Poka Yoke Prinzip

Das Poka Yoke Prinzip ist eine aus Japan stammende Methode, um einfache menschliche Fehler bei der Arbeit zu vermeiden. Poka Yoke bedeutet übersetzt so viel wie „unglückliche Fehler vermeiden" (poka = Fehler und yoke = Vermeidung).

Der Fachbegriff Poka Yoke aus der Produktionsorganisation und Prozessabsicherung beschreibt den anhaltenden Trend, Fehler bereits während des Produktionsprozesses in der Fertigung auszuschließen, anstatt sie durch aufwendige Qualitätskontrollen nach der Montage zu suchen. Vermieden werden Fehler nach dem Poka-Yoke-Prinzip, indem es dem Werker möglichst schwer gemacht wird, seine Arbeitsschritte falsch auszuführen. Poka Yoke bedeutet auch „narrensicherer Mechanismus" und ist eine einfache und kostengünstige Methode, die es dem Mitarbeiter nicht erlaubt „flüchtige" Fehler zu machen. Dieser Mechanismus erleichtert dem Werker die Arbeit und beseitigt Probleme, die mit Störungen, Sicherheit und Bedienungsfehlern von Prozessen zusammenhängen, ohne die Konzentration des Mitarbeiters zu strapazieren.

Durch Poka Yoke ist ein Mitarbeiter oder eine Maschine nicht mehr in der Lage, Fehler zu produzieren, da die Teile, Vorrichtungen, Werkzeuge etc, so ausgelegt sind, dass eine präventive Fehlervermeidung stattfindet, d. h. der Fehler von vorneherein vermieden wird und sogar nicht erst gemacht werden kann. Es wird beispielsweise verhindert, dass die Maschine mit der Bearbeitung beginnt, wenn ein fehlerhaftes Teil vorliegt oder das Teil nicht ordnungsgemäß eingelegt ist. Weiterhin werden Bearbeitungs- und Transportfehler korrigiert sowie die Ergebnisse der vorangegangenen Prozesse im Sinne einer 100-%-Prüfung (jedoch wesentlich kostengünstiger) überprüft.

Ausgangsbasis für Poka Yoke ist die Erkenntnis, dass kein Mensch und auch kein System in der Lage ist, unbeabsichtigte Fehler vollständig zu vermeiden. Bei Systemen, also Maschinen und Anlagen, können in der Regel Angaben über Fehler durch die Kenngröße Mean Time Between Failure (MTBF) oder mittlerer Ausfallabstand gemacht werden. Fehlhandlungen wie Unaufmerksamkeit, Auslassen, Vertauschen, Vergessen, Falschablesen, Missinterpretieren u. Ä., die außerdem durch Stress, belastende Umwelteinflüsse und schlechte Arbeitsbedingungen noch verstärkt werden können, liegen in der Natur des Menschen und lassen sich trotz aller Bemühungen nicht mit Sicherheit ausschließen.

Mithilfe von Poka Yoke wird nun durch meist einfache, aber wirkungsvolle Systeme dafür gesorgt, dass derartige Fehlhandlungen im Fertigungsprozess nicht zu Fehlern am Endprodukt führen bzw. nicht unentdeckt bleiben. Da von Poka Yoke sämtliche in einem Fertigungsprozess hergestellten Teile bzw. Produkte betroffen sind, kann man auch in diesem Zusammenhang von einer 100916- oder Vollprüfung sprechen. In weitestem Sinne werden Poka Yoke-Systeme auch zur Vermeidung von Bedienungsfehlern bei der Benutzung von Produkten eingesetzt.

Um auch ein weiteres Auftreten von einmal entdeckten Fehlern ausschließen zu können, wird Poka Yoke stets in Verbindung mit einer Inspektionsmethode angewendet. Hierbei hat sich die ebenfalls von Shigeo Shingo entwickelte Fehlerquelleninspektion (Source Inspection) als besonders effektiv erwiesen. Nur in der Kombination Poka Yoke - Fehlerquelleninspektion ist ein wirkungsvolles Abstellen des

Fehlers möglich, da die gesamte Kausalkette zwischen Fehlhandlung im Prozess und Fehler am Produkt betrachtet und so die tatsächliche Fehlerursache gefunden und beseitigt wird. Auf diese Weise wird das wiederholte Auftreten eines Fehlers im Sinne einer Fehlervermeidung wirksam verhindert.

In der praktischen Anwendung besteht ein Poka Yoke-System grundsätzlich aus den beiden Grundelementen Initialisierungs- bzw. Auslösemechanismus und Regulierungsmechanismus [Shingo 69]. Als drittes Element werden in der Sekundärliteratur noch die Detektionsmechanismen unterschieden, die aber auch eine Art der Initialisierung darstellen. Hinzu kommen spezielle Vorkehrungen in Form von Gestaltungsmaßnahmen, die eine mögliche Fehlhandlung von vornherein ausschließen, wie z. B. Positionierstifte.

Unter den Detektionsmechanismen werden Sensoren und Sensorsysteme verstanden, die in vielfältiger Ausprägung eingesetzt werden können: als End- und Näherungsschalter, als Sensoren für Position, Dimension, Form, Druck, Temperatur, Vibration, Farbe oder Strom sowie als Zähler und Zeitüberwachungseinrichtungen.

Die Auslöse- bzw. Initialisierungsmechanismen bestimmen die Art, wie ein Fehler im Fertigungsprozess erkannt wird. Im Einzelnen sind drei Methoden zu unterscheiden:

Kontaktmethode:

Unzulässige Abweichungen von der Arbeitsfolge, die zu Fehlhandlungen führen können, werden von Sensoren über geometrische Kenngrößen festgestellt. Je nach Art des Sensors kann der Kontakt berührend oder auch berührungslos sein.

Fixwertmethode:

Abweichungen oder Unregelmäßigkeiten im Verlauf des Fertigungsprozesses werden durch das Überprüfen des Erreichens einer bestimmten Anzahl von Teilarbeitsschritten erkannt. Die hierbei eingesetzten technischen Mittel sind meist sehr einfach, aber wirkungsvoll, beispielsweise mechanische Zähleinrichtungen.

Schrittfolgenmethode:

Die Standardbewegungsabfolge eines Arbeitsprozesses wird erkannt und mit möglichst einfachen Hilfsmitteln auf Fehlhandlungen hin überprüft. Nach der Art der Maßnahme, die nach festgestellter Abweichung bzw. Fehlhandlung getroffen wird, sind die Reguliermechanismen in zwei Methoden zu unterteilen:

Eingriffsmethode (Abschaitmethode)

Beim Auftreten von Abweichungen oder Prozessunregelmäßigkeiten, die Fehler zur Folge haben können, wird die Maschine sofort abgeschaltet. Mit dem Fertigungsprozess verbundene Vorgänge wie Transportieren oder Spannen werden ebenfalls sofort unterbrochen. Dadurch werden Korrekturmaßnahmen und die Vermeidung von Wiederholungsfehlern möglich.

Alarmmethode

Hierzu zählen sämtliche Arten von optischen und/oder akustischen Signalen, die auf die Situation der entstehenden oder gerade entstandenen Fehlhandlung hinweisen.

Durch den gezielten Einsatz von Poka Yoke in Verbindung mit Fehlerquelleninspektion kann mit relativ einfachen technischen Hilfsmitteln sehr wirkungsvoll verhindert werden, dass aus unbeabsichtigten Fehlhandlungen im Fertigungsprozess vermeidbare Fehler am Produkt entstehen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Fehlerursachen oft in einem früheren Stadium des Produktentstehungsprozesses liegen und dort auch mit wesentlich geringerem Aufwand verhindert werden können. Beispielhaft für eine fehlervermeidende Methode bereits in der Konstruktionsphase sei hier die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) genannt. Besonders hervorzuheben bleibt, dass die Auseinandersetzung mit Poka Yoke eine Änderung derjenigen Geisteshaltung verlangt, welche Fehler und Fehlerquoten akzeptiert und als unvermeidbar ansieht. Vor dem Hintergrund der Unvermeidbarkeit von menschlichen Fehlhandlungen darf jedoch das Entstehen von Fehlern auf keinen Fall als normal angesehen werden.

Poka-Yoke-Beispiel aus der Automobilindustrie / Automotive Industry:

Wir befinden uns in einer Serienmontage eines Automobilzulieferer für Steuergeräte. Das Gehäuse wird mit 10 Schrauben mit der Grundplatte verschraubt. Herausforderung liegt dabei in der Länge der Schrauben da es 3 verschiedene Längen gibt und alle ein M5 Gewinde. Nun stellt sich die Frage, wie man im kpl. Prozess die Montage der richtigen Schrauben sicherstellen kann?

Mögliche Fehlerpotentiale laut Prozess-FMEA:

Hersteller der Schrauben liefert nicht sortenrein

Logistik bucht die Waren Falsch ein

Behälter werden bei der Linienversorgung falsch eingeordnet

Mitarbeiter ist abgelenkt und setzt die Falschen Schrauben ein

Die Lösung:

Damit die Montage einer falschen Schraubenlänge ausgeschlossen werden kann, sollte man bereits in der Konstruktionsphase über zwei mögliche Poka-Yoke Maßnahmen nachdenken:

Einsatz verschiedener Gewindegrößen

Oder Alternativ den Einsatz verschiedenen Geometrien zur Drehmomentaufnahme (Torx, Innensechskant, Dreieck etc.)

Nur so stellen Sie sicher, dass keine falschen Schrauben verbaut werden können und es zu Reklamationen beim Kunden kommt.