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Messen und Prüfen - Qualitätsregelkarten

Die Qualitätsregelkarte

Prozesse fortlaufend beobachten

Worum geht es?

Die Qualitätsregelkarte ist ein grafisches Hilfsmittel, um einen Prozess über einen Zeitraum hinweg fortlaufend zu beobachten. Im Rahmen der Q7 lassen sich mit ihr Prozessdaten zu einem aufgetretenen Problem sammeln, aus denen Lösungsansätze erarbeitet werden können. Häufiger finden Qualitätsregelkarten jedoch Anwendung bei der statistischen Prozessregelung zur Überwachung eines fähigen Prozesses (siehe SPR). In die Qualitätsregelkarte werden statistische Größen wie z.B. Mittelwert und Streuung von Stichproben eingetragen. Aus dem Verlauf dieser Größen kann dann auf Unregelmäßigkeiten geschlossen und entsprechend eingegriffen werden.

Was bringt es?

Die Prozessregelung mit Hilfe von Qualitätsregelkarten ist ein dauerhaftes Frühwarnsystem, um Fehler und Ausschuss zu vermeiden. Es kann bereits bei den ersten Anzeichen eines Fehlers in den Prozess eingegriffen werden und nicht erst dann, wenn die Toleranzgrenzen überschritten werden. Eine direkte Prozessverbesserung ist aber nicht möglich. Es werden nur kleine Abweichungen ausgeglichen und Ansatzpunkte für langfristige Verbesserungen aufgezeigt.

Besonders geeignet ist der Einsatz von Qualitätsregelkarten bei der Produktion von großen Stückzahlen. Der Maschinenbediener kann dabei selbst die Prozesskontrolle und -regelung vornehmen und muss nicht erst auf einen speziellen Kontrolleur warten.

Wie gehe ich vor?

Eine Qualitätsregelkarte arbeitet mit einer Art Warnsystem: Aus den Prozessinformationen werden Eingriffsgrenzen berechnet, deren Überschreiten auf eine Unregelmäßigkeit bzw. einen Fehler hinweist. Das Überschreiten der Eingriffsgrenzen bedeutet, dass der Prozess zwar noch innerhalb seiner Toleranzen liegt, aber ein Nachregeln bzw. Eingreifen erforderlich wird. Dadurch wird erreicht, dass Ausschuss nicht erst auftritt.

Bild 1. Schematische Darstellung einer Qualitätsregelkarte

Wenn die statistischen Größen zur Konstruktion einer Qualitätsregelkarte erst einmal berechnet sind, können die wichtigsten Informationen der Qualitätsregelkarte direkt aus dieser grafischen Darstellung abgelesen werden.

Regelkartentyp auswählen

Zu Beginn werden der Prozess und das dort erzeugte Qualitätsmerkmal bestimmt, das mit der Qualitätsregelkarte überwacht werden soll. Auf Grund der Art der Stichproben wird der geeignete Typ der Qualitätsregelkarte bestimmt.

Bild 2. Auswahlbaum für Qualitätsregelkarten mit variablen Merkmalen

Variable Merkmale sind Messwerte einer durchgehenden Skala, z.B. Länge, Zeit, Temperatur, Kosten. Daneben gibt es auch Qualitätsregelkarten für attributive Merkmale, bei denen nur zwischen zwei Ausprägungen (z.B.: gut/schlecht, vorhanden/nicht vorhanden, fest/lose) unterschieden werden kann.

Randbedingungen festlegen

Bevor mit dem eigentlichen Anlegen der Qualitätsregelkarte begonnen wird, muss die Aufnahmehäufigkeit und -methode der Stichprobenentnahme genau festgelegt werden. Alle Stichproben müssen unter den gleichen technischen Bedingungen zufällig aufgenommen werden. Die Häufigkeit ist dabei entsprechend dem Merkmal festzulegen, z.B. stündlich, täglich, pro Schicht.

