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Beherrschter Prozess: Definition, Prozessfähigkeit und SPC

Ein beherrschter Prozess ist ein Prozess, dessen Ergebnisse nur noch zufällig und in vorhersagbarem Rahmen schwanken: Lage und Streuung der gemessenen Merkmale bleiben über die Zeit stabil, oder sie verändern sich auf eine bekannte, einkalkulierte Weise – etwa durch gleichmäßigen Werkzeugverschleiß. Man spricht auch vom stabilen Prozess oder vom Prozess „unter statistischer Kontrolle“. Weil sein Verhalten vorhersagbar ist, lässt sich zuverlässig sagen, welche Qualität er morgen liefern wird.

Zufällige und systematische Einflüsse

Kein Prozess liefert exakt gleiche Ergebnisse. Die Statistik unterscheidet seit Walter Shewhart zwei Arten von Ursachen:

  • Zufällige Einflüsse sind viele kleine, ständig wirkende Ursachen – leichte Schwankungen in Material, Temperatur, Spannkraft. Sie gehören zum Prozess und erzeugen ein gleichbleibendes Streubild.
  • Systematische (besondere) Einflüsse sind einzelne, benennbare Ursachen – Werkzeugbruch, neue Materialcharge, falsche Einstellung, ungeschulte Vertretung. Sie verschieben die Lage oder vergrößern die Streuung.

Ein Prozess ist beherrscht, wenn nur zufällige Einflüsse wirken. Tritt ein systematischer Einfluss auf, ist die Ursache zu finden und abzustellen; an einem beherrschten Prozess dagegen führt ständiges Nachregeln zu mehr Streuung, nicht zu weniger.

Beherrscht ist nicht gleich fähig

Beherrschtheit sagt nur, dass der Prozess stabil ist – nicht, dass er die Toleranz einhält. Dafür steht die Prozessfähigkeit: Sie vergleicht die Streuung des Prozesses mit dem Toleranzbereich. Vier Fälle sind möglich:

  • Beherrscht und fähig: stabil und sicher innerhalb der Toleranz – der Zielzustand; Prüfaufwand kann sinken.
  • Beherrscht, aber nicht fähig: stabil, aber zu breit oder außermittig – der Prozess liefert vorhersagbar Ausschuss. Abhilfe schafft nur eine Prozessänderung oder Zentrierung, nicht mehr Kontrolle.
  • Nicht beherrscht, aber derzeit in Toleranz: die Ergebnisse passen, aber niemand weiß, wie lange noch.
  • Weder beherrscht noch fähig: zuerst stabilisieren, dann verbessern.

Fähigkeitskennzahlen wie Cp und Cpk dürfen streng genommen erst berechnet werden, wenn der Prozess beherrscht ist – sonst beschreiben sie eine Momentaufnahme. Üblich ist die Forderung Cpk ≥ 1,33, für sicherheitsrelevante Merkmale in der Automobilindustrie häufig 1,67.

Nachweis mit der Qualitätsregelkarte

Ob ein Prozess beherrscht ist, zeigt die statistische Prozesslenkung (SPC). In einem Vorlauf werden regelmäßig kleine Stichproben gezogen, Mittelwert und Streuung berechnet und daraus Eingriffsgrenzen abgeleitet – in der Regel drei Standardabweichungen um die Mittellinie. Danach wird jede neue Stichprobe in die Regelkarte eingetragen. Hinweise auf einen nicht beherrschten Prozess sind ein Punkt außerhalb der Eingriffsgrenzen, sieben Punkte in Folge auf einer Seite der Mittellinie (Run) oder sieben Punkte in Folge steigend oder fallend (Trend). Dann wird eingegriffen, die Ursache gesucht und die Maßnahme dokumentiert. Das einzelne überwachte Merkmal heißt beherrschtes Prozessmerkmal.

Normbezug: ISO 9001, IATF 16949 und Statistiknormen

Die ISO 9001 verlangt in Abschnitt 8.5.1, Produktion und Dienstleistungserbringung unter beherrschten Bedingungen durchzuführen. Gemeint ist das weiter als im statistischen Sinn: Arbeitsunterlagen, geeignete Infrastruktur und Messmittel, kompetentes Personal, Überwachung an geeigneten Stellen und die Validierung von Prozessen, deren Ergebnis sich nicht prüfen lässt (siehe spezieller Prozess). Abschnitt 9.1.1 verlangt festzulegen, was mit welchen Methoden überwacht und gemessen wird – statistische Verfahren sind dafür eine Möglichkeit, keine Pflicht.

Verbindlich wird SPC in der Automobilindustrie: Die IATF 16949 fordert für die im Produktionslenkungsplan festgelegten Merkmale Prozessfähigkeitsuntersuchungen, den Nachweis stabiler Prozesse und Reaktionspläne für den Fall, dass ein Prozess instabil oder nicht fähig ist. Die statistischen Begriffe stammen aus der Qualitätsnormung (DIN 55350); Verfahren beschreiben die Normenreihen ISO 7870 für Regelkarten und ISO 22514 für Prozessfähigkeit.

Praxisbeispiel: Drehteil mit engem Durchmesser

Ein Zulieferer fertigt eine Welle mit dem Durchmesser 20 mm und 0,04 mm Toleranz. Alle zwei Stunden werden fünf Teile gemessen und in eine Regelkarte eingetragen. Über Wochen liegen alle Punkte unauffällig zwischen den Eingriffsgrenzen, der Cpk beträgt 1,5 – beherrscht und fähig. Dann steigen sieben Mittelwerte nacheinander an, obwohl noch kein Teil außerhalb der Toleranz liegt. Der Trend führt zur Ursache: Die Wendeschneidplatte verschleißt schneller, seit der Lieferant des Vormaterials gewechselt hat. Das Wechselintervall wird verkürzt, die Karte läuft wieder ruhig – und kein einziges Teil musste aussortiert werden. Ohne Regelkarte wäre das Problem erst in der Endprüfung oder beim Kunden aufgefallen.

Häufige Fragen zum beherrschten Prozess

Was ist der Unterschied zwischen einem beherrschten und einem fähigen Prozess?

Beherrscht bedeutet stabil: Lage und Streuung der Ergebnisse ändern sich nicht oder nur auf bekannte Weise, der Prozess ist vorhersagbar. Fähig bedeutet, dass diese Streuung sicher in die Toleranz passt. Ein Prozess kann stabil und trotzdem nicht fähig sein – dann produziert er vorhersagbar Ausschuss und muss technisch verbessert werden.

Wie weist man nach, dass ein Prozess beherrscht ist?

Mit einer Qualitätsregelkarte aus der statistischen Prozesslenkung (SPC). Regelmäßige Stichproben werden gegen Eingriffsgrenzen geprüft, die aus dem Prozess selbst berechnet wurden. Liegen alle Punkte innerhalb der Grenzen und zeigen weder Trends noch lange Folgen auf einer Seite der Mittellinie, gilt der Prozess als beherrscht.

Verlangt die ISO 9001 statistische Prozesslenkung?

Nein. Die ISO 9001 fordert beherrschte Bedingungen in der Produktion und Dienstleistungserbringung (Abschnitt 8.5.1) und geeignete Methoden zur Überwachung und Messung (9.1.1), schreibt aber keine statistischen Verfahren vor. Anders die IATF 16949 für die Automobilindustrie: Dort sind Prozessfähigkeitsnachweise und Reaktionspläne für instabile Prozesse Pflicht.

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