Robustheitsmatrix

English
Validation Matrix

Behalten Sie die Störgrößen und Fehler immer im Auge, die Funktionen und Qualität Ihrer Produkte oder Prozesse gefährden! Sorgen Sie mit den richtigen Maßnahmen für maximale Zuverlässigkeit, Robustheit und frühzeitige Fehlererkennung!

Methode Robustheitsmatrix - Validation Matrix

Robustheitsmatrix

English
Validation Matrix

Behalten Sie die Störgrößen und Fehler immer im Auge, die Funktionen und Qualität Ihrer Produkte oder Prozesse gefährden! Sorgen Sie mit den richtigen Maßnahmen für maximale Zuverlässigkeit, Robustheit und frühzeitige Fehlererkennung!

Methode Robustheitsmatrix - Validation Matrix
Wir empfehlen zum Thema Anforderung
PM Welt 2023: Mutig handeln in unsicheren Zeiten

Wie gehe ich mit den Herausforderungen fehlender Planbarkeit und Unsicherheit um? Welche Kompetenzen, Methoden und Tools sind gefordert, um sich mutig und sicher den Herausforderungen der Zukunft zu stellen? Diese und weitere spannende Themen erleben Sie am 4. Mai 2023 in München bei der PM Welt, unserer Projektmanagement-Konferenz. Seien Sie dabei! Mehr Infos

Einsatzmöglichkeiten

  • Begleitende Dokumentation von Qualitätsanforderungen, Rauschfaktoren und Fehlern bei Produktentwicklung und Trouble Shooting (Fehlerbehebung)
  • Vorwegnehmen potenzieller Fehlfunktionen und Analyse ihrer Ursachen, um zukünftige Qualitätsabweichungen zu vermeiden, die zu Reklamationen und damit Kundenunzufriedenheit führen würden
  • Berücksichtigung von möglichen bzw. erwarteten Qualitätsproblemen und Fehlfunktionen während des Produktlebenszyklus
  • Entwicklung von Verifikationstests zum Überprüfen und Dokumentieren von Qualitätskriterien
  • Ableitung von präventiven Maßnahmen zur Vermeidung von Qualitätsabweichungen wie z.B. Toleranzauslegung und Hinweisen für die Weiterverarbeitung in der FMEA

Das Erstellen und die Pflege der Robustheitsmatrix selbst erfordern nur geringen Aufwand. Hoher Aufwand entsteht durch das Analysieren von Fehlern, das Identifizieren von Ursachen sowie die begleitende Entwicklung von Testszenarien und deren Durchführung. Diese Tätigkeiten erfolgen parallel unter Einsatz weiterer Methoden.

Ergebnisse

  • Übersichtliche Darstellung von Idealfunktion, Rauschfaktoren, Fehlfunktionen und Testszenarien mit ihren Zusammenhängen in Form der Robustheitsmatrix
  • Optional: Wertvolle Schnittstellen zu Struktur und Funktionsanalysen, Schnittstellendiagramme, FMEA und Produktlenkungsplan zur Überprüfung von Robustheit der Komponenten oder der Zuverlässigkeit des gesamten Systems

Vorteile

Die Robustheitsmatrix macht die Ursachenidentifikation effizienter und effektiver, sodass sich die Mitarbeitenden auf Problembehebung und Optimierung konzentrieren können.
Die Robustheitsmatrix stellt den Status der Qualitätssicherung während der Entwicklung oder Problemabarbeitung übersichtlich dar und unterstützt dadurch den Kontinuierlichen Verbesserungsprozess.
Das systematische Abarbeiten der Qualitätsaspekte gewährleistet, dass alle relevanten und zumindest bekannten oder antizipierten Bereiche bearbeitet werden.
Die fokussierte Problemformulierung unterstützt eine systematischere und strukturiertere Untersuchung der Einflussfaktoren.

