Zoeken naar de root cause: van vele verdachten naar één dader

Bij NXP, producent van chips en microcontrollers, ligt het kwaliteitsniveau extreem hoog. Soms kunnen problemen in hun hightech omgeving het beste worden opgelost door een vakspecialist. Vaker is een probleem alleen maar ingewikkeld, omdat er heel veel mogelijke oorzaken zijn!

‘Een “rechercheteam” brengt dan éérst alle mogelijke “daders” (root causes) in kaart, inclusief de ketens van gebeurtenissen die zich moeten hebben voltrokken’, vertelt Peter Vermunt. ‘Vervolgens probeert het team te bewijzen wat de dader is, door te checken of het bijpassende scenario klopt. Deze methode is gebaseerd op problem solving van Kepner-Tregoe. Wij hebben daar extra visualisatie-mogelijkheden aan toegevoegd. Kennis uit reeds opgeloste zaken kunnen wij daardoor hergebruiken.’

Elke verbetermethode, van Lean tot TPM, en van Six Sigma tot de TOC, benadrukt dat je bij problemen de bronoorzaak oftewel root cause moet opsporen, en vervolgens deze bron van ellende definitief moet wegnemen. Maar hoe doe je dat, een root cause vinden? En hoe weet je zéker dat je echt de bron van een probleem hebt?

Detectives
Hiervoor ga ik te rade bij NXP Semiconductors. Engineering manager Peter Vermunt toont me een kaart van zo’n drie bij vijf meter. Het geheel doet vaag denken aan de manier waarop detectives in televisieseries verdachten proberen te linken aan een misdaad!

‘Dit is een zogenaamde case and incident map’, vertelt Vermunt. ‘Er staan ketens van oorzaken en gevolgen op die een probleem mogelijk verklaren. Toevallig is dit een behoorlijk ingewikkelde zaak. Het uitgangsmateriaal voor onze chips bestaat uit schijven silicium, de zogenaamde wafers. In dit geval betreft het een samengestelde wafer. Die betrekken we van een leverancier, die op haar beurt de helft weer betrekt van vier toeleveranciers. Het lijkt uit te maken welke leverancier betrokken is. Toch is het niet zo dat de wafer een kwaliteitsdefect heeft. We onderzoeken nu welke processtappen bij ons gevoelig zijn voor dit probleem. Eerst hadden we liefst honderd “verdachten” als mogelijke root cause. Door zeer systematisch te bekijken hoe goed de feiten daarbij passen, konden we het aantal "daders" terugbrengen tot tien.’

Zijspoor
Andere oorzaken, die minder waarschijnlijk lijken, worden op een zijspoor gezet. ‘Die komen alleen nog in beeld, als er tussen de tien meest waarschijnlijke root causes geen dader zit. Deze benadering geeft je focus. Zo lang we de dader nog niet zeker weten, gebruiken we reeds verworven inzichten om de kans op herhaling alvast zo klein mogelijk te maken. Dit doen we door de procesbeveiliging op te schroeven. Containment noemen we dat.’

Aan de chips die NXP maakt, worden zeer hoge kwaliteitseisen gesteld

CARE
Kwaliteit is voor NXP heel belangrijk. ‘De faalkans van onze chips moet extreem klein zijn. Ons kwaliteitsniveau ligt veel hoger dan Six Sigma.’

Dat is knap, want de productieprocessen bij NXP zijn erg complex. Alles grijpt op elkaar in. NXP is daarom heel blij dat ze beschikken over een gestructureerde manier, waarmee teams de root cause van een (kwaliteits)probleem opsporen en verhelpen. Zij doen dat door hypotheses te staven of te verwerpen: wat past goed bij de feiten, en wat niet.    

Deze ‘recherchemethode‘ - want dat is het feitelijk - had aanvankelijk het verbeteren van de machine-beschikbaarheid tot doel. De naam, CARE, verwijst daar nog naar: Control of Availability and Reliability of Equipment.

Uptime
De machines waarmee halfgeleider-specialist NXP chips en micro-controllers maakt zijn erg duur. Eén apparaat kan 12 miljoen Euro kosten. Een hoge uptime, liefst meer dan 95%, is dan gewenst.

‘Een kleine minderheid van onze machine-storingen duurt langer dan 24 uur. Die long breakdowns veroorzaakten de meeste pijn’, vertelt Vermunt.

