Aufgabe 1: - von P. Merkelbach
Aufgabe 1: - von P. Merkelbach
Aufgabe 1: - von P. Merkelbach
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Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Qualitätsmanagement<br />
Die Qualität eines Produktes ist um so höher, je besser die Forderungen des Kunden<br />
erfüllt werden. Qualitätssichernde Maßnahmen begleiten daher ein Produkt <strong>von</strong> der<br />
Entwicklung über die Fertigung bis zur Garantiebearbeitung.<br />
Die Marktchancen <strong>von</strong> Produkten werden besonders beeinflußt <strong>von</strong>:<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
Der Qualitätsregelkreis<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 1
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Qualitätsmerkmale<br />
Die Qualität eines Produktes wird ganz wesentlich durch seine kennzeichnenden<br />
Merkmale bestimmt<br />
1. Qualitätsplanung<br />
Die Qualitätsplanung hat die <strong>Aufgabe</strong> alle Maßnahmen zur Erfüllung der<br />
Qualitätsforderungen zu koordinieren:<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
Die Qualitätsplanung erstellt sogenannte Prüfpläne.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 2
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Um die Forderungen an ein Produkt wirtschaftlich zu erfüllen, müssen im gesamten<br />
Qualitätskreis eines Produktes, d.h. <strong>von</strong> der Entwicklung bis zur Auslieferung, Fehler<br />
möglichst vermieden werden.<br />
Fehler bei der Planung und Herstellung können sich auf die Herstellkosten und den<br />
Liefertermin auswirken. Muß eine Fehlerbeseitigung nach der Auslieferung an den Kunden<br />
erfolgen, kann das sehr teuer werden. Beispiele dafür sind die Rückrufaktionen <strong>von</strong><br />
Fahrzeugherstellern und Garantieleistungen in Übersee. Sollten durch fehlerhafte<br />
Produkte beim Kunden Folgeschäden entstehen, haftet auch dafür der Hersteller (Produkthaftung).<br />
Zehnerregel der Fehlerkosten<br />
Einflussmöglichkeit auf Kosteneinsparung<br />
durch Fehlervermeidung<br />
Entwurf Entwicklung Fertigung Kunde<br />
Einflussmöglichkeit auf Kosteneinsparung<br />
durch Fehlerbeseitigung<br />
Fehlervermeidung ist wirtschaftlicher als Fehlerbeseitigung. Je früher ein Fehler entdeckt<br />
und beseitigt wird, umso mehr Kosten können eingespart werden.<br />
Eine wichtige Methode ist hierbei die Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse<br />
(FMEA), die in der Konstruktion und auch im Fertigungsprozess durchgeführt wird un<br />
möglicherweise auftretende Fehler so rechtzeitig erkennen soll, dass Maßnahmen zur<br />
Fehlerverhütung noch wirksam werden können.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 3
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
2. Qualitätslenkung<br />
Durch die Qualitätslenkung wird der Produktionsprozeß überwacht und gesteuert, um eine<br />
gleichbleibend hohe Produktionsqualität sicherzustellen.<br />
Maßnahmen der Qualitätslenkung:<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
Wichtig bei der Prozesslenkung ist die Unterscheidung nach den fünf möglichen<br />
Einflüssen für die Streuung der Merkmalswerte.<br />
