Maschinenfähigkeit

Maschinenfähigkeit ist ein Begriff aus der Produktionstechnik, der die Stabilität und Reproduzierbarkeit eines Produktionsschrittes auf einer Maschine in Produktion kennzeichnet.

Sie erlaubt eine Aussage darüber, mit welchem Anteil Ausschuss und Nacharbeit beim Betrieb dieser Maschine zu rechnen ist.

Die Maschinenfähigkeit kann bei der Qualitätssicherung über ein CAQ-Systemen berechnet werden. Die Maschinenfähigkeit hängt eng mit den Prozessfähigkeitsindizes C_p und C_pK eines Produktionsprozesses zusammen.

Maschinenfähigkeitsuntersuchung

Zur Ermittlung der Maschinenfähigkeit wird unter festgelegten Bedingungen eine vorher nach statistischen Kriterien festgelegte Stichprobe von Werkstücken (z. B. 50 Stück) hergestellt und anschließend die für die spätere Funktion des Teiles kritischen Größen gemessen. Die 5-M-Einflüsse Mensch, Material, Messmethode, Maschinentemperatur und Fertigungsmethode dürfen sich nicht bzw. nur gering ändern.

• Mensch: Dieselbe Person muss die Maschine während der Untersuchung bedienen.
• Material: Es muss das gleiche Material verwendet werden (z. B. Alu-Rohre eines Herstellers aus einer Lieferung).
• Messmethode: Gemessen wird über die ganze Untersuchungsdauer mit dem selben Messgerät.
• Maschinentemperatur: Die Temperatur der Maschine soll nicht schwanken, d. h. die Systeme der Maschine sind auf Betriebstemperatur.
• Fertigungsmethode: Es wird die gleiche Fertigungsmethode (Verfahren) angewendet, z. B. Drehen oder Schleifen.

Anschließend ermittelt man die für die Stichprobe zutreffende statistische Verteilung. Für Lehrzwecke wird oft eine Normalverteilung angenommen, die aber in der Produktion selten anzutreffen ist. Nun bestimmt man Lage und Streuung der gemessenen Größe. Daraus kann man die Maschinenfähigkeit als Zahlenwert ermitteln. In modernen Unternehmen wird oft eine Maschinenfähigkeit von 1,33 (entspricht 4 σ Standardabweichung bei Normalverteilung) oder 1,67 (entspricht 5 σ) angesetzt. Je kleiner der Wert, desto schlechter die Maschinenfähigkeit. Für die Maschinenfähigkeit werden dabei strengere Maßstäbe als an die Prozessfähigkeit angesetzt, da dort ja noch andere Einflussgrößen hinzukommen (z. B. Abweichungen des Materials zwischen verschiedenen Chargen).

Normalerweise ermittelt man 2 Werte: C_mK gibt eine Aussage darüber, wie der Mittelwert der Stichprobe zur vorgegebenen Toleranz liegt, C_m zeigt, wie groß die Streuung der Größe ist. Im Idealfall ist C_m = C_mK, da es in der Regel aber immer eine Abweichung zwischen Mittelwert und Nominalwert gibt, ist in der Realität C_mK < C_m.

Probleme und Anwendung

Der Begriff Maschinenfähigkeit hat in der Praxis zu Problemen geführt, da auf die Maschinenfähigkeit zu viele Einflussgrößen (Messmittel, Umgebung, Mitarbeiter, …) einwirken, so dass nur noch die Prozessfähigkeit mit den Kennzahlen C_p und C_pK und die Stabilität (Beherrschtheit) des Prozess verwendet werden sollte. Da die Maschinenfähigkeit im Vergleich zur Prozessfähigkeit deutlich leichter und schneller zu ermitteln ist, wird sie oft für die Erstbewertung einer Anlage/Maschine (z. B. bei einer Maschinenvorabnahme) eingesetzt.

Weblinks

• Berechnung der Maschinenfähigkeit mit qs-STAT: zur Maschinenabnahme und Prozessqualifikation
• Marktübersicht zu CAQ-Systemen von Qualitainer