Aufgabe 1: - von P. Merkelbach

Qualitätssicherung
Mechatroniker
Qualitätsmanagement
Die Qualität eines Produktes ist um so höher, je besser die Forderungen des Kunden
erfüllt werden. Qualitätssichernde Maßnahmen begleiten daher ein Produkt von der
Entwicklung über die Fertigung bis zur Garantiebearbeitung.
Die Marktchancen von Produkten werden besonders beeinflußt von:
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•
Der Qualitätsregelkreis
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 1

Qualitätssicherung
Mechatroniker
Qualitätsmerkmale
Die Qualität eines Produktes wird ganz wesentlich durch seine kennzeichnenden
Merkmale bestimmt
1. Qualitätsplanung
Die Qualitätsplanung hat die Aufgabe alle Maßnahmen zur Erfüllung der
Qualitätsforderungen zu koordinieren:
•
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•
•
Die Qualitätsplanung erstellt sogenannte Prüfpläne.
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
Um die Forderungen an ein Produkt wirtschaftlich zu erfüllen, müssen im gesamten
Qualitätskreis eines Produktes, d.h. von der Entwicklung bis zur Auslieferung, Fehler
möglichst vermieden werden.
Fehler bei der Planung und Herstellung können sich auf die Herstellkosten und den
Liefertermin auswirken. Muß eine Fehlerbeseitigung nach der Auslieferung an den Kunden
erfolgen, kann das sehr teuer werden. Beispiele dafür sind die Rückrufaktionen von
Fahrzeugherstellern und Garantieleistungen in Übersee. Sollten durch fehlerhafte
Produkte beim Kunden Folgeschäden entstehen, haftet auch dafür der Hersteller (Produkthaftung).
Zehnerregel der Fehlerkosten
Einflussmöglichkeit auf Kosteneinsparung
durch Fehlervermeidung
Entwurf Entwicklung Fertigung Kunde
Einflussmöglichkeit auf Kosteneinsparung
durch Fehlerbeseitigung
Fehlervermeidung ist wirtschaftlicher als Fehlerbeseitigung. Je früher ein Fehler entdeckt
und beseitigt wird, umso mehr Kosten können eingespart werden.
Eine wichtige Methode ist hierbei die Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse
(FMEA), die in der Konstruktion und auch im Fertigungsprozess durchgeführt wird un
möglicherweise auftretende Fehler so rechtzeitig erkennen soll, dass Maßnahmen zur
Fehlerverhütung noch wirksam werden können.
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
2. Qualitätslenkung
Durch die Qualitätslenkung wird der Produktionsprozeß überwacht und gesteuert, um eine
gleichbleibend hohe Produktionsqualität sicherzustellen.
Maßnahmen der Qualitätslenkung:
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Wichtig bei der Prozesslenkung ist die Unterscheidung nach den fünf möglichen
Einflüssen für die Streuung der Merkmalswerte.
Die 5M-Einflüsse auf die Prozessfähigkeit
Produkt
Gutteile
Rohteile,
Halbzeuge
Mensch Qualifikation, Verantwortungsgefühl, Belastungszustand,
Motivation
Maschine Steifigkeit, Positionsgenauigkeit, Rundlauf, Geradheit,
Gleichförmigkeit der Bewegung, Wärmegang
Werkzeug: Abmessungen, Form, Verschleißzustand, Steifigkeit
Material
Methode
Mitwelt
Abmessung, Festigkeit, Härte, Spannungen
Fertigungsverfahren, Arbeitsfolge, Prüfbedingungen
Betriebsklima, Raumgestaltung, Arbeitsbedingungen (Licht,
Lärm, Staub, Temperatur)
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
Qualitätslenkung an einer Schleifmaschine
(Messsteuerung)
Einflußarten
Zufallseinflüsse: sind auf viele Ursachen zurückzuführen und ergeben daher meist ein
gleichbleibendes Streubild und einen beherrschbaren Fertigungsprozess.
Systematische Einflüsse: haben eine oder wenige Ursachen, die unregelmäßig auftreten
können. Wenn systematische Einflüsse auftreten, muss eine Fehleranalyse durchgeführt
werden. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst die 5M-Einflüsse Material, Maschine,
Mensch, Methode und Mitwelt zu prüfen, um die Ursachen des Problems erkennen und
beseitigen zu können.
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
3. Qualitätsprüfung
Die Statistik befasst sich mit der zahlenmäßigen Erfassung von Massenvorgängen.
Bei der 100%-Prüfung werden alle Einheiten eines Fertigungsloses überprüft. Diese Art
der Prüfung ist teuer und wird bei Bauteilen, die eine lebenswichtige Funktion erfüllen
müssen, durchgeführt (Bremsen).
Bei der Erhebung von Stichproben wird eine große Anzahl von Werkstücken durch die
Auswertung von daraus entnommenen Stichproben beurteilt. Je größer der
Stichprobenumfang und die Anzahl der Stichproben ist, um so mehr wird die
Wahrscheinlichkeit einer Aussage zur Gewissheit.
Die Normalverteilung von Merkmalswerten
Zufällige Einflüsse auf einen Merkmalswert führen nach den Regeln der
Wahrscheinlichkeit zu einer symmetrischen Verteilung der Werte um einen Mittelwert. Die
Häufigkeitsverteilung der Messwerte nimmt die Form einer Gauß'schen Glockenkurve
an, die bei Normalverteilungen typisch ist.
Kennwerte der Normalverteilung von Stichproben
Der Mittelwert x (gesprochen x quer) fällt mit der maximalen Häufigkeit zusammen. Der
Mittelwert wird aus der Summe aller Einzelwerte x und dem Stichprobenumfang n
berechnet.
Summe der Messwerte x x
x
i ∑
=
= i
Anzahl der Messwerte n n
Die Spannweite R ist die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Wert einer
Stichprobe.
R = x max − x min
Die Standardabweichung s ist der Abstand vom Mittelwert zum Wendepunkt der
Häufigkeitskurve. Je größer die Streuung von Merkmalswerten durch Maschinen- und
Prozesseinflüsse ist, um so größer ist auch die Standardabweichung.
s
=
1 n
⋅ ∑
n − 1
i=
1
( m i − x)
2
Der Mittelwert x ist ein Maß für die Lage der Glockenkurve. die
Standardabweichung s und die Spannweite R sind ein Maß für die
Streuung von Merkmalswerten, d.h. für die Breite der Glockenkurve.
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
An einer automatisch beschickten spitzenlosen Aussenrundschleifmaschine (AD-RD 20)
werden Zylinderrollen (Z-Nr. 3.002.005.128) für Wälzlager geschliffen. Der
Aussendurchmesser beträgt ∅ 10h6 (9 bis 0 µm). Alle 200 Werkstücke wird ein Teil auf
einer pneumatischen Messstation mit einem Anzeigenskalenwert von 0,5 µm an 2 Stellen
gemessen.
Woche: 04.01.2002 – 08.01.2002
Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag
6 x Fase fehlt 12 x Planfläche nicht
gedreht
13 x zu kurz 2 x Fase fehlt 5 x Fase fehlt
3 x Oberflächenfehler 8 x Oberflächenfehler 9 x Fase fehlt 22 x Verfärbung 7 x Planfläche nicht
gedreht
9 x Planfläche nicht
gedreht
5 x Verfärbung 8 x Oberflächenfehler 12 x Oberflächenfehler 13 x Durchmesser unter
8 mm
4 x Fase fehlt 4 x Grat 7 x Grat
Arbeitsauftrag: Füllen Sie die Fehlersammelkarte und die Datensammelkarte aus.
