Grundlagen der statistischen Prozessregelung (SPC)

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Grundlagen der statistischen Prozessregelung (SPC)"

Paul Baum
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Fachinformation Nr.: MeßTechnikNord GmbH Team Jena Prüssingstraße Jena Telefon: Fax: Internet Datum Thema: Grundlagen der statistischen Prozessregelung (SPC) Fachgebiet: Qualitätsmanagementsysteme erarbeitet: Dr.-Ing. Detlef Schnappauf Unsere Dienstleistungen: Beratung sowie Produktpüfung bzgl. Klima, Schwingungen und Schocks Schallmessungen Kalibrierung Prüfmittelüberwachung Beratung und Prüfung zu Elektromagnetischer Verträglichkeit Gerätesicherheit Lasersicherheit Beratung zu Qualitäts- und Umweltmanagementsystemen sowie zu statistischen Verfahren MeßTechnikNord GmbH Industriestraße Wedel Telefon: / Fax:04103 / Geschäftsführer: Lutz Breitkreuz, Sabine Breitkreuz, Olaf Breitkreuz Registergericht Pinneberg 4968 Ust.Ident.Nr. DE

2 1. Einführung Die Statistische Prozessregelung (SPC) erfolgt im Regelkreis mittels Qualitätsregelkarten (QRK). Überwacht werden dabei die Lage von (Fertigungs-)Prozessen mit Hilfe von Kennwerten der Lage (z.b. Mittelwert) und / oder die Streuung von Prozessen mit Hilfe von Kennwerten der Streuung (z.b. Standardabweichung). Mit Hilfe von SPC kann man erkennen, ob beim beobachteten Merkmal ein beherrschter Prozess vorliegt und ob der Prozess qualitätsfähig ist. Ein Maß für die Qualitätsfähigkeit von Prozessen sind Fähigkeitskennzahlen. 2. Schematische Darstellung des Ablaufes der Prozessfähigkeitsuntersuchung (1) (2) (3) Stichproben entnehmen und messen; Wert(e) in Qualitätsregelkarte eintragen Wert(e) außerhalb der Eingriffsgrenzen? ja nein (4) Fertigungsprozess stoppen; Maßnahmen am Prozess durchführen; (5) Prozess unter statistischer Kontrolle 100%-Kontrolle der gefertigten Produkte; Evtl. Nacharbeit bzw. Ausschuss; F e r t i g u n g s p r o z e s s Fachinformation Nr.: Seite 2 von 7

3 3. Grundlagen der Prozessfähigkeitsuntersuchung 3.1. Funktions- und Fertigungsgenauigkeit Funktionsgenauigkeit Das ist die (geforderte) Genauigkeit eines Qualitätsmerkmales (z.b. Länge, Durchmesser) einer Grundgesamtheit, welches bestimmt wird von Nennwert und Toleranz (OGW-UGW). Fertigungsgenauigkeit Das ist die im Ergebnis eines Fertigungsprozesses erreichte (ermittelte) Genauigkeit eines Qualitätsmerkmales einer Grundgesamtheit, welche bestimmt wird von Erwartungswert und Streuung des beobachteten Qualitätsmerkmals. Die Fertigungsgenauigkeit wird von den 5 M beeinflusst. Das sind: Mensch Maschine Material Mitwelt (Umwelt) Methode (Verfahren, auch Prüfverfahren) Einflüsse auf die Fertigungsgenauigkeit Die Einflüsse auf die Fertigungsgenauigkeit sind zufälliger und systematischer Natur. Systematische Einflüsse (z.b. die Lage des Erwartungswertes innerhalb des Toleranzwertes) können kompensiert, d.h. durch Eingriff in den Prozess geregelt werden (z.b. Einstellparameter einer Maschine). Zufällige Einflüsse können nicht mittels SPC geregelt werden. Daher sind die gemessenen Werte eines Qualitätsmerkmales im Ergebnis eines Fertigungsprozesses sowohl systematischer als auch zufälliger Natur. Vielfach gehorchen die gemessenen Werte eines Prozesses einer Normalverteilung ( Glockenkurve ) mit dem Erwartungswert µ und der Streuung (σ). Fachinformation Nr.: Seite 3 von 7

4 Fähigkeit: Wollen versus Können Funktionsgenauigkeit ( Wollen ) Fertigungsgenauigkeit ( Können ) 3.2 Die Normalverteilung Die Normalverteilung ist durch den Erwartungswert und die Streuung eindeutig beschrieben. 4σ 2σ 2σ σ σ µ 68,27% 95,45% 99,73% 99,994% 3.3. Die Qualitätsregelkarte (QRK) Die QRK arbeitet mit einem zweidimensionalen Koordinatensystem Die Y-Achse einer QRK ist entsprechend dem interessierten Wertebereich des zu überwachenden Qualitätsmerkmals unterteilt. Fachinformation Nr.: Seite 4 von 7

5 Die X-Achse ist eine Zeitachse. In eine QRK werden entweder Einzelmesswerte oder aus den Einzelmesswerten von Stichproben ermittelte Kennwerte (z.b. Mittelwerte, Standardabweichungen) eingetragen. Mit den Stichprobenergebnissen werden gleichzeitig Uhrzeit und Datum eingetragen. Somit wird der Verlauf des Fertigungsprozesses über die Zeit dokumentiert. Als Entscheidungshilfe, ob die Qualitätsmerkmale innerhalb von gewünschten Grenzen liegt, enthält die QRK Eingriffs- und teilweise auch Warngrenzen. OEG obere Eingriffsgrenze OWG obere Warngrenze Merkmal M Mittelwert UWG untere Warngrenze UEG untere Eingriffsgrenze Zeit Arbeit mit der QRK 1. Es sind in möglichst gleichen Zeitabständen Stichproben in Serie ( direkt hinter-einander) im festgelegten Umfang n zu entnehmen. 2. Diese n Einheiten werden geprüft und die ermittelten Kennwerte (Urwerte, Mittelwerte, Standardabweichung) in die QRK eingetragen. 3. Es ist die die Lage der Stichprobenergebnisse bzgl. der Eingriffs- und Warngrenzen zu beurteilen. Liegt das Ergebnis innerhalb der Warngrenzen keine weitere Aktion notwendig. Liegt das Ergebnis zwischen Warn- und Eingriffsgrenze erneut Stichprobe ziehen; Wiederholt sich das Ergebnis, ist der Prozess anzuhalten und zu korrigieren. Überschreitet das Ergebnis die Eingriffsgrenzen, ist der Prozess anzuhalten und zu korrigieren. Fachinformation Nr.: Seite 5 von 7

6 4. Maschinen- und Prozessfähigkeituntersuchungen 4.1. Voraussetzungen Vor der Berechnung einer QRK muss der Fertigungsprozess auf Qualitätsfähigkeit untersucht werden, d.h. es ist nachzuweisen, dass eine Maschine in der Lage ist, innerhalb vorgegebener Genauigkeiten zu fertigen. Hierbei unterscheidet man zwischen einer Kurzzeitfähigkeitsuntersuchung (Maschinenfähigkeit) und einer Langzeitfähigkeitsuntersuchung (Prozessfähigkeit). Bei der Maschinenfähigkeitsuntersuchung müssen die 5 M soweit möglich, konstant gehalten werden. Das bedeutet z.b.: Material aus einer Charge; Gute Einrichter / Bediener sind auszuwählen; Konstante Umweltbedingungen usw.; Bei der Prozessfähigkeitsuntersuchung können o.g. Faktoren i.a. nicht garantiert werden, deshalb sind wichtige Ereignisse aufzuzeichnen, wie: Chargenwechsel bei Materialien; Werkzeugwechsel; Maschinenreparaturen usw.; 4.2. Berechnung der Maschinen- und Prozessfähigkeit Die Maschinen- / Prozessfähigkeit wird mittels Fähigkeitskoeffizienten berechnet Berechnung der Maschinenfähigkeitskoeffizienten OGW UGW T c m 6σ 6σ µ OGW c mo (oberer C m -Wert) µ UGW c mu (unterer C m -Wert) OGW r Grenzwert (der Toleranz) UGW unterer Grenzwert (der Toleranz) T Toleranzfeld σ Streuung (der Maschine) obere Fachinformation Nr.: Seite 6 von 7

7 µ Erwartungswert (auf den die Maschine im Mittel fertigt) C m Maschinenfähigkeitskoeffizient C m berücksichtigt nur das Streufeld, C mu und C mo zusätzlich die Lage des Erwartungswertes, auf den die Maschine / Anlage fertigt im Bezug auf das Toleranzfeld. Der kleiner Wert (bzgl. Cmu und Cmo) wird als C mk (kritischer C m -Wert) bezeichnet. Gefordert werden als Mindestwerte: C mk 1,33 Von der Automobilindustrie werden gefordert: C mk 1, Berechnung der Prozessfähigkeit OGW UGW T c p 6σ 6σ µ OGW c po (oberer C p -Wert) µ UGW c pu (unterer C p -Wert) Zur Erläuterung siehe Maschinenfähigkeitskoeffizienten. Gefordert werden als Mindestwerte: C pk 1,00 Von der Automobilindustrie werden gefordert: C pk 1,33 und bei besonderen Merkmalen C pk 1,67. Fachinformation Nr.: Seite 7 von 7

Ähnliche Dokumente

1 Fähigkeitskennwerte und deren Bedeutung

1 Fähigkeitskennwerte und deren Bedeutung (in Anlehnung an Textband DIHT Naturwissenschaftliche Grundlagen) 1.1 Fähigkeitsuntersuchungen Die Qualitätsforderungen in der Serien- und Massenfertigung können