SPC (Statistische Prozesskontrolle): Regelkarten, Cpk & Praxis

Was ist SPC (Statistische Prozesskontrolle)?

SPC steht für Statistical Process Control, auf Deutsch statistische Prozesskontrolle (auch statistische Prozesslenkung oder Prozessregelung). Es ist eine Methode, um Fertigungsprozesse mit statistischen Verfahren laufend zu überwachen und zu lenken. Statt fertige Produkte zu prüfen und fehlerhafte Teile auszusortieren, erkennt SPC Abweichungen im laufenden Prozess, bevor Ausschuss entsteht. Die Norm ISO 7870-2 nennt das nachträgliche Aussortieren oft verschwenderisch und setzt auf Vorbeugung. Damit ist SPC präventiv und prozessorientiert, im Gegensatz zur reaktiven Endprüfung.

Das Kernwerkzeug der SPC ist die Qualitätsregelkarte (Control Chart). Sie stellt Messwerte oder Stichprobenkennwerte in zeitlicher Reihenfolge dar und zeigt, ob ein Prozess stabil läuft oder ob systematische Störungen auftreten. Walter A. Shewhart skizzierte die Regelkarte am 16. Mai 1924 in einem Memorandum bei den Bell Telephone Laboratories; 1931 folgte sein Buch „Economic Control of Quality of Manufactured Product“ (NIST). Seine Grundidee gilt unverändert: Jeder Prozess schwankt. Die entscheidende Frage ist, ob die Schwankung zufällig oder systematisch ist. Eingreifen sollte man nur bei systematischen Abweichungen.

Wie verbindlich das in der Serienfertigung ist, zeigt ein Beispiel aus der Automobilzulieferung. Bosch nennt den Fähigkeitsnachweis eine notwendige Voraussetzung für die Serienfreigabe neuer oder geänderter Prozesse, gefordert durch eigene Regelwerke oder vertraglich durch den Kunden (Bosch, Heft 9). Vor dem Einsatz neuer oder geänderter Maschinen und Prozesse schreibt Bosch eine Fähigkeitsuntersuchung vor und beruft sich dabei auf IATF 16949 (Bosch, Heft 7). In der Pharmaindustrie verlangt der EU-GMP-Leitfaden, die Produktqualität über den gesamten Lebenszyklus zu überwachen und Prozesstrends auszuwerten. Wo es passt, sollen statistische Werkzeuge die Aussagen zu Streuung und Fähigkeit stützen (EU-GMP-Leitfaden, Anhang 15).

Nicht gemeint ist hier der gleichnamige SPC-Bodenbelag. Es geht um die Methode aus dem Qualitätswesen.

Zufällige und systematische Schwankungen: das Kernprinzip

SPC unterscheidet zwei Arten von Streuung. Diese Unterscheidung bestimmt, ob ein Eingriff den Prozess verbessert oder verschlechtert.

Zufällige Schwankungen (Common Causes) entstehen aus vielen kleinen, ständig vorhandenen Einflüssen, von denen keiner für sich ins Gewicht fällt. Zusammen bilden sie die natürliche Streuung des Prozesses. Solange nur sie wirken, gilt der Prozess als stabil (ISO 7870-2).

Systematische Schwankungen (Special Causes) haben eine bestimmbare Ursache, die nicht zum Prozess gehört. ISO 7870-2 nennt etwa ungleichmäßiges Material, ein gebrochenes Werkzeug, Fehler in Arbeitsweise oder Verfahren, unregelmäßig arbeitende Anlagen und Umgebungsänderungen. Solche Ursachen verschieben den Prozess oder vergrößern seine Streuung, und sie lassen sich grundsätzlich beseitigen. Auch Werkzeugverschleiß ist kein Zufall: Er verschiebt die Lage der Stichproben mit der Zeit (Bosch, Heft 9).

Ein typischer Praxisfehler ist das Überregeln. Ein Bediener sieht einen einzelnen Messwert nahe der Toleranzgrenze und verstellt die Maschine. War der Wert nur zufällig, verschiebt die Korrektur den ganzen Prozess. Bosch beschreibt diesen Effekt als „Übersteuern“, das zu noch größerer Streuung führt (Bosch, Heft 7). Die Regelkarte verhindert das, weil sie zeigt, ob ein Eingriff statistisch gerechtfertigt ist.

