Fehlerklassifizierung

Grundidee und Fehlerursachen

Die Fehlerklassifizierung ordnet Fehler nach verschiedenen Kriterien in Klassen ein. Dadurch entsteht eine Reihenfolge, nach der entschieden werden kann, welcher Fehler vorrangig bearbeitet werden muss. Sie unterstützt außerdem einen unternehmensweit einheitlichen Umgang mit Fehlern.

Gemäß DIN EN ISO 9000 ist ein Fehler, teilweise auch Nichtkonformität genannt, die fehlende Erfüllung einer festgelegten oder voraussetzbaren Forderung. Ein Fehler liegt somit vor, wenn ein Merkmalswert die vorgegebenen Forderungen nicht erfüllt.

Nach Poka Yoke, einem Ansatz zur Verhinderung vermeidbarer Fehler im Toyota-Produktionssystem, können Fehler durch Fehlerlisten frühzeitig vermieden, schnell erkannt und sofort beseitigt werden. Nach der menschlichen Intention werden Fehler unterschieden in:

• versehentliche Fehler, etwa durch Unachtsamkeit;
• absichtliche Fehler, etwa durch Sabotage oder Diebstahl;
• mutwillige Fehler durch den bewussten Verstoß gegen Regeln oder Vorschriften.

Weitere Ursachen sind Vergesslichkeit, Missverständnisse, fehlende oder fehlerhafte Standards, mangelnde Erfahrung sowie eine fehlerhafte Ausführung, beispielsweise durch das Verdrehen, Vertauschen oder Verwechseln von Teilen oder Produktionsschritten.

Klassifizierung nach Methoden und Normen

Six Sigma steigert Qualität und Effizienz, indem Fehlerursachen nachhaltig beseitigt und Prozessstreuungen minimiert werden. Fehler werden dabei in zwei Klassen eingeteilt:

• A-Fehler: fehlende, fehlerhafte oder nicht entdeckte Forderungen des Kunden.
• B-Fehler: Fehler bei der Umsetzung vorhandener Forderungen, beispielsweise eine unvollständige Umsetzung von Spezifikationen oder klassische Softwarefehler.

Normen wie ISO/TS 16949 verlangen die Überwachung, Identifizierung und Bewertung von Merkmalen, die von einer Norm oder Vorgabe abweichen. Grundsätzlich werden zwei Hauptklassen gebildet; Unternehmen dürfen jedoch weitere Klassen und Kriterien festlegen.

Besondere oder kritische Merkmale können auch wichtige oder dokumentationspflichtige Merkmale heißen; englische Bezeichnungen sind critical oder significant characteristics. Schwerwiegende Abweichungen können die Funktionalität, die Weiterverarbeitung, gesetzliche Vorschriften oder die Sicherheit des Produkts beeinträchtigen und dadurch Mitarbeiter oder Kunden gefährden. Beispiele sind eine bei der Montage brechende Schraube, ein Stromschlag durch mangelnde Isolierung oder der Sturz eines Kunden durch das Durchbrechen einer Leitersprosse. Die Abweichung wird vor der Auslieferung nicht zuverlässig erkannt und kann daher Image und Kundenzufriedenheit beeinträchtigen. In der FMEA-Bewertung gelten eine Auftretungswahrscheinlichkeit > 3, eine Entdeckungswahrscheinlichkeit > 3 und eine Bedeutung von 8–10.

Normale Merkmale weichen nicht von Norm oder Vorgabe ab und stellen keinen Fehler dar.

Bei Veröffentlichungen unterscheiden die statistischen Ämter des Bundes und der Länder formale und inhaltliche Fehler. Besonders schwerwiegende inhaltliche Fehler können dem Image schaden; die Abgrenzung zu geringen Fehlern erfolgt fachlich durch den zuständigen Statistikbereich. Schwerwiegende inhaltliche Fehler verändern den Inhalt, können wirtschaftliche Folgen haben oder den Datenschutz verletzen. Geringe inhaltliche Fehler verändern die Aussage nicht oder nur geringfügig. Formale Fehler sind Schönheitsfehler ohne Einfluss auf veröffentlichte Daten und Informationen, zum Beispiel Rechtschreib- und Grammatikfehler.

