SPC Grundlagen


Die Grundlagen von SPC wurden von Walter A. Shewhart in den USA entwickelt. Ziel von SPC war – und ist es nach wie vor – die Produktqualität durch eine gesteigerte Prozessstabilität zu verbessern.

Shewhart stellte sich die Frage, welche Ursachen dafür verantwortlich sind, dass aus ein und demselben Prozess sowohl gute als auch schlechte – d.h. nicht spezifikationskonforme – Produkte entstehen. Er identifzierte Streuung in den Komponenten und Prozessen als wesentliche Einflussursachen.

Ursachen für Streuung

Wesentlich ist die Erkenntnis, dass alle im Wertschöpfungsprozess beteiligten Elemente mit ihren Einzelstreuungen zur Gesamtstreuung beitragen. Die Gesamtqualität eines Endproduktes ist damit eine Folge der kombinierten Streuungen seiner Elemente.

Beispiele für einflussnehmende Elemente

  • Materialien
  • Einzelkomponenten
  • Baugruppen
  • Werkzeuge
  • Maschinen
  • Mitarbeiter
  • Messmittel und Messsysteme
  • Umwelteinflüsse

Fehler in der Ursachenanalyse von Streuung

Bei der Ursachenanalyse und dem Versuch, Streuung zu reduzieren, fand Shewhart zwei prinzipielle Fehler fest:

  • Eine Abweichung wird einer besonderen Ursache zugewiesen, obwohl sie von einer allgemeinen Ursache hervorgerufen wurde d.h. Folge des Rauschens ist.
  • Eine Abweichung wird einer allgemeinen Ursache zugeordnet, obwohl sie Folge einer ganz speziellen, besonderen Ursache und damit nicht zufälliger Natur ist.

Ziel muss deshalb sein, allgemeine und besondere Ursachen unterscheiden zu können.

Zur Ursachenanalyse und Identifikation potentieller Ursachen und Einflussgrößen können z.B. das Ishikawa-Diagramm oder Ergebnisse der Prozessanalyse genutzt werden.

Qualitätsregelkarten (QRK) in SPC

Zur Prozessüberwachung entwickelte Shewhart basierend auf statistischen Grundlagen sogenannte Qualitätsregelkarten als einfaches Werkzeug um vor Ort die Prozesse im gewünschten Soll-Fenster zu überwachen. Ziel der Überwachung ist natürlich, aus dem bisherigen Verhalten des Prozesses Prognosen zu erstellen auf das weitere Prozessverhalten und Hinweise zu erhalten, ob Auffälligkeiten signifikant sind und ein korrigierendes Eingreifen erfordern.

Messsystemanalyse MSA

Es klingt trivial, aber die Grundlage von Qualitätsregelkarten ist ein reproduzierbar messbares Merkmal und ein fähiger Messprozess. D.h. eine Messsystemanalyse (MSA) für das zu messende Merkmal und das Messsystem ist zwingend.

Statistik und Standardabweichung als Basis für Qualitätsregelkarten

Es gibt zahlreiche, unterschiedliche Verteilungen in der Statistik. Die bekannteste ist vermutliche die Gauss-Verteilung oder Glockenkurven-Verteilung. Zwei Kenngrößen dienen zur Beschreibung der Gauss-Verteilung. Zum einen ist dies der Mittelwert, zum zweiten die Standardabweichung oder Sigma. Die Standardabweichung wird gemessen vom Mittelwert der Gauss-Kurve zum Wendepunkt auf dem linken bzw. rechten Kurvenast.

Prozessfähigkeit (cp cpk) als Basis für Qualitätsregelkarten

In einer Voruntersuchung wird die Prozessfähigkeit und damit die Prozessmittellage und die Standardabweichung des Prozesses ermittelt, für den die Qualitätsregelkarte erstellt werden soll. Die Berechnung der Prozessfähigkeit cp bzw. cpk setzt die Kenntnis der Standardabweichung voraus und berücksichtigt die (vom Konstrukteur definierten) Toleranzgrenzen.

Warngrenzen und Eingriffsgrenzen der Qualitätsregelkarten

Shewhart definierte ober- und unterhalb von der Prozessmittellage Warngrenzen und Eingriffsgrenzen. Üblicherweise werden Warngrenzen mit einem Abstand von +/- 2sigma, die Eingriffsgrenzen mit einem Abstand von +/- 3sigma ausgehend von der Prozessmittellage definiert. Liegt ein Messwert ausserhalb dieser Grenzen, ist diese Überschreitung statistisch betrachtet sehr wahrscheinlich durch eine Prozessveränderung verursacht.

Eingriffsgrenzen und Toleranzgrenzen

Die Toleranzgrenzen werden vom Konstrukteur vorgegeben, aus der Prozessstreuung ergeben sich die statistisch berechneten Warn- und Eingriffsgrenzen. Natürlich sollten die Toleranzgrenzen einen ausreichenden Abstand haben zu den Eingriffsgrenzen, so dass bei einem Überschreiten der Eingriffsgrenze immer noch Produkte innerhalb der Toleranz entstehen.

SPC – Massnahmen – Out of Control Actions

Eine Qualitätsregelkarte ohne definierte Korrektur- und Abhilfemassnahmen im Falle einer Abweichung ist sinnlos.

Werden Warn- oder Eingriffsgrenzen überschritten, sollten bereits im Vorfeld festgelegte, definierte Überprüfungs- und Gegenmassnahmen eingeleitet werden um den Prozess wieder zu stabilisieren. Wichtig ist, diese Massnahmen vorher festzulegen und zu üben.  Im gestörten Fall ist keine Zeit zum Üben und sich heran tasten. Wenn nicht korrekt und angemessen eingegriffen wird, besteht die Gefahr, dass Ausschuß und hohe Kosten entstehen.

Schulung und Beratung zur SPC

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Wir freuen uns über Ihr Interesse und Ihre Anfrage.