Die 5M-Einflüsse auf die Prozessfähigkeit<br />
Produkt<br />
Gutteile<br />
Rohteile,<br />
Halbzeuge<br />
Mensch Qualifikation, Verantwortungsgefühl, Belastungszustand,<br />
Motivation<br />
Maschine Steifigkeit, Positionsgenauigkeit, Rundlauf, Geradheit,<br />
Gleichförmigkeit der Bewegung, Wärmegang<br />
Werkzeug: Abmessungen, Form, Verschleißzustand, Steifigkeit<br />
Material<br />
Methode<br />
Mitwelt<br />
Abmessung, Festigkeit, Härte, Spannungen<br />
Fertigungsverfahren, Arbeitsfolge, Prüfbedingungen<br />
Betriebsklima, Raumgestaltung, Arbeitsbedingungen (Licht,<br />
Lärm, Staub, Temperatur)<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 4
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Qualitätslenkung an einer Schleifmaschine<br />
(Messsteuerung)<br />
Einflußarten<br />
Zufallseinflüsse: sind auf viele Ursachen zurückzuführen und ergeben daher meist ein<br />
gleichbleibendes Streubild und einen beherrschbaren Fertigungsprozess.<br />
Systematische Einflüsse: haben eine oder wenige Ursachen, die unregelmäßig auftreten<br />
können. Wenn systematische Einflüsse auftreten, muss eine Fehleranalyse durchgeführt<br />
werden. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst die 5M-Einflüsse Material, Maschine,<br />
Mensch, Methode und Mitwelt zu prüfen, um die Ursachen des Problems erkennen und<br />
beseitigen zu können.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 5
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
3. Qualitätsprüfung<br />
Die Statistik befasst sich mit der zahlenmäßigen Erfassung <strong>von</strong> Massenvorgängen.<br />
Bei der 100%-Prüfung werden alle Einheiten eines Fertigungsloses überprüft. Diese Art<br />
der Prüfung ist teuer und wird bei Bauteilen, die eine lebenswichtige Funktion erfüllen<br />
müssen, durchgeführt (Bremsen).<br />
Bei der Erhebung <strong>von</strong> Stichproben wird eine große Anzahl <strong>von</strong> Werkstücken durch die<br />
Auswertung <strong>von</strong> daraus entnommenen Stichproben beurteilt. Je größer der<br />
Stichprobenumfang und die Anzahl der Stichproben ist, um so mehr wird die<br />
Wahrscheinlichkeit einer Aussage zur Gewissheit.<br />
Die Normalverteilung <strong>von</strong> Merkmalswerten<br />
Zufällige Einflüsse auf einen Merkmalswert führen nach den Regeln der<br />
Wahrscheinlichkeit zu einer symmetrischen Verteilung der Werte um einen Mittelwert. Die<br />
Häufigkeitsverteilung der Messwerte nimmt die Form einer Gauß'schen Glockenkurve<br />
an, die bei Normalverteilungen typisch ist.<br />
Kennwerte der Normalverteilung <strong>von</strong> Stichproben<br />
Der Mittelwert x (gesprochen x quer) fällt mit der maximalen Häufigkeit zusammen. Der<br />
Mittelwert wird aus der Summe aller Einzelwerte x und dem Stichprobenumfang n<br />
berechnet.<br />
Summe der Messwerte x x<br />
x<br />
i ∑<br />
=<br />
= i<br />
Anzahl der Messwerte n n<br />
Die Spannweite R ist die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Wert einer<br />
Stichprobe.<br />
R = x max − x min<br />
Die Standardabweichung s ist der Abstand vom Mittelwert zum Wendepunkt der<br />