Durchführung: Schritt für Schritt

Die Robustheitsmatrix oder Validation Matrix begleitet eine Verbesserung (bzw. Fehlerbehebung) oder eine Neuentwicklung. Bild 1 verdeutlicht diese beiden Ausgangssituationen. Das dabei betrachtete System (grüner Kasten in Bild 1) kann sowohl ein Prozess als auch ein Produkt sein.

Die beiden betrachteten Ausgangssituationen – Verbesserung und Neuentwicklung
Bild 1: Die beiden betrachteten Ausgangssituationen – Verbesserung und Neuentwicklung

Da wir einzelne Elemente und ihre systemischen Wechselwirkungen in Prozessen analysieren, handelt es sich um eine systemische Betrachtung. Als erster Schritt ist deshalb eine sorgfältige Abgrenzung sowohl des betrachteten Gegenstands als auch der zu behandelnden Aufgabenstellung erforderlich.

Der Idealzustand als Ausgangspunkt

Ausgangspunkt für den Prozess der Verbesserung oder Neuentwicklung ist die Definition der idealen Funktionen, die den – real nicht erreichbaren – Zielzustand beschreiben. Dieses ideale Produkt bzw. dieser ideale Prozess wird beeinträchtigt durch Qualitätsabweichungen. Um diese zu identifizieren und zu priorisieren, stehen zahlreiche Methoden des Qualitätsmanagements zur Verfügung. Die wichtigsten dieser Qualitätsabweichungen (z.B. Fehlfunktionen) gehen in die Robustheitsmatrix ein.

Welche Faktoren beeinträchtigen den angestrebten Idealzustand?

Zentraler Inhalt der Robustheitsmatrix ist die Identifikation und Priorisierung qualitätsreduzierender Einflussfaktoren auf den Prozess oder das Produkt. Diese sogenannten Rausch- oder Störfaktoren werden in fünf Kategorien eingeteilt: Externe Einflüsse, Verschleiß, typische und untypische Benutzung, Teile-zu-Teil-Varianz sowie Wechselwirkungen mit anderen Systemen.

Mithilfe der Robustheitsmatrix werden die Ursache-Wirkungsbeziehungen zwischen Rauschfaktoren, Fehlern und Funktionen dokumentiert, sodass daraus Testszenarien für einen Verifikationsplan entwickelt werden können. Diese dienen der Überprüfung der Zuverlässigkeit des Produkts oder des Prozesses.

Maßnahmen für Zuverlässigkeit und Robustheit

Im Idealfall können abweichende Systemzustände rechtzeitig und sicher durch messbare Signale erkannt und so drohende Fehlfunktionen und Gefahren vermieden oder zumindest vor ihnen gewarnt werden. Alternativ kann das System in einen sicheren Zustand überführt werden, ohne dass Schaden entsteht.

Darüber hinaus liefert die Robustheitsmatrix eine Basis, um weitere Maßnahmen zu bewerten, mit denen Risiken durch den Gebrauch des Produkts oder bei der Durchführung des Prozesses reduziert werden können.

Schritt 1: Klären Sie Auftrag und Zielsetzung!

Wie bei der Shainin-Methode zur Problemformulierung ist es notwendig, dass Sie den Rahmen der zu lösenden Aufgabe durch einen klaren Auftrag abgrenzen. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass Sie Ihr Unterfangen planen und die Aufwände realistisch abschätzen können. Nur so können Sie mit angemessenem Aufwand zielführend vorgehen, ohne wesentliche Punkte zu übersehen.

Definieren und planen Sie das Projekt!