Regelkarten: Aufbau und Funktion

Eine Qualitätsregelkarte besteht aus einer Mittellinie, meist dem Mittelwert der aufgetragenen Kenngröße, und je einer oberen und unteren Eingriffsgrenze (OEG, UEG). Üblich ist ein Abstand von drei Standardabweichungen der aufgetragenen Kenngröße (3σ). Bei einem stabilen, annähernd normalverteilten Prozess liegen dann rund 99,73 % der Punkte innerhalb der Grenzen, etwa drei von tausend fallen zufällig heraus. Linien bei 2σ dienen, wo sie eingezeichnet sind, als Warngrenzen (ISO 7870-2). Nicht jedes Regelwerk rechnet mit 3σ: Bosch legt die Eingriffsgrenzen so, dass 99 % der Mittelwerte eines ungestörten Prozesses innerhalb liegen (Bosch, Heft 7).

Wichtig: Eingriffsgrenzen sind nicht dasselbe wie Toleranzgrenzen. Eingriffsgrenzen zeigen, ob ein Prozess statistisch beherrscht ist, also gleichmäßig liefert. Toleranzgrenzen zeigen, ob das Produkt seinen Zweck erfüllt (NIST). Toleranzgrenzen gehören deshalb nicht als Linien in eine Shewhart-Regelkarte, Bosch erklärt das ausdrücklich für unzulässig (Bosch, Heft 7). Ob ein Prozess die Toleranz hält, beantwortet die Prozessfähigkeit (Cp, Cpk).

Welche Regelkarte passt?

Die Wahl hängt an zwei Fragen: Wird gemessen oder gezählt? Und wie groß ist die Stichprobe? ISO 7870-2 ordnet die Karten so zu:

Gängig ist die Mittelwertkarte für die Lage zusammen mit der Spannweitenkarte für die Streuung, typisch sind Stichproben von vier oder fünf Teilen (NIST). Messbare Merkmale verdienen den Vorzug: Messwertkarten liefern mehr Information und kommen mit kleineren Stichproben aus als Karten für Zählwerte. Wird ohnehin per Software ausgewertet, ist die x̄-s-Karte vorzuziehen (ISO 7870-2). Bosch setzt im Normalfall die x̄-s-Karte mit fünf Teilen je Stichprobe ein (Bosch, Heft 7).

Muster erkennen: Wann ist ein Eingriff nötig?

Ein Punkt außerhalb der Eingriffsgrenzen ist das deutlichste Signal. Doch auch wenn alle Punkte innerhalb liegen, kann der Prozess gestört sein, sobald der Verlauf nicht zufällig aussieht (NIST). Verbreitet sind die Regeln der Western Electric Company (NIST):

• ein Punkt jenseits von 3σ
• zwei der letzten drei Punkte jenseits von 2σ auf derselben Seite
• vier der letzten fünf Punkte jenseits von 1σ auf derselben Seite
• acht Punkte in Folge auf einer Seite der Mittellinie
• als Trendregeln: sechs Punkte in Folge steigend oder fallend sowie 14 Punkte in Folge abwechselnd auf und ab

Daneben gibt es firmeneigene Regeln. Bosch etwa nutzt optional eine 7-Punkte-Regel: sieben Punkte in Folge auf einer Seite der Mittellinie oder sieben Werte mit stetig steigender oder fallender Tendenz (Bosch, Heft 7). Mehr Regeln sind nicht automatisch besser. Mit der reinen 3σ-Regel meldet ein ungestörter Prozess im Mittel alle 371 Punkte einen Fehlalarm, mit den Western-Electric-Regeln etwa alle 92 Punkte (NIST). Legen Sie deshalb vorab fest, welche Regeln gelten. Eine Software prüft sie bei jedem neuen Punkt, auf Papier geht das im Schichtalltag leicht unter.

Rechenbeispiel: Eingriffsgrenzen und Cpk Schritt für Schritt

Die Zahlen in diesem Abschnitt sind erfunden und dienen nur der Veranschaulichung.

Ein Drehteil hat den Durchmesser 20,00 mm ± 0,05 mm. Gemessen wird die Abweichung vom Sollmaß in Mikrometern (µm). Die untere Toleranzgrenze (UTG) liegt damit bei −50 µm, die obere (OTG) bei +50 µm. Jede Stunde werden fünf Teile gemessen, der Stichprobenumfang ist also n = 5.

