Was ist "SPC"?

SPC (Statistical Process Control), auf Deutsch „Statistische Prozesskontrolle“, ist eine Methode zur Überwachung und Steuerung von Fertigungsprozessen mithilfe statistischer Verfahren. Ziel ist es, Prozesse stabil zu halten und systematische Abweichungen frühzeitig zu erkennen, bevor fehlerhafte Produkte entstehen. SPC basiert auf der Erkenntnis, dass jeder Prozess einer natürlichen Streuung unterliegt, entscheidend ist, ob diese Streuung innerhalb definierter Grenzen bleibt oder auf eine störende Ursache hindeutet.

Grundprinzip der Regelkarten

Das Herzstück der SPC ist die Regelkarte (Control Chart). Sie wurde in den 1920er-Jahren von Walter A. Shewhart entwickelt und ist bis heute das wichtigste Werkzeug der statistischen Prozesskontrolle. Eine Regelkarte stellt Messwerte eines Qualitätsmerkmals chronologisch dar und ergänzt sie um drei zentrale Linien: den Mittelwert (Zentrallinie), die obere Eingriffgrenze (OEG) und die untere Eingriffgrenze (UEG). Die Eingriffgrenzen liegen typischerweise bei ± 3 Standardabweichungen vom Mittelwert.

Solange alle Messwerte innerhalb der Eingriffgrenzen liegen und kein systematisches Muster erkennbar ist, gilt der Prozess als statistisch beherrscht. Er unterliegt nur der natürlichen, zufälligen Streuung (Common Causes). Sobald ein Wert außerhalb der Grenzen fällt oder bestimmte Muster auftreten, etwa sieben aufeinanderfolgende Punkte oberhalb des Mittelwerts, liegt eine besondere Ursache (Special Cause) vor, die sofort untersucht werden muss.

Prozessfähigkeit: cp und cpk

Neben der Prozesskontrolle umfasst SPC auch die Bewertung der Prozessfähigkeit. Die Prozessfähigkeitsindizes cp und cpk setzen die Toleranzbreite ins Verhältnis zur Prozessstreuung. Der cp-Wert beschreibt die potenzielle Fähigkeit: Er vergleicht die Toleranzbreite (Differenz aus oberer und unterer Spezifikationsgrenze) mit der 6-Sigma-Streuung des Prozesses. Ein cp-Wert von 1,0 bedeutet, dass die Prozessstreuung genau der Toleranz entspricht, in der Praxis wird ein Wert von mindestens 1,33 angestrebt.

Der cpk-Wert berücksichtigt zusätzlich die Lage des Prozessmittelwerts relativ zur Toleranzmitte. Ein hoher cp-Wert bei gleichzeitig niedrigem cpk-Wert zeigt an, dass der Prozess zwar wenig streut, aber außermittig läuft, also systematisch zur oberen oder unteren Spezifikationsgrenze hin verschoben ist. Erst wenn beide Werte über dem geforderten Niveau liegen, gilt der Prozess als fähig und beherrscht.

Arten von Regelkarten

Je nach Art des überwachten Merkmals kommen unterschiedliche Regelkarten zum Einsatz:

• x̄/R-Karte: Die gebräuchlichste Regelkarte für messbare (variable) Merkmale. Sie überwacht den Mittelwert und die Spannweite von Stichproben und eignet sich besonders für Maße, Gewichte und Temperaturen.
• x̄/s-Karte: Ähnlich der x̄/R-Karte, aber mit der Standardabweichung statt der Spannweite. Wird bevorzugt bei größeren Stichprobenumfängen (n > 10) eingesetzt.
• p-Karte: Für attributive Merkmale, überwacht den Anteil fehlerhafter Einheiten in einer Stichprobe. Typische Anwendung: Ausschussquote pro Schicht.
• c-Karte: Zählt die Anzahl der Fehler pro Prüfeinheit. Geeignet, wenn ein Produkt mehrere Fehler gleichzeitig aufweisen kann, etwa Kratzer auf einer Oberfläche.

SPC im Kontext von TPM und Lean

In TPM-basierten Organisationen ist SPC ein zentrales Werkzeug der Qualitätserhaltung (Hinshitsu Hozen). Während die Autonome Instandhaltung Anlagenzustände stabilisiert und die Geplante Instandhaltung Ausfälle verhindert, sichert SPC die Prozessqualität durch präventive Erkennung von Trendverschiebungen. Damit ergänzt SPC die anlagenorientierten TPM-Säulen um eine prozessorientierte Qualitätsperspektive.

Im Lean Management unterstützt SPC das Jidoka-Prinzip, die Fähigkeit, Abweichungen sofort zu erkennen und den Prozess zu stoppen, bevor fehlerhafte Teile weitergegeben werden. Die Regelkarte macht Prozessabweichungen sichtbar und ermöglicht es dem Produktionsteam, gezielt nach Ursachen zu suchen, anstatt nur auf Endprüfungsergebnisse zu reagieren.

Einführung und typische Fehler

Die erfolgreiche Einführung von SPC erfordert mehr als die Installation einer Software: Mitarbeiter müssen verstehen, warum Regelkarten geführt werden, wie Stichproben korrekt entnommen werden und welche Reaktion bei einem Signal erforderlich ist. Ein häufiger Fehler ist die Verwechslung von Eingriffgrenzen und Spezifikationsgrenzen. Eingriffgrenzen beschreiben das tatsächliche Prozessverhalten und werden aus den Daten berechnet. Spezifikationsgrenzen hingegen definieren die kundengeforderte Toleranz. Ein Prozess kann innerhalb der Spezifikation liegen und dennoch nicht beherrscht sein.

Praxistipp: Starten Sie die SPC-Einführung an einer Anlage mit bekannten Qualitätsschwankungen. Erfassen Sie mindestens 25 Stichproben, bevor Sie Eingriffgrenzen berechnen. Schulen Sie das Produktionsteam in der Interpretation der Regelkarte, die beste Karte nützt nichts, wenn niemand auf ihre Signale reagiert.

Weiterführende Literatur

May, C. (2013): Säule 6: Qualitätserhaltung, in: YOKOTEN 04/2013, S. 3.

Romberg, C. (2016): QiP: Qualität im Prozess, in: YOKOTEN 02/2016, S. 6–8.

Rother, M.; May, C. (2019): Das Kata Praxishandbuch. CETPM Publishing, Herrieden.

Verwandte Konzepte

• Qualitätserhaltung, TPM-Säule, die SPC als zentrales Werkzeug nutzt.
• Jidoka, Automatische Fehlererkennung als Grundprinzip der schlanken Produktion.
• TPM, Ganzheitliches Produktivitätskonzept mit dem Ziel Null Verluste.
• OEE, Gesamtanlageneffektivität, deren Qualitätsrate durch SPC verbessert wird.
• KVP, Kontinuierliche Verbesserung auf Basis faktenbasierter Analyse.
• ZDF, Zahlen, Daten, Fakten als Grundlage jeder Prozessentscheidung.