SPC / Fertigungsbegleitende Prüfung

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  Um was geht es?

Die statistische Prozesslenkung (auch statistische Prozessregelung oder statistische Prozesssteuerung, engl. statistical process control, SPC genannt) wird üblicherweise als eine Vorgehensweise zur Optimierung von Produktions- und Fertigungsprozessen verstanden.

Nachdem der zu untersuchende Prozess eindeutig definiert wurde, muss von einem Prozesskenner festgelegt werden, welche Messgrößen von Bedeutung sind. Diese müssen dann planmäßig während der laufenden Produktion erfasst werden. Die Auswertung erfolgt dann mittels Qualitätsregelkarten.

Die Zeiten in denen man am Ende des Fertigungsprozesses eine Endkontrolle auf Einhaltung der geforderten Qualitätsmerkmale durchgeführt hat gehören der Vergangenheit an. Heute muss man vielmehr im laufenden Fertigungsprozess die Stabilität des Prozesses überwachen und regeln um der Fehlervermeidung und somit der Null-Fehler-Strategie näher zu kommen.

Dazu erhalten Sie am CAQ-Markt eine Vielzahl von Softwarelösungen, die sich mit der Thematik der SPC (Statistische Prozess-Regelung)– bzw. Fertigungsprüfung auseinander setzen. Doch die Anforderungen an eine solche Software gehen weit über die pure Messwerterfassung in der Fertigung hinaus. Neben den Funktionen zur klassischen SPC sind auch Integrationen zu weiteren Modulen der CAQ-Software von unschätzbarem Wert um dem Gedanken der Fehlervermeidung mit Hilfe eines funktionierenden Qualitätsregelkreises näher zu kommen.

Insofern werden wir in diesem Beitrag nicht nur die erforderlichen Funktionen eines SPC-Moduls näher beleuchten, sondern uns auch mit begleitenden Funktionen einer CAQ-Software beschäftigen, die zu einem lückenlosen Regelkreis zur Fehlervermeidung beitragen.

Leider setzen einige Anwender, aber auch Anbieter den Begriff SPC mit einer einfachen Messwerterfassung und einer damit verbundnen statistischen Auswertung gleich. Doch SPC ist weitaus mehr. Durch die Regelung des Prozesses greifen Sie nämlich schon in den Fertigungsprozess ein, bevor ein Fehler entsteht bzw. Ausschuss produziert wird.

Damit diese Regelung aber richtig funktioniert, müssen Sie auf gewisse Funktionen achten, die die CAQ-Software zur Verfügung stellen muss.

Bei einer SPC-Prüfung entnehmen Sie regelmäßig Stichproben aus der laufenden Fertigung und prüfen diese auf festgelegte Merkmale, die im Prüfplan vordefiniert sind. Diese Stichproben können nach einer festgelegten Anzahl gefertigter Teile, also z.B. alle 100 Teile, nach Zeit, z.B. 1 mal pro Schicht oder alle 20 Minuten erfolgen. Dazu muss Ihnen die CAQ-Software mitteilen, dass jetzt wieder eine Prüfung fällig ist.

Oftmals werden Prüfaufträge mehrerer Maschinen auf einem PC in der Fertigung zusammengefasst, weil nicht an jeder Maschine einen PC-Arbeitsplatz zu Verfügung steht. Dann ist es wichtig, dass die Software dem Werker klar und auch von Weitem ersichtlich mitteilen kann, dass eine Stichprobenprüfung durchzuführen ist.

Die Informationen welche Merkmale mit welchen Qualitätsanforderungen, ob messend oder auch als Sichtprüfung durchgeführt werden müssen, erhält die Software durch den zuvor definierten Prüfplan, so dass der Werker bei einer Prüfung dem System nur die geforderten Ergebnisse zurückmeldet. Das SPC-Modul entscheidet dann, ob diese Werte oder Ergebnisse innerhalb der Toleranzgrenzen liegen, oder ob sich im weitern Verlauf der Fertigung ein Problem einstellen wird. Dazu werden zuvor z.B. Eingriffs- oder Warngrenzen definiert und das SPC Modul weißt den Werker bei Verletzung dieser Grenzen schon frühzeitig auf kommende Probleme hin, so dass jetzt schon Maßnahmen getroffen werden können um den kommenden Ausschuss bzw. Fehler zu vermeiden.