Schritt 1: Mittelwert und Spannweite je Stichprobe. Die erste Stichprobe ergibt +13, +31, +20, +25 und +21 µm. Der Mittelwert ist (13 + 31 + 20 + 25 + 21) ÷ 5 = 22 µm. Die Spannweite ist der größte minus den kleinsten Wert: 31 − 13 = 18 µm. Nach fünf Stunden liegen fünf Stichproben vor:

Schritt 2: Eingriffsgrenzen berechnen. Für n = 5 nennt ISO 7870-2 die Faktoren A₂ = 0,577, D₃ = 0 und D₄ = 2,114. Zuerst wird die Streuung geprüft, dann die Lage (ISO 7870-2):

• R-Karte: OEG = D₄ · R̄ = 2,114 · 20 = 42,3 µm, UEG = D₃ · R̄ = 0
• x̄-Karte: OEG = x̿ + A₂ · R̄ = 20 + 0,577 · 20 = 31,5 µm, UEG = 20 − 11,5 = 8,5 µm

Alle Spannweiten liegen unter 42,3 µm, alle Mittelwerte zwischen 8,5 und 31,5 µm. In diesem kleinen Beispiel zeigt die Karte also keinen Hinweis auf eine Störung. Die Formeln entsprechen dem NIST-Handbuch.

Schritt 3: Streuung der Einzelwerte schätzen. σ̂ = R̄ ÷ d₂ = 20 ÷ 2,326 = 8,6 µm. Der Faktor d₂ = 2,326 für n = 5 stammt ebenfalls aus ISO 7870-2, die Formel aus dem NIST-Handbuch.

Schritt 4: Cp und Cpk berechnen (Formeln nach NIST):

• Cp = (OTG − UTG) ÷ (6 · σ̂) = 100 ÷ 51,6 = 1,94
• Cpk ist der kleinere von zwei Werten: (OTG − x̿) ÷ (3 · σ̂) = 30 ÷ 25,8 = 1,16 und (x̿ − UTG) ÷ (3 · σ̂) = 70 ÷ 25,8 = 2,71. Also ist Cpk = 1,16.

Was das Ergebnis sagt. Die Streuung passt fast zweimal in die Toleranz (Cp = 1,94). Trotzdem erreicht der Prozess nur Cpk = 1,16, weil er 20 µm über dem Sollmaß läuft und bis zur oberen Grenze nur 30 µm Abstand bleiben. Gegen einen Mindestwert von 1,33, wie ihn Bosch für die Langzeitfähigkeit nennt (Bosch, Heft 9), reicht das nicht. Der Hebel ist hier nicht die Streuung, sondern die Lage: Liefe der Prozess auf dem Sollmaß, wäre Cpk gleich Cp, also 1,94.

Grenzen des Beispiels. Fünf Stichproben reichen zum Rechnen, nicht für eine echte Untersuchung. Nach Shewhart ist ein Prozess erst dann als beherrscht anzusehen, wenn mindestens 25 Stichproben zu je vier Teilen unter gleichen Bedingungen unauffällig waren (NIST). Bosch verlangt für Eingriffsgrenzen und Langzeitfähigkeit mindestens 25 Stichproben und 125 Werte (Bosch, Heft 7 und Heft 9). Für Fähigkeitsstudien nennt das NIST im Allgemeinen mindestens 100 Werte, und Cp und Cpk setzen normalverteilte Daten voraus (NIST). Eigene Messwerte werten Sie mit dem Cpk-Rechner aus.

Prozessfähigkeit: Cp und Cpk verstehen

Ein stabiler Prozess ist nicht automatisch ein fähiger Prozess. Stabil heißt nur, dass er statistisch vorhersagbar ist (NIST). Fähig ist er, wenn fast alle Messwerte innerhalb der Toleranzgrenzen liegen (NIST).

Cp (Prozessfähigkeitsindex) vergleicht die Toleranzbreite mit der Prozessstreuung: Cp = (OTG − UTG) ÷ 6σ. Bei Cp = 1,0 füllt die Streuung die Toleranz genau aus. Bei Cp = 1,33 nutzt sie 75 % der Toleranz, es bleibt ein Puffer.

