PDCA-/PDSA-Zyklus

Ziel

Der PDCA-Zyklus führt eine Änderung wie ein Experiment durch. Das Team schreibt auf, was es tun wird, was es davon erwartet und wie es die Beobachtungen lesen wird, und beginnt dann von vorn: das Ergebnis kommt aus der Zahl der Durchläufe.

Sein Arbeitsergebnis ist ein Zyklusregister: eine Zeile je Durchlauf trägt die geprüfte Theorie, die bezifferte Vorhersage, die Beobachtung, die Abweichung zwischen beiden und den Entscheid. Dieses Register macht den Entscheid nachvollziehbar. Es sammelt auch, was die Abteilung über den eigenen Prozess gelernt hat, die Durchläufe eingeschlossen, die die Vorhersage widerlegt haben.

Die Schleife klärt eine Frage: hält unsere Theorie des Problems der Messung stand? Ein Durchlauf, der mit Nein antwortet, hat geliefert, was von ihm verlangt war.

Einsatz

Wann einsetzen

• Eine formulierte, aber nie geprüfte Theorie des Problems: der Durchlauf stellt sie einer datierten Beobachtung gegenüber.
• Eine Änderung mit unsicherer Wirkung: der Versuch sagt, was sie bewirkt, bevor jemand sie ausweitet.
• Ein Versuch, der sich auf einen kleinen Bereich begrenzen lässt: ein Schalter und zwei Wochen kosten weniger als die flächendeckende Einführung, die sie ersparen.
• Ein Ergebnis, das sich in Tagen oder Wochen messen lässt: die Schleife ist so viel wert wie ihre Rückmeldefrist.
• Ein bereits gemessener Prozess: eine vorhandene Kennzahl gibt die Vergleichsbasis.
• Ein Team, das die Beobachtung selbst aufnimmt: die Messung wird am Prozess genommen, nicht in einem Monatsbericht.
• Ein Klima, in dem ein misslungener Durchlauf ohne Folgen berichtet wird: die widerlegte Vorhersage ist die nützlichste Information des Durchlaufs.
• Ein verteiltes Team mit einem gemeinsamen Register: die vor der Handlung geschriebene Vorhersage hält die Schleife über Distanz zusammen.
• Verbesserung im festen Takt: der Zyklus ist die Grundeinheit der Toyota Kata und der kontinuierlichen Verbesserung.

Wann nicht einsetzen

• Ein einmaliger, unumkehrbarer Entscheid: kein verkleinerter Versuch ist möglich, nehmen Sie die Entscheidungsanalyse, die die Optionen an Kriterien misst.
• Die Ursache des Problems noch unbekannt: der Schritt Plan verlangt eine Theorie, bauen Sie sie zuerst mit der Ursachenanalyse auf.
• Keine Messung des heutigen Ablaufs: der Schritt Study hat nichts zu vergleichen, legen Sie die Basis mit der Prozessanalyse.

Beschreibung

Shewharts Schleife in drei Schritten

Walter Shewhart veröffentlicht die ursprüngliche Form 1939 in Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control. Sie besteht aus drei Schritten: Spezifikation, Produktion, Inspektion. Shewhart gibt die Entsprechung selbst an, auf Seite 45.

"Diese drei Schritte müssen im Kreis laufen statt auf einer geraden Linie [...]. Spezifikation, Produktion und Inspektion entsprechen jeweils der Formulierung einer Hypothese, der Durchführung eines Experiments und der Prüfung dieser Hypothese. Die drei Schritte bilden einen dynamischen wissenschaftlichen Vorgang des Wissenserwerbs."

Deming hat die Vorlesungen herausgegeben, aus denen dieses Buch hervorgegangen ist. Das Argument, das er vierzig Jahre lang verteidigen wird, steht schon darin: die Inspektion hält nicht die Konformität eines Teils fest, sie prüft die Hypothese, die die Spezifikation hervorgebracht hat.

Das Rad von 1950 und das Akronym von 1951

1950 lädt die JUSE Deming zu einem achttägigen Seminar für japanische Führungskräfte und Ingenieure ein. Er zeigt dort ein Rad mit vier Schritten: das Produkt entwerfen, es fertigen und in der Produktion wie im Labor prüfen, es auf den Markt bringen, es dann im Einsatz durch eine Marktstudie prüfen, bevor es neu entworfen wird. Er besteht darauf, dass die vier Schritte ohne Unterbruch rotieren. Die Japaner nennen es das Deming-Rad.

Das Akronym PDCA stammt nicht von Deming. Nach Moen und Norman formen japanische Führungskräfte das Rad nach dem Seminar von 1950 zu Plan-Do-Check-Act um. Masaaki Imai berichtet das 1986 in Kaizen, ohne jemanden zu nennen, und die Urheberschaft wurde nie beansprucht. Kaoru Ishikawa definiert die Quadranten 1985 erneut und legt die Zielsetzung und die Schulung in Plan und Do hinein.

Deming greift seine eigene Fassung 1986 in Out of the Crisis wieder auf, als Verfahren in sechs Schritten, und schreibt sie 1993 in The New Economics unter dem Namen Shewhart Cycle for Learning and Improvement fest. Der Schritt nach der Ausführung trägt dort die Bezeichnung Study: Examine the results. What did we learn? What went wrong? (die Ergebnisse untersuchen: was haben wir gelernt, was ist schiefgelaufen?).

Die vier Schritte

Deming nennt die vier Schritte 1993 in The New Economics.

1. Plan: eine Änderung oder einen Versuch planen, der auf eine Verbesserung zielt.
2. Do: die Änderung oder den Versuch ausführen, vorzugsweise im Kleinen.
3. Study: die Ergebnisse untersuchen. Was haben wir gelernt? Was ist schiefgelaufen?
4. Act: die Änderung übernehmen, sie verwerfen oder einen weiteren Durchlauf unter anderen Bedingungen machen.

Die Fassung von 1986 lädt dem Schritt Plan eine zweite Aufgabe auf: zu entscheiden, wie die Beobachtungen verwendet werden. Der Plan nennt die Messgrösse, die Person, die sie aufnimmt, die Grundgesamtheit und den Zeitraum, dann schreibt er die Entscheidungsregel für den Schritt Act: bei welchem Ergebnis die Änderung übernommen wird, bei welchem sie verworfen wird, bei welchem der Durchlauf unter anderen Bedingungen von vorn beginnt. Die im Schritt Plan geschriebene Regel wird im Schritt Act gelesen. Im Schritt Act geschrieben, wird sie verhandelt.

Auf derselben Fassung von 1986 fügt Deming eine Anmerkung an, die für jeden Schritt gilt: jeder kann die Stütze der statistischen Methode verlangen, für die Wirtschaftlichkeit und für die Geschwindigkeit. Diese Stütze schützt auch vor den falschen Schlüssen, die ein Versuch erzeugt, in dem niemand die Effekte der Wechselwirkungen zwischen Faktoren geprüft und gemessen hat.

Verwerfen ist ein vollwertiger Ausgang, genau wie Übernehmen. Ein Zyklus, dessen einziger vorgesehener Ausgang die Einführung ist, ist kein Experiment mehr.

Check oder Study

Das japanische PDCA von 1951 umfasst vier Zeilen, die Moen und Norman wiedergeben.

1. Plan: ein Problem bestimmen und Hypothesen über seine Ursachen und seine Lösungen bilden.
2. Do: eine Lösung umsetzen.
3. Check: die Ergebnisse bewerten.
4. Act: die Lösung standardisieren, wenn die Ergebnisse genügen, sonst zum Schritt Plan zurückkehren.

