Der Stichprobenplan in der Qualitätskontrolle

Zeit- und Kostenersparnis bei der Inspektion kleiner Metallteile

Wir sprechen oft darüber, wie wichtig Inspektionen bei der Herstellung kleiner Metallteile sind, die dazu beitragen, die Qualität von Komponenten sicherzustellen, aus denen Tausende, wenn nicht Millionen von Produkten bestehen.

Eine 100-prozentige Inspektion verschlingt jedoch viel Zeit und Kosten – und garantiert noch immer keine 100-prozentige Konformität. Deshalb verlassen sich Hersteller und ihre Kunden auf einen Stichprobenplan in der Qualitätskontrolle (QC).

Gute Gründe für die Verwendung von Stichprobenplänen für Inspektionen

Visuelle Inspektionen – ob mit bloßem Auge oder mit hochentwickelten optischen Instrumenten – werden durchgeführt, um eine Vielzahl von Problemen mit der Oberflächenbeschaffenheit von Metallteilen zu erkennen, von Korrosion und Verschmutzung bis hin zu Rissen und Oberflächenunregelmäßigkeiten.

Angesichts der großen Mengen, mit denen die meisten Hersteller arbeiten, ist es jedoch unpraktisch, die Zeit und das erhebliche Geld aufzuwenden, die erforderlich sind, um 100 % der Teile in jedem Los zu prüfen. Hier bei der Metal Cutting Corporation beispielsweise produzieren wir routinemäßig Lose mit 100.000 Teilen.

Bei der Inspektion einer so großen Menge ist es auch leicht, einen Fehler zu machen. Legen Sie ein Teil in den falschen Behälter, legen Sie beim Messen ein Mikrometer leicht ab oder blinzeln Sie einfach – all dies kann bedeuten, dass ein Fehler übersehen wird, der sich auf die Leistung des Endprodukts auswirken würde.

Darüber hinaus ist es selbst mit einer Reihe von sehr präzisen Werkzeugen zur Inspektion von Teilen unmöglich, jedes winzige Segment der Oberfläche eines Teils zu untersuchen. Das heißt, selbst wenn Sie eine 100 %-Inspektion durchführen, sind es nicht genau 100 %.

Per Definition ein Stichprobenplan ist eine statistische Methode, um festzustellen, ob eine Menge von produziertem Material akzeptiert oder abgelehnt werden soll. Bei einem QC-Stichprobenplan wird eine relativ kleine Anzahl von Stücken aus dem Los geprüft, um festzustellen, ob das gesamte Los angenommen oder abgelehnt wird, basierend auf der Anzahl fehlerhafter Stücke in der Probe.

AQL in der Qualitätskontrolle bei der Probenahme

Die Erfahrung bei Metal Cutting hat uns gezeigt, dass die Inspektion eines kleinen Teils der Teile in einem Los nicht nur schneller und kostengünstiger ist, sondern uns auch ermöglicht, dem Inspektionsprozess mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Da jedes Stück in der Stichprobe sorgfältiger geprüft wird, verringert sich die Wahrscheinlichkeit von Fehlern oder einfach etwas zu übersehen.

Das Beste ist, dass ein Qualitätsprobenplan statistisch valide Ergebnisse und hohes Vertrauen liefert, dass, wenn die Probe fehlerfrei ist, die gesamte Charge die Anforderungen des Kunden für ein akzeptables Qualitätsniveau (AQL) erfüllt.

Statistisch gesehen ist AQL ein Maß für die maximale Anzahl fehlerhafter Waren, die in einer bestimmten Stichprobengröße als akzeptabel angesehen würden. Er entspricht dem Prozentsatz eines Produktionslaufs, der abgelehnt werden kann, bevor Korrekturmaßnahmen ergriffen werden müssen.

Je höher der AQL, desto weniger Teile werden geprüft. Das heißt bei einer Losgröße von 100.000 Stück würden beispielsweise 123 Stück bei AQL 0,4 geprüft, aber nur 29 Stück bei AQL 4,0.