Cpk (kritischer Prozessfähigkeitsindex) berücksichtigt zusätzlich die Lage. Er misst den Abstand des Mittelwerts zur näheren Toleranzgrenze in Einheiten von 3σ. Cpk ist nie größer als Cp, gleich sind beide nur, wenn der Prozess genau in der Toleranzmitte liegt (NIST). Deshalb ist Cpk die aussagekräftigere Kennzahl: Ein sehr hoher Cp nützt wenig, wenn der Mittelwert nahe an einer Grenze liegt.

Was bedeuten die Werte? Für einen zentrierten, normalverteilten Prozess rechnet das NIST bei Cp = 1,33 mit etwa 64 fehlerhaften Teilen pro Million (ppm), bei Cp = 1,66 mit etwa 0,6 ppm (NIST). Der Schritt auf rund 1,67 senkt den rechnerischen Ausschuss also um etwa zwei Zehnerpotenzen.

Cpk oder Ppk?

Die Kennzahlen sind nicht überall gleich definiert. Nach dem AIAG-Handbuch SPC rechnet Cpk nur mit der Streuung innerhalb der Stichproben und gilt als Kurzzeitfähigkeit. Ppk nutzt die Gesamtstreuung aller Werte und gilt als Langzeitfähigkeit. ISO 22514-2 rechnet beide nach derselben Vorschrift und vergibt den Namen nach der Stabilität: Stabile Prozesse erhalten Cp und Cpk, instabile Pp und Ppk (Bosch, Heft 9, Anhang H). Das Rechenbeispiel oben folgt der AIAG-Lesart, weil σ̂ aus den Spannweiten innerhalb der Stichproben stammt. Klären Sie, nach welcher Lesart Ihr Kunde rechnet.

Die Maschinenfähigkeit (Cm, Cmk, in ISO 22514-3 Pm und Pmk genannt) wird an Teilen aus einem ununterbrochenen Fertigungslauf ermittelt, damit möglichst nur die Maschine wirkt. Die Langzeitfähigkeit nutzt Teile aus einem längeren, für die Serie typischen Zeitraum (Bosch, Heft 9). Der Abstand zwischen beiden sagt viel. Ein Beispiel mit angenommenen Werten: Cmk = 2,0 bei der Maschinenabnahme, aber Ppk = 1,1 in der Serie. Die Maschine kann es, doch in der Serie kommen Einflüsse wie Materialstreuung, Temperaturgang oder Werkzeugverschleiß über mehrere Schichten hinzu. Diese Lücke zu schließen, ist die Aufgabe von SPC.

Welche Werte werden verlangt?

Die Mindestwerte legt der Kunde fest. Öffentlich einsehbar sind zum Beispiel die Vorgaben von Bosch in der Ausgabe von 2019, maßgeblich ist dort die jeweils gültige Konzernrichtlinie (Bosch, Heft 9):

Die Grenzwerte sind Mindestanforderungen und können je nach Anwendungsfall steigen (Bosch, Heft 9).

SPC vs. Endprüfung: Was SPC nicht ersetzt

SPC ist Prozessüberwachung, keine Produktprüfung. SPC hält den Prozess stabil und fähig. Eine 100-%-Prüfung am Ende der Linie soll verhindern, dass fehlerhafte Teile zum Kunden gelangen.

In der Praxis ergänzen sich beide. Ist ein Prozess nicht fähig, muss eine 100-%-Prüfung mit fähigem Messprozess oder eine andere geeignete Maßnahme sicherstellen, dass nur spezifikationsgerechte Teile ausgeliefert werden (Bosch, Heft 7). Umgekehrt macht SPC die Endprüfung nicht überflüssig, besonders nicht bei sicherheitskritischen Merkmalen. Und SPC allein verbessert nichts: Die Karte zeigt, dass etwas nicht stimmt. Besser wird der Prozess durch Versuche, Kalibrierung oder die Auswertung historischer Daten, und auch das erst, wenn er stabil ist (NIST). Die gefundenen Ursachen gehören in den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP).