De meeste storingen worden snel opgelost, op basis van ervaring en vakexpertise. Het gaat pas mis als dat niet lukt. ‘Op basis van verkeerde informatie en aannames wordt dan de ene quick fix na de andere geprobeerd. Een vervelend gevolg is, dat daarbij informatie verloren gaat’

Andere benadering
‘Bij taaie problemen ontbrak het aan systematische probleem-oplossende vaardigheden. Je moet dan een andere insteek kiezen. Dit werd CARE.’

Deze benadering lijkt op de houding van rechercheurs op een crime scene. Zij leggen allereerst zo veel mogelijk informatie vast, zonder enig vooroordeel. Vervolgens gaan ze dan, via oorzaak-gevolg relaties, op zoek naar een verklaring voor hetgeen er is gebeurd. ‘Analytisch denken’, noemt Vermunt dit.

Peter Vermunt (NXP): 'Veel problemen zijn niet complex, maar ingewikkeld. Er zijn dan veel mogelijke oorzaken. Dergelijke problemen moet je ontrafelen. Je brengt dan ketens van gebeurtenissen in kaart, die het probleem mogelijk tot gevolg hadden’

Ontrafelen
Je zou zeggen dat de hoogopgeleide vakmensen en wetenschappers van NXP dat wel kunnen: analytisch denken. Vermunt schetst echter een hersenpan. ‘Aan de linkerkant van onze hersens zit de technische kennis. Daar blinken veel mensen hier in uit, en zo zijn ze in staat om complexe problemen op te lossen. Met complex bedoel ik dan, dat alleen een wetenschapper het begrijpt. 80% van de taaie problemen die wij tegenkomen zijn echter niet zo zeer complex, maar ingewikkeld. Ik bedoel daarmee dat er veel mogelijke oorzaken zijn.’

‘Ingewikkelde problemen moet je ontrafelen. Dat doen we met CARE. Je brengt dan ketens van gebeurtenissen in kaart, die het zichtbare probleem mogelijk tot gevolg hadden. Ook maak je omstandigheden zichtbaar, zoals mogelijk niet afdoende beveiligingen, kwaliteitscontroles of andere omstandigheden, die het probleem wellicht in de hand hebben gewerkt.’

Team
Je doet dit speurwerk als team. Zo voorkom je dat problemen te snel worden aangevolgen vanuit de eigen vakexpertise. CARE legt het accent op het gezamenlijk ‘ont-wikkelen” (ontrafelen) van problemen.

Om clusters van mogelijke oorzaken en gevolgen in kaart te brengen is minder vakkennis nodig dan je denkt. Je kunt namelijk de hulp inroepen van een expert zodra dat nodig is. ‘Veel belangrijker is, dat je logisch en analytisch te werk gaat. Onze wetenschappers moesten daar even aan wennen.’ 

Een kijkje op de werkvloer bij NXP, een hoog-technologische omgeving met hoog-opgeleide mensen.

PSDM
Vermunt volgde in 1999, toen hij nog werkte bij Philips Semiconductors, een training Problem Solving & Decision Making (PSDM) van Kepner-Tregoe.

PSDM helpt een verbeterteam om op een systematische manier naar root causes te zoeken, door het stellen van de juiste vragen op de juiste momenten. Is de root cause eenmaal gevonden, dan kunnen tegenmaatregelen worden genomen. En als dat niet mogelijk is, kan een barrière worden opgeworpen opdat het probleem niet meer (ongemerkt) voorkomt.

Er is een overlap tussen PSDM en de 8D-methode. Dat laatste is een stappenplan dat met name in de autoindustrie populair is, en dat NXP óók gebruikt. Zie daarvoor het kader hieronder.

Goudhaantjes
PDSM bestaat al heel lang. ‘De basis was een sociologisch onderzoek uit het middden van de vorige eeuw’, vervolgt Vermunt. ‘Dit bracht de succesfactoren in kaart, die verklaren waarom sommige mensen goed zijn in het ontrafelen van ingewikkelde problemen. Om te inventariseren of PSDM goed bij ons zou passen, ben ik eerst gaan checken of dezelfde factoren bijdragen aan het succes van onze goudhaantjes. Zo noem ik mensen die opvallend vaak machinestilstanden blijvend weten te verhelpen. Deze goudhaantjes bleken van nature een sterk ontwikkelde analytische hersenhelft te hebben.’