Firma Fehlersammelkarte Nr 308
Maschinennummer: Forderung: Abteilung:
Fehlerbeschreibung(en):
Maschinen Bez.: Merkmale Verantwortlich:
Teil-Bezeichnung:
Datum (Beginn):
Teil- oder Sachnr.:
Datum (Ende):
Arbeitsanw.-Nr.: Seite: 1
Fase fehlt
Die Fase 1.25x45° fehlt an einer Seite oder an beiden Seiten
Oberflächenfehler
Die Oberfläche ist nicht drallfrei geschliffen oder weist Rillen
oder Riefen auf
Planfläche nicht gedreht
Die Planfläche wurde nicht überdreht
Verfärbung
Oberfläche ist angelaufen
zu kurz
Das Mass 27.5 mm liegt unterhalb der Tolenrazgrenze
Grat
Die Zylinderrolle weist durch das Schleifen eine Grat auf
Durchmesser unter 8 mm
Die Zylinderrollen können nicht geschliffen werden, da das
Durchmessermass unter 8 mm liegt
Skizze:
drallfrei geschliffen
Rz 1
27.50
1.25 x 45°
Anzahl nach
Nr. Fehler Zählstriche in 5er Päckchen
Abschluss
1 Fase fehlt IIII IIII IIII IIII IIII I 26
2 Oberflächenfehler IIII IIII IIII IIII IIII IIII I 31
3 Planfläche nicht gedreht IIII IIII IIII IIII IIII III 28
4 Verfärbung IIII IIII IIII IIII IIII II 27
5 zu kurz IIII IIII III 13
6 Grat IIII IIII I 11
7 Durchmesser unter 8 mm IIII IIII III 13
8
9
∅10h6
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
Woche: 04.01.2002 – 08.01.2002
Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag
1. Messung 9,9940 9,9940 9,9950 9,9940 9,9950
2. Messung 9,9985 9,9955 9,9985 9,9905 9,9965
3. Messung 9,9970 9,9950 9,9930 9,9970 9,9930
4. Messung 9,9980 9,9960 9,9950 9,9950 9,9960
5. Messung 9,9925 9,9955 9,9955 9,9925 9,9955
6. Messung 9,9935 9,9935 9,9965 9,9935 9,9955
7. Messung 9,9945 9,9945 9,9945 9,9945 9,9945
8. Messung 9,9965 9,9965 9,9915 9,9965 9,9955
9. Messung 9,9970 9,9950 9,9970 9,9920 9,9960
10. Messung 9,9955 9,9955 9,9955 9,9955 9,9945
Firma Datensammelkarte Nr 308
Maschinennummer: Forderung: Passgenauigkeit Abteilung:
Maschinen Bez.: AD-RD 20 Merkmale Durchmesser Verantwortlich:
Teil-Bezeichnung: Zylinderrolle Toleranz: 10h6 Datum (Beginn): 12.11.00
Teil- oder Sachnr.: 3.002.005.128 Toleranzmitte: 9.9955 Datum (Ende): 16.11.00
Arbeitsanw.-Nr.: Messmittel-Nr.: Seite: 1 von 1 Seiten
Was und wie soll gesammelt werden? Skizze:
Jede 200. Zylinderrolle soll auf der pneumatischen
Messstation an 2 Stellen gemessen werden.
Das Mass ist in die Spalte mit der entsprechenden
Massklasse als Strich einzutragen.
drallfrei geschliffen
Rz 1
27.50
1.25 x 45°
∅10h6
Bereich
Anzahl nach
Abschluss
Nr:
über: bis:
Zählstriche in 5er Päckchen
1 9.9890 9.9900
2 9.9900 9.9910 I
3 9.9910 9.9920 II 2
4 9.9920 9.9930 IIII 4
5 9.9930 9.9940 IIII I 6
6 9.9940 9.9950 IIII IIII II 12
7 9.9950 9.9960 IIII IIII III 13
8 9.9960 9.9970 IIII IIII 9
9 9.9970 9.9980 I 1
10 9.9980 9.9990 II 2
11 9.9990 10.0000
12 10.0010 10.0020
Arbeitsauftrag:
Erstellen Sie ein
Histogramm!