Dieses Check bewertet die Ergebnisse ohne ein zweites Glied, mit dem es sie vergleichen könnte, und dieses Act kennt nur zwei Ausgänge. Das Verwerfen, das die Fassung von 1993 als vollwertigen Ausgang setzt, fehlt darin.

Die ASQ, der amerikanische Berufsverband für Qualität, lehrt die verbreitete Form weiterhin unter dem Namen PDCA: eine Gelegenheit erkennen und eine Änderung planen, sie im Kleinen versuchen, den Versuch prüfen und seine Ergebnisse analysieren, dann auf das Gelernte hin handeln, also die Änderung ausweiten, wenn sie gewirkt hat, oder einen weiteren Durchlauf mit einem anderen Plan machen. Der Verband schreibt in seinen eigenen Check bereits "identify what you've learned" (bestimmen, was Sie gelernt haben), und das ist Demings Vokabular. Die gängige Praxis mischt die beiden Formen.

Deming lehnte diese Verschmelzung ab. Er warnte seine Zuhörer, die Form PDCA sei ungenau, weil das englische Wort check "zurückhalten" bedeutet. Moen und Norman berichten das. Das W. Edwards Deming Institute nennt die praktische Folge: Check betrifft den Erfolg oder das Scheitern einer Umsetzung, während Deming wollte, dass man das Ergebnis vorhersagt, das erzielte Ergebnis untersucht und beide vergleicht, um die Theorie zu überarbeiten.

Das Team liest den Abstand zwischen den beiden Gliedern. Das nennt Deming lernen.

Am 19. August 1980, bei einer Gesprächsrunde des GAO, des General Accounting Office der Vereinigten Staaten, wird Deming gefragt, wie sich das plan-do-check-act der Qualitätszirkel zu seinem eigenen Rad entwerfen-fertigen-verkaufen-prüfen verhält. Er antwortet: "They bear no relation to each other" (sie haben nichts miteinander zu tun). Er beschreibt sein eigenes Rad danach als einen Plan für die Leitung. Den Qualitätszirkel nennt er eine Gruppe von Personen, die die vor Ort angetroffenen Fehler bearbeiten. Die Trennung, die er zieht, betrifft die Ebene in der Organisation, nicht den dritten Schritt. In einem Brief von 1990 an Ronald Moen: "call it PDSA, not the corruption PDCA" (nennen Sie es PDSA, nicht die Verballhornung PDCA). In einem Brief von 1991: "What you propose is not the Deming Cycle. I don't know the source of the cycle that you propose. How the PDCA ever came into existence I know not." (Was Sie vorschlagen, ist nicht der Deming-Zyklus. Ich kenne die Quelle des Zyklus nicht, den Sie vorschlagen. Wie das PDCA je entstanden ist, weiss ich nicht.) Ronald Moen und Clifford Norman berichten diese drei Stellungnahmen in "Circling Back", erschienen 2010 in Quality Progress.

Die vor der Handlung geschriebene Vorhersage

Der Schritt Study beruht auf einer Bedingung: der Plan muss eine Vorhersage nennen. Moen, Nolan und Provost stellen diese Regel 1991 auf. Ohne sie hat die Untersuchung nur ein Glied, und sie fällt in ein check zurück, ganz gleich, wie der Schritt heisst.

Eine Vorhersage ist eine Zahl, mit einer Richtung, einer Grösse, einer bereits vorhandenen Messgrösse und einem Zeitraum. "Die Rückfragequote sinkt bei den Anträgen dieses Monats von 38% auf unter 15%" ist eine Vorhersage: eine Beobachtung kann sie widerlegen. "Das neue Formular verbessert die Qualität der Anträge" ist ein Wunsch, und nichts kann ihm widersprechen.