Schwere, Priorität und wirtschaftliche Gewichtung

Nach ISO 2859-1 oder DIN 55350 werden Fehler nach den Folgen und dem Aufwand ihrer Behebung in drei Klassen eingeteilt:

• Kritischer Fehler (Critical Defect): hohe Fehlerfolgen durch sicherheitskritische Abweichungen, teilweise oder seltener vollständigen Funktionsausfall. Solche Fehler können gesetzliche Bestimmungen verletzen, ein Produkt unbrauchbar machen oder Umwelt, Gesundheit beziehungsweise Leben gefährden. Erforderlich sind sofortige Korrekturmaßnahmen oder Rückrufaktionen, die hohe Kosten verursachen können. Beispiele sind Fehler an Bremsanlagen oder eine Lebensmittelverunreinigung durch Salmonellen.
• Hauptfehler (Major Defect): nicht-kritische Fehler mit mittelschweren Folgen. Die Nutzung bleibt möglich, aber wesentliche Funktionen fallen aus und die Brauchbarkeit ist stark vermindert; der Kunde würde das Produkt zurückgeben. Beispiele sind ein Getriebeausfall oder versalzene Lebensmittel. Hauptfehler A führen zum Verlust oder zur Unbrauchbarkeit des Produkts und damit zu Ausschuss. Bei Hauptfehler B ist die Brauchbarkeit nur teilweise beeinträchtigt und kann durch Nachbesserung wiederhergestellt werden.
• Nebenfehler (Minor Defect): unbedeutende Fehler ohne wesentliche Folgen, die die Qualität bei keiner oder nur geringer Funktionsbeeinträchtigung vermindern, etwa optische Mängel. Nebenfehler A beeinträchtigen die Brauchbarkeit nur wenig. Nebenfehler B beeinträchtigen sie nicht, sollten aber dennoch nicht vorkommen und heißen auch belanglose Fehler.

In der Softwareentwicklung werden Fehler nach Priorität eingestuft. Fehler hoher Priorität (High) behindern das Entwicklungsteam und machen das System unbrauchbar. Sie müssen schnellstmöglich vor der Auslieferung behoben werden; das kann zeitintensiv sein und das Softwaretesten anhalten. Fehler mittlerer Priorität (Medium) müssen ebenfalls vor der Auslieferung behoben werden, ohne die Entwicklungsarbeit zu unterbrechen. Fehler niedriger Priorität (Low) lassen sich durch einfache Aktionen beheben und werden nach den Fehlern höherer Priorität bearbeitet.

Bei der Fehlergewichtung wird der wirtschaftliche Aufwand der Behebung bewertet. Die Spaltenwertziffern lauten 1, 4, 9, 16 und 25; ihre Summe ergibt die Fehlergewichtung. Bewertet werden die Feststellbarkeit (sehr leicht bis sehr schwer), der Feststellort (Fertigungsabteilung, Betriebsablauf, nach der Montage oder beim Kunden), Nacharbeit oder Ausschuss, die Häufigkeit (selten bis sehr oft), die Reaktion des Abnehmers (schwach bis sehr heftig), die Kosten des fehlerhaften Teils (niedrig: ≤ 1 h, mittel: 1–5 h, hoch: > 5 h), der Lohnaufwand zur Fehlerbeseitigung (≤ 10 min bis > 5 h) sowie die Gefährdung des Liefer- oder Fertigungstermins (nein, möglicherweise, ja). Die Skala ist jedoch nicht objektiv-mathematisch, sondern von den praktischen Erfahrungen des Ausfüllers abhängig.

Kundenwirkung und Reproduzierbarkeit

Nach der Bedeutung für den Kunden reicht die Bewertung von „überhaupt keine Bedeutung“ = 0 über „geringe“ = 1 und „mittlere“ = 2 bis zu „sehr großer“ Bedeutung = 4. Die Zahl 3 wird ausgelassen, damit der Abstand zwischen Fehlern der Kategorie 2 und Fehlern mit starker Kundenauswirkung deutlich bleibt.

Zusätzlich wird die Wahrscheinlichkeit der Wahrnehmung durch den Kunden bewertet. Nach DIN EN ISO 9000:2015-11 bezeichnet dies den Erfüllungsgrad der Kundenerwartung. Den Wahrscheinlichkeiten werden folgende Zahlen zugeordnet:

• 100 % = 4;

• 50 % = 3;

• < 50 % = 2;
• < 5 % = 1.