Berechnen statistischer Größen

Für jede Einzelstichprobe werden dann die benötigten statistischen Werte mit folgenden Formeln berechnet:

Dabei sind xi die einzelnen Messwerte und n die Anzahl der Messwerte einer Stichprobe.

Mittellinie und Eingriffsgrenzen berechnen

Aus den Einzelwerten der k Stichproben werden dann entsprechend der Tabelle 1 die statistischen Gesamtwerte errechnet. Aus diesen Werten werden die Mittellinien der Qualitätsregelkarten gebildet, die in die Karten eingetragen werden. Der Prozessmittelwert sollte dem vorgegebenen Sollwert entsprechen.

Tabelle 1. Formeln für variable Merkmale

Daraufhin erfolgt die Berechnung der oberen Eingriffsgrenze (OEG) und der unteren Eingriffsgrenze (UEG) nach Tabelle 2.

Tabelle 2. Gemessene Wellenlängen in mm (n = 80)

Für die Berechnung werden Konstanten benutzt, die von der Größe der Stichproben abhängig sind (siehe Tabelle 3).

Tabelle 3. Konstanten

Erstellen der endgültigen Qualitätsregelkarte

Es wird nun die eigentliche Qualitätsregelkarte erstellt. Sie enthält Angaben über den Kartentyp, das gemessene Qualitätsmerkmal, Aufnahmeort und -häufigkeit und die Stichprobengröße.

Je nach verwendetem Kartentyp werden die Achsen für den Mittelwert bzw. Median und für die Standardabweichung bzw. Spannweite eingezeichnet. Die Einteilung der Achsen wird so gewählt, dass die Mittellinie und die Eingriffsgrenzen, aber auch Werte außerhalb der Eingriffsgrenzen eingezeichnet werden können.

Führen der Qualitätsregelkarte

Die ermittelten Stichprobenwerte und die errechneten statistischen Werte werden nun in eine Tabelle eingetragen und parallel dazu die entsprechenden Werte in die Regelkarte eingezeichnet.

Die Werte der einzelnen Stichproben werden durch eine Linie verbunden, so dass die Kurven der beiden überwachten Größen entstehen.

Liegt ein Wert einer Stichprobe außerhalb der Eingriffsgrenzen, wirkt an dieser Stelle ein systematischer Fehler (siehe SPR). Er muss identifiziert und behoben werden, bevor der Prozess die Toleranzgrenzen überschreitet. Anschließend müssen die Grenzen neu berechnet werden.

Solche Besonderheiten werden auf der Qualitätsregelkarte vermerkt, damit auch zu einem späteren Zeitpunkt verfolgt werden kann, wie sich der Prozess verändert hat.

Liegen alle Werte innerhalb der Eingriffsgrenzen, kann die Karte zur Prozessüberwachung benutzt werden. Die Grenzen dürfen dafür nicht geändert werden, außer der Prozess wird grundlegend geändert. Im weiteren Verlauf werden regelmäßig Stichproben aus dem Prozess entnommen, die entsprechenden statistischen Werte berechnet und diese in die Karte eingetragen.

Interpretation der Qualitätsregelkarte

Nicht alle Unregelmäßigkeiten eines Prozesses äußern sich in einem Überschreiten der Eingriffsgrenzen. Auch aus den folgenden Verlaufsmustern kann ein Handlungsbedarf abgelesen werden.

Bild 3. Unterschiedliche Verlaufsmuster

Wenn die Prozessüberwachung durch den Maschinenbediener vorgenommen wird, ist es wichtig, dass er auch in der Interpretation der Regelkarte geschult wird.

Beispiel einer X/R-Karte: Bild 4

Bild 4. Beispiel einer X/R-Karte

Bild 4. Beispiel einer X/R-Karte

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Serie zum Thema Prozesse, veröffentlicht von QM-Experten deutscher Unternehmen gemeinsam mit der N5 GmbH und der Fachzeitschrift QZ

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