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

UCL und LCL (±3σ): Die UCL und LCL sind die 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): Eine Sonderursache ist 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 (Nelson)

• 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.

Auf der MR-, R- und S-Karte gelten nur die Regeln 1–4 (wie in Minitab). Die Streuungsgröße ist schief verteilt; Zonen aus (OEG − Mittellinie)/3 hätten dort keine definierte Fehlalarm-Rate.

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. Die Grenzen gehören zur Spalte, aus der sie berechnet wurden — wählen Sie eine andere Spalte, werden sie verworfen.

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