Die Standards für Stichprobenpläne

In Stichprobenplänen basieren die Anzahl der zu prüfenden Teile und die akzeptable Anzahl fehlerhafter Teile in einer Stichprobe normalerweise auf AQLs und Indexwerten, die in veröffentlichten Standards wie ANSI/ASQ Z1.4-2008 des American National Standards Institute enthalten sind (ANSI)/Amerikanische Gesellschaft für Qualität (ASQ).

Sie finden Los- und Stichprobengrößenwerte und andere technische Informationen auch im Buch Zero Acceptance Number Sampling Plans , Fünfte Ausgabe, von Nicholas L. Squeglia.

Hier bei Metal Cutting ziehen wir es vor, Metallteile mit dem Standard AQL 1.0 c=0 zu inspizieren , bei dem es sich um einen Null-Abnahme-Stichprobenplan handelt aus Squeglias Buch. Dieser Plan schreibt vor, wie viele zufällig ausgewählte Teile wir in Abhängigkeit von der Losgröße prüfen, um statistisch sicherzustellen, dass alle Teile von akzeptabler Qualität sind.

Verwendung des Zero Acceptance AQL 1.0 C=0 Stichprobenplans

Statistisch gesehen ist N die Grundgesamtheit aller Teile, n die Stichprobengröße und c die zulässige Menge an schlechten Teilen. Ein c=0-Stichprobenplan bedeutet also einfach, dass, wenn ein Fehler in der Stichprobengröße (n) gefunden wird, die gesamte Charge (N) entweder zurückgewiesen oder einer 100 %-Inspektion unterzogen wird.

Die zugehörige AQL bestimmt, wie viele zufällig ausgewählte Teile basierend auf der gesamten Losgröße geprüft werden. Wenn wir beispielsweise einen AQL-Indexwert von 1,0 als unseren Standard verwenden, würden wir Folgendes prüfen:

• Eine Stichprobe von 50 Teilen in einer Losgröße von 5.000 kleinen Metallteilen
• Eine Stichprobe von 74 Teilen in einer Losgröße von 100.000 Stück

Unter Verwendung unseres bevorzugten Zero-Acceptance-Stichprobenplans AQL 1.0 c=0, wenn nur eins ein zufällig ausgewähltes Teil der Stichprobe besteht die Prüfung nicht, so wird das gesamte Los zurückgewiesen oder es muss eine 100%-Prüfung auf das nicht bestandene Merkmal durchgeführt werden. Wenn die gesamte Probe die Prüfung besteht, wird die gesamte Charge angenommen

Wann sollte ein Stichprobenplan in der Qualitätskontrolle verwendet werden

Bei Metal Cutting, wo wir täglich Tausende von kleinen Metallteilen herstellen, sagen wir gerne, dass die Qualitätsprüfung von Teilen Teil unserer DNA ist. Daher beginnen wir in der Regel jedes Projekt mit einem Stichprobenplan, der die Einzelheiten der Inspektion von Metallteilen, einschließlich der zugehörigen AQL- und Indexwerte, darlegt.

Durch die Bereitstellung dieses Detaillierungsgrads mit strengen Richtlinien für die Teileinspektion stellen wir fest, dass Stichprobenpläne uns dabei helfen, akzeptable Qualitätsniveaus und Kosteneffizienz sicherzustellen.

Aufgrund unseres Qualitätsversprechens prüfen wir die fertigen Teile nicht nur am Ende der Fertigung, vor Verpackung und Auslieferung. Vielmehr umfasst unser Prozess QC-Probennahmen in verschiedenen Phasen.

Dazu gehört auch der Wareneingang, bei dem wir nicht nur unser Rohmaterial, sondern auch alle vom Kunden bereitgestellten Materialien, die wir zur Herstellung eines Teils verwenden, entgegennehmen und prüfen. Wir führen auch QC-Proben in einem bestimmten Schritt (oder Schritten) während der Produktion durch – und natürlich am Ende.

Dadurch können wir sicher sein, dass die Qualität während des gesamten Prozesses streng kontrolliert wird

Andere statistische Tools für QC

Natürlich sind Stichprobenpläne auch nicht perfekt, daher kann es in einer Menge von 100.000 ein oder zwei fehlerhafte Teile geben. Hier können andere statistische Tools in den Prozess eingebunden werden.

