einführung ... 14
2.1.2Charakterisierung von Wissen ... 20
2.1.2.1 Definition von Wissen ... 20
2.1.2.2 Wissensklassen ... 22
2.1.2.2.1 Wissenseigenschaften ... 23
2.1.2.2.2 Wissensarten ... 25
2.1.2.2.2.1 Explizites Wissen vs. implizites Wissen ... 26
2.1.2.2.2.2 Strukturiertes Wissen vs. unstrukturiertes Wissen ... 27
2.1.2.2.2.3 Generelles Wissen vs. Expertenwissen ... 28
2.1.2.2.2.4 Individuelles Wissen vs. kollektives Wissen ... 29
2.1.3 Der Wissenstransferprozess ... 29
2.1.3.1Ablauf des Wissenstransferprozesses ... 30
2.1.3.2Methoden des Wissenstransfers ... 35
2.1.3.2.1Überblick über Methoden des Wissenstransfers ... 35
2.1.3.2.2Datenbanken mit Wiki-Technologie ... 36
2.1.3.2.3 Communities of Practice ... 39
2.1.3.2.4 Narrativer Wissenstransfer... 41
Inhaltsverzeichnis ii
2.2Qualitätsmanagement-Systeme... 44
2.2.1 Historische Entwicklung des Qualitätsmanagements... 44
2.2.2 Ziele und Anforderungen an Qualitätsmanagement-Systeme ... 47
2.3Ausgestaltung von Produktentwicklungs- und Produktionsprozess im Unternehmen ... 48
2.3.1 Abläufe und Prozesse in der Produktentwicklung ... 50
2.3.2 Abläufe und Prozesse in der Produktion ... 53
2.4QM-Methoden im Produktentwicklungs- und Produktionsprozess ... 54
2.5 Forschungsdefizite...56
3. Systematik zum Aufbau eines effizienten Transfers von qualitätstechnischem Wissen ... 57
3.1Bewertung der praktischen Einsatzfähigkeit von Wissenstransfer- methoden….. ... 58
3.1.1Kriterien für die praktische Einsatzfähigkeit im Unternehmen ... 59
3.1.2 Bewertungsschema ... 61
3.1.3 Ergebnisse der Bewertung ... 64
3.2Bewertung von Wissenstransfermethoden bezüglich ihrer charakteristischen Wissenstransferfähigkeit ... 69
3.3Wissensanalyse im Produktentwicklungs- und Produktionsprozess ... 74
3.3.1QM-Methoden in den einzelnen Entwicklungs- und Produktionsphasen ... 74
3.3.2 Analyse des erforderlichen Wissens für die Anwendung von QM-Methoden…. ... 76
3.3.3 Analyse des erzeugten Wissens durch die Anwendung von QM-Methoden…. ... 85
4. Überführung des Ansatzes in ein ganzheitliches Wissenstransfer- modell ... 91
4.1Abhängigkeit von QM-Methoden und Wissensinhalten ... 92
4.2Verknüpfung von Wissensinhalten und Wissensklassen ... 94
4.3Abhängigkeit von Wissensinhalten und Wissenstransfermethoden ... 97
4.4Zusammenführung zu einem ganzheitlichen Wissenstransfermodell .... 101
Inhaltsverzeichnis iii
5. Validierung des Wissenstransfermodells anhand einer Fallstudie aus der
industriellen Praxis ... 103
5.1Ausgangssituation im Unternehmen ... 103
5.2Vorgehen bei der Fallstudie ... 106
5.3Anwendung des Wissenstransfermodells ... 108
5.4Aufbau einer Qualitäts-Wiki im Rahmen von ‚Lessons Learned‘ ... 111
5.5Ergebnisse der Fallstudie und weiterführende Erkenntnisse aus der Anwendung des Modells ... 117
6. Zusammenfassung und Ausblick ... 120
Literaturverzeichnis ... 123
A. Anhang ... 129
A.1 Übersicht Wissenstransfermethoden ... 129
A.2 Praktische Einsatzfähigkeit von Wissenstransfermethoden ... 134
Abbildungsverzeichnis iv
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1: Notwendigkeit eines effizienten Umgangs mit Wissen aufgrund von
unternehmensexternen und -internen Herausforderungen ... 2
Abb. 1.2: Globale Megatrends mit entscheidender Bedeutung für das Wissens- management in der Produktion ... 4
Abb. 1.3: Herausforderung für den Umgang mit Wissen in der Produktion ... 6
Abb. 1.4: Wichtige Themen und Methoden im Qualitätsmanagement und ihr wissenstechnischer Anspruch ... 8
Abb. 1.5: Zusammenhang von Qualitäts- und Wissensmanagement ... 9
Abb. 1.6: Wissenstechnische Verknüpfung von Produktentwicklungs- und Produktionsprozess und die Bedeutung des Faktors Mensch ... 10
Abb. 1.7: Herausforderungen, Zielgrößen und Maßnahmen zur Optimierung des Wissensmanagement-Prozesses ... 10
Abb. 1.8: Erfordernis von neuen Strukturen aufgrund von wissenstechnischen Herausforderungen und globalen Megatrends ... 11
