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Statistische Prozesskontrolle mit zenon SCADA

Statistische Prozesskontrolle - SPC

Die statistische Prozesskontrolle oder auch statische Prozesssteuerung (SPC – Statistical Process Control) ist in vielen Werken das grundlegende Mittel zur Qualitätskontrolle der Produktion. Diese Methode dient der Festlegung optimaler Bedingungen für einzelne Prozesse und der Konfiguration der Maschinen. Die so gewonnenen Erkenntnisse dienen aber auch der Überwachung von Aspekten, die die Qualität der Waren beeinflussen. Dieses Merkmal ist besonders wichtig bei dem Arbeitsbeginn mit einem neuen Artikel sowie bei der Prototyp- und Pilotfertigung. Die dank SPC verfügbare Fähigkeit zur Analyse und Optimierung des Produktionsprozesses fügt sich in die Idee der kontinuierlichen Verbesserung des Werks ein (Kaizen).

In modernen Produktionsanlagen haben IT-Systeme viele mit der statistischen Prozesskontrolle verbundene Aufgaben übernommen. Fragen im Zusammenhang mit der Erfassung, Verarbeitung und grafischen Darstellung von Prozessdaten gehören zu den Grundfunktionen eines SCADA-Systems (Supervisory Control And Data Acquisition). Die Software verbindet sich über das vorhandene LAN-Netzwerk mit SPS-Steuerungen, Kontroll- und Messmodulen, sowie mit Sensoren in der Produktionshalle. Die so gesammelten Daten werden laufend analysiert, dargestellt und archiviert. Die Nutzer von zenon SCADA haben einen Gesamtüberblick über alle für sie notwendigen Informationen in Echtzeit.

Statistische Prozesskontrolle – Diagramme

Das System zenon SCADA kann auf vielerlei Arten die Daten grafisch präsentieren, die im Rahmen der statistischen Prozesskontrolle gewonnen werden. Zu den beliebtesten gehören:

  • Shewhart-Karte – Es ist ein Liniendiagramm zur Darstellung des Prozessverlaufs entlang der Zeitachse. Es werden zudem eine Zentrallinie (erwartetes durchschnittliches Ergebnis) sowie eine untere und eine obere Kontrolllinie angezeigt, die für den jeweiligen Prozess annehmbare Extremwerte darstellen.
  • Histogramm (Säulendiagramm) – Es ermöglicht das Ordnen und Veranschaulichen großer Datenmengen in einem beliebigen Zeithorizont. Es erleichtert eine schnelle Beurteilung, welche Teile der Messungen von den Annahmen abweichen.
  • Box-Plot – Es erleichtert die Untersuchung großer Datenmengen und hilft, untypische Ergebnisse sowie Unterschiede zwischen den einzelnen Messungen zu erkennen.
  • Paretodiagramm – Dieses Diagramm ordnet die zu prüfenden Parameter oder Faktoren entsprechend ihrer Einwirkungsstärke auf das analysierte Phänomen ein. Ähnlich wie das Histogramm und der Box-Plot, ist das Paretodiagramm für historische Analysen nützlich.

In komplexen Prozessen bei Vorliegen einer größeren Anzahl von Parametern ermöglicht zenon SCADA die Anzeige mehrerer verschiedener Diagramme auf einem Bildschirm.

Statistische Prozesskontrolle – Automatisierung

Ein eindeutiger Vorteil von SPC auf der Basis von SCADA ist die Automatisierung der Kontrolle. Es automatisiert die Benachrichtigungen und Reaktionen auf Abweichungen von den angenommenen Normen im Produktionsprozess. Bei Feststellung von Anomalien informiert das System unverzüglich die benannten Personen über diese (mittels Dashboard, SMS oder E-Mail). Dies bedeutet gegenüber den klassischen Methoden eine beispiellose Beschleunigung des Informationsflusses in der Produktion. Diese klassischen Methoden sind hauptsächlich solche, die auf Papierdokumentation und einer analogen Analyse von historischen Daten basieren. Im Gegensatz dazu ist das SCADA System ein System, das Daten in Echtzeit liefert und bewertet. Die Messfrequenz kann nach Bedarf und nach Art des jeweiligen Prozesses beliebig angepasst werden.

Ein weiterer Vorteil aus der Automatisierung der SPC ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Messdaten. Dies erfolgt durch das Ausschlissen des Risikos menschlicher Fehler. Jegliche Fehler bei der Erfassung und Verarbeitung von Daten führen zu einer Verfälschung des tatsächlichen Bildes. Treten in den Messdaten Abweichungen auf, so müssen für die Qualitätskontrolle Verantwortlichen zusätzliche Zeit aufwenden, um festzustellen, ob die erkannten Anomalien das Ergebnis einer falschen Messung sind oder auf tatsächliche Probleme im Prozess schließen lassen. Insbesondere ist auch die Auswertung von archivierten Prozessdaten in Fällen von Reklamationen oder Garantie zu dem Produktionsgeschähen zu erwähnen.

Die Software zenon SCADA kann