Sie können hierzu z.B. gemeinsam mit Ihrem Team und dem Auftraggeber einen übersichtlichen, auf das Wesentliche beschränkten Business Case oder Project Canvas erarbeiten. Leitgedanken hierfür sind unter anderem:

  • Verschaffen Sie sich einen Überblick über Ihr Projekt / Ihre Aufgabe.
  • Grenzen Sie Ihr Unterfangen ab: Was ist Teil der Aufgabe und was nicht?
  • Definieren Sie Ihre Ziele und den Zweck Ihres Unterfangens.
  • Beschreiben Sie den Nutzen Ihres Vorhabens für die Organisation.
  • Benennen Sie die Risiken, um diese frühestmöglich zu überwachen.
  • Klären Sie, wer in Ihrem Team ist und wer welche Aufgabe(n), welche Rolle(n) hat.
  • Wie überprüfen Sie Ihren Erfolg? Wie ist er messbar?

Methodische Alternativen zu Business Case und Project Canvas sind u.a. Projektsteckbrief oder Project Charter. Zur Problemlösung oder bei einer Reklamation kann die Auftragsbeschreibung auch als Toyota-A3-Report oder 8D-Report vorliegen.

Verbesserung oder Neuentwicklung – zwei mögliche Vorgehensweisen

Abhängig vom Charakter der Aufgabenstellung – Verbesserung oder Neuentwicklung – beruht die zielführende Vorgehensweise auf unterschiedlichen Methoden. Bild 2 visualisiert zwei bewährte Vorgehensweisen, mit denen ich für diese beiden Aufgabenstellungen gute Erfahrungen gemacht habe.

Mögliche Vorgehensweisen bei Verbesserung oder Neuentwicklung
Bild 2: Mögliche Vorgehensweisen bei Verbesserung oder Neuentwicklung

Bestehendes verbessern / Trouble Shooting / Weiterentwicklung

Bei existierenden Prozessen und Produkten geht es meist um die Behebung von Fehlern oder Verbesserungen, um die Kundenzufriedenheit zu erhöhen. Der obere Pfad in Bild 2 skizziert folgende Schritte:

  • Ein Boundary Diagram (Systemdiagramm, in dem die betrachteten, Elemente eingegrenzt werden) hilft dem Team dabei, ein gemeinsames Bild über die Kernaufgabe zu erstellen. Auch macht es deutlich, was nicht Teil der Betrachtung und damit der Aufgabe ist.
  • Eine anschließende SIPOC-Analyse greift ein wenig tiefer und definiert Anfang und Ende eines zu betrachtenden Prozesses.
  • Das Ishikawa-Diagramm mit fünfmaligem Nachfragen grenzt das Problem weiter ein und klärt das Vokabular zum Thema im Team.

Abgerundet könnte dieser Prozessabschnitt mit einer Pareto-Analyse werden, um bei zu großem Umfang Prioritäten und Abfolgen zu klären.

Neuentwicklung eines Prozesses oder Produkts

Bei der Produkt-Neuentwicklung werden die funktionalen Anforderungen abgeleitet und methodisch eingegrenzt, um anschließend ein neues Produkt zu entwickeln. Während bei der Verbesserung die Fehlerbehandlung im Mittelpunkt steht, ist bei der Neuentwicklung die entscheidende Fragestellung, was die "Funktionsanforderungen" an das zukünftige Produkt sind.

Bei der Neuentwicklung könnte die Abgrenzung des Vorhabens durch ein Boundary Diagram oder ein Affinitätsdiagramm (Brainstorming mit Clusterung) erfolgen.

Anschließend können die Kundenanforderung mit Voice of the Customer und Quality Function Deployment bzw. mit dem Kano-Modell spezifiziert und priorisiert werden.

Zu einem späteren Zeitpunkt können über den Morphologischen Kasten verschiedene Produktkonzepte erarbeitet werden, die mit der Pugh-Matrix anhand der ursprünglichen Kundenforderungen bewertet werden können.

Je nach Aufgabenstellung, Vorarbeit sowie Kenntnissen aus den Benutzerkreisen ist es sinnvoll, die Reihenfolge der nächsten Schritte gegeben falls anzupassen oder sogar umzukehren, um neue Denkimpulse zu fördern.