Beispielsweise könnte ein Kunde einen Cpk-Wert von 1,33 oder besser verlangen, um sicherzustellen, dass die Teile (statistisch gesehen) nahe am Nennwert liegen und nicht an den oberen oder unteren Grenzen der Toleranzspezifikationen.

Wenn der Kunde sehr enge Toleranzen hat und die maximale Leistungsfähigkeit einer Maschine nutzt, ist Cpk nicht die beste Option. Das liegt daran, dass der gesamte Toleranzbereich genutzt werden muss, um die strenge Spezifikation zu erfüllen.

Bei einem lockereren Toleranzbereich kann die Cpk-Statistik jedoch verwendet werden, um konforme Prozesse und Ergebnisse anzuzeigen.

Warum wir den AQL 1.0 C=1-Stichprobenplan bevorzugen

Manchmal fordern Kunden ein anderes AQL-Niveau an, z. B. 0,4 (im Vergleich zu 1,0), was die Anzahl der zu prüfenden Musterteile und damit die Prüfkosten erhöht.

Darüber hinaus können Kunden verschiedene Arten von Stichprobenplänen anfordern, z. B. einen auf der Grundlage von ANSI-Standards, der größere Stichprobenumfänge erfordert, aber zulässt, dass einige Teile nicht den Spezifikationen entsprechen. Beispielsweise gibt ein ANSI/AQL Z1.4–2008-Diagramm an, dass bei einem normalen Stichprobenplan mit einer Losgröße von 5.000 Stück, einem AQL von 1,0 und Prüfstufe II:

• Die Stichprobengröße wäre 200 Stück
• Das Los konnte mit bis zu fünf bemusterten Teilen außerhalb der Spezifikation angenommen werden
• Das Los würde abgelehnt und nur dann einer 100 %-Inspektion unterzogen, wenn sechs oder mehr Teile nicht den Spezifikationen entsprachen

Wir finden jedoch, dass unser bevorzugter Standard, AQL 1.0 c=0, ein effizienterer und kostengünstigerer Stichprobenplan ist. Indem wir weniger Teile prüfen müssen, ohne die statistische Wahrscheinlichkeit von zurückweisbaren Teilen zu erhöhen, hilft uns AQL 1.0 c=0 dabei, ein hohes Maß an Qualitätssicherung zu bieten und gleichzeitig die Prüfkosten zu senken.

Darüber hinaus verstößt der Versand einer Menge, von der wir wissen, dass sie schlechte Teile enthält, gegen unser Qualitätsziel, nämlich NULL geprüfte Teile außerhalb der Spezifikation zu haben. Aus diesem Grund eignet sich ein Stichprobenplan mit Nullabnahme am besten für unser Unternehmen und die Bedürfnisse unserer Kunden.

Statistische Gültigkeit gewinnt den Tag

Am Ende können wir mit einem statistisch validen Stichprobenplan eine kleinere Anzahl von Stücken sorgfältiger prüfen und den Kunden ein hohes Maß an Vertrauen geben, dass das gesamte Los akzeptabel ist, wenn die Stichprobe akzeptabel ist.

Auch hier finden Sie Los- und Stichprobengrößenwerte und andere technische Informationen zu QC-Stichprobenplänen – sowie Dokumentation über die Gültigkeit von AQL c =0, dem Stichprobenplan, den Metal Cutting dringend empfiehlt – in Squeglias Buch (oben zitiert).

Unabhängig davon, für welche Inspektionsmethoden und Stichprobenpläne Sie sich entscheiden, ist es wichtig, diese Informationen in Ihre Spezifikationen und Ihre Anfrage nach einem Kostenvoranschlag aufzunehmen. Auf diese Weise kann Ihr Fertigungspartner Empfehlungen aussprechen und ein genaues und zeitnahes Angebot erstellen – eines, das die Inspektion in den Gesamtkosten Ihrer Metallteile beinhaltet.

Sie können mehr darüber erfahren, wie Sie Ihre Anforderungen für die Teileinspektion sowie für das Schneiden und Veredeln von Metallteilen für Ihre Anwendung für kleine Metallteile spezifizieren, indem Sie eine kostenlose Kopie unseres umfassenden Leitfadens How to Fine-Tuning Your Offer Request to herunterladen Ihr maximaler Vorteil:Häufig gestellte Fragen in der Kleinteilebeschaffung .