Daaruit trok Vermunt de conclusie dat een PSDM-achtige aanpak goed zou kunnen werken bij langdurige breakdowns. ‘Later bleek dat deze op het oog simpele analyse-methode veel moeilijker was dan gedacht. Daarom zijn er nu facilitators die onze verbeterteams begeleiden. Sommige goudhaantjes zijn inmiddels zo’n CARE-facilitator geworden. Zo kunnen zij hun, van nature al aanwezige, talent nog meer benutten.’

CARE
CARE is een ietwat aangepaste vorm van PSDM. NXP Semiconductors ontwikkelde deze oplossing sámen met Kepner-Tregoe .

PSDM omvat, als hulpmiddel, veel templates. Daarop staan vragen die je bij de acht stappen van 8D kunt stellen, en die zo het denkproces in goede banen leiden. ‘Wij gebruiken die PSDM-formulieren, maar deze schrikken soms mensen af die nog niet zo veel ervaring hebben met die methode. Een verbeterteam, dat gezámenlijk zoekt naar root causes, heeft meer aan een visueel schema van post-its met pijlen en blokken. Een schema dat laat zien wat er al is gebeurd, en welke conclusies er al zijn getrokken.’

Visualisatietools
PSDM omvat visualisatietools voor het maken van een incident map. Dit is één route van één mogelijke root cause naar het probleem. ‘Samen met Kepner-Tregoe hebben wij daar nog een ándere visualisatietool aan toegevoegd. Het gaat om een case map. Daarmee begin je, vóór je aan de slag gaat met incident maps. Op de case map staan alle mogelijke verdachten. Een incident map toont daarentegen de route van één oorzaak naar het probleem.’

Een facilitator bewaakt het verbeterproces en gebruikt daarbij de PSDM-formulieren via een webapplicatie. ‘Op die manier behoud je de kracht daarvan en worden er geen stappen vergeten. Wat op de ingevulde formulieren staat wordt door de facilitator omgezet in inzichtelijke schema’s. Die kunnen gemakkelijk een wand in beslag nemen, en vormen de leidraad voor het verbeterteam.’

Lean
Het maken van een case and incident map is enigszins vergelijkbaar met value stream mapping binnen Lean. Nu worden er echter geen processtappen gevisualiseerd om verspillingen te elimineren, maar worden er ketens van gebeurtenissen in kaart gebracht om oorzaken van problemen te vinden. ‘Een case and incident map wijzigt zich al doende. Totdat je, soms pas na enkele weken, een bewezen root cause vaststelt. Zie het als een puzzel die je geleidelijk legt.’

Plaats delict
Het maken van de map begint met de beschrijving van de ‘plaats delict’. Wat is er precies waar en wanneer gebeurd, en hoe groot waren de (mogelijke) gevolgen. En welk bewijsmateriaal is er nog aanwezig. ‘Je moet het probleem, de case, heel precies beschrijven. Niet in termen van iets doet het niet. Zowel “iets” als “niet” zijn daarin onbepaald.’   

Kandidaten
In het begin worden zo veel mogelijk ‘verdachten’ als potentiële root cause in beeld gebracht, inclusief de bijbehorende routes van gebeurtenissen die zich dan moeten hebben voltrokken. Tegelijkertijd wordt ook gekeken naar contrast: in welke situatie deed het probleem zich niet voor. Dit is de zogenaamde IS/IS NOT analyse.

‘Het is een multidisciplinair team dat de map maakt. Iedereen heeft zijn eigen expertise, en zal vaak vanuit die invalshoek mogelijke oorzaken opperen. Elke mogelijke route wordt opgenomen in de case map. Het grote voordeel is dat je zo geen discussie krijgt over wie gelijk heeft. Het gaat er in eerste instantie om, alle mogelijke oorzaken in kaart te brengen.’

Per mogelijke root cause bepaalt het team hoe waarschijnlijk het is dat dit de ‘dader’ is. Hoe roder de bijbehorende keten van gebeurtenissen, des te waarschijnlijker dat dit scenario zich heeft afgespeeld.

Van groen naar rood
Per mogelijke root cause bepaalt het team vervolgens hoe waarschijnlijk het is dat dit de ‘dader’ is.  De keten van gebeurtenissen die daarbij hoort krijgt daarbij een kleur tussen rood en groen. Hoe roder, des te waarschijnlijker dat dit scenario zich daadwerkelijk heeft afgespeeld.

Knalgroen betekent: iets is zeker niet de oorzaak van het probleem, of het heeft er zeker niet aan bijgedragen. Knalrood betekent: het bewijs is geleverd. In het begin is echter nog geen enkele route knalrood. Elke route is immers nog niet meer dan een hypothese. Het gaat slechts om verdachten!