Die Abweichung zwischen der vorhergesagten Zahl und der aufgenommenen Zahl misst den Abstand zwischen dem, was das Team über den Prozess glaubt, und seinem tatsächlichen Ablauf. Das ist der Ertrag des Durchlaufs. Moen, Nolan und Provost sagen, warum: festzustellen, dass eine Änderung während des Versuchs einen Gewinn gebracht hat, genügt nicht. Das Team wird sagen müssen, ob sie unter den Bedingungen standhält, die es danach antrifft, und diese Hochrechnung verlangt eine Theorie, die nur eine Vorhersage auf die Probe stellt.

Langley, Nolan und Nolan hängen 1994 drei Fragen vor die Schleife, unter dem Namen Model for Improvement: was wollen wir erreichen, woran erkennen wir, dass eine Änderung eine Verbesserung ist, und welche Änderung können wir vornehmen, die eine Verbesserung bewirkt? Die zweite zwingt dazu, die Messgrösse zu nennen, bevor jemand den Prozess anfasst. Eine Vorhersage wird auf diese Messgrösse geschrieben. Moen und Norman berichten diese beiden Beiträge.

Die Nachfolger des Zyklus

Toyota übernimmt PDCA ab 1961, mit der unternehmensweiten Qualitätslenkung. Art Smalley sagt, die Schleife werde dort zur Denkdisziplin, die von jeder Führungskraft und jedem Teamleiter erwartet wird, statt zu einem Werkzeug, das der Qualitätsfunktion vorbehalten ist.

Die Toyota Kata macht den Zyklus zu ihrer Fortschrittseinheit: jeder Schritt zum Zielzustand ist ein Durchlauf, und die Coaching-Karte verlangt die geschriebene Erwartung vor der Handlung. DMAIC und QC Story greifen dieselbe Schleife auf und ergänzen sie um benannte Etappen und Arbeitsergebnisse. Der Zyklus bleibt die kleinste vollständige Form, und ein Durchlauf lässt sich an einem Nachmittag durchführen, wenn das Thema es zulässt.

Die Fehler, die den Zyklus entleeren

Die nachträglich geschriebene Vorhersage ist der häufigste Fehler und der am schwersten zu findende, sobald das Register gefüllt ist. Der Durchlauf läuft ab, die Zahl fällt, jemand trägt in die Spalte "erwartet" einen benachbarten Wert ein. Die Schleife liefert dann eine makellose Erfolgsquote, die nichts geprüft hat. Die Abwehr hängt an einem Datum: die Vorhersage trägt das Datum des Tages, an dem der Durchlauf begonnen hat.

Ein check, das den Namen Study trägt, ändert nichts, solange die in der Sitzung gestellte Frage "Hat es funktioniert?" bleibt. Die Abwehr hängt an der Lesereihenfolge: in der Sitzung liest das Team die Vorhersage vor der Beobachtung laut vor, und der Vergleich mit zwei Gliedern ergibt sich aus der Reihenfolge statt aus dem Namen des Schritts.

Ein einzelner Durchlauf ist ein Versuch, nicht die Technik. Der erste bringt vor allem hervor, welche Theorie als Nächste zu prüfen ist. Der Wert kommt im zweiten oder dritten Durchlauf, wenn die aufeinanderfolgenden Abweichungen zeigen, wo der Prozess Widerstand leistet. Deming schreibt das in sein eigenes Verfahren. Seine Fassung von 1986 zählt sechs Schritte und trägt keinen Schritt Act: sie sieht keinen Ausgang vor, nur die Wiederaufnahme. Ihre beiden letzten Schritte verlangen, den ersten mit dem angesammelten Wissen zu wiederholen, dann den zweiten und so fort.

Die Ausführung in voller Grösse kostet doppelt. Eine Änderung, die sich als schlecht erweist, ist überall bezahlt worden, und die Bedingungen einer flächendeckenden Einführung bewegen zu viele Variablen auf einmal, als dass sich die Abweichung noch der Änderung zuschreiben liesse. Deshalb schreibt Deming "preferably on a small scale" (vorzugsweise im Kleinen).