Häufigkeitskurve. Je größer die Streuung <strong>von</strong> Merkmalswerten durch Maschinen- und<br />
Prozesseinflüsse ist, um so größer ist auch die Standardabweichung.<br />
s<br />
=<br />
1 n<br />
⋅ ∑<br />
n − 1<br />
i=<br />
1<br />
( m i − x)<br />
2<br />
Der Mittelwert x ist ein Maß für die Lage der Glockenkurve. die<br />
Standardabweichung s und die Spannweite R sind ein Maß für die<br />
Streuung <strong>von</strong> Merkmalswerten, d.h. für die Breite der Glockenkurve.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 6
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
An einer automatisch beschickten spitzenlosen Aussenrundschleifmaschine (AD-RD 20)<br />
werden Zylinderrollen (Z-Nr. 3.002.005.128) für Wälzlager geschliffen. Der<br />
Aussendurchmesser beträgt ∅ 10h6 (9 bis 0 µm). Alle 200 Werkstücke wird ein Teil auf<br />
einer pneumatischen Messstation mit einem Anzeigenskalenwert <strong>von</strong> 0,5 µm an 2 Stellen<br />
gemessen.<br />
Woche: 04.01.2002 – 08.01.2002<br />
Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag<br />
6 x Fase fehlt 12 x Planfläche nicht<br />
gedreht<br />
13 x zu kurz 2 x Fase fehlt 5 x Fase fehlt<br />
3 x Oberflächenfehler 8 x Oberflächenfehler 9 x Fase fehlt 22 x Verfärbung 7 x Planfläche nicht<br />
gedreht<br />
9 x Planfläche nicht<br />
gedreht<br />
5 x Verfärbung 8 x Oberflächenfehler 12 x Oberflächenfehler 13 x Durchmesser unter<br />
8 mm<br />
4 x Fase fehlt 4 x Grat 7 x Grat<br />
Arbeitsauftrag: Füllen Sie die Fehlersammelkarte und die Datensammelkarte aus.<br />
Firma Fehlersammelkarte Nr 308<br />
Maschinennummer: Forderung: Abteilung:<br />
Fehlerbeschreibung(en):<br />
Maschinen Bez.: Merkmale Verantwortlich:<br />
Teil-Bezeichnung:<br />
Datum (Beginn):<br />
Teil- oder Sachnr.:<br />
Datum (Ende):<br />
Arbeitsanw.-Nr.: Seite: 1<br />
Fase fehlt<br />
Die Fase 1.25x45° fehlt an einer Seite oder an beiden Seiten<br />
Oberflächenfehler<br />
Die Oberfläche ist nicht drallfrei geschliffen oder weist Rillen<br />
oder Riefen auf<br />
Planfläche nicht gedreht<br />
Die Planfläche wurde nicht überdreht<br />
Verfärbung<br />
Oberfläche ist angelaufen<br />
zu kurz<br />
Das Mass 27.5 mm liegt unterhalb der Tolenrazgrenze<br />
Grat<br />
Die Zylinderrolle weist durch das Schleifen eine Grat auf<br />
Durchmesser unter 8 mm<br />
Die Zylinderrollen können nicht geschliffen werden, da das<br />
Durchmessermass unter 8 mm liegt<br />
Skizze:<br />
drallfrei geschliffen<br />
Rz 1<br />
27.50<br />
1.25 x 45°<br />
Anzahl nach<br />
Nr. Fehler Zählstriche in 5er Päckchen<br />
Abschluss<br />
1 Fase fehlt IIII IIII IIII IIII IIII I 26<br />
2 Oberflächenfehler IIII IIII IIII IIII IIII IIII I 31<br />
3 Planfläche nicht gedreht IIII IIII IIII IIII IIII III 28<br />
4 Verfärbung IIII IIII IIII IIII IIII II 27<br />
5 zu kurz IIII IIII III 13<br />
6 Grat IIII IIII I 11<br />
7 Durchmesser unter 8 mm IIII IIII III 13<br />
8<br />
9<br />
∅10h6<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 7
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Woche: 04.01.2002 – 08.01.2002<br />
Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag<br />
1. Messung 9,9940 9,9940 9,9950 9,9940 9,9950<br />
2. Messung 9,9985 9,9955 9,9985 9,9905 9,9965<br />
3. Messung 9,9970 9,9950 9,9930 9,9970 9,9930<br />
4. Messung 9,9980 9,9960 9,9950 9,9950 9,9960<br />
5. Messung 9,9925 9,9955 9,9955 9,9925 9,9955<br />
6. Messung 9,9935 9,9935 9,9965 9,9935 9,9955<br />
7. Messung 9,9945 9,9945 9,9945 9,9945 9,9945<br />
8. Messung 9,9965 9,9965 9,9915 9,9965 9,9955<br />
9. Messung 9,9970 9,9950 9,9970 9,9920 9,9960<br />
10. Messung 9,9955 9,9955 9,9955 9,9955 9,9945<br />
Firma Datensammelkarte Nr 308<br />
Maschinennummer: Forderung: Passgenauigkeit Abteilung:<br />
Maschinen Bez.: AD-RD 20 Merkmale Durchmesser Verantwortlich:<br />
Teil-Bezeichnung: Zylinderrolle Toleranz: 10h6 Datum (Beginn): 12.11.00<br />
Teil- oder Sachnr.: 3.002.005.128 Toleranzmitte: 9.9955 Datum (Ende): 16.11.00<br />
Arbeitsanw.-Nr.: Messmittel-Nr.: Seite: 1 <strong>von</strong> 1 Seiten<br />
Was und wie soll gesammelt werden? Skizze:<br />
Jede 200. Zylinderrolle soll auf der pneumatischen<br />
Messstation an 2 Stellen gemessen werden.<br />
Das Mass ist in die Spalte mit der entsprechenden<br />
Massklasse als Strich einzutragen.<br />
drallfrei geschliffen<br />
Rz 1<br />
27.50<br />
1.25 x 45°<br />
∅10h6<br />
Bereich<br />
Anzahl nach<br />
Abschluss<br />
Nr:<br />
über: bis:<br />
Zählstriche in 5er Päckchen<br />
1 9.9890 9.9900<br />
2 9.9900 9.9910 I<br />
3 9.9910 9.9920 II 2<br />
4 9.9920 9.9930 IIII 4<br />
5 9.9930 9.9940 IIII I 6<br />
6 9.9940 9.9950 IIII IIII II 12<br />
7 9.9950 9.9960 IIII IIII III 13<br />
8 9.9960 9.9970 IIII IIII 9<br />
9 9.9970 9.9980 I 1<br />
10 9.9980 9.9990 II 2<br />
11 9.9990 10.0000<br />
12 10.0010 10.0020<br />
Arbeitsauftrag:<br />
Erstellen Sie ein<br />
Histogramm!<br />
Anzahl der Messwerte<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
9,9900<br />
9,9910<br />
9,9920<br />
9,9930<br />
9,9940<br />
9,9950<br />
9,9960<br />
9,9970<br />
9,9980<br />
9,9990<br />
10,0000<br />
10,0010<br />
Messwert<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 8
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Arbeitsauftrag: Berechnen Sie den Mittelwert x , die Spannweite R und die<br />
Standardabweichung s!<br />
x =<br />
R =<br />
s =<br />
Maschinenfähigkeit und Prozessfähigkeit<br />
Die Maschinenfähigkeit (c m ) vergleicht die Größe der Toleranz mit der Genauigkeit der<br />
Maschine. Die kritische Maschinenfähigkeit (c mk ) beschreibt die Lage der Streuung<br />
gegenüber der Toleranzmitte<br />
Während die Maschinenfähigkeitsindizes c m und c mk auf idealen Bedingungen z.B. vor<br />
Serienbeginn aufbauen, wird bei der Prozessfähigkeit (c p und c pk ) die Fähigkeit eines<br />
Fertigungsprozesses im Rahmen der alltäglichen Produktion untersucht.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 9
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Statistische Prozesslenkung mit Qualitätsregelkarten (SPC)<br />
Statistisch auswertbare Stichprobenergebnisse sind die Grundlage sowohl für die<br />
Annahmeprüfung <strong>von</strong> bereits gefertigten Prüflosen als auch für die Qualitätslenkung und<br />
Prozeßüberwachung. Bei der Prozeßlenkung werden aus der laufenden Fertigung in regelmäßigen<br />
Abständen Stichproben entnommen und die Prüfergebnisse in Qualitätsregelkarten dargestellt.<br />
Werden insgesamt etwa 5% eines Prüfloses durch eine regelmäßige Stichprobennahme erfaßt,<br />
können fehlerhafte Teile nahezu vermieden werden. Die Qualitätsregelkarte ist daher ein einfaches<br />
und wirkungsvolles Hilfsmittel zur Fertigungsüberwachung.<br />
Aufbau der Qualitätsregelkarte<br />
Auf der senkrechten Achse werden die Meßwerte und auf der waagrechten Achse die Prüfzeit<br />
oder die Nummer der Stichprobennahme eingetragen.<br />
Die Eingriffsgrenzen schließen den Bereich der zulässigen Werte ein. Bei Überschreitung dieser<br />
Grenzen müssen alle seit der letzten Stichprobe gefertigten Teile aussortiert und die Störgrößen<br />
beseitigt werden. Die Eingriffsgrenzen sind so zu wählen, daß bei störungsfreier Fertigung 99%<br />
aller Meßwerte in diesem Bereich liegen.<br />
Von den Warngrenzen werden bei störungsfreier Fertigung 95% der Meßwerte eingeschlossen.<br />
Nach Überschreiten einer Warngrenze ist es zweckmäßig, entweder sofort oder nach kurzer Zeit<br />
eine erneute Stichprobe zu ziehen, damit fehlerhafte Teile erst gar nicht entstehen können.<br />
Sind Toleranzgrenzen vorgegeben, bilden sie den oberen und unteren Grenzwert. Zusätzlich sind<br />
auch hier Eingriffsgrenzen notwendig, um Toleranzüberschreitungen unwahrscheinlich zu<br />
machen. Der Abstand zur Toleranzgrenze kann bei normaler Streuung 25% der halben Toleranz<br />
betragen.<br />
Die Beseitigung <strong>von</strong> Störgrößen sollte schon dann erfolgen, wenn Mittelwerte nicht mehr nur durch<br />
Zufallseinflüsse um die Mittellinie streuen, sondern in der Punktfolge einen Trend oder Run<br />
erkennen lassen.<br />
Trend: 7 aufeinanderfolgende Punkte Run (Folge): 7 Punkte liegen nacheinander<br />
steigen oder fallen stetig.<br />
auf einer Seite des Mittelwertes.<br />
Qualitätsregelkarten für meßbare Merkmale<br />
Urwertkarte: In die Karte werden Einzelwerte eingetragen, z. B. bei jeder Stichprobe 5<br />
Meßwerte.<br />
Mittelwertkarte:<br />
x -Karte oder Mediankarte<br />
In die Karte werden anstelle <strong>von</strong> Einzelwerten Mittelwerte <strong>von</strong> Stichproben<br />
eingetragen. Der Mittelwert x muss berechnet werden. Der Median oder<br />
Zentralwert x~ ist nur ein geschätzter Mittelwert: Bei 5 Meßwerten ist es der<br />
mittlere Wert, d.h. oberhalb und unterhalb müssen je zwei Werte liegen. Der<br />
Zentralwert jeder Stichprobe wird eingekreist und in die x~ -R-Karte eingetragen.<br />
Mediankarten sind einfach zu handhaben, aber etwas unsicherer als x -Karten.<br />
Spannweitenkarte: R-Karte<br />
Die Spannweite R = x max - x min ist einfach zu berechnen und zeigt bei kleinem<br />
Stichprobenumfang (z. B. n = 5) die Änderung der Fertigungsstreuung gut an.<br />
Standardabweichungskarte: s-Karte<br />
Die Überwachung der Fertigungsstreuung über die Standardabweichung s der<br />
Stichproben ist immer dann zu empfehlen, wenn der Rechenaufwand <strong>von</strong><br />
einem Rechner übernommen wird.<br />
Mit Mittelwertkarten wird die Lage <strong>von</strong> Meßwerten und mit R-Karten oder s-Karten die<br />
