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Qualitätsregelkarte

Die Qualitätsregelkarte, auch «Control Chart» genannt, ist ein grafisches Hilfsmittel, das der Überwachung von Fertigungsprozessen auf statistischer Basis dient. Dazu werden Daten, die bei der Prüfung von Stichproben aus einem Fertigungsprozess ermittelt werden, in ein Formblatt mit Koordinatensystem eingetragen. Aus dem Verlauf dieser Grössen kann dann auf Unregelmässigkeiten geschlossen und ein entsprechender Eingriff in den Prozess geplant werden. Bei den Daten handelt es sich um Messwerte oder daraus errechnete Kennzahlen, die in Verbindung mit den zuvor festgelegten Mittelwert sowie Warn-, Eingriffs- und Toleranzgrenzen zur Untersuchung und zur Steuerung des betrachteten Prozesses dienen. Die Eingriffsgrenze gibt die Höchst- bzw. Mindestwerte an, ausserhalb derer eine Korrektur des Prozesses erforderlich ist und eine Klärung der Ursachen erfolgen muss.

Einsatzgebiet der Qualitätsregelkarte

Die Qualitätsregelkarte dient zur frühzeitigen Erkennung von Abweichungen im Prozessablauf. Zeitliche Veränderungen des Prozesses werden dabei in grafischer Form dargestellt, um systematische von zufallsbedingten Fehlern unterscheiden zu können. Das besondere Merkmal von Qualitätsregelkarten ist die Existenz von jeweils zwei Grenzen ober- und unterhalb des Sollwerts: Die näher am Sollwert liegende, innere Grenze bezeichnet man als Warngrenze. Die äusseren Grenzen hingegen sind die Eingriffsgrenzen, sie werden z.B. in der Spezifikation durch den Kunden vorgegeben. Liegt der Stichprobenwert zwischen Warn- und Eingriffsgrenze, sind die Prozessergebnisse noch im vom Kunden akzeptierten Bereich. Der Prozess muss jedoch beobachtet werden. Liegt der Stichprobenwert dagegen ausserhalb der unteren oder oberen Eingriffsgrenzen, ist sofortiges Handeln nötig. Die Shewhart-Regelkarte ist einer der ältesten und einfachsten Regelkartentypen. Sie dient zur Überwachung von Mittelwerten aus Mehrfachprüfergebnissen oder auch von Einzelergebnissen. Hierbei geht man von der Annahme aus, dass die ermittelten Prüfergebnisse normalverteilt sind. Typischerweise sind daher 95 % der Prozessergebnisse innerhalb der Warngrenzen, 99 % innerhalb der Eingriffsgrenzen zu erwarten.

Konkretes Vorgehen

  • Der Istzustand für den «normalen» Prozessverlauf wird aus dem Fertigungsvorlauf bestimmt (z.B. Anzahl der fehlerhaften Einheiten in der Stichprobe oder Anzahl der Fehler je Prüfeinheit).
  • Der Stichprobenumfang oder die Grösse der Prüfeinheit wird festgelegt.
  • Die Mittellinie und die Eingriffs- und Warngrenzen werden aus dem zweiseitigen Zufallsstreubereich ermittelt. Für Eingriffsgrenzen wird der 99-%-Zufallsstreubereich und für Warngrenzen der 95-%-Zufallsstreubereich angewandt.
  • Damit die Prüfergebnisse eindeutig zugeordnet werden können, wird von den unteren Eingriffsgrenzen 0,5 subtrahiert und zu den oberen Eingriffsgrenzen 0,5 addiert.
  • Die Grenzen werden in das Formular eingetragen.
  • Praktisch werden einem Prozess in regelmässigen Abständen Stichproben entnommen und die Messwerte oder Kenngrössen in die Regelkarte eingetragen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Stichprobe einen möglichst kurzen Zeitraum der Fertigung repräsentiert, in dem keine Änderungen der Fertigungsbedingungen erfolgt sind.
  • Die entstandene Kurve wird interpretiert. Die Kurve des Merkmals zeigt dessen zeitlichen Verlauf an, Muster in der Kurve deuten auf eventuelle Probleme.

Typische Muster sind:

  • «Run»: Liegt vor, wenn sieben aufeinanderfolgende Mittelwerte der Qualitätsregelkarte ununterbrochen auf einer Seite des Bereichs der Eingriffsgrenzen liegen.
  • Trend: Liegt vor, wenn sieben aufeinanderfolgende Mittelwerte der Qualitätsregelkarte eine ununterbrochene Tendenz nach oben oder unten aufweisen.
  • «Middle Thrid»: Liegt vor, wenn weniger als 40 % oder mehr als 90 % der letzten 25 Mittelwerte im mittleren Drittel der Eingriffsgrenzen liegen. Die Unterschreitung von 40 % spiegelt eine zu breite Verteilung wider. Bei der Überschreitung von 90 % könnte eine Funktionsstörung bei der Messung oder eine falsche Eingabe der Eingriffsgrenzen vorliegen.
  • Überschreitung der Eingriffsgrenzen: Der Prozess liegt noch innerhalb der Toleranz. Durch Nachregeln und Eingreifen kann verhindert werden, dass Ausschuss auftritt.

Nutzen der Qualitätsregelkarte

Die Qualitätsregelkarte ist im laufenden Prozess ein dauerhaftes Frühwarnsystem, das Abweichungen erkennen hilft, bevor Toleranzgrenzen überschritten werden, also Ausschuss produziert wird. Besonders bei grossen Stückzahlen können anhand der Qualitätsregelkarte qualitative Trends im laufenden Produktionsprozess durch die vom Bediener durchgeführte Prüfung erkannt werden. Zwar finden durch die Anwendung der Qualitätsregelkarte keine direkten Prozessverbesserungen statt, jedoch lassen sich wertvolle Anhaltspunkte für langfristige Verbesserungen gewinnen. Da es neben der Shewhart-Regelkarte noch eine grosse Anzahl weiterer Regelkartentypen gibt, erfordern die Auswahl der passenden Karte und ihre Anwendung statistisches Wissen.

Zudem ist für die erfolgreiche Anwendung der Qualitätsregelkarte wichtig, dass die Stichproben regelmässig und unter annähernd identischen Bedingungen gezogen werden. Beides gewährleistet, dass Veränderungen am Prozess tatsächlich direkt ersichtlich und nicht durch den Erhebungsprozess selbst verzerrt werden. Ebenso wie bei signifikanten Mustern im Kurvenverlauf muss der Grund für das Überschreiten der Eingriffsgrenzen hinterfragt werden. Hierzu kann z.B. das Ishikawa-Diagramm als Analysewerkezug verwendet werden.

Qualitätsregelkarte
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Übersicht: Qualitätsregelkarte

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