Der für den Lenkungsausschuss ausgefüllte Zyklus verliert die Schleife: vier Quadranten auf einer Folie, nach Abschluss der Arbeit ausgefüllt, beschreiben ein fertiges Projekt im Vokabular der kontinuierlichen Verbesserung.

Das fehlende Register ruiniert die Reihe. Der zweite Durchlauf beginnt den ersten von vorn und niemand kann zehn Durchläufe hintereinander lesen. Was das Team gelernt hat, geht dann mit der Person, die sich daran erinnerte.

KI-Überlegungen

Ein Assistent führt das Register. Nach einer Sitzung diktiert ihm das Team den Durchlauf, und er ordnet jedes Element seiner Spalte zu. Er meldet danach die Zeilen, in denen die Vorhersage dasselbe Datum trägt wie die Beobachtung. Das ist die mechanische Spur der nachträglich geschriebenen Vorhersage.

Er ist auch ein Widerpart bei der Abweichung. Angesichts eines Ergebnisses, das die Vorhersage widerlegt, zählt ein Modell konkurrierende Erklärungen auf, die das Team nicht mehr sieht, und es sagt, ob die Grösse des Versuchs den Schluss trägt, den man daraus ziehen will. Bei 74 Anträgen bleibt eine Abweichung von zwei Punkten im Rauschen.

Die Vorhersage muss die des Teams bleiben. Ein Modell, das nach der erwarteten Wirkung einer Änderung gefragt wird, liefert eine begründete Spanne, die das Team gern abschreibt. Der Durchlauf prüft dann nicht mehr, was das Team glaubte, und er korrigiert seine Theorie nicht mehr. Der nützliche Gebrauch läuft umgekehrt: das Team schreibt zuerst seine Vorhersage, fragt dann das Modell nach seiner, und die Abweichung zwischen beiden wird vor der Ausführung besprochen.

Die Beobachtung entzieht sich ihm. Nach einem Prozess gefragt, den es nicht gesehen hat, liefert ein Modell plausible Werte. Eine erfundene Beobachtung verfälscht die Abweichung, also die überarbeitete Theorie, also alle folgenden Durchläufe. Der Entscheid des Schritts Act entzieht sich ihm ebenso, weil Übernehmen oder Verwerfen Personen und ein Budget bindet.

Beispiele

Die Einwohnerkontrolle einer Waadtländer Gemeinde stellt Wohnsitzbestätigungen aus. Ein Teil der Anträge kommt unvollständig an und löst eine Rückfrage beim Antragsteller aus. Das Zyklusregister trägt die ersten beiden Durchläufe.

Der Durchlauf, der am meisten gebracht hat, ist der erste, der mit der falschen Vorhersage. Er hat einen Schalter und zwei Wochen gekostet, und er hat eine Erklärung verworfen, die das Amt seit Jahren für ausgemacht hielt. Ein check hätte ihn als misslungenen Versuch verbucht. Die Zeile "Abweichung" trägt stattdessen die nächste Theorie, schon geschrieben: die Ursache ist nicht das leere Feld, sondern der fehlende Beleg.

Visualisierungen

Der Zyklus ist eine Schleife, und der Streit betrifft nur einen seiner vier Schritte. Eine Zeichnung zeigt das auf einen Blick: die vier Bögen, den Drehsinn und den dritten Bogen mit zwei Beschriftungen. Ein Raster aus Zeilen und Spalten würde nicht sagen, dass die Figur sich dreht. Die Abstammung verlangt ebenfalls eine Zeichnung, weil ihre Information eine Verzweigung ist: der Ast des Akronyms zweigt 1951 ab und Demings Linie läuft anderswo bis 1993 weiter. Der Vergleich von Check und Study liest sich Kriterium für Kriterium und bleibt eine Tabelle. Das Zyklusregister ist ebenfalls eine Tabelle, und es wird gefüllt gezeigt statt beschrieben.