Abb. 1.9: Vorgehensweise in der Arbeit ... 12
Abb. 2.1: Der Wissensgewinnungsprozess ... 14
Abb. 2.2: Aufgaben im Wissensmanagement-Prozess ... 15
Abb. 2.3: Die Spirale der Wissensschaffung nach Nonaka und Takeuchi ... 17
Abb. 2.4: Bausteine des Wissensmanagement-Modell nach Probst ... 18
Abb. 2.5: Hierarchischer Aufbau von Wissen ... 21
Abb. 2.6: Wissensmodell nach Renkl ... 23
Abb. 2.7: Übersicht über Wissenseigenschaften nach Hanselmann ... 24
Abb. 2.8: Übersicht über Wissenseigenschaften ... 25
Abb. 2.9: Übersicht über Wissensarten ... 26
Abb. 2.10: Modell der intraorganisationalen Wissensteilung ... 32
Abb. 2.11: Überblick über Wissenstransfermethoden ... 36
Abb. 2.12: Motivation für die Einführung von Communities of Practice ... 40
Abb. 2.13: Narrativer Wissenstransfer als Wissenstransfermethode in sechs Schritten ... 42
Abb. 2.14: Normen und Standards des Qualitätsmanagements ... 46
Abb. 2.15: Anforderungen an Qualitätsmanagement-Systeme ... 47
Abb. 2.16: Modell eines prozessorientierten Qualitätsmanagement-Systems nach ISO 9001:2008 ... 48
Abb. 2.17: Wertschöpfungskette mit Kernprozessen ... 49
Abb. 2.18: Übersicht über Entwicklungs- und Produktionsprozess ... 49
Abb. 2.19: Empfehlung zur Ablaufplanung eines Entwicklungsprojekts nach VDA ... 51
Abb. 2.20: Aufbau eines Produktentwicklungsprojekts (Auszug aus Praxisbeispiel) ... 52
Abb. 2.21: Qualitätstechnische Kontrollen im Serienprozess ... 54
Abb. 2.22: Überblick über QM-Methoden im Produktentwicklungsprozess ... 55
Abb. 2.23: Überblick über QM-Methoden im Produktionsprozess ... 55
Abb. 3.1: Systematik zum Aufbau eines effizienten Wissenstransfers ... 58
Abb. 3.2: Kriterien zur Bewertung der Wissensqualität ... 59
Abb. 3.3: Kriterienkatalog zur Beurteilung der praktischen Einsatzfähigkeit von Wissenstransfermethoden im Unternehmen ... 61
Abb. 3.4: Kriterienbeschreibung am Beispiel des kapazitativen Aufwands ... 62
Abkürzungen und Formelverzeichnis v
Abb. 3.5: Bewertungsmatrix für die praktische Einsatzfähigkeit von Wissenstransfer-
methoden ... 63
Abb. 3.6: Negative Bewertungsergebnisse zweier Wissenstransfermethoden ... 65
Abb. 3.7: Positives Bewertungsergebnis einer Wissenstransfermethode ... 67
Abb. 3.8: Ergebnisse zur Bewertung der praktischen Einsatzfähigkeit von Wissens- transfermethoden ... 68
Abb. 3.9: Verbindung zwischen Wissensklassen und Wissenstransfermethoden... 70
Abb. 3.10: Bewertung von Wissenstransfermethoden bezüglich ihrer charakteristischen Wissenstransferfähigkeit... 71
Abb. 3.11: QM-Methoden im Produktentwicklungsprozess ... 75
Abb. 3.12: QM-Methoden im Produktionsprozess ... 76
Abb. 3.13: Wissensinhalte für die Behebung von Qualitätsdefiziten (Auszug) ... 77
Abb. 3.14: Wissensholschuld im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der Teile- fertigung ... 79
Abb. 3.15: Qualitäts-Messpunkte in einem ausgewählten Produktionsprozess (Weiße Ware) ... 80
Abb. 3.16: Wissensherkünfte im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der QM-Methode ‚Ishikawa‘ in der Teilefertigung... 82
Abb. 3.17: Wissensherkünfte im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der QM-Methode ‚Kollegiale Praxisberatung ‘ in der Entwicklungsphase ... 84
Abb. 3.18: Wissensbringschuld im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der Teilefertigung ... 86
Abb. 3.19.: Wissensaustausch zwischen Wertschöpfungsprojekten auf verschiedenen zeitlichen Ebenen am Beispiel der Weißen Ware ... 87
Abb. 3.20: Wissensdestinationen im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der QM-Methode ‚Ishikawa‘ in der Teilefertigung ... 88
Abb. 3.21: Wissensdestinationen im Wertschöpfungsprozess am Beispiel der QM-Methode ‚Kollegiale Praxisberatung ‘ in der Entwicklungsphase ... 89
Abb. 4.1: Schematische Darstellung des Wissenstransfermodells ... 91
