Process Capability Index - Definition, Erklärung & Grundlagen

Was ist der Process Capability Index?

Der Process Capability Index (Cpk) repräsentiert eine fundamentale statistische Kenngröße zur Bewertung der Prozessfähigkeit in Fertigungssystemen.

Diese quantitative Metrik ermöglicht die präzise Evaluation der Prozessleistung im Verhältnis zu definierten Spezifikationsgrenzen und bildet damit die Grundlage für systematische Qualitätsoptimierung.

Methodische Grundlagen

Der Prozessfähigkeitsindex basiert auf einer statistischen Analyse der Prozessstreuung in Relation zu den Toleranzgrenzen.

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Die mathematische Berechnung berücksichtigt sowohl die Prozesslage als auch die Standardabweichung der Messwerte. Ein Cpk-Wert größer als 1,33 indiziert dabei einen fähigen Prozess, der die Qualitätsanforderungen zuverlässig erfüllt.

Die systematische Ermittlung erfolgt durch:

• Erfassung statistisch relevanter Prozessdaten
• Berechnung der Prozessstreuung (6σ)
• Evaluation der Prozesslage zur Toleranzmitte
• Bestimmung des minimalen Abstands zu den Spezifikationsgrenzen

Cpk vs. Cp:

• Cp bewertet nur die Streuung (ohne Berücksichtigung der Prozesslage).
• Cpk ist strenger, da er auch die Zentrierung des Prozesses berücksichtigt.

6σ vs. 3σ:

• Die Gesamtstreuung eines stabilen Prozesses beträgt ±3σ (also 6σ zwischen USL und LSL).
• Cpk verwendet jedoch 3σ pro Seite (da nur eine Grenze relevant ist).

Industriespezifische Anforderungen:

• Schwellenwerte können variieren (z. B. fordert die Pharmaindustrie oft Cpk ≥ 1,67).
• Ein Cpk ≥ 1,33 entspricht einer Fehlerrate von ≈63 ppm (bei Normalverteilung).

Praktische Implementation

Die Anwendung des Process Capability Index erfordert eine systematische Datenerfassung und statistische Auswertung. Moderne Qualitätsmanagementsysteme unterstützen dabei durch automatisierte Messwerterfassung und Echtzeitberechnung der Prozessfähigkeit. Die kontinuierliche Überwachung ermöglicht eine frühzeitige Erkennung von Prozessverschiebungen und die Einleitung präventiver Maßnahmen.

Performance Standards

Die Bewertung der Prozessfähigkeit orientiert sich an industriespezifischen Qualitätsstandards:

Referenzwerte für unterschiedliche Anforderungsniveaus:

• Cpk > 1,33: Standardprozesse
• Cpk > 1,67: Kritische Qualitätsmerkmale
• Cpk > 2,00: Sicherheitsrelevante Merkmale

Die systematische Nutzung des Process Capability Index ermöglicht eine evidenzbasierte Prozessoptimierung und bildet die Grundlage für nachhaltige Qualitätsverbesserungen in der industriellen Fertigung. Durch die Integration moderner Messsysteme und statistischer Analysemethoden wird eine kontinuierliche Überwachung und Verbesserung der Prozessqualität sichergestellt.