Prozessfähigkeitsbeurteilung der Qualität unter der Berücksichtigung von Merkmalsabhängigkeiten: dargestellt am Beispiel einer Befestigungsschraube
von Oksana FüttererProzessfähigkeitsindizes, auch PFIs genannt, ist seit langem ein unverzichtbares Werkzeug
der Qualitätssicherung in den Kunden-Lieferanten-Interaktionen sowie in der begleitenden
Produktkontrolle jeder Massenfertigung. Diese Kenngrößen basieren auf einer sehr einfachen
Statistik. Sie geben für jedes Zeichnungsmerkmal Auskunft darüber, ob das eingesetzte
Herstellungsverfahren in der Lage ist, ein Bauteil in den geforderten Toleranzzonen zu
fertigen oder nicht. Bei völliger Unabhängigkeit der Erzeugnischarakteristiken voneinander
sind die Aussagen der allgemein bekannten PFI-Formeln korrekt. Die Produktgüte wird
jedoch in überwiegender Anzahl der Fälle durch die Wechselwirkungen und die Zusammenhänge
seiner einzelnen Parameter bestimmt. Sehr viele Konstruktionen setzen dies funktionsoptimierend
und darüber hinaus kostensparend ein. Besonders erwähnenswert ist die
Maximum-Material-Bedingung (MMB). Sie erlaubt, den Wert der nicht ausgeschöpften
Toleranz eines Merkmals, zum Beispiel des Durchmessers, anderen Maßen, zum Beispiel
Position, etc., zuzuschlagen. Allerdings können gerade solche positive Eigenschaften von der
heutigen statistischen Qualitätssicherung im Sinne einer Kennzahl nicht berücksichtigt
werden. Dies führt leider immer noch zum Verschrotten funktionsfähiger Lose. Weiterhin
sind Superpositionen der Eigenschaften an den Bauteilen bekannt, die zu einer Funktionsminderung
führen können. In diesem Fall bekommt der Kunde ein funktionsuntüchtiges Erzeugnis,
obwohl ausreichend große PFIs pro Merkmal nachgewiesen worden sind.
Die daraus resultierende Überlegung war: die Wechselwirkungseffekte im Qualitätsnachweis
anhand einer Anpassung ggf. einer Veränderung der Kennzahlen zu berücksichtigen. Durch
das Übernehmen der Definitionsgrundsätze heutiger PFIs ist es gelungen, nur einen einzigen
Index, hier als Function Achievement Degree (FAD) bezeichnet, für den Erfüllungsgrad der
Funktion eines Produktloses zu konzipieren. Als Beispiel für die praktische Untersuchung der
theoretisch erarbeiteten Formeln diente die handelsübliche Sechskantschraube. Zum einen
wird dieses Bauteil noch bis heute konventionell durch die lehrenden Methoden wegen der
starken Abhängigkeit der Parameter wie Flankendurchmesser, Steigung und Teilwinkel
begutachtet. Wegen der mangelnden Aussagetiefe und sehr hohen Anzahl der zu prüfenden
Teile sollte jedoch eine solche Art der Prüfung in der modernen Qualitätssicherung zukünftig
vermieden werden. Zum anderen besitzt gerade dieses Massenprodukt unter der Berücksichtigung
der jüngsten Normentwicklungen ein herausforderndes Paket an Form- und Lagetoleranzen.
Dadurch ist eine noch wirtschaftlichere Produktion und als Folge preisgünstigere Teile
für den Kunden ohne Fertigungsverfahrensänderung, ohne Anschaffung spezieller Messmittel
sowie, was besonders wichtig ist, ohne jeglichen Funktionalitätsverlust möglich. Dieses
Potenzial wurde in einigen Quellen zwar erkannt, doch erst die vorliegende Arbeit stellt die
Möglichkeit dar, es auch ausschöpfen zu können.
Die hier dargestellte Vorgehensweise ist ausnahmslos bei allen in der Konstruktion üblichen
Tolerierungsarten anwendbar und erlaubt darüber hinaus nicht nur Parameter einer Art, z.B.
geometrische Abmaße, sondern auch alle zum Funktionieren des Bauteils notwendige Größen
in den Fähigkeitsnachweis miteinzubeziehen.
