Prozessfähigkeit

Was bedeutet Prozessfähigkeit?

Prozessfähigkeit gibt an, ob ein Fertigungsprozess in der Lage ist, Produkte innerhalb der vorgegebenen Spezifikationsgrenzen herzustellen. Sie bewertet die Streuung der Prozessergebnisse im Verhältnis zur zulässigen Toleranz. Die Kennzahl Cp (Process Capability) beschreibt das grundsätzliche Potenzial des Prozesses. Die Kennzahl Cpk (Process Capability Index) berücksichtigt zusätzlich die Zentrierung des Prozesses innerhalb der Toleranzgrenzen.

Ein prozessfähiger Prozess produziert dauerhaft Teile, die die Qualitätsanforderungen erfüllen. Die Bewertung erfolgt auf Basis statistischer Auswertungen von Messdaten aus der laufenden Fertigung.

Wie wird Prozessfähigkeit berechnet?

Die Berechnung erfolgt über zwei Kennzahlen. Cp berechnet sich aus der Toleranzbreite geteilt durch die sechsfache Standardabweichung des Prozesses: Cp = (obere Spezifikationsgrenze minus untere Spezifikationsgrenze) / (6 × Standardabweichung).

Cpk berücksichtigt die Lage des Mittelwerts: Cpk = Minimum aus [(obere Spezifikationsgrenze minus Mittelwert) / (3 × Standardabweichung)] und [(Mittelwert minus untere Spezifikationsgrenze) / (3 × Standardabweichung)].

Ein Cpk-Wert von 1,33 gilt in vielen Branchen als Mindestanforderung für einen beherrschten Prozess. Werte über 1,67 kennzeichnen einen sehr fähigen Prozess. Bei Cpk unter 1,0 liegt ein Teil der Produktion außerhalb der Toleranz.

Praxisbeispiel aus der Industrie

Ein Drehprozess soll Wellen mit einem Durchmesser von 50 mm ± 0,1 mm fertigen. Die Messung von 100 Teilen ergibt einen Mittelwert von 50,02 mm und eine Standardabweichung von 0,025 mm.

Cp = 0,2 mm / (6 × 0,025 mm) = 1,33. Der Prozess hat grundsätzlich ausreichende Fähigkeit. Cpk = Minimum aus [(50,1 - 50,02) / (3 × 0,025)] und [(50,02 - 49,9) / (3 × 0,025)] = Minimum aus 1,07 und 1,60 = 1,07.

Der Cpk-Wert zeigt: Der Prozess ist nicht optimal zentriert und erreicht nicht die geforderte Fähigkeit von 1,33. Sie müssen den Mittelwert auf 50,00 mm einstellen.

Abgrenzung

Prozessfähigkeit unterscheidet sich von der Maschinenfähigkeit. Maschinenfähigkeit (Cm, Cmk) bewertet nur die Maschine unter Laborbedingungen mit wenigen Teilen. Prozessfähigkeit erfasst den gesamten Fertigungsprozess über längere Zeit inklusive aller Einflüsse wie Materialwechsel, Schichtwechsel und Werkzeugverschleiß.

Normen und Rechtsgrundlagen

Die Berechnung und Bewertung der Prozessfähigkeit ist in der ISO 22514 geregelt. Die Automobilindustrie fordert Prozessfähigkeitsnachweise im Rahmen der PPAP-Freigabe (Production Part Approval Process). Viele Branchen orientieren sich an den Vorgaben der ISO 9001 zum Qualitätsmanagement, die stabile und beherrschte Prozesse verlangt.