Entwicklung von Total-Quality-Management-Kriterien für Entwicklung und Konstruktion im Flugzeugbau

Diplomarbeit von José Antonio Lerma

Problemstellung:

Die Produktentwicklung als Bestandteil der betrieblichen Wertschöpfungskette ist in vergangener Zeit zunehmend in den Mittelpunkt wissenschaftlicher Betrachtung gelangt. Zu den wichtigsten Gründen dieser Entwicklung zählen unter anderem folgende Initiatoren.

Der Produktlebenszyklus von Konsum– und Investitionsgütern hat sich deutlich verkürzt. Die Gründe hierfür liegen einerseits bei den gestiegenen Kundenanforderungen hinsichtlich der Funktionalität und der Zuverlässigkeit, andererseits aber auch hinsichtlich der erwarteten Qualitäts- und Serviceleistungen. Die daraus resultierenden Entwicklungszeiten für innovative oder modifizierte Produkte sind zu einem kritischen Maß geschrumpft, da sich auch die entsprechenden Amortisationszeiten verkürzt haben. So ist auch das Investitionsrisiko für die meisten Unternehmen deutlich angestiegen, womit auch die Bedeutung einer weitestgehend zuverlässigen Marktanalyse gestiegen ist.

Festzustellen ist auch, dass in der Entwicklung und Konstruktion ca. 60-80% der Produktkosten festgelegt werden. Diese Tatsache verdeutlicht die Bedeutung einer qualitäts-, zeit- und kostenorientierten Entwicklungs- und Konstruktionsmethodik, da der Entwicklungs- und Konstruktionsbereich die überwiegende Erfolgs- und Kostenverantwortung der zu entwickelnden Produkte übernimmt.

Die Anwendung effizienter und qualitätsorientierter Management-Methoden wie Total Quality Management (TQM) hat sich in der Vergangenheit überwiegend auf den produktionstechnischen Apparat der Unternehmungen bezogen, auch wenn sie als ganzheitliche und unternehmensübergreifende Konzepte entwickelt wurden. Viele Elemente des TQM wie beispielsweise Kanban („Karte“ im Bereich der Fertigungssteuerung) oder Kaizen („kontinuierliche Verbesserung“) beruhen primär auf der fertigungsorganisatorischen Optimierung der betrieblichen Produktionsprozesse. Demnach sind bereits die meisten Rationalisierungspotentiale im Fertigungs- und Vertriebsbereich weitestgehend ausgeschöpft.

Der Flugzeugbau gilt traditionell als klassisches Beispiel für eine Branche mit hohem Globalisierungs- und Komplexitätsgrad. Demzufolge gelten für ihre Produkte - Flugzeuge und Flugtriebwerke - extreme und konzeptbestimmende Anforderungen hinsichtlich Leistungen, Gewicht und Zuverlässigkeit. In diesem hochtechnisierten Bereich wird von deutlich längeren Entwicklungszeiten ausgegangen, da der technische und organisatorische Komplexitätsgrad erheblich über dem anderer Industriezweige liegt. Auch hier spielen fertigungs- und montagetechnische Aspekte eine wichtige Rolle, da die sicherheitstechnischen Überlegungen vollständig berücksichtigt werden müssen. Auch die hohen Investitionen bei Neuproduktentwicklungen zwingen zu einer zuverlässigen Marktanalyse, denn ein gescheitertes Großprojekt oder ein zu spät abgebrochenes Entwicklungsprojekt kann zu erheblichen substantiellen Verlusten mit weitreichenden Folgen führen. Allerdings überwiegen im Flugzeugbau die Varianten– und Änderungskonstruktionen eines bereits im Einsatz befindlichen, erfolgreichen Flugzeugs.

In der Luftfahrtindustrie geht man von Überlegungen aus, im Entwicklungs- und Konstruktionsbereich qualitätsorientierte Methoden zu finden, die einen effektiven und effizienten Ressourceneinsatz ermöglichen. Besonders die Entwicklungsphase eines Flugzeugs hat entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und somit auf die Konkurrenzfähigkeit, da Aspekte wie beispielsweise direkte Betriebskosten (Direct Operating Costs) oder eine deutliche Reduktion der Lärmbelästigung oder des Treibstoffverbrauchs zentrale Zielsetzungen der Flugzeugentwicklung und -konstruktion sind.

Einhergehend mit dieser letztlich wirtschaftlichen Problemstellung ist es in diesem Zusammenhang von eminenter Wichtigkeit, eine möglichst effiziente und qualitätsorientierte Allokation von personellen und technischen Ressourcen zu gewährleisten. Hierzu ist es unter anderem notwendig, die Qualität von Entwicklungs- und Konstruktionsprozessen zu bewerten, um rechtzeitig geeignete Maßnahmen zur Sicherstellung der geforderten Qualität ergreifen zu können.

Gang der Untersuchung:

Wie bereits in Kapitel 1.1 kurz erläutert, nimmt der Prozess der Produktentwicklung eine bedeutende Rolle in der Wertschöpfungskette ein. Besondere Aufmerksamkeit kommt hier der Entwicklung und Konstruktion entgegen. Im Rahmen eines Bewertungsansatzes im Bereich der Entwicklung und Konstruktion wird nach Möglichkeiten gesucht, die Qualität der Arbeit und der Arbeitsergebnisse zu ermitteln. Ein wesentliches Ziel ist, die Qualitätssicherung so zu gestalten, dass qualitätssichernde und -fördernde Maßnahmen rechtzeitig ergriffen werden können, wenn es zu kritischen Abweichungen kommt. Eine Möglichkeit dieser Bewertung besteht in der Anwendung von Qualitätskennzahlen. Diese haben in ausgewerteter Form eine qualitätslenkende Funktion der Entwicklungs- und Konstruktionsabläufe.

Eine wesentliche Bedingung für den Erhalt aussagekräftiger Kennzahlen ist die präzise Definition von Bewertungskriterien. Diese Kriterien müssen so festgelegt werden, dass die Qualität der Entwicklungs- und Konstruktionsprozesse ganzheitlich bewertet wird. Des Weiteren sollen diese Kriterien quantifizierbar sein, um hieraus Qualitätskennzahlen zu entwickeln. Diese Kennzahlen sind schließlich Grundlage für Lenkungsmaßnahmen im Entwicklungs- und Konstruktionsbereich. Primäres Ziel dieser Arbeit ist es somit, Kriterien zur Bewertung ganzheitlicher Qualität in Entwicklung und Konstruktion zu entwickeln und nach Optionen zur Quantifizierung dieser zu suchen.

Im folgenden Kapitel 1.3 sind zunächst die tragenden Begriffe Entwicklung und Konstruktion, Total Quality Management und Kennzahlen themenadäquat abzugrenzen.

In Kapitel 2 wird der Stand der Technik bezüglich der Themenstellung dargestellt. Hierzu werden die maßgeblichen Komponenten der Entwicklung und Konstruktion im Produkterstellungsprozess erarbeitet. Hilfreich ist hierbei die Orientierung an bewährten Konzepten wie die Integrierte Produktentwicklung (IPE) oder das Simultaneous Engineering (SE).

Das strategische Konzept des Total Quality Management ist anschließend kurz zu erläutern und im Zusammenhang mit der Produktentwicklung zu betrachten. Hierbei werden die anerkannten Verfahren und Methoden des Qualitätsmanagements vorgestellt und auf ihre Bedeutung hinsichtlich des Bereichs E&K untersucht. Anschließend wird herauszustellen sein, wie Qualitätskennzahlen definiert sind, welche Arten es gibt und welche Aufgaben und Funktionen sie im qualitätsorientierten Unternehmen übernehmen können. Das Kapitel schließt mit einer kurzen Analyse und Bewertung des Stands der Technik.

Kapitel 3 hat herauszustellen, wie sich die Kriterien des European Quality Award auf den Bereich der Entwicklung und Konstruktion übertragen lassen. Es ist zu untersuchen, welche Bestandteile des EFQM-Excellence–Modells besonders signifikant für die qualitativen Aspekte des Entwicklungs- und Konstruktionsbereichs sind.

Aufbauend auf den Erkenntnissen der ersten drei Kapitel werden im 4. Kapitel qualitätsorientierte Kriterien und Erfolgsfaktoren für den Bereich der Entwicklung und Konstruktion entwickelt. Zunächst wird hierbei die Grundkonzeption bzw. die allgemeine Vorgehensweise dargestellt. Nach Ermittlung der qualitätsrelevanten Kriterien werden diese erläutert und bewertet. Anschließend ist zu prüfen, welchen Zweck bzw. Nutzen diese Erfolgsfaktoren für die vorliegende Problemstellung haben. Abgeschlossen wird dieses Kapitel durch eine kritische Würdigung der erarbeiteten Kriterien.

Die Zusammenfassung der Ergebnisse und ein Ausblick auf offene Fragen schließen die Arbeit (Kapitel 5).

Inhaltsverzeichnis: