Qualitätsregelkarten zur Überwachung der Fertigungslage mit Kurz- und Langzeitgedächtnis

Diplomarbeit von Jens Hitzinger

Einleitung:

In einer Marktwirtschaft wird ein Unternehmen langfristig nur bestehen können, wenn seine Produkte (Waren, Dienstleistungen) von hoher Qualität sind und dieses hohe Niveau vom Kunden wahrgenommen wird. Durch die Entwicklung des Marktes vom Hersteller- zum Käufermarkt hat der Kunde in der Regel die Wahl zwischen Produkten verschiedener Hersteller, sowie unterschiedlicher Qualität.

Diese, sich in den letzten Jahren abzeichnende Veränderung des Qualitätsbewußtseins spiegelt auch dessen Bedeutung im Unternehmen wider. Qualität ist heute zum strategischen Unternehmensziel aufgestiegen und trägt neben anderen Faktoren dazu bei, die Überlebenschancen des Unternehmens langfristig zu verbessern bzw. zu sichern. Um dieses zu gewährleisten, bedarf es einer auf die jeweilige Konkurrenzsituation abgestimmten Qualitätsstrategie. „Eine zeitgemäße Qualitätsstrategie beinhaltet bei der industriellen Fertigung den systematischen Einsatz qualitätssichernder Maßnahmen während des gesamten Produktlebenszyklus". In den einzelnen Phasen des Produktlebenszyklus werden unterschiedliche Anforderungen an das Unternehmen (Management) gestellt.

Um eine Einordnung des Themas dieser Arbeit zu erleichtern, wird kurz auf die einzelnen Phasen des Produktlebenszykluses eingegangen. Beginnend bei der Planungsphase, die das Produkt- und Prozeßdesign beinhaltet, über die Produktionsphase, welche die Bereiche Vorlaufauswertung, Serienfertigung und Abnahmeprüfung enthält, endet der Zyklus in der Markteinsatzphase mit der Distribution und Nutzung des Produkts. Eine abschließende Marktanalyse kann zur Produktinnovation und einem neuen Zyklusdurchlauf führen. Innerhalb des Produktlebenszykluses hat das Qualitätsmanagement die Aufgabe, alle erforderlichen qualitätswirksamen Aufgaben zu steuern und zu kontrollieren. Qualitätsmanagement ist die strikt kundenorientierte Strategie der Unternehmensführung und erfaßt alle betrieblichen Abläufe. „Seit 1992 ist nach der internationalen Norm ISO 8402 der Begriff „Qualitätsmanagement" und nicht mehr „Qualitätssicherung" der Oberbegriff für alle qualitätsbezogenen Aktivitäten".

Der Begriff Qualitätssicherung steht für alle Maßnahmen, die zur Erreichung von Qualität eingesetzt werden. Qualitätssicherung ist als eine Teilfunktion des Qualitätsmanagements anzusehen. In dieser Arbeit wird das wichtigste Instrument des Qualitätsmanagements, die Qualitätsregelkarte betrachtet, welche ein Instrument der Qualitätssicherung ist. Die Kontrolle der Serienfertigung erfolgt durch die statistikbasierte Prozeßüberwachung (SPC: Statistical Process Control), auch Fertigungsüberwachung genannt. Die Fertigungsüberwachung zielt darauf ab, bereits während der Produktion Qualitätsmängel festzustellen. Diese lassen sich durch unbefriedigende Stichprobenergebnisse lokalisieren und es kann entsprechend steuernd eingegriffen werden. Das Hauptinstrument der Fertigungsüberwachung ist die Qualitätsregelkarte (QRK). Die Hauptaufgabe von Qualitätsregelkarten besteht darin, ein Qualitätsmerkmal während der laufenden Produktion zu verfolgen und Fehler im Produktionsablauf möglichst frühzeitig zu entdecken. Aus der Vielzahl möglicher QRK werden im folgenden die gedächtnislose SHEWHART-Karte, die durch „Run-Rules" mit „Minigedächtnis" ausgestattete SHEWHART-Karte und die EWMA-Karte (Exponentially Weighted Moving Average) als QRK mit Gedächtnis eingeführt und erklärt. Für den Sensitivitätsvergleich in Kapitel 5 wird eine weitere SHEWHART-Karte mit Kurzzeitgedächtnis eingesetzt, deren Verhalten bei ungestörter Fertigung dem der klassischen SHEWHART- und EWMA-Karte entspricht. „Run Rules" sind Ergänzungsregeln, die die gedächtnislose SHEWHART-Karte mit einem Kurzzeitgedächtnis versehen. Eine QRK mit Gedächtnis schließt in den Bewertungsvorgang die Vergangenheitsdaten mit ein. Von einem Kurzzeitgedächtnis spricht man, wenn nur wenige der letzten Stichprobenbefunde in die Bewertung der Qualitätslage mit einfließen. Werden dagegen alle bisher angefallenen Stichproben berücksichtigt, hat die QRK ein Gedächtnis mit unbegrenzter Länge. Eine gedächtnislose Karte schließt allein aufgrund der letzten Stichprobe auf den Qualitätsstatus. Als Prüfvariable wird ausschließlich der Stichprobenmittelwert X verwendet. Die Karten werden dann als SHEWHART-X- oder EWMA-X-Karten angesprochen. Diese Karten werden bezüglich Design, Teststatistik und Reagibilität gegenüber Prozeßverschiebungen miteinander verglichen.

Gang der Untersuchung:

Die SHEWHART-Karte wird in Abschnitt 2 eingeführt.

Kapitel 3 behandelt die SHEWHART-Karte mit Ergänzungsregeln. Diese „Run-Rules" werden in einem gesonderten Abschnitt (Kapitel 3.1) erläutert. Abschnitt 3.4 thematisiert die SHEWHART-Karte mit Warngrenzen.

Im folgenden Kapitel 4 wird die EWMA-Karte vorgestellt.

Im Anschluß (Kapitel 5) daran werden mit Hilfe eines Computerexperiments simulierte Daten erzeugt und das Verhalten der vorgestellten Karten bezüglich ihrer Sensitivität auf Abweichungen der Prozeßlage überprüft. Für die Vergleichbarkeit der Karten wird auf das Kriterium der mittleren Lauflänge (ARL-Funktion) zurückgegriffen. Anhand eines realen Datensatzes werden die Karten in Abschnitt 5.4 miteinander verglichen. Im letzten Abschnitt erfolgt eine kritische Beurteilung der bis dahin erfolgten Erkenntnisse.

Inhaltsverzeichnis: