Prozessfähigkeit

Die Fähigkeit eines Prozesses das gewünschte Ergebnis zu produzieren.

Grundlagen

Als Prozessfähigkeit bezeichnet man die Fähigkeit eines Prozesses das gewünschte Ergebnis zu produzieren.
Mit den Prozessfähigkeitsindizes kann beurteilt werden, wie viel Ausschuss produziert wird.
Vor allem im Automobilbereich hat sich die Prozessfähigkeit als Kundenanforderung etabliert, welche in der unternehmerischen Praxis in der Regel mittels vertraglicher Vereinbarungen fixiert wird.

Prinzipiell wird zwischen Prozessfähigkeitsuntersuchungen vor und nach Serienanlauf unterschieden. Der Unterschied bei diesen Fähigkeitsuntersuchungen besteht in der Anzahl der untersuchten Teile und dem Zeitraum, in welchem die Untersuchung stattfindet. Die Berechnung der Fähigkeitswerte erfolgt bei beiden Fähigkeitsuntersuchungen mit identischen Formeln.

Bei der Prozessfähigkeit vor Serienanlauf spricht man von der vorläufigen Prozessfähigkeitsuntersuchung oder der Kurzzeit- beziehungsweise Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU).
Die Prozessfähigkeitsuntersuchung nach Serienanlauf wird allgemein als Langzeit-Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU) bezeichnet.

Fähigkeitsuntersuchungen

Kurzzeit- bzw. Maschinenfähigkeit (cm / cmk)
Liegen für eine vorläufige Prozessfähigkeitsuntersuchung zu wenige Teile vor, kann eine Kurzzeit-Fähigkeitsuntersuchung vorgenommen werden, die meist zur Abnahme von Fertigungseinrichtungen und Maschinen beim Hersteller angewandt wird. Die Maschinenfähigkeit beschreibt die Qualitätsfähigkeit einer Maschine unter Idealbedingungen.
Normalerweise werden 50 hintereinander gefertigte Teile oder zehn Stichproben mit jeweils fünf Teilen entnommen. Um eine vorläufige Aussage über die Tauglichkeit der Fertigungseinrichtung zu treffen, werden bei der Untersuchung die Einflüsse von Material, Mensch, Methode und Umwelt möglichst konstant gehalten.

Vorläufige Prozessfähigkeit (cp / cpk)
Bei der vorläufigen Prozessfähigkeitsuntersuchung beobachtet man den Prozess über einen längeren Zeitraum und entnimmt in regelmäßigen Abständen Stichproben. Als Richtwert gilt die Entnahme von 25 Stichproben mit jeweils fünf Teilen. Das Minimum beträgt 20 Stichproben mit jeweils drei Teilen.

Langzeit-Prozessfähigkeit (cp / cpk)
Die Langzeit-Prozessfähigkeitsuntersuchung beurteilt die Qualitätsfähigkeit unter realen Bedingungen. Sie erstreckt sich deshalb über einen längeren Zeitraum. Im Idealfall werden Stichproben verteilt über 20 Produktionstage entnommen.

Prozessfähigkeitsindizes

Die Prozessfähigkeit wird über die sogenannten Fähigkeitsindizes cp (process capability) und cpk (critical process capability) beschrieben werden.

Der Index cp ist ein Maß für die Breite der Prozessstreuung im Verhältnis zur Toleranzbreite. Als Breite der Prozessstreuung wird in der Regel die dreifache Standardabweichung nach oben oder unten um den Mittelwert verwendet. Innerhalb dieses Bereiches werden bei einem beherrschten Prozess mehr als 99% aller Werte erwartet. Der cp-Wert liegt bei 1, wenn der Prozessstreubereich der Toleranzgrenze (Oberer-/ Unterer Grenzwert) entspricht. Die Berechnung des cp-Index ist nicht ausreichend für die Beurteilung der Qualitätsfähigkeit eines Prozesses, weshalb er durch den cpk-Index ergänzt wird.

Der Index cpk berücksichtigt zusätzlich die Lage der Verteilung. Hierzu wird der kritische Abstand zwischen Prozesslage und Toleranzgrenze berechnet. Der cpk-Wert ist so definiert, dass er gleich dem cp-Wert ist, wenn der Prozess in der Toleranzmitte zentriert ist. Ist der cpk-Index kleiner als der cp-Index bedeutet dies, dass der Mittelwert der Verteilung außerhalb der Toleranzmitte liegt.

Ein Prozess gilt prinzipiell als fähig, wenn beide Indizes größer als 1 sind.
Ist cp größer als cpk, so kann der Prozess durch eine Zentrierung fähig gemacht werden. In jedem Fall ist zu beachten, dass eine Fähigkeitsuntersuchung nur bei beherrschten Prozessen erfolgen darf.

Umrechnungstabelle von cpk in Fehlerraten:

CpkFehlerraten in %Fehlerraten in ppm
050%500.000
0,56,68%66.807
10,13%1.350
1,3333
1,53,4
1,670,272
20,001

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