Regelkarte

Aufbau einer Regelkarte

Eine Regelkarte (Control Chart, SPC-Karte) zeigt den zeitlichen Verlauf eines Prozesskennwerts zusammen mit statistischen Grenzen. Sie unterscheidet zufällige Streuung (Prozess „im Griff") von systematischen Abweichungen (Sonderursachen) — und ist das Standardwerkzeug der Control-Phase, um einen verbesserten Prozess dauerhaft zu überwachen.

Mittellinie (CL): Der Mittelwert der beobachteten Messwerte oder Teilgruppen-Mittelwerte. Sie repräsentiert das aktuelle Prozessniveau.

UCL und LCL (±3σ): Obere und untere Eingriffsgrenze, typischerweise im Abstand von 3 Standardabweichungen vom Mittelwert. Innerhalb dieser Grenzen gelten Abweichungen als zufällig; Werte außerhalb deuten auf eine Sonderursache hin.

Zonen A, B, C: Der Bereich zwischen Mittellinie und Grenzen wird in drei Zonen zu je einer Standardabweichung unterteilt. Western-Electric- und Nelson-Regeln nutzen diese Zonen, um nicht-zufällige Muster zu erkennen.

Sonderursache (special cause): Ein Einfluss außerhalb der normalen Prozessstreuung — z. B. ein Werkzeugbruch, ein neuer Operator, ein Materialwechsel. Muss identifiziert und beseitigt werden, bevor der Prozess weiterläuft.

Kartentypen: I-MR für Einzelwerte, X̄-R und X̄-S für Teilgruppen, p- und np-Karte für Anteile (defekt/nicht defekt), c- und u-Karte für Zählwerte (Fehler pro Einheit). Die Wahl hängt von Datentyp und Untergruppen ab.

Regelkarten verhindern, dass Prozesse unbemerkt driften. Sie sind kein Qualitätsurteil, sondern ein Frühwarnsystem: sie zeigen, dass etwas passiert, bevor die Spezifikation verletzt wird.

Vorgehen

• Kartentyp anhand Datentyp und Untergruppierung wählen.
• Genügend Vorlaufdaten sammeln — typischerweise 20–25 Teilgruppen oder 100+ Einzelwerte.
• Mittellinie und Grenzen aus den Vorlaufdaten berechnen (Phase I).
• Auf Ausreißer und Muster prüfen — Sonderursachen aus der Phase I ausschließen und Grenzen neu berechnen.
• Laufende Überwachung aufnehmen (Phase II) — jeder neue Punkt wird an den festen Grenzen geprüft.
• Bei Regelverletzung die Ursache suchen, dokumentieren und abstellen.
• Grenzen nur neu berechnen, wenn der Prozess nachweislich und absichtlich verändert wurde.

Regeln für Sonderursachen

• 1 Punkt außerhalb der 3σ-Grenzen — deutlich außer Kontrolle.
• 9 Punkte in Folge auf derselben Seite der Mittellinie — Niveauverschiebung.
• 6 Punkte in Folge steigend oder fallend — Trend.
• 14 Punkte alternierend — systematisches Wechselmuster.
• 2 von 3 Punkten in Zone A (>2σ) — Nähe zur Grenze häufiger als erwartet.
• 4 von 5 Punkten in Zone B oder A (>1σ) — Prozess streut weiter als normal.

Die Regeln sind Hinweise, nicht Urteile. Jede Verletzung sollte zur Ursachenrecherche führen, nicht automatisch zum Alarm. Zu viele aktivierte Regeln erzeugen Fehlalarme.

Stolperfallen

Spezifikationsgrenzen statt Regelgrenzen: USL/LSL kommen vom Kunden, UCL/LCL aus den Prozessdaten. Beides zu vermischen (Spezgrenzen in die Karte zu zeichnen und als Eingriffsgrenzen zu behandeln) ist einer der häufigsten SPC-Fehler.

Falscher Kartentyp: Einen I-MR-Chart auf Anteilsdaten oder eine p-Karte auf Einzelmessungen anzuwenden liefert unsinnige Grenzen. Datentyp und Teilgruppenstruktur müssen zum Kartentyp passen.

