Was ist statistische Prozesskontrolle?

Das Ziel der statistischen Prozesskontrolle (SPC) ist es, durch den Einsatz statistischer Techniken einen kontrollierten Herstellungsprozess zu etablieren, um Prozessschwankungen zu reduzieren. Eine Verringerung der Variation führt zu:

Bessere Qualität
Niedrigere Kosten durch weniger Abfall, Ausschuss, Nacharbeit, Reklamationen usw.
Mehr Einblick in die Leistungsfähigkeit der Prozesse

Um zu kontrollierten Prozessen zu gelangen:

Messungen müssen auf korrekte Weise registriert (MSA) und die Daten auf korrekte Weise analysiert werden (SPC). Entscheidungen müssen auf der Grundlage der Analyse und eines geeigneten Verfahrens getroffen werden (OCAP), und Prozessanpassungen müssen registriert werden, um die Auswirkungen der Anpassungen zu verfolgen und zu bewerten (PDCA).

Der Prozess der SPC-Datenerfassung kann komplex sein, und in Fertigungsunternehmen ist es fast unmöglich, SPC ohne eine Echtzeit-SPC-Software effizient durchzuführen. Manchmal wird behauptet, dass SPC in Echtzeit auch in Excel durchgeführt werden kann. Eine richtige Antwort auf diese Aussage ist, dass Sie Ihre Buchhaltung auch in Excel erledigen können. Ohne eine geeignete Datenbank wird das nicht funktionieren. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie die Zukunft der SPC-Software aussieht, lesen Sie diesen Blog.

Erläuterung, was SPC ist

Das Ziel der SPC:

Das übergeordnete Ziel der SPC ist die kontinuierliche Verbesserung von Prozessen durch die Reduzierung von Abweichungen. Das Erreichen des Gesamtziels ermöglicht das Erreichen anderer damit verbundener Ziele, wie z.B.:

Höhere Kundenzufriedenheit und weniger Kundenbeschwerden.
Reduzieren oder eliminieren Sie die Notwendigkeit von Inspektionen in der Lieferkette.
Schaffen Sie ein vorhersehbares und konsistentes Qualitätsniveau.
Verringern Sie Ausschuss, Nacharbeit, Ausfallzeiten oder Inspektionskosten.
Effizientere Datenerfassung, Überprüfung, Analyse und Berichterstattung.
Bessere Kommunikation zwischen allen Ebenen der Organisation.
Erhöhte Produktivität.
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Eingeführt 1924

Von Walter Shewhart

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Kontrolltabellen

Zentrales Werkzeug in SPC

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40% schnellere Audits

Mit automatischer Rückverfolgbarkeit

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< 3 Monate

Vom Pilotprojekt bis zur vollständigen Markteinführung

Statistische Prozesskontrolle und Prozessvariation

Bei typischen Qualitätsmethoden in der Fertigung werden die Messungen mit den Grenzwerten der Spezifikation verglichen und das Ergebnis ist eine Pass/Fail-Entscheidung. Es gibt keine Hinweise auf Prozessschwankungen. Es ist wichtig, ein normales Variationsmuster für den Prozess festzulegen und es durch kontinuierliche Prozessüberwachung aufrechtzuerhalten. Wenn es eine Abweichung von der normalen Variation gibt, dann ist eine Störung aufgetreten und es müssen Prozessanpassungen vorgenommen werden.

SPC liefert die Techniken zum Messen, Aufzeichnen, Analysieren und zur Entscheidungsfindung. Wenn alle Störungen oder besonderen Ursachen für Abweichungen beseitigt sind, ist der Prozess statistisch kontrolliert. SPC ist jedoch viel mehr als nur die Analyse von Fertigungsprozessen. Es geht nicht nur um die Implementierung von Kontrollkarten. Es muss als ein umfassendes Qualitätsprogramm für die Fertigung gesehen werden.

Woher kommt SPC?

Obwohl SPC in den 1980er Jahren in der westlichen Industrie in den Vordergrund rückte, liegen die Ursprünge von SPC in den zwanziger Jahren in Amerika. Walter Shewhart (Bell Telephone Laboratories, USA, 1924) entwickelte Methoden der statistischen Qualitätskontrolle zur Verbesserung der Fertigungsqualität. Diese Methoden wurden von Dr. W.E. Deming (einem jüngeren Kollegen von Shewhart) in eine Managementphilosophie integriert. Unmittelbar vor dem Zweiten Weltkrieg schenkte das amerikanische Industriemanagement Deming und seinen Ansichten über statistische Techniken und einen offenen Managementstil nicht viel Aufmerksamkeit. Die Bemühungen Japans in der Nachkriegszeit, die Produktion zu steigern und mit der westlichen Industrie zu konkurrieren, machten Demings Philosophie jedoch attraktiv. Das japanische Top-Management kam zu dem Schluss, dass es die Qualität verbessern musste, und lud Deming Anfang der 1950er Jahre zu einem Vortrag nach Japan ein.

Die erfolgreiche Tour führte dazu, dass einige Unternehmen die Deming-Methoden einführten und innerhalb weniger Monate ihre Qualität und Produktivität steigerten. Das Engagement des japanischen Top-Managements, die Erkenntnis der Vorteile der SPC-Implementierung und die Philosophien von Deming bilden die Grundlage für den japanischen Wettbewerbsvorteil, wie wir ihn heute kennen. Deming stellte fest, dass ein Qualitätsprodukt nur dann hergestellt werden kann, wenn alle Prozesse in einem Unternehmen unter Kontrolle sind, so dass jeder in einem Unternehmen für die Qualität verantwortlich ist. Das Wissen in den Betrieben muss genutzt und die Mauern zwischen den Abteilungen müssen niedergerissen werden. Es liegt in der Verantwortung des Managements, den Mitarbeitern zu ermöglichen, mit den besten Methoden, den besten Maschinen usw. zu arbeiten. 1981 trat Deming in einer Dokumentation im amerikanischen Fernsehen auf: „Wenn Japan es kann, warum können wir es nicht?“

Die Reaktion war beachtlich und zum ersten Mal hörten Manager in Amerika auf seine Philosophie. Es wurde schnell bewiesen, dass SPC auch in der westlichen Industrie zu positiven Ergebnissen führen kann. Doch trotz der erhöhten Aufmerksamkeit auf dieser Seite des Globus befindet sich SPC immer noch in einem vorläufigen Stadium der Umsetzung.

Deming hat seine Philosophie in 14 Regeln des Managements zusammengefasst, die im Folgenden aufgeführt werden:

  • Schaffen Sie eine konstante Zielsetzung zur Verbesserung von Produkten und Dienstleistungen mit dem Ziel, wettbewerbsfähig zu werden, im Geschäft zu bleiben und Arbeitsplätze zu schaffen.
  • Übernehmen Sie die neue Philosophie. Wir befinden uns in einem neuen wirtschaftlichen Zeitalter, das von Japan geschaffen wurde. Eine Umstellung des westlichen Managementstils ist notwendig, um den weiteren Niedergang der Industrie aufzuhalten.
  • Beenden Sie die Abhängigkeit von Inspektionen, um Qualität zu erreichen. Eliminieren Sie die Notwendigkeit von Masseninspektionen, indem Sie Qualität von vornherein in das Produkt einbauen.
  • Beenden Sie die Praxis der Auftragsvergabe auf der Grundlage des Preises. Die Abteilungen für Einkauf, Design, Produktion und Vertrieb müssen mit den ausgewählten Lieferanten zusammenarbeiten, um die Gesamtkosten und nicht die Anschaffungskosten zu minimieren.
  • Verbessern Sie ständig und für immer jede Aktivität im Unternehmen, um die Qualität und Produktivität zu verbessern und so die Kosten ständig zu senken.
  • Institut Bildung und Ausbildung am Arbeitsplatz, einschließlich Management.
  • Führen Sie eine bessere Überwachung ein. Das Ziel der Überwachung sollte sein, Menschen und Maschinen zu helfen, bessere Arbeit zu leisten.
  • Vertreiben Sie die Angst, damit jeder effektiv für das Unternehmen arbeiten kann.
  • Bauen Sie die Barrieren zwischen den Abteilungen ab. Mitarbeiter aus Forschung, Design, Vertrieb und Produktion müssen als Team zusammenarbeiten, um Produktions- und Nutzungsprobleme, die bei dem Produkt oder der Dienstleistung auftreten können, zu lösen.
  • Schaffen Sie Slogans, Ermahnungen und Zielvorgaben für die Belegschaft ab, die neue Produktivitätsniveaus und Nullfehler fordern. Der Großteil der Ursachen für niedrige Qualität und niedrige Produktivität liegt im System und nicht in der direkten Kontrolle der Belegschaft.
  • Schaffen Sie Arbeitsstandards ab, die numerische Quoten vorschreiben. Nutzen Sie stattdessen Ressourcen und unterstützende Supervision, indem Sie die für die jeweilige Aufgabe zu beschreibenden Methoden anwenden.
  • Beseitigen Sie die Schranken, die dem Stundenarbeiter das Recht auf Stolz auf seine Arbeit nehmen. Die Verantwortung für die Überwachung muss von der reinen Anzahl auf die Qualität verlagert werden. Beseitigen Sie auch die Hindernisse, die den Menschen im Management und in der Technik das Recht auf Stolz auf die eigene Leistung nehmen.
  • Führen Sie ein energisches Programm für Weiterbildung und Umschulung ein. Neue Fähigkeiten sind erforderlich, wenn sich die Techniken, Materialien und Dienstleistungen ändern.
  • Lassen Sie alle Mitarbeiter des Unternehmens in Teams arbeiten, um den Wandel zu vollenden.

Von der Produktinspektion zur statistischen Prozesskontrolle

Traditionell haben die Hersteller akzeptiert, dass jedes Produkt Toleranzgrenzen haben muss, weil es unmöglich ist, Produkte ohne Abweichungen herzustellen. Die Toleranzgrenzen wurden in der Vergangenheit als Grundlage für die Qualitätskontrolle verwendet, d.h. die Ergebnisse von Produkttests liegen entweder innerhalb oder außerhalb dieser Grenzen. Zwischen- und Endprodukte werden daher nach der Herstellung geprüft und entweder bestanden oder nicht bestanden. Bei der Massenproduktion wird jedes Produkt geprüft und man verwendet Stichprobenpläne, um zu prüfen, ob eine Charge an den Kunden ausgeliefert werden kann.

Das Problem bei diesen Methoden ist, dass Schwankungen nicht berücksichtigt werden und dass die Inspektion im Lager nicht unmittelbar nach der Herstellung eines Produkts erfolgt, so dass die Mitarbeiter nicht in der Lage sind, Probleme sofort zu korrigieren und die Ursache zu finden, da die Mitarbeiter, die die Inspektion durchführen, normalerweise nicht die Mitarbeiter in der Produktion sind.

SPC zielt darauf ab, alle Störungen in einem Prozess zu beseitigen, Abweichungen zu reduzieren und zielgerichtet zu produzieren, was zu einer kontinuierlichen Prozessverbesserung führt. Fehler im Prozess, wie z.B. Werkzeugverschleiß, falsche Einstellungen, falsche Materialien usw., werden frühzeitig erkannt und ermöglichen so eine Produktion mit weniger Abweichungen und weniger Ausschuss.

Anforderungen der Industrie und Umsetzung

Immer mehr Branchen und Kunden verlangen die Einführung von SPC. In der Automobilindustrie (IATF 16949, VDA), in der Halbleiterindustrie, in der Luft- und Raumfahrt (AS13006), in der Medizintechnik usw. ist sie obligatorisch. Um die Vorteile einer SPC-Implementierung zu nutzen, müssen Sie SPC in Echtzeit implementieren. Die Daten sollten in der Fertigung gesammelt werden und die SPC-Ergebnisse sollten den Bedienern und der Fertigungsunterstützung sofort zur Verfügung stehen. Das bedeutet, dass Sie die SPC-Automatisierung in einer frühen Phase der Implementierung in Angriff nehmen müssen. Dies ist auch wichtig, um sicherzustellen, dass SPC effizient implementiert wird. Sie möchten keine teure Entwicklungszeit mit dem Sammeln und Bearbeiten von Excel-Dokumenten verlieren, um im Nachhinein eine SPC-Analyse zu erhalten.

Typische Aspekte, die bei der Implementierung und Automatisierung von SPC in Echtzeit berücksichtigt werden müssen, sind:

  • Erforderliche Funktionalität
  • Integration in die Organisation (3 Ebenen)
  • Integration in die IT-Architektur (ERP, MES, Hard- und Software, Big Data)
  • Integration mit anderer Qualitätssoftware (FMEA, MSA, OEE, CAPA)
  • Integration mit Lehren und Messsystemen (Kameras, PLC, CMM usw.)
  • Spezifische Branchen- oder Unternehmensanforderungen (FDA, IATF 16949, AS13006, gesetzliche Anforderungen, mehrere Sprachen, Zentralisierung, Berichterstattung
  • Schulung und (lokale) Unterstützung

Ergebnisse von SPC-Implementierungen

In den letzten 40 Jahren haben wir mit SPC-Implementierungen gute Ergebnisse erzielt. Einige Beispiele:

  • Ein pharmazeutisches Unternehmen hat durch die Reduzierung von Ausschuss und eine genauere Dosierung mehr als 900.000 pro Jahr gewonnen
  • Ein Solarunternehmen hat seine Einnahmen um 700K erhöht, indem es den Ertrag pro Solarzelle gesteigert hat
  • Ein Lebensmittelunternehmen reduziert Übergewicht mit 1%
  • Ein Halbleiterunternehmen hat die Inspektion am Ende der Produktionslinie vollständig abgeschafft
  • Ein Unternehmen für medizinische Geräte integrierte SPC mit OEE und Big Data und erzielte in 3 Monaten eine Produktivitätssteigerung von 25%

Nicht alle Unternehmen werden diese hohen Ergebnisse erzielen, aber in der Regel sehen wir immer eine bessere Kommunikation, eine effizientere Dateneingabe, Analyse und Berichterstattung sowie eine verbesserte Qualität.

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