Maschinen- und Prozessfähigkeit, SPC

Kein Fertigungsprozess trifft jedes Maß genau. Zufällige Einflüsse wie kleine Schwankungen im Werkstoff erzeugen eine Streuung, die sich oft mit der Normalverteilung beschreiben lässt. Systematische Einflüsse wie Werkzeugverschleiß oder Erwärmung der Maschine verschieben die Lage des Mittelwerts. Fähigkeitskennwerte sagen, ob Streuung und Lage gut genug in die Toleranz passen.

Die Maschinenfähigkeit wird kurzzeitig an einer Maschine ermittelt, meist mit 50 Teilen in Folge unter möglichst gleichen Bedingungen; sie zeigt, was die Maschine allein kann. Die Prozessfähigkeit wird über längere Zeit mit allen Einflüssen wie Bediener, Werkstoffcharge und Temperatur ermittelt. Der Index $c_p$ vergleicht nur die Toleranz mit der Streuung, $c_{pk}$ berücksichtigt zusätzlich die Lage zur näheren Toleranzgrenze. Ist $c_p$ hoch, aber $c_{pk}$ klein, streut der Prozess wenig, liegt aber außermittig; dann muss die Maschine nachgestellt werden. Üblich sind Forderungen wie $c_{pk}\ge 1,33$ für Prozesse und $c_{mk}\ge 1,67$ für Maschinen, je nach Kunde auch höher.

Bei der statistischen Prozessregelung (SPC) entnimmt der Bediener in festen Abständen Stichproben und trägt Mittelwert und Spannweite in eine Qualitätsregelkarte ein. Liegt ein Punkt außerhalb der Eingriffsgrenzen, wird eingegriffen. Auch auffällige Muster wie ein Run, also sieben Punkte in Folge auf einer Seite der Mittellinie, oder ein Trend mit sieben steigenden oder fallenden Punkten zeigen eine systematische Ursache an, bevor Ausschuss entsteht.