Eng verwandt ist SQC (Statistical Quality Control). Dazu gehören auch Verfahren, die fertige Produkte prüfen, etwa Annahmestichproben für ganze Lose. SPC ist der Teil, der den laufenden Prozess überwacht (NIST). Ähnlich ist das Verhältnis zu Six Sigma: SPC ist eines seiner Werkzeuge. Die Norm ISO 13053-2 führt Regelkarte und Fähigkeitskennzahlen in der Messphase der DMAIC-Methode auf. Six Sigma reicht aber weiter, von der Problemdefinition über die Ursachenanalyse bis zur Verbesserung und Absicherung. SPC liefert die laufende Überwachung, Six Sigma den Verbesserungsprozess.

So läuft SPC in der Praxis ab

SPC passt zu wiederkehrenden Prozessen (ISO 7870-2) mit einem Merkmal, das sich messen oder zählen lässt. Ein neues Merkmal durchläuft fünf Schritte:

1. Merkmal wählen. Starten Sie mit wenigen Merkmalen, die für Funktion, Sicherheit oder Reklamationen entscheidend sind. Die FMEA liefert die Priorisierung. Prüfen Sie die Auswahl regelmäßig. Bosch sieht im Review der Prüfplanung ausdrücklich vor, SPC-Merkmale zu ergänzen oder zu entfernen (Bosch, Heft 7).
2. Messsystem prüfen. Die Regelkarte ist nur so gut wie das Messmittel. Bewertet wird der Anteil der Messsystemstreuung an der Toleranz (%GRR). Bei Bosch gilt ein Messprozess bis 10 % als fähig, über 10 bis 30 % als bedingt fähig und darüber als ungeeignet. Die Richtlinie erfüllt nach eigener Angabe die Anforderungen des AIAG-Handbuchs MSA (Bosch, Heft 10).
3. Vorlauf (Phase 1). Aus Daten eines ungestörten Zeitraums werden Mittellinie und Eingriffsgrenzen berechnet. Auffällige Punkte werden untersucht, gegebenenfalls ausgeschlossen, und die Grenzen neu berechnet (NIST). Bosch verlangt dafür mindestens 25 Stichproben und 125 Werte (Bosch, Heft 7).
4. Laufende Überwachung (Phase 2). Mit den Grenzen aus Phase 1 wird jede neue Stichprobe in festem Umfang und Intervall gegen die vereinbarten Regeln geprüft (NIST).
5. Reagieren. Für jedes Signal braucht es einen Reaktionsplan (Out-of-Control Action Plan): Wer prüft was, wie wird nachgestellt, was geschieht mit den Teilen seit der letzten Stichprobe (NIST, Bosch, Heft 7).

Wo selten gefertigt wird oder jede Prüfung teuer ist, fällt oft nur ein Wert je Zeitpunkt an. Dann helfen Einzelwertkarten oder EWMA-Karten, die auch kleine Abweichungen vom Sollwert erkennen. Die EWMA-Karte ist in ISO 7870-6 beschrieben, Bosch nennt sie auch für die automatische 100-%-Prüfung (Bosch, Heft 7).

Typische Fehler bei der SPC-Einführung

Fehler 1: Toleranzgrenzen als Eingriffsgrenzen verwenden. Eingriffsgrenzen ergeben sich aus der tatsächlichen Prozessstreuung, nicht aus der Zeichnung. Wer die Toleranz als Eingriffsgrenze nutzt, reagiert erst, wenn Ausschuss droht, und übersieht Verschiebungen innerhalb der Toleranz. Toleranzbezogene Grenzen können einen Prozess weder stabilisieren noch zentrieren (Bosch, Heft 7).

Fehler 2: Ohne Messsystemanalyse starten. Verursacht das Messmittel einen großen Teil der beobachteten Streuung, zeigt die Regelkarte vor allem das Messmittel. Die Messsystemanalyse (MSA) gehört deshalb vor die erste Regelkarte, mit den Grenzwerten aus Schritt 2 oben.

Fehler 3: Fähigkeit bewerten, bevor der Prozess stabil ist. Cp und Cpk beschreiben einen stabilen Prozess mit normalverteilten Daten (NIST). Ist der Prozess nicht stabil, heißen die Kennwerte nach ISO 22514-2 Pp und Ppk (Bosch, Heft 9). Zentrieren oder in der Streuung verringern lässt sich ohnehin erst ein stabiler Prozess (NIST).