Abb. 4.2: Abhängigkeit der Wissensinhalte von der gewählten QM-Methode ... 92
Abb. 4.3: Darstellung der Abhängigkeit von Wissensinhalten von der gewählten QM-Methode und der Wertschöpfungsphase am Beispiel ‚Prozess-FMEA‘ .... 93
Abb. 4.4: Verknüpfung von Wissensinhalten und Wissensklassen ... 95
Abb. 4.5: Darstellung der Verknüpfung von Wissensinhalten und Wissensklassen am Beispiel ‚Prozess-FMEA‘... 96
Abb. 4.6: Ableiten von Wissenstransfermethoden aus Wissensinhalten und Wissens- klassen ... 98
Abb. 4.7: Ableitung von Wissenstransfermethoden aus Wissensinhalten am Beispiel ‚Prozess-FMEA‘ ... 100
Abb. 4.8: Abstrakte Darstellung des Wissenstransfermodells ... 101
Abb. 4.9: Das Wissenstransfermodell als ganzheitliches System ... 102
Abb. 5.1: Eskalationsstufen im Prozess ‚Qualitätssicherung in der Produktion‘ ... 104
Abb. 5.2: Vorgehen bei der Fallstudie ... 107
Abb. 5.3: Kennzahlen zur Validierung des Wissenstransfermodells ... 108
Abkürzungen und Formelzeichen vi
Abb. 5.4: Ist-Aufnahme eines Fehlerbehebungsprozesses inklusive aller Wissens- transfertätigkeiten am Beispiel des Qualitätsfalls ‚Erschwerte Elektronik-
montage‘ ... 109
Abb. 5.5: Ergebnis der Anwendung des Wissenstransfermodells auf den Fehler- behebungsprozess am Beispiel des Qualitätsfalls ‚Erschwerte Elektronik- montage‘ ... 111
Abb. 5.6: Einstieg in das ‚Lessons Learned‘-Wiki der Firma Atlassian ... 114
Abb. 5.7: Möglichkeit der Fehlermeldung und des Einstiegs in die ‚Lessons Learned‘- Datenbank beim Enterprise-Wiki der Firma Atlassian ... 114
Abb. 5.8: Beispielhafter Aufbau eines Qualitätsfalls in der Wiki-Datenbank ... 116
Abb. 5.9: Ergebnisse der Validierung in absoluten Zahlen ... 117
Abb. 5.10: Ergebnisse der Validierung (schematisch) ... 118
Abbildungsverzeichnis vii
Abkürzungsverzeichnis
APQC American Productivity and Quality-Center
AS Ausschuss
BVW Betriebliches Vorschlagswesen CmK Maschinenfähigkeit
CoP Communities of Practice CpK Prozessfähigkeit
DBS Datenbanksystem
DGQ Deutsche Gesellschaft für Qualität DIN Deutsches Institut für Normung D-Phase Definitionsphase
DTC Design to Cost
EBok Engineering Book of Knowledge
EFQM European Foundation for Quality Management
EU Europäische Union
EW-Phase Entwicklungsphase F&E Forschung und Entwicklung
FMEA Failure Mode and Effects Analysis / Fehlermöglichkeits- und Einflussanaly- se
FPY First Pass Yield FUF Fehlerursachenfindung
GiPP Geschäftsprozessgestaltung mit integrierten Prozess- und Produktmodel- len
HGB Handelsgesetzbuch
HoQ House of Quality HoQC House of Quality and Cost IfM Institut für Mittelstandsforschung
Iij Erforderliche Wissensinhalte für QM-Methode i in Phase j ISO Internationale Organisation für Normung
IT Informationstechnologie
ITij Empfohlene Wissenstransfermethoden für erforderliche Wissensinhalte für QM-Methode i in Phase j
IuK Informations- und Kommunikationstechnologie KMU Kleine und Mittlere Unternehmen
KP Kollegiale Praxisberatung K-Phase Konstruktionsphase
KVP Kontinuierlicher Verbesserungsprozess
NA Nacharbeit
OEM Original Equipment Manufacturer
Abkürzungen und Formelzeichen viii
Oij Generierte Wissensinhalte durch QM-Methode i in Phase j
OTij Empfohlene Wissenstransfermethoden für generierte Wissensinhalte für QM-Methode i in Phase j
PDCA Plan, Do, Check, Act
Pj Phase j
PPM Parts Per Million
PTW Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschi- nen
QCD Quality Cost Deployment QFD Quality Function Deployment
QM Qualitätsmanagement
QMi QM-Methode i QRZ Qualitätsregelzahl
QS Qualitätssicherung
RK Kundenreklamation
SECI Socialization, Externalization, Combination, Internalization SOP Start of Production
S-Phase Serienvorbereitungsphase
SPC Statistical Process Control / Statistische Prozesslenkung TQM Total Quality Management
VDA Verband der Automobilindustrie WEP Wareneingangsprüfung
WM Wissensmanagement
