Kontrollkarte

Kontrollkarten sind ein grafisches Werkzeug zur statistischen Prozessüberwachung und gehören zu den 7 grundlegenden Werkzeugen der Qualitätskontrolle in der Fertigung.

Kontrollkarten sind Liniendiagramme, mit denen Produktabweichungen auf einen Blick erkennbar sind. Der schwankende Teil der Kurve schwankt um eine mittlere „Kontrolllinie“, die einen bestimmten Qualitätsstandard darstellt.

Der Zweck der Kontrollkarte besteht darin, Prozessfehler und Anomalien zu erkennen und mögliche Verbesserungen zu modellieren. Sie werden häufig in der industriellen Fertigung und im Prozessmanagement eingesetzt, insbesondere wenn es um kontinuierliche Verbesserungen geht.

Was ist eine Kontrollkarte?

Eine Kontrollkarte ist eine heuristische Methode zur Prozessregulierung, die in der industriellen Fertigung sowie in anderen Bereichen der Produktion in Unternehmen eingesetzt wird.

Eine Regelkarte wird in der Regel für Zeitreihendaten (auch als kontinuierliche Daten bezeichnet) verwendet. Sie ist äußerst nützlich für folgende Zwecke:

• Aufdecken der Ursachen für Abweichungen in der Produktion
• Überwachung von Prozessen auf überdurchschnittliche Abweichungsraten
• Beurteilung, ob ein Prozess auf die Grundlagen zurückgeführt oder insgesamt verbessert werden muss
• Regelmäßige, wartungsarme Produktionssteuerung

Shewhart und statistische Prozesskontrolle

Kontrollkarten für die Fertigung wurden in den 1920er Jahren von Walter A. Shewhart erfunden. Sie haben vielleicht schon einmal von Shewhart im Zusammenhang mit seinem umfassenderen Rahmenkonzept Statistical Process Control (SPC) gehört. Er arbeitete auch mit Edwards Deming zusammen, einer weiteren historischen Schlüsselfigur im Bereich des industriellen Produktmanagements: Deming war bekannt für die Erfindung des Total Quality Management (TQM).

Kontrollkarten werden eher mit Shewhart in Verbindung gebracht und werden auch als Instrument der statistischen Prozessüberwachung (SPM) bezeichnet.

Festlegung von Kontrollgrenzen

Wenn ein Produktionsprozess „unter Kontrolle“ ist, bedeutet dies, dass er normal mit verständlichen, zuordenbaren Fehlern abläuft. Diese Fehler sind unvermeidbare Vorkommnisse, die die Qualität des Produkts nicht beeinträchtigen. Der durchschnittliche Standard wird durch die Kontrolllinie in der Mitte des Diagramms dargestellt, die sich horizontal von links nach rechts erstreckt.

In einer typischen Regelkarte gibt es zwei weitere gerade horizontale Linien: die obere Regelgrenze (UCL) und die untere Regelgrenze (LCL), die sich jeweils oberhalb und unterhalb der mittleren Regellinie befinden. Diese Linien stellen die Regelgrenzen dar, und alles außerhalb dieser Außengrenzen stellt eine nicht zuordenbare oder besondere Abweichung dar. Die oberen und unteren Regelgrenzen werden anhand der Standardabweichung vom Mittelwert berechnet.

Prognosefähigkeiten

Kontrollkarten können auch in Ihrem Analyse-Toolkit zur Vorhersage zukünftiger Produktionsziele verwendet werden. Dabei gibt es nur einen Trick: Sie können nur Vorhersagen anhand von Prozessen treffen, die sich bereits in einem kontrollierten Zustand befinden.

Wenn man darüber nachdenkt, macht das durchaus Sinn: Wenn Sie gebeten würden, eine bereits stark schwankende Kontrollkarte weiterzuführen, hätten Sie keine verlässlichen Informationen, um Vorhersagen über die zukünftige Entwicklung zu treffen. Eine Vermutung wäre dann genauso gut wie die nächste.

Wenn die Regelkarte jedoch zeigen würde, dass die Prozesse unter Kontrolle sind (d. h. die Schwankungslinie normale Inkremente aufweist, die einem Muster entsprechen, das sich eng an die Regellinie hält), könnten Sie eine zuverlässige Vorhersage über die kommenden Daten in diesem Muster treffen.

Aus diesem Grund sind Regelkarten für die kontinuierliche Verbesserung so wichtig – ein richtig eingerichteter Graph kann Einblicke in die Daten liefern, die Sie ihm zuführen, und sogar darüber hinaus.

Untertypen von Regelkarten

Neben der oben beschriebenen Grundversion gibt es viele verschiedene Arten von Regelkarten. Glücklicherweise unterstützt die meisten MES-Software (einschließlich VKS) diese tiefergehende Analyse. Wir werden hier auf einige dieser Untertypen eingehen, aber beachten Sie, dass es noch mehrere weitere, sehr spezifische Typen gibt.

Weitere Arten von Regelkarten sind nachfolgend aufgeführt:

• P-Diagramm: wird für zählbare Daten verwendet, bei denen jeder Datenpunkt ein Verhältnis zu seinem eigenen Stichprobensatz darstellt
• NP-Diagramm: wird zum Zählen (nicht) konformer Elemente verwendet
• C-Diagramm: wird zum Anzeigen (nicht) konformer Elemente mit einer konsistenten Größe oder einem konsistenten Zeitrahmen verwendet
• U-Diagramm: wird zum Anzeigen nicht konformer Elemente pro variabler Einheit verwendet
• MR-Diagramm: Wird für Beobachtungsprozessabweichungen verwendet und zeigt die Schwankungsbreite im Zeitverlauf an.

X-Bar- & R-Diagramm

Dies ist eine der gängigsten Varianten der Regelkarte und besteht eigentlich aus zwei Diagrammen, dem X-Bar- und dem R-Diagramm. Ein R-Diagramm wird auch als Prozessabweichungsdiagramm bezeichnet. Das X-Bar-Diagramm ist als Prozessmittelwertdiagramm bekannt.

Das R-Diagramm wird zuerst herangezogen, um zu sehen, ob die Stichprobenvariabilität statistisch unter Kontrolle ist, wie unten dargestellt:

Wenn es sich um eine statistische Kontrolle handelt, wird anhand des X-Balkens überprüft, ob der Stichprobenmittelwert ebenfalls innerhalb der statistischen Kontrolle liegt, wie unten dargestellt:

Dies ist nur eine Anwendungsmöglichkeit von Regelkarten für kontinuierliche Daten; andere Beispiele lassen sich leicht finden, sind jedoch sehr mathematisch, sodass automatisierte Regelkarten einfacher zu handhaben sind.