Zijn alle opties in kaart gebracht, dan focust het team zich op wat op dat moment als meest waarschijnlijke dader oftewel root cause wordt gezien. ‘Opnieuw is het voordeel daarvan: geen discussie. Iedereen houdt zich bezig met dát pad, wat dan het meest rood is. Denk jij persoonlijk dat iets anders de “dader” is, dan is dat geen probleem. Die optie staat immers wel op de kaart, voor later. Dus als jij gelijk hebt, komt dat vanzelf aan het licht.’

Focus
Hoe? ‘Het team legt eerst de focus op de meest waarschijnlijke route cause, dit zie ik als dé kracht van CARE. De visualisatie van de keten van gebeurtenissen van één mogelijke oorzaak naar het probleem is de incident map. Het team bekijkt hoe goed dat scenario aansluit bij het wie, wat, waar en hoeveel betreffende het opgetreden probleem. Ook controleert het team of dezelfde root cause afwezig was in situaties waarin het probleem niet optrad.’

(Proces)bewaking die kennelijk gefaald heeft wordt in de analyse meegenomen, en andere omstandigheden die het probleem mogelijk in de hand hebben gewerkt. ‘Je probeert zo tot een sluitende bewijsvoering te komen. Je weet dan welk incident via een keten van een gebeurtenissen tot het probleem heeft geleid. Zonder gerede twijfel.’

Verkeerde spoor
Lukt dit, dan is de incident map klaar. De betreffende root cause krijgt dan een knalrode kleur. ‘Het kan natuurlijk ook blijken dat je op het verkeerde spoor zit. Vergelijk het met een verdachte waarbij alles aanvankelijk leek te kloppen, maar waarbij er ineens getuigen opdoemen die verklaren dat deze persoon niet op de plaats delict was. Het pad uitgaande van die verdachte wordt dan ineens een stuk groener, en dus onwaarschijnlijker. Het team concentreert zich dan op een ándere verdachte, die op dat moment het meest waarschijnlijk lijkt.’

Door op deze manier systematisch elke mogelijke verdachte onder de loop te nemen, totdat de ‘dader’ is gevonden, wordt de root cause van een probleem nu twee keer zo snel gevonden als vroeger. ‘Dit komt vooral, doordat je begint met de meest waarschijnlijke verdachten.’

Wij danken onze partners/adverteerders, door hen kunnen wij onafhankelijke artikelen maken!
Ontdek bijvoorbeeld hoe onderstaande partij WorldClass in de praktijk helpt brengen!

Blom Consultancy

Blom Consultancy - Monozukuri lean naar flow

Waar een weg is, is een toekomst. Onze visie is dat de Nederlandse industrie zich kan blijven meten met de rest van de wereld, door continu te verbeteren.
De kern van wat we bieden is Monozukuri via Lean naar flow. Zowel in het proces en de productieketen als door de medewerkers, zodat zij moeiteloos hun taken doen, beter presteren en meer plezier ervaren.
Daarbij focussen wij op het ondersteunen van het management en werken we aan de balans tussen het technische en sociale systeem. Uitgangspunt is het voorkomen van verspilling. Het resultaat is een hogere productie, betere productkwaliteit, meer werkplezier en minder kosten.

> Naar website

> Toon andere adviseurs categorie WorldClass

Opbrengstverliezen
Vermunt toont me een incident map die een sluitende verklaring geeft voor opbrengstverliezen in de vorm van afgekeurde chips.

‘De bron-oorzaak is hier dat er kunststofresiduen achterblijven op de klem van een waferhouder. Hierdoor worden wafers soms niet goed vastgeklemd. Het gevolg daarvan is, dat de spinsnelheid te laag is. Chemicaliën worden daardoor niet goed weggeslingerd en tasten vervolgens chips op de rand van de wafer aan. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat het probleem erger is bij linksdraaiende wafers. Bij rechtsdraaiende wafers is de klemming namelijk beter. Als containment van dit probleem draaien we voorlopig alleen rechtsdraaiende recepten.’ 

Inmiddels wordt er, samen met de leverancier, gezocht naar een manier om de wafer-houders schoner te krijgen. Na elke verbeterproject wordt geëvalueerd wat er verder is geleerd. ‘Wellicht kunnen andere problemen, die nog niet zijn opgetreden, worden voorkomen. Het kan ook zijn dat de manier van probleemoplossing beter kan, dus het CARE-proces zélf.’

Deel van de verificatie van een slecht functionerend klemsysteem (chuck), als root cause voor relatief veel afkeur bij chips gemaakt met ‘linksdraaiende’ productierecepten

Krachtig
Bij het eerste grote succes met de CARE-methode, in 2016, kwamen twee zaken aan het licht. ‘Ik deed die eerste probleemanalyse zelf. Hoewel ik geen echte wetenschapper ben kon ik, door de PSDM-denkstappen consequent te doorlopen, een probleem oplossen waar vakspecialisten niet uitkwamen. Dit bewees hoe krachtig deze methode is.’

Ten tweede bleek hoe belangrijk het vastleggen van informatie is op het moment dat een probleem ontstaat. ‘Uiteindelijk leverde namelijk een foto, genomen door een technician, de beslissende aanwijzing op. Die man heb ik beloond met een kistje wijn.’

Hoewel problemen vaak complex lijken, is de oorzaak achteraf vaak verbluffend eenvoudig. ‘In dit geval bleken twee metalen strips erg smal te zijn uitgevoerd, waardoor deze bij onderhoud werden overbelast en er haarscheurtjes ontstonden. We hebben die strips nu robuuster gemaakt, en in de bovenste strip een gat aangebracht. Daar kun je nu een schroevendraaier doorheen steken om de onderste los te schroeven.’

Proceskennis
Elke case map leidt tot toegenomen proceskennis. ‘Pak je een oude map er weer bij, dan begrijp je meteen weer de probleemanalyse die is uitgevoerd. Dankzij dit hergebruik kunnen we steeds makkelijker en sneller een nieuwe map maken. Een cascade van gebeurtenissen die tot een kwaliteitsprobleem leidt, ziet er bij ons namelijk vaak ruwweg hetzelfde uit. Een probleem is meestal geassocieerd met een bepaalde proces-module, vervolgens met een bepaalde bewerking, vervolgens met een tool die een bewerking uitvoert, en uiteindelijk met een onderdeel(tje) dat niet goed werkt of een instelling die beter kan.’

Vaak lijkt een nieuwe case op een probleem dat zich eerder heeft voorgedaan, of is het uiterlijk zelfs hetzélfde probleem. ‘Het team begint dan met een reeds bestaande case map, en past deze aan.’

Ik denk hier even over na, en concludeer vervolgens dat bestaande case maps een soort blauwdruk zijn van ongewenste gebeurtenissen die zich kunnen gaan voordoen! Je weet zélfs al hoe waarschijnlijk dat is, mits je eerder afgehandelde rode routes naar root causes groen maakt. Die ‘daders’ zijn immers al ‘gepakt’ en kunnen dus niet opnieuw ‘toeslaan.’!

Het hoofdkantoor van NXP

Toekomstige daders
Doordat de bestaande maps ook een voorspellend karakter hebben doet het maken daarvan mij niet alleen denken aan value stream mapping, maar ook aan failure mode and effect analysis oftewel FMEA. Bij FMEA wordt namelijk, per machineonderdeel, in kaart gebracht wat de kans is op falen, en hoe ernstig de gevolgen daarvan zijn.

‘Het klopt dat er een overeenkomst is. Een afgeronde case map zal naast een rode route, die past bij de dader op dat moment, ook oranje routes bevatten. Dat zijn potentiële daders, en dus gevoelige plekken in ons productieproces. Die stappen proberen wij alvast robuuster en dus minder foutgevoelig te maken. CARE helpt ons dus ook om zaken die nog niet zijn gebeurd, te voorkomen.’

Geëscaleerd
CARE werd aanvankelijk alleen toegepast om herhaling van machine-storingen te voorkomen. Inmiddels is het binnen NXP echter uitgegroeid tot dé probleemoplossingsmethode. Niet alleen voor het ontrafelen van storingen, maar ook voor het in kaart brengen van problemen die kúnnen gaan optreden, en voor het opsporen van verbeteropties.

‘Grote problemen worden ook geëvalueerd in de boardroom in de VS. Ze zijn daar onder de indruk van onze systematische aanpak!’, besluit Vermunt.

> Zie ook:   PSDM: Denkrecept voor root cause analyse
> Zie ook:   The New Rational Manager: Logisch beslissen problemen oplossen

Hulp nodig bij de implementatie van WorldClass Operations?

Verwijzen naar dit artikel op internet?
Gebruik als link: https://www.procesverbeteren.nl/selectie_methodes/NXP_Problem_Solving.php