Die Kundenrelevanzzahl, kurz KRZ, wird ähnlich wie in der FMEA berechnet, indem die Häufigkeit des Fehlers mit seiner Bedeutung und der Wahrscheinlichkeit seiner Wahrnehmung multipliziert wird:

KRZ = Häufigkeit × Bedeutung × Wahrscheinlichkeit der Wahrnehmung.

Je größer die KRZ ist, desto schwerwiegender sind die Auswirkungen auf den Kunden. Bei einer hohen KRZ wird sofort gehandelt, weil der Fehler wahrscheinlich bemerkt wird und zu einer Reklamation führen kann.

Nach Beobachtungsgüte und Reproduzierbarkeit werden Fehler in A, B und C eingeteilt. Ein A-Fehler ist eindeutig feststellbar, belegbar und reproduzierbar und wird behoben. Ein B-Fehler lässt sich nicht ohne Weiteres reproduzieren, zeigt nicht immer dasselbe Verhalten, tritt aber wiederholt auf; seine Suche kann lange dauern und oft Experten erfordern. Ein C-Fehler ist nicht reproduzierbar und tritt nicht wiederholt auf. Er wird zunächst nicht weiterverfolgt, weil möglicherweise ein Testfehler vorliegt. Sobald er wiederholt auftritt, wird er zu einem Fehler der Klasse B.

Produktentwicklung, Erfassung und Analyse

Nach dem Paretoprinzip entstehen 80 % der Fehlerursachen in der Entwicklung und 20 % in der Produktion. Die Produktentwicklung ist deshalb eine wichtige Phase, um Merkmale und Fehler zu klassifizieren. Eine Fehlersammelkarte erfasst Fehlerart und -häufigkeit. In der abfallenden Reihenfolge der Häufigkeiten zeigt sich meist, dass wenige, häufig auftretende Fehler einen großen Anteil aller Fehler ausmachen. Werden ihre Ursachen beseitigt, kann die Qualität deutlich gesteigert werden.

Produktionsprozesse sollen so geplant werden, dass kritische Fehler möglichst selten auftreten. Betrachtet werden vor allem Merkmale mit großer Bedeutung, etwa für die Kundenzufriedenheit, die Sicherheit des Lebens oder die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Nach der „Zehner-Regel“ verzehnfachen sich die Fehlereliminierungskosten mit jeder Produktionsstufe. Sie sind daher während der Produktion ein Vielfaches höher als im Entwicklungsstadium.

Für die Qualitätsplanung in Produkt- und Prozessentwicklung wird die APQP-Methodik eingesetzt. Sie soll Fehler durch eine einheitliche, produktbezogene Dokumentationsstruktur vermeiden. Relevante Merkmale werden zentral geplant, überwacht und verwaltet.

Zur Verhinderung wiederkehrender Fehler werden Fehler erfasst und ihre Ursachen analysiert. Die sieben Qualitätswerkzeuge wurden 1943 von Kaoru Ishikawa zusammengestellt. Sie bauen aufeinander auf und werden in Fehlererfassungs- und Fehleranalysetechniken gegliedert.

Fehlererfassungstechniken stellen Fehler nach Art und Häufigkeit grafisch dar: Fehlersammelkarte, Histogramm beziehungsweise Häufigkeitsverteilung und Qualitätsregelkarte. Bei der statistischen Prozessregelung werden standardisierte Prozesse überwacht und gelenkt. Qualitätsmerkmale werden regelmäßig gemessen und auf Qualitätsregelkarten übertragen. Bei Werten ober- oder unterhalb der Grenzwerte kann in den Prozess eingegriffen werden; außerdem lassen sich Trends frühzeitig erkennen.

Fehleranalysetechniken dienen der Ursachenbestimmung: Paretodiagramm, Korrelationsdiagramm beziehungsweise Streudiagramm, Brainstorming sowie Ishikawa-Diagramm beziehungsweise Ursache-Wirkungsdiagramm. Das Korrelationsdiagramm stellt Merkmalswerte in einem Koordinatensystem dar, um mögliche Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Variablen zu überprüfen.