Fehler 4: Eingriffsgrenzen ständig neu berechnen. Die Regelkarte vergleicht den heutigen Prozess mit dem früheren. Wer die Grenzen laufend anpasst, nimmt ihr den Maßstab. Neu berechnet wird nur aus gutem Grund, etwa nach einer wesentlichen Prozessänderung oder wenn mindestens 30 weitere Werte ohne bekannte Änderung vorliegen (NIST). Sonst bleiben die Grenzen konstant (Bosch, Heft 7).

Fehler 5: Zu viel auf einmal. Viele Regelkarten je Linie klingen gründlich, sind aber kaum zu pflegen, und jede zusätzliche Regel erhöht die Zahl der Fehlalarme. Starten Sie mit wenigen, wichtigen Merkmalen und einem festen Regelsatz.

Fehler 6: Kein Reaktionsplan. Ein Signal ohne festgelegte Reaktion verpufft. Legen Sie vorab fest, wer reagiert, wie nachgestellt wird und was mit den Teilen seit der letzten Stichprobe geschieht.

SPC-Daten digital erfassen

Auf Papier geht im Schichtalltag leicht etwas verloren: Werte werden abgetippt, Muster übersehen, und der Bezug zu Auftrag und Charge fehlt. Wer SPC digital aufsetzt, achtet auf fünf Punkte:

1. Werte an der Quelle übernehmen. Messwerte kommen direkt aus Messmitteln mit Datenschnittstelle oder aus der Maschinensteuerung, nicht per Abtippen. Das spart Zeit und vermeidet Übertragungsfehler.
2. Jeden Wert mit Kontext speichern. Zeitpunkt, Merkmal, Auftrag oder Charge, Maschine, Messmittel und Prüfer. Nur so lässt sich eine Verschiebung einer Ursache zuordnen. Den Auftragsbezug liefert die Betriebsdatenerfassung (BDE).
3. Stückzahlen seit der letzten Stichprobe kennen. Überschreitet ein Wert die Eingriffsgrenze, muss die seit der letzten Stichprobe gefertigte Menge zurückverfolgt und geprüft werden können (Bosch, Heft 7). Dafür braucht es Stückzahlen je Auftrag und Zeitraum.
4. Regeln automatisch prüfen. Die Software prüft jeden neuen Punkt gegen den vereinbarten Regelsatz und stößt den Reaktionsplan an.
5. Nachvollziehbar dokumentieren. Im Pharmaumfeld verlangt der EU-GMP-Leitfaden für die laufende Prozessverifizierung ein genehmigtes Protokoll und einen Bericht, der die Ergebnisse dokumentiert (EU-GMP-Leitfaden, Anhang 15).

Hier liegt die Verbindung zum MES: Es führt Messwerte mit Auftrag, Charge, Maschine und Stückzahl zusammen. Ohne diese Verknüpfung bleibt die Regelkarte ein Alarm ohne Ursachenklärung.

SPC vs. Predictive Quality: Abgrenzung und Zusammenspiel

Klassische SPC betrachtet ein Merkmal nach dem anderen. Hängen mehrere Merkmale zusammen, stellen multivariate Regelkarten eine Kenngröße aus mehreren Merkmalen dar (NIST). Auch der EU-GMP-Leitfaden nennt die multivariate statistische Prozesskontrolle als mögliches Werkzeug (EU-GMP-Leitfaden, Anhang 15). Predictive-Quality-Ansätze gehen weiter: Modelle lernen aus historischen Prozessdaten, welche Parameterkombinationen zu Ausschuss führen.

Die Ansätze ersetzen sich nicht. SPC bleibt die Basis: transparent, nachvollziehbar, auditierbar. Vorhersagemodelle brauchen eine saubere, zusammenhängende Datenbasis, und die entsteht, wenn SPC-Daten digital und mit Kontext erfasst werden.

SPC-Daten mit SYMESTIC erfassen

SYMESTIC ist ein cloud-natives MES für die Fertigung. Maschinen werden über eine IoT-Box ohne Eingriff in die SPS oder per OPC UA angebunden, auch ältere Anlagen. Die erste Anlage ist in unter drei Stunden in Betrieb. Anlagen, Aufträge und Qualität liegen auf einem gemeinsamen Datenmodell nach ISA-95. Bei der Schmiedetechnik Plettenberg etwa laufen die Buchungen ohne manuelle Eingabe, das ERP InforCOM ist in beide Richtungen angebunden. Welche Prozessdaten SYMESTIC erfasst, beschreibt die Seite Prozessdaten. Wie die Anbindung von Maschinen und ERP am eigenen Anwendungsfall aussieht, zeigen wir Ihnen in einer Live-Demo.