Aufwand

Werkzeuge

Eine Spalte auf einer Verbesserungstafel neben dem Prozess genügt, um das Register zu führen, und die Vorhersage wird dort vor der Ausführung öffentlich.

Eine Tabellenkalkulation hält die Reihe gut, mit dem Datum jedes Durchlaufs. Sie wird nötig, sobald jemand zehn Durchläufe lesen will, um zu sehen, wo der Prozess nachgegeben hat und wo er noch standhält.

Das Storyboard des Lernenden der Toyota Kata trägt ein bereits aufgeteiltes PDCA-Zyklusregister. Das Blatt der A3-Problemlösung hält das Ergebnis einer Reihe auf einer einzigen Seite fest, wenn es vor eine Leitung zu bringen ist.

Eine Regelkarte trennt eine echte Verschiebung von der gewöhnlichen Streuung des Prozesses. Demings Anmerkung ruft nach dieser Stütze. Die Karte wird nötig, sobald die vorhergesagte Abweichung in derselben Grössenordnung liegt wie das Rauschen der Messung.

Ein Werkzeug zur Aufgabenverfolgung nimmt Durchläufe schlecht auf. Das Ticket hat kein Feld für die Vorhersage, und der Durchlauf wird darin wieder zu einer auszuführenden Aufgabe. Wer seine Zyklen trotzdem in Jira oder Azure DevOps führt, ergänzt dieses Feld, bevor er das erste Ticket eröffnet.

Quellen

• Shewhart, Walter A. (1939), Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control: die Schleife in drei Schritten und die Entsprechung zwischen Spezifikation, Produktion, Inspektion und Hypothese, Experiment, Prüfung der Hypothese, Seite 45.
• Deming, W. Edwards (1986), Out of the Crisis, MIT Press: das Verfahren in sechs Schritten, ohne Schritt Act, sowie die Anmerkung zur Stütze der statistischen Methode, Seite 88, so wie Moen und Norman sie wiedergeben.
• Deming, W. Edwards (1993), The New Economics for Industry, Government, Education, MIT Press: der Shewhart Cycle for Learning and Improvement und der Wortlaut der vier Schritte, so wie Moen und Norman sie wiedergeben. Moen (2009) nennt Seite 135.
• Moen, Ronald und Norman, Clifford (2010), "Circling Back", Quality Progress, ASQ: die vollständige Abstammung von 1939 bis 1993, das japanische PDCA von 1951 nach Imai, Ishikawas Neudefinition von 1985, Demings Warnung zum Wort check und die drei Stellungnahmen gegen das Akronym, mit ihren Daten.
• Moen, Ronald (2009), "Foundation and History of the PDSA Cycle", Asian Network for Quality, Tokio: die lange Fassung derselben Abstammung, mit der Folge der Zeichnungen jeder Version des Zyklus.
• The W. Edwards Deming Institute, "PDSA Cycle": die praktische Folge des Unterschieds zwischen Check und Study sowie die vier Schritte in gewöhnlicher Sprache.
• American Society for Quality, "PDCA Cycle": die Form, die der Berufsverband lehrt, mit dem Detail ihrer vier Etappen.
• Moen, Ronald, Nolan, Thomas und Provost, Lloyd (1991), Improving Quality Through Planned Experimentation, McGraw-Hill, S. 11: die Pflicht, im Schritt Plan eine Vorhersage zu nennen, und der Grund dieser Pflicht, so wie Moen und Norman sie berichten.
• Langley, Gerald, Nolan, Kevin und Nolan, Thomas (1994), "The Foundation of Improvement", Quality Progress, Juni 1994, S. 81: das Model for Improvement und seine drei Fragen, so wie Moen und Norman sie berichten.
• Smalley, Art, "PDCA", Art of Lean: die Übernahme durch Toyota ab 1961 und PDCA als Denkdisziplin, die von jeder Führungskraft erwartet wird.