Statistische Prozessregelung: Zeitreihenfolge und besondere Ursachen

Warum das wichtig ist

Dass die Messwerte eines Prozesses einander gleichen, ist nicht zu erwarten. Auch bei gleichbleibender Arbeitsdefinition entstehen kleine Schwankungen. Die statistische Prozessregelung bewertet diese Schwankung auf der Zeitachse. Gefragt wird nicht nur, ob der Mittelwert nahe am Ziel liegt, sondern auch, ob die Schwankung aus demselben Prozessverhalten stammt. Eine Regelkarte vergleicht neue Beobachtungen mit einer Bezugsanordnung, die aus früheren Beobachtungen berechnet wurde. Liegt ein Punkt außerhalb der Grenze, ist das ein Untersuchungshinweis. Die Ursache des Signals lässt sich nicht unmittelbar aus der Karte ablesen. Erklärungen wie Einstellung, Material, Messung oder Aufzeichnungsfehler müssen anhand von Belegen zum Zeitpunkt des Ereignisses geprüft werden. Die Karte nennt die Ursache nicht; sie zeigt, wo untersucht werden muss.

Die Spezifikationsgrenzen des Produkts geben an, bei welchen Werten das Produkt angenommen wird. Die Regelgrenzen dagegen werden aus der Streuung des beobachteten Prozesses und der gewählten Kartenstruktur berechnet. Herkunft und Zweck sind verschieden. Während alle Produkte innerhalb der Spezifikation bleiben, kann im Prozess ein Änderungssignal entstehen. Umgekehrt kann ein Prozess statistisch stabil wirken, während ein Teil der Verteilung außerhalb des Annahmebereichs liegt. Deshalb wird „unter Kontrolle“ nicht im Sinn von „alle Produkte sind in Ordnung“ verwendet. Für die Produktentscheidung braucht es Spezifikation und gültige Messung; für das Prozessverhalten werden Zeitreihenfolge und eine geeignete Regelkarte untersucht. Beide Entscheidungen werden im selben Bericht unter getrennten Überschriften begründet.

Eine Teilgruppe besteht aus Messungen, die unter ähnlichen Kurzzeitbedingungen gemeinsam erhoben werden. Hier enthält jede Teilgruppe fünf nacheinander entnommene Produktmessungen. Die Reihenfolge der Teilgruppen bewahrt die Produktionszeit. Der Gruppenmittelwert hilft, die Veränderung der Lage zu beobachten, die Spannweite die Streuung innerhalb der Gruppe. Die Spannweite ist der größte Wert minus der kleinste Wert. Die Messwerte erst von klein nach groß zu sortieren und dann zu gruppieren hieße, die im Prozess erlebten Bedingungen umzuschreiben. Selbst wenn die Berechnungen solcher Gruppen richtig sind, bildet die Karte das eigentliche Zeitverhalten nicht ab. Aus welcher Probenahmeanordnung die Gruppen stammen, ist ebenso wichtig wie die Wahl des Koeffizienten.

Die Verlässlichkeit einer Regelkarte hängt nicht davon ab, dass die berechneten Linien ordentlich aussehen. Messdefinition, Probenhäufigkeit, Datenaufzeichnung und Reaktionsordnung müssen gemeinsam aufgebaut sein. Bei einem Signal kann eine Entscheidung zum Schutz des Produkts nötig sein; wer aber bei jeder Schwankung die Einstellung ändert, kann dem Prozess zusätzliche Schwankung hinzufügen. Vorab definierte Untersuchungsregeln sind deshalb erforderlich. Erst nach Sicht der Daten nur die Regel zu wählen, die das gewünschte Ergebnis liefert, ist nicht richtig. In dieser Lektion werden zuerst die Spannweitenkarte und dann die Mittelwertkarte untersucht. Grenzüberschreitung und Zeitreihe werden zusammen bewertet; dass kein Signal gefunden wird, gibt keine Sicherheit, dass in Zukunft nie ein Problem entsteht.

Formel