Dazu ist es allerdings notwendig, dass das SPC Modul mit den gängigen statistischen Verfahren wie z.B. einer Überwachung auf RUN oder TREND ausgerüstet ist. Dabei werden nämlich die Werte der vorherigen Stichproben und der aktuellen Stichprobe analysiert und eine Vorhersage für die kommende Stichprobe getroffen.

Wenn nun doch eine Toleranzgrenzenverletzung auftritt müssen sofort Maßnahmen ergriffen werden, die den Fehler ausschalten. Dazu sollte der Werker nach erfassen der fehlerhaften Stichprobe die Möglichkeit haben, geeignete Maßnahmen in der Software festzulegen. Damit diese Maßnahmen aber nicht nur erfasst und dokumentiert werden, sollte das CAQ-System in der Lage sein, den Prozessverantwortlichen z.B. per Email zu informieren und die Umsetzung der Maßnahme zu überwachen. Hierzu wäre es von Vorteil wenn gewisse Ereignisse aus der Fertigungsprüfung vom System überwacht und sofort an die entsprechenden Stellen kommuniziert werden.

Werden Maßnahmen getroffen die einen Eingriff in den Fertigungsprozess erfordern, ist oftmals z.B. auch eine Anpassung der zugehörigen FMEA erwünscht. Auch dies sollte durch das System dem jeweiligen Verantwortlichen mitgeteilt werden können.

Bei der Auswahl der erforderlichen Maßnahmen durch den Werker sollten Sie darauf achten, dass dieser einen für seinen Bereich zugeschnittenen Fehler- und Maßnahmenkatalog erhält, damit nicht aus einer Vielzahl von unnötigen Einträgen gewählt werden muss. Dies bedingt natürlich dass das CAQ-System in der Lage ist, hierarchische Fehler- und Maßnahmenkataloge darzustellen. Achten Sie auf diese Funktionalität.

Wie bereits erwähnt ist die Integration von weiteren Funktionen der CAQ-Software von großer Bedeutung. So kann es z.B. auch vorkommen, dass der aufgetretene Fehler in der Fertigung auf Fehler des Lieferanten zurückzuführen ist. Dann muss z.B. auch die Möglichkeit bestehen, nach Erzeugen einer Lieferantereklamation und einem hinterlegten Stichproben- bzw. Dynamisierungsplans für die Wareneingangskontrolle, die Prüfschärfe der nächsten Lieferung des Lieferanten anzupassen.

Auch eingehende Reklamationen von Kunden können eine direkte Auswirkung auf die laufende Fertigung haben, sodass z.B. der Prüfplan angepasst werden muss. Dabei müssen Sie darauf achten, dass die Änderung des Prüfplans, der ja als Grundlage des Prüfauftrages zum jeweiligen Fertigungsauftrag dient, sofort Auswirkungen bei der nächsten Stichprobe hat.

Oftmals ist dieser Eingriff aber mit Problemen verbunden, weil in diesem Fall der bestehende Prüfauftrag in der Fertigung erst storniert werden und mit den neuen Informationen des geänderten Prüfplans neu erzeugt werden muss.

Doch nicht nur bei Reklamationen kann diese Vorgehensweise wichtig sein, sondern auch z.B. in der Elektronikfertigung, wenn nach der Montage der Baugruppe eine Funktionsprüfung durchgeführt wird und bei dieser z.B. Toleranzgrenzen für Prüfungen in der Fertigung festgelegt werden.

Sprechen Sie die CAQ-Software Anbieter auf solche Fälle an und lassen Sie sich die Lösung dafür zeigen.

Wenn Sie in Ihrer Fertigung zur Aufnahme von Messwerten Vielstellen- bzw. Mehrstellenmessgeräte haben sollten Sie auf die Möglichkeit der Anbindung an die Software achten. Diese erfolgt oftmals mittels Interfaceboxen die die einzelnen Messwerte über mehrere Kanäle an die Software rückmelden. Hierzu ist es auch meistens erforderlich, dass die Software die Möglichkeit zum Verrechnen von Messwerten nach vorgegebenen Formeln bietet. Sprechen Sie diesen Punkt bei den Anbietern an und legen Sie diesen bei einer Auftragsvergabe auch schriftlich fest. Achten Sie dabei auch auf die vom Anbieter unterstützten Interfaceboxen und die Anschlussmöglichkeiten an Ihrem PC.