Fertigungsstreuung überwacht.<br />
Ein Fertigungsprozeß ist beherrscht, d.h. unter statistischer Kontrolle, wenn nur Zufallseinflüsse<br />
vorliegen und kein Wert außerhalb der Eingriffsgrenzen liegt.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 10
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
4. Qualitätsverbesserung<br />
Grundlagen aller Aussagen zur Qualität sind heute die Normen nach DIN EN ISO 9000 bis<br />
9004.<br />
Erklärungen und Hinweise<br />
QM-Systeme für Entwicklung, Konstruktion,<br />
Arbeitsvorbereitung. Produktion, Wartung und Service<br />
QM-Systeme für Arbeitsvorbereitung. Produktion, Wartung und<br />
Service<br />
QM-System, bei dem die Qualität nur durch die Endprüfung der<br />
Produkte stattfindet.<br />
Leitfäden zur Umsetzung <strong>von</strong> QM-Systemen<br />
Die 20 QM-Elemente der DIN EN ISO 9001<br />
01. Verantwortung der Leitung<br />
02. Qualitätsmanagementsystem<br />
05. Lenkung der Dokumente und Daten<br />
08. Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit <strong>von</strong> Produkten<br />
10. Prüfungen<br />
11. Prüfmittelüberwachung<br />
12. Prüfstatus<br />
13. Lenkung fehlerhafter Produkte<br />
15. Handhabung, Lagerung, Verpackung, Konservierung und Versand<br />
16. Lenkung <strong>von</strong> Qualitätsaufzeichungen<br />
18. Schulung<br />
20. Statistische Methoden<br />
03. Vertragsprüfung<br />
06. Beschaffung<br />
07. Lenkung der vom Kunden beigestellten Produkte<br />
09. Prozeßlenkung<br />
14. Korrektur- und Vorbeugemaßnahmen<br />
17. Interne Qualitätsaudits<br />
04. Designlenkung<br />
19. Wartung<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 11
Qualitätssicherung<br />
Mechatroniker<br />
Zertifikate und Qualitätsaudits<br />
Um ein Zertifikat <strong>von</strong> einer staatlich geprüften Stelle (TÜV, DGQ) zu erhalten, muß ein<br />
Qualitätsmanagementsystem (TQM - Total Quality Management) entsprechend der DIN<br />
EN ISO 9000 vorhanden sein. In einem Qualitätssicherungs-Handbuch werden die<br />
Qualitätsziele und alle betrieblichen Abläufe dokumentiert. Die Wirksamkeit eines QM-<br />
Systems wird anhand eines Audits geprüft. Nach Bestehen des Audits wird ein<br />
entsprechendes Zertifikat ausgestellt.<br />
Zur Feststellung und Aufrechterhaltung der Wirksamkeit eines Qualitätssicherungssystems<br />
werden Qualitätsaudits durchgeführt. Das sind Momentanaufnahmen zur Überprüfung und<br />
Beurteilung bestimmter Qualitätssicherungsmaßnahmen und deren Durchführung.<br />
Je nach Ziel wird unterschieden in:<br />
Beurteilung der Wirksamkeit eines QM-Systems, bezogen auf alle<br />
Bereiche eines Unternehmens.<br />
Beurteilung der Wirksamkeit der Qualitätssicherungsmaßnahme,<br />
z.B. des Fähigkeitsnachweises des angewandten Verfahrens,<br />
Ermittlung <strong>von</strong> Verbesserungsmaßnahmen.<br />
Beurteilung der Wirksamkeit der Qualitätssicherungsmaßnahmen<br />
durch die Untersuchung einer festgelegten Anzahl versandfertiger<br />
Produkte, Ermittlung <strong>von</strong> Verbesserungsvorschlägen vor allem bei<br />
Problemteilen durch Fehlerhäufigkeitsanalysen.<br />
Mechatroniker POA - Qualitätssicherung Arbeitsblatt.doc Seite 12