Häufige Fragen zu SPC

Was ist SPC in der Fertigung?

SPC (Statistical Process Control) ist eine Methode, Fertigungsprozesse mit statistischen Verfahren zu überwachen. Sie erkennt Abweichungen über Qualitätsregelkarten, bevor Ausschuss entsteht. Anders als die Endprüfung ist SPC vorbeugend und prozessorientiert.

Wofür steht die Abkürzung SPC?

SPC steht für „Statistical Process Control“. Im Deutschen heißt es statistische Prozesskontrolle, statistische Prozesslenkung oder statistische Prozessregelung. Alle drei Begriffe meinen dasselbe.

Was ist der Unterschied zwischen Cp und Cpk?

Cp vergleicht die Toleranzbreite mit der Prozessstreuung, ohne die Lage zu berücksichtigen. Cpk berücksichtigt zusätzlich, wie weit der Mittelwert von der näheren Toleranzgrenze entfernt ist, und ist deshalb nie größer als Cp. Ein Prozess kann einen hohen Cp haben und trotzdem einen niedrigen Cpk, wenn er nicht mittig liegt. Das Rechenbeispiel oben zeigt das mit Cp = 1,94 und Cpk = 1,16.

Welcher Cpk-Wert ist ausreichend?

Das legt der Kunde fest. Bosch etwa verlangt in der Ausgabe 2019 seiner Richtlinie für die Langzeitfähigkeit Cpk ≥ 1,33, für die Maschinenabnahme Cmk ≥ 1,67 und für die vorläufige Prozessfähigkeit beim Serienanlauf 1,67. Je nach Anwendungsfall können die Anforderungen höher liegen.

Welche Arten von Regelkarten gibt es?

Für Messwerte die x̄-R-Karte, die x̄-s-Karte und die Einzelwertkarte (x-MR), für Zählwerte die p- und np-Karte (fehlerhafte Einheiten) sowie die c- und u-Karte (Fehler). Welche Karte wann passt, zeigt die Tabelle im Abschnitt zu den Regelkarten.

Wie viele Messwerte braucht SPC?

Für belastbare Eingriffsgrenzen mindestens 25 Stichproben, etwa zu je vier oder fünf Teilen. Bosch verlangt zusätzlich mindestens 125 Werte. Für Fähigkeitsstudien nennt das NIST im Allgemeinen mindestens 100 Werte.

Was ist der Unterschied zwischen SPC und SQC?

SQC (Statistical Quality Control) umfasst auch die Prüfung fertiger Lose mit Annahmestichproben. SPC ist der Teil, der den Prozess überwacht, während er produziert.

Was muss eine SPC-Software können?

Sie übernimmt Messwerte automatisch aus Messmitteln und Maschinen, führt Regelkarten nach ISO 7870-2, prüft einen einstellbaren Regelsatz bei jedem Punkt und rechnet Fähigkeitskennwerte nach der Lesart des Kunden, auch für nicht normalverteilte Daten. Dazu verknüpft sie jeden Wert mit Auftrag, Charge und Maschine und dokumentiert die Reaktionen.

Brauche ich eine SPC-Software oder reicht Excel?

Für einzelne Merkmale mit normalverteilten Daten lassen sich die Kennwerte von Hand oder mit Excel rechnen, Bosch nennt das ausdrücklich. Die dort als Standard gesetzte Quantilmethode nach ISO 22514-2 braucht dagegen Statistik-Software (Bosch, Heft 9). Von sich aus übernimmt Excel außerdem keine Werte aus der Maschine, prüft keine Regeln und löst keine Alarme aus.

Wie hängen SPC und OEE zusammen?

Stabile Prozesse erzeugen weniger Ausschuss und Nacharbeit. Das hebt den Qualitätsfaktor der OEE und den First Pass Yield. Indirekt hilft SPC auch der Verfügbarkeit, weil weniger Stillstände durch Qualitätsprobleme entstehen.