Anzahl der Messwerte
14
12
10
8
6
4
2
0
9,9900
9,9910
9,9920
9,9930
9,9940
9,9950
9,9960
9,9970
9,9980
9,9990
10,0000
10,0010
Messwert
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 8

Qualitätssicherung
Mechatroniker
Arbeitsauftrag: Berechnen Sie den Mittelwert x , die Spannweite R und die
Standardabweichung s!
x =
R =
s =
Maschinenfähigkeit und Prozessfähigkeit
Die Maschinenfähigkeit (c m ) vergleicht die Größe der Toleranz mit der Genauigkeit der
Maschine. Die kritische Maschinenfähigkeit (c mk ) beschreibt die Lage der Streuung
gegenüber der Toleranzmitte
Während die Maschinenfähigkeitsindizes c m und c mk auf idealen Bedingungen z.B. vor
Serienbeginn aufbauen, wird bei der Prozessfähigkeit (c p und c pk ) die Fähigkeit eines
Fertigungsprozesses im Rahmen der alltäglichen Produktion untersucht.
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 9

Qualitätssicherung
Mechatroniker
Statistische Prozesslenkung mit Qualitätsregelkarten (SPC)
Statistisch auswertbare Stichprobenergebnisse sind die Grundlage sowohl für die
Annahmeprüfung von bereits gefertigten Prüflosen als auch für die Qualitätslenkung und
Prozeßüberwachung. Bei der Prozeßlenkung werden aus der laufenden Fertigung in regelmäßigen
Abständen Stichproben entnommen und die Prüfergebnisse in Qualitätsregelkarten dargestellt.
Werden insgesamt etwa 5% eines Prüfloses durch eine regelmäßige Stichprobennahme erfaßt,
können fehlerhafte Teile nahezu vermieden werden. Die Qualitätsregelkarte ist daher ein einfaches
und wirkungsvolles Hilfsmittel zur Fertigungsüberwachung.
Aufbau der Qualitätsregelkarte
Auf der senkrechten Achse werden die Meßwerte und auf der waagrechten Achse die Prüfzeit
oder die Nummer der Stichprobennahme eingetragen.
Die Eingriffsgrenzen schließen den Bereich der zulässigen Werte ein. Bei Überschreitung dieser
Grenzen müssen alle seit der letzten Stichprobe gefertigten Teile aussortiert und die Störgrößen
beseitigt werden. Die Eingriffsgrenzen sind so zu wählen, daß bei störungsfreier Fertigung 99%
aller Meßwerte in diesem Bereich liegen.
Von den Warngrenzen werden bei störungsfreier Fertigung 95% der Meßwerte eingeschlossen.
Nach Überschreiten einer Warngrenze ist es zweckmäßig, entweder sofort oder nach kurzer Zeit
eine erneute Stichprobe zu ziehen, damit fehlerhafte Teile erst gar nicht entstehen können.
Sind Toleranzgrenzen vorgegeben, bilden sie den oberen und unteren Grenzwert. Zusätzlich sind
auch hier Eingriffsgrenzen notwendig, um Toleranzüberschreitungen unwahrscheinlich zu
machen. Der Abstand zur Toleranzgrenze kann bei normaler Streuung 25% der halben Toleranz
betragen.
Die Beseitigung von Störgrößen sollte schon dann erfolgen, wenn Mittelwerte nicht mehr nur durch
Zufallseinflüsse um die Mittellinie streuen, sondern in der Punktfolge einen Trend oder Run
erkennen lassen.
Trend: 7 aufeinanderfolgende Punkte Run (Folge): 7 Punkte liegen nacheinander
steigen oder fallen stetig.
auf einer Seite des Mittelwertes.
Qualitätsregelkarten für meßbare Merkmale
Urwertkarte: In die Karte werden Einzelwerte eingetragen, z. B. bei jeder Stichprobe 5
Meßwerte.
Mittelwertkarte:
x -Karte oder Mediankarte
In die Karte werden anstelle von Einzelwerten Mittelwerte von Stichproben
eingetragen. Der Mittelwert x muss berechnet werden. Der Median oder
Zentralwert x~ ist nur ein geschätzter Mittelwert: Bei 5 Meßwerten ist es der
mittlere Wert, d.h. oberhalb und unterhalb müssen je zwei Werte liegen. Der
Zentralwert jeder Stichprobe wird eingekreist und in die x~ -R-Karte eingetragen.