Im Zusammenhang mit der verwendeten Hardware sollten Sie auch prüfen, ob die Möglichkeit der Anbindung eines Barcodelesers oder auch eines Transponderlesegerätes besteht. Oftmals müssen sich die Werker bei einer Stichprobenprüfung im System anmelden, damit die Prüfung erfolgen kann. Wenn Sie in Ihrem Hause bereits Transpondertechnik z.B. bei der Zeiterfassung einsetzen, wäre es für die Werker eine Arbeitserleichterung diese Technik auch beim Anmelden im CAQ-System nutzen zu können.

Wir haben bereits erwähnt, dass die Stichproben entweder nach Stückzahl oder nach Zeit erfolgen können. Hierbei wäre ist es wichtig, die Zyklen z.B. bei einer Überwachung auf Zeit zu unterbrechen, wenn die Maschine angehalten wird. Dies kann beispielsweise durch eine Kopplung der BDE-Software mit dem CAQ-System erfolgen. Sprechen Sie die CAQ-Anbieter auf diesen Fall an.

Eine Besonderheit der Stichprobenerfassung stellt die Erfassung von Messwerten aus Werkzeugen mit mehreren Kavitäten dar. Wenn Sie Werkzeuge mit mehreren Nestern oder Spuren haben, sollten Sie auf die Möglichkeit achten, die Messwerte auch nach Nest oder Spur erfassen zu können. Hier werden Sie von den Anbietern verschiedene Lösungsmöglichkeiten gezeigt bekommen. Achten Sie aber unbedingt darauf, wie sich die Software beim Verschließen von Nestern bzw. Spuren verhält. Genauso wichtig wäre dabei auch die Möglichkeit eine sog. Negativerfassung zu machen. Dabei werden die Nest- bzw. Spurnummern nur bei Fehlerhaften Teilen erfasst und nicht bei jeder Messung. Dies kann den Werker, je nach Größe der gefertigten Teilen, wenn die Nest- / Spurnummer nur mit Hilfe einer Lupe ersichtlich ist, erheblich bei der Arbeit entlasten. Auch darauf sollten Sie die Anbieter ggfls. ansprechen.

Auch bei einer SPC-Prüfung ist die Effizienz der Prüfungen wichtig. So können Sie die Prüfungen erheblich reduzieren, wenn Sie Abhängigkeiten zwischen Prozess- und oder Produktmerkmalen identifizieren können. Dazu ist es aber notwendig, dass die CAQ-Software Korrelationsanalysen durchführen kann. Bei solch einer Korrelationsanalyse können Sie feststellen, dass z.B. die Länge 1 in direkter Abhängigkeit mit der Länge 2 steht, und der Werker vor Ort somit nicht beide Längen sonder nur die Länge 1 überwachen muss. Auch das kann den Arbeitsaufwand bei Prüfungen für den Werker erheblich reduzieren.

Genauso sollten Sie auf die Möglichkeit der Erfassungsart achten. So kann es z.B. leichter sein eine serielle Prüfung oder eine parallele Prüfung der einzelnen Teile einer Stichprobe sein. Bei einer seriellen- oder auch teilebezogenen Prüfung werden alle Merkmale der aktuellen Prüfung pro Teil erfasst. Bei einer parallelen- bzw. merkmalsbezogenen Prüfung werden die einzelnen Merkmale nacheinander pro Teil erfasst. Welche Erfassung für den Werker besser durchzuführen ist muss vorher entschieden werden. Wichtig ist aber dass Sie die Möglichkeit dazu haben. Sprechen Sie die Anbieter darauf an.

Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Messewerterfassung in der Fertigung ist die Oberfläche der Software. Diese sollte unbedingt auch ohne Maus bedienbar sein. Achten Sie unter Umständen auch auf eine Touchscreen optimierte Oberfläche, dies es dem Werker ermöglicht, die Software auch mit Handschuhen bedienen zu können.