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Recht / Normen - IATF 16949

Möglichkeiten zur Bestimmung von Schlüsselmerkmalen

Die einschlägigen QM-Systemnormen, wie z. B. ISO 9001, IATF 16949, EN 9100, fordern die Bestimmung und Steuerung von Schlüsselmerkmalen (Key-Characteristics, Critical Items). Die Methode zur Ermittlung dieser Merkmale muss jede Organisation für sich finden. Die hier vorgestellten Möglichkeiten wurden in einem Unternehmen der Luft- und Raumfahrt entwickelt und angewandt.

Die EN 9100 definiert ein Schlüsselmerkmal wie folgt:

Ein Merkmal oder eine Besonderheit, dessen/deren Änderung einen bedeutenden Einfluss auf die Form, Eignung, Funktion, Leistungsfähigkeit, Gebrauchslebensdauer oder Herstellbarkeit des Produktes hat und spezifische Maßnahmen zur Lenkung dieser Änderung erfordert.

Obwohl die ISO 9001 diesen Begriff nicht explizit nennt, können die folgenden Darlegungen sinngemäß angewandt werden.

Schlüsselmerkmale können unterteilt werden in:

  • funktionsorientiert,
  • behördlich oder vom Kunden gefordert,
  • fertigungs- oder prozessorientiert.

Grundsätzlich sind alle Merkmale in Konstruktions- und Fertigungsunterlagen potentielle Schlüsselmerkmale. Das sind z. B. Toleranzangaben, Formanforderungen, Werkstoffeigenschaften und Prozessparameter. Schlüsselmerkmale sind nicht als statisch über den Zeitverlauf zu betrachten. Schlüsselmerkmale aus langfristig beherrschten Prozessen können bei entsprechender Fertigungssicherheit (Prozessfähigkeit) abgesetzt werden.

Funktionsorientierte Schlüsselmerkmale

Merkmale, die eine entscheidende Bedeutung für die Sicherheit, die Leistung, die Lebensdauer und die Funktion des Bauteils haben.

Funktionsorientierte Schlüsselmerkmale sind wenig dynamisch, weil sich funktions- und sicherheitsrelevante Anforderungen an ein Merkmal selten ändern.

Fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale

Merkmale, die die Fähigkeit und Stabilität des Fertigungsprozesses charakterisieren. Mögliche Kandidaten hierfür sind Merkmale mit einem hohen Fehlerpotential und hohen Fehlerkosten, die in schwierigen Prozessen hergestellt werden.

Durch die Überwachung der fertigungsorientierten Schlüsselmerkmale mittels SPC ist eine Beurteilung der Fähigkeit und Stabilität der Prozesse möglich. Diese ist wiederum abhängig von den Rahmenbedingungen des Prozesses. Zur Beschreibung dieser Einflussgrößen können Schlüsselmerkmale auch als Schlüssel-Prozess-Parameter definiert werden.

Fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale sind grundsätzlich dynamisch, weil die Rahmenbedingungen für die Prozesse sich relativ schnell ändern.

Weitere mögliche Quellen zur Festlegung von Schlüsselmerkmalen

Ein Schlüsselmerkmal sollte auch unter den behördlichen Fragestellungen betrachtet werden. Schlüsselmerkmale oder besondere Merkmale, die eine behördliche Bedeutung haben, besitzen beispielsweise Auswirkungen auf Emissionen (NOx, CO2, …), Gewährleistung oder sind Vorgaben wie z. B. die Größe der Spiegelfläche von Seitenspiegeln. Des Weiteren können auch spezielle Kundenanforderungen Schlüsselmerkmale sein.

Ermittlung von Schlüsselmerkmalen

Funktionsorientierte Schlüsselmerkmale

Funktionsorientierte Schlüsselmerkmale können mittels Design- (oder Produkt-) Fehler-Möglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA), Methoden der statistischen Versuchsplanung (DoE), durch Feldversuche oder durch Analogieschlüsse zu vergleichbaren Bauteilen und Merkmalen ermittelt werden. Die Kennzeichnung der funktionsorientierten Schlüsselmerkmale sollte direkt auf der Bauteilzeichnung erfolgen. Es ist sowohl für die eigene Fertigung als auch für den Lieferanten festzulegen, wie diese Information im Fertigungsprozess umgesetzt wird (z. B. Überwachung mittels SPC).

Funktionsrelevante Merkmale müssen zudem mit den möglichen Auswirkungen und den durchgeführten Maßnahmen dokumentiert werden. Im möglichen Haftungsfall dienen diese Aufzeichnungen dem Nachweis der Erfüllung von Sorgfaltspflichten.

Fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale

Fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale, die zur Beurteilung der Prozessfähigkeit und Prozessstabilität ausgewertet werden, können qualifiziert für die Eigenfertigung im Planungsbereich (Arbeitsvorbereitung) und für die Lieferantenfertigung in der Arbeitsvorbereitung des Lieferanten entwickelt werden. Um fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale zu identifizieren, muss ein großes Erfahrungs- und Wissenspotential vorhanden sein. Ein interdisziplinär zusammengesetztes Team aus Fertigungsplanung, Fertigung, Qualitätssicherung usw. kann diese Aufgabe am besten erfüllen.

Als Methoden kommen Analogiebetrachtungen zu bekannten Bauteilen, Auswertungen von Fehlerstatistiken und die Ergebnisse der Prozess-FMEA in Betracht.

Fertigungsorientierte Schlüsselmerkmale sind in der Fertigungs- und/oder Prüfdokumentation zu vermerken.

Monitoring

Ziel der Ermittlung der Schlüsselmerkmale ist es, zu gewährleisten, dass die Vorgaben sicher und zuverlässig eingehalten werden. Das wird erreicht durch eine hohe Prozessfähigkeit. Maß der Prozessfähigkeit ist der Cp - und Cpk -Wert. Der Cp-Wert drückt das Verhältnis zwischen Toleranz und Prozessstreuung aus. Cpk gibt den kleineren Abstand zwischen Prozessmittelwert und der nächstgelegenen Toleranzgrenze an. Je größer diese Werte sind, desto weniger nutzt die Prozessstreuung die Toleranz aus. Übliche Werte beginnen bei mindestens Cp = 1,33 (75 % Toleranzausnutzung). Für funktionsrelevante Schlüsselmerkmale fordern OEMs z. T. höhere Werte (Cpk -Wert von 1,67 bzw. 2,00).

Ist die festgelegte oder mit dem Kunden vereinbarte Fähigkeit erreicht, kann das Prozessmonitoring mittels Statistischer Prozessregelung (SPC) erfolgen. In diesem Fall kommen so genannte Shewhart-Qualitätsregelkarten zum Einsatz. Diese sollten als zweispurige Regelkarten geführt werden, wobei die erste Spur die Prozesslage (Mittelwert bzw. Median) und die zweite Spur die Streuung (Standardabweichung bzw. Range) überwacht. Toleranzgrenzen sollten nicht ersichtlich sein. Der Operator soll sich ausschließlich an den Warn- und Eingriffsgrenzen orientieren.

Sollte sich herausstellen, dass der überwachte Prozess über einen langen Zeitraum fähig ist, kann die Überwachung des gewählten Schlüsselmerkmals angepasst werden. So kann der Stichprobenzeitraum verlängert oder die Überwachung ausgesetzt werden (sofern keine Nachweispflicht besteht). Mitunter ist es auch möglich, dieses Merkmal indirekt über ein Merkmal in der Fertigung zu überwachen. Sofern Nachweispflicht besteht (sicherheitsrelevante Schlüsselmerkmale), muss der Nachweis möglich sein, dass diese Merkmale eingehalten wurden.

Sofern es trotz aller Prozessverbesserungsmaßnahmen nicht möglich ist, die geforderte Prozessfähigkeit zu erreichen, sollte Rücksprache mit der Konstruktion gehalten werden. Es ist zu prüfen, ob die Toleranzvorgaben für das entsprechende Merkmal technisch notwendig sind. Wenn nicht, sollten die Vorgaben erweitert werden, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Prozessfähigkeit führt. Hierbei helfen Methoden wie die statistische Tolerierung, auf die hier nicht weiter eingegangen werden kann.

Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Rollen und Aufgaben.

Literaturempfehlungen

Weitergehende Informationen enthält die Norm DIN EN 9103. Diese legt die Anforderungen an das Änderungsmanagement von Schlüsselmerkmalen fest. Sie legt ebenfalls allgemeine Anforderungen fest und stellt einen Prozess zur Erfüllung dieser Anforderungen bereit. Sie wendet sich an Unternehmen der Luft- und Raumfahrt, kann aber als Leitfaden in allen anderen Industriezweigen angewandt werden.

Für die Automobilindustrie ist die IATF 16949 das Standard-QM-Anforderungswerk. Dieses definiert die automobilspezifischen Zusatzanforderungen zur ISO 9001.

Dipl.-Ing. Peter Schmeier, Fachreferent für verschiedene Themen des Qualitätsmanagements bei der GFQ Akademie GmbH.

DIN EN ISO 9001:2015

Zum ISO 9001:2015 Special

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Serie zum Thema Prozesse, veröffentlicht von QM-Experten deutscher Unternehmen gemeinsam mit der N5 GmbH und der Fachzeitschrift QZ

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