Mediankarten sind einfach zu handhaben, aber etwas unsicherer als x -Karten.
Spannweitenkarte: R-Karte
Die Spannweite R = x max - x min ist einfach zu berechnen und zeigt bei kleinem
Stichprobenumfang (z. B. n = 5) die Änderung der Fertigungsstreuung gut an.
Standardabweichungskarte: s-Karte
Die Überwachung der Fertigungsstreuung über die Standardabweichung s der
Stichproben ist immer dann zu empfehlen, wenn der Rechenaufwand von
einem Rechner übernommen wird.
Mit Mittelwertkarten wird die Lage von Meßwerten und mit R-Karten oder s-Karten die
Fertigungsstreuung überwacht.
Ein Fertigungsprozeß ist beherrscht, d.h. unter statistischer Kontrolle, wenn nur Zufallseinflüsse
vorliegen und kein Wert außerhalb der Eingriffsgrenzen liegt.
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
4. Qualitätsverbesserung
Grundlagen aller Aussagen zur Qualität sind heute die Normen nach DIN EN ISO 9000 bis
9004.
Erklärungen und Hinweise
QM-Systeme für Entwicklung, Konstruktion,
Arbeitsvorbereitung. Produktion, Wartung und Service
QM-Systeme für Arbeitsvorbereitung. Produktion, Wartung und
Service
QM-System, bei dem die Qualität nur durch die Endprüfung der
Produkte stattfindet.
Leitfäden zur Umsetzung von QM-Systemen
Die 20 QM-Elemente der DIN EN ISO 9001
01. Verantwortung der Leitung
02. Qualitätsmanagementsystem
05. Lenkung der Dokumente und Daten
08. Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit von Produkten
10. Prüfungen
11. Prüfmittelüberwachung
12. Prüfstatus
13. Lenkung fehlerhafter Produkte
15. Handhabung, Lagerung, Verpackung, Konservierung und Versand
16. Lenkung von Qualitätsaufzeichungen
18. Schulung
20. Statistische Methoden
03. Vertragsprüfung
06. Beschaffung
07. Lenkung der vom Kunden beigestellten Produkte
09. Prozeßlenkung
14. Korrektur- und Vorbeugemaßnahmen
17. Interne Qualitätsaudits
04. Designlenkung
19. Wartung
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Qualitätssicherung
Mechatroniker
Zertifikate und Qualitätsaudits
Um ein Zertifikat von einer staatlich geprüften Stelle (TÜV, DGQ) zu erhalten, muß ein
Qualitätsmanagementsystem (TQM - Total Quality Management) entsprechend der DIN
EN ISO 9000 vorhanden sein. In einem Qualitätssicherungs-Handbuch werden die
Qualitätsziele und alle betrieblichen Abläufe dokumentiert. Die Wirksamkeit eines QM-
Systems wird anhand eines Audits geprüft. Nach Bestehen des Audits wird ein
entsprechendes Zertifikat ausgestellt.
Zur Feststellung und Aufrechterhaltung der Wirksamkeit eines Qualitätssicherungssystems
werden Qualitätsaudits durchgeführt. Das sind Momentanaufnahmen zur Überprüfung und
Beurteilung bestimmter Qualitätssicherungsmaßnahmen und deren Durchführung.
Je nach Ziel wird unterschieden in:
Beurteilung der Wirksamkeit eines QM-Systems, bezogen auf alle
Bereiche eines Unternehmens.
Beurteilung der Wirksamkeit der Qualitätssicherungsmaßnahme,
z.B. des Fähigkeitsnachweises des angewandten Verfahrens,
Ermittlung von Verbesserungsmaßnahmen.
Beurteilung der Wirksamkeit der Qualitätssicherungsmaßnahmen
durch die Untersuchung einer festgelegten Anzahl versandfertiger
Produkte, Ermittlung von Verbesserungsvorschlägen vor allem bei
Problemteilen durch Fehlerhäufigkeitsanalysen.
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