Zu wenige Vorlaufdaten: Mit 5 Teilgruppen werden die Grenzen instabil — und ändern sich ständig. Mindestens 20–25 Teilgruppen sind nötig, um eine tragfähige Baseline zu bekommen.

Zu viele Regeln aktiviert: Jede zusätzliche Regel erhöht die Fehlalarm-Rate. Wer alle Nelson-Regeln aktiviert, hat im Durchschnitt alle paar Datenpunkte einen „Treffer" — und nimmt die Karte dann nicht mehr ernst.

Grenzen nach jeder Änderung neu berechnen: Wer bei jeder Verletzung die Grenzen nachzieht, sieht den Drift nie. Grenzen nur anpassen, wenn es einen dokumentierten Grund gibt (neuer Prozess, neues Equipment).

Karte ohne Reaktion: Eine Regelkarte ohne zugeordnete Reaktionsprozedur ist Dekoration. Pro Regelverletzung muss klar sein: wer schaut hin, wer entscheidet, wer dokumentiert.

Stages — mehrere Baselines

Wenn ein Prozess durch eine bekannte Veränderung neu eingestellt wurde (Werkzeugwechsel, neue Charge, Materialwechsel, Maschinen-Override), liefern globale Grenzen ein verzerrtes Bild — sie mischen die alten und neuen Streuungen. Mit Stages werden für jeden Abschnitt eigene Mittellinie und Eingriffsgrenzen berechnet.

Eingabe: Im Feld „Stage-Grenzen" Indizes mit Komma trennen, an denen jeweils ein neuer Abschnitt beginnt. Beispiel: „12, 25" bei 30 Punkten ergibt drei Stages: 1–12, 13–25, 26–30.

Wirkung: Die Karte zeigt treppenförmige Mittellinie und Grenzen, mit gestrichelten vertikalen Trennlinien an jedem Stage-Wechsel. Nelson-Regeln werden gegen die Grenzen der ersten Stage geprüft (im Multi-Stage-Modus konzentriert die Karte sich auf das Bild „Out-of-Limit").

Stages ersetzen den Baseline-Count nicht — sie sind ein anderer Mechanismus. Setze entweder einen Baseline-Count (klassisch Phase I/II) oder Stage-Grenzen (mehrere stabile Abschnitte). Die Stages-Eingabe übersteuert den Baseline-Count, sobald sie gesetzt ist.

Phase I / II und Annotationen

Der klassische SPC-Workflow trennt zwei Phasen: Phase I sammelt Vorlaufdaten, identifiziert Sonderursachen und schließt sie aus, bis die Baseline „stabil" ist. Phase II hält die so ermittelten Grenzen fest und prüft neue Datenpunkte gegen sie.

Annotationen (Phase I): Klick auf eine Regelverletzung in der Tabelle öffnet einen Dialog: Ursache als Freitext eintragen und den Punkt optional aus der Grenzen-Berechnung ausschließen. Ausgeschlossene Punkte erscheinen als graues ✕ — sie stehen weiterhin im Chart, beeinflussen aber UCL/LCL nicht mehr. Die Limits passen sich nach jedem Ausschluss live an.

Phase II — Grenzen einfrieren: Mit „Grenzen einfrieren" werden die aktuellen Limits gespeichert. Anschließend hinzukommende Daten werden gegen diese fixen Limits geprüft, ohne dass UCL/LCL sich verändern. Über „Auftauen" lässt sich der Live-Modus wieder einschalten.

Phase II funktioniert nur ohne Stages — bei Multi-Stage-Karten gibt es bereits per Stage eigene Grenzen, ein zusätzliches Einfrieren wäre doppelte Buchführung.

Beispieldaten

Dieses Modul wird mit den folgenden Beispieldatensätzen ausgeliefert — mit einem Klick in der App ladbar.

Verfügbar in folgenden Zyklen

• DMAIC: Control
• DMADV: Verify
• 8D: D6 — Umsetzung