Beispiel Automobilindustrie
Was bedeutet statistische Prozessüberwachung?
Die statistische Prozessüberwachung besteht aus einer Reihe von statistischen Tests, die während eines Prozesses (z. B. in einer Produktionslinie) durchgeführt werden. Zielsetzung:
- Qualitätskontrolle in einem Prozess
- Vermeidung von Fehlern
- Kostensenkung bei Problemen an Elementen, die den Prozess verlassen (oder eine Produktionslinie)
SPC-Techniken bewerten die Variabilität eines Prozesses, um die Wahrscheinlichkeit von Unregelmäßigkeiten zu bestimmen.
Beispiel:
Eine Fahrzeug-Produktionslinie weist kritische Schrauben auf, die von Schraubern (Elektrowerkzeugen, Druckluftwerkzeugen, Drehmomentschlüsseln) festgezogen werden. Ein korrekter Schraubvorgang ist für die Qualität der Fahrzeuge entscheidend.
Wie kann die Qualität bei Tausenden von Schrauben gewährleistet werden, die jeden Tag festgezogen werden müssen?
Wie kann bei einem Fehler ermittelt werden, was in den bereits produzierten Fahrzeugen passiert ist?
Maschinenfähigkeit (Cm, Cmk) und Statistikkontrolle (Cp, Cpk)
- Cm und Cp
Der Cm-Index bezieht sich auf die Maschinenfähigkeit. Er zeigt an, wie oft die Maschine innerhalb der Toleranzbreite bleibt. Je höher der Cm-Wert, desto besser die Anlage.
Der Cp-Wert hat dieselbe Bedeutung, aber er wird auf den Prozess anstelle auf eine Maschine angewendet.
Die Cm- und Cp-Werte beschreiben die Wiederholbarkeit durch eine Maschine oder eines Prozesses für die angegebene Toleranzklasse, ungeachtet der Tatsache, wie oft sie den Sollwert erreichen.
- Cmk und Cpk
Um die Position der Maschinen- oder Prozessfähigkeit in Bezug auf den Zielwert zu untersuchen, verwenden Sie den Cmk- oder Cpk-Index, der die Fähigkeit für die korrekte Positionierung bewertet.
Ein hoher Cmk-Index bedeutet, dass die Maschine oder der Prozess eine geringe Streuung in Bezug auf die Toleranzbreite besitzt und die Position sehr häufig innerhalb der Toleranz bleibt.
- Cm-Cmk- und Cp-Cpk-Auswertung
Ein guter Cm- oder Cp-Index ist für die Maschine oder den Prozess entscheidend. Falls Cm oder Cp einen niedrigen Wert besitzen, besteht der einzige Weg, diesen Wert zu akzeptieren, ohne die Maschine zu reparieren oder den Prozess anzupassen, darin, den Toleranzbereich auszuweiten:
Falls Cmk niedrig, aber Cm hoch ist, kann die Maschine oder der Prozess mit einer einfachen Neukalibrierung innerhalb der Spezifikation gehalten werden:
- Messbeispiele Cm-Cmk und Cp-Cpk
Der Fahrzeughersteller legt fest, dass die Cm-Cmk- und Cp-Cpk-Indizes für seine Produktionslinien überwacht werden.
Die Cm-Cmk-Messung bedeutet, dass die Schraubparameter (Drehmoment und Drehwinkel) aller Montagewerkzeuge getestet werden:
Die Cp-Cpk-Messung bedeutet, dass das Ergebnis des Prozesses getestet wird, in diesem Fall das Weiterziehmoment in der Verbindung, das durch das Montagewerkzeug erzeugt wurde:
Kontrolldiagramme (X, R)
Manchmal erfordert die Cm/Cmk- und Cp/Cpk-Messung zu viel Zeit, um sie täglich an einer Fertigungslinie durchzuführen.
Ein weiteres leistungsstarkes Werkzeug der statistischen Prozessüberwachung ist die Erstellung der Kontrolldiagramme, die auf Basis häufiger Tests einiger, weniger Produktionsteile erstellt werden. Auf diese Weise kann der Test durchgeführt werden, ohne die Produktionslinie zu stören. Mit der Erstellung täglicher Diagramme kann der Prozess überwacht werden, um Probleme zu verhindern, bevor sie aufkommen.
In der Regel besteht jede Testreihe aus 3 bis 10 Tests. Für jede Testreihe werden die Mittelwert- (X) und Bereichspunkte (R) in den Kontrolldiagrammen aufgezeichnet:
D2 ist ein Testreihen-Koeffizient, der von der Anzahl der Stichproben für jede Testreihe abhängt
Die Kontrolldiagramme geben einen Überblick über den Maschinen- oder Prozess-Trend. Die Maschine oder der Prozess kann überprüft/eingestellt werden, bevor sie/er die Toleranzgrenzen verlässt. Im folgenden Beispiel liegt die Maschine oder der Prozess noch innerhalb der Toleranzgrenzen, aber er zeigt den Trend, diese zu überschreiten.
Implementierungsbeispiel der statistischen Prozessüberwachung
Ein Fahrzeughersteller entscheidet sich für die SPC in der Produktionslinie.
- Ein Cm-Cmk-Test wird ausgeführt, bevor der Produktionslinie ein neues Schraubinstrument hinzugefügt wird und danach jeden Monat:
- Das Werkzeug wird jeden Tag für einige Sekunden aus der Linie entfernt, und es wird ein statistischer Kontrolltest durchgeführt, um X/R-Diagramme zu erstellen:
- Am Ende der Produktionslinie werden jeden Tag Weiterziehmomenttests durchgeführt, um den Prozess zu überprüfen (mit Cp-Cpk- und/oder X/R-Diagrammen):
- Alle Ergebnisse der Cm-Cmk-, Cp-Cpk- und X/R-Diagramme werden zur Analyse, Rückverfolgbarkeit und Berichtserstellung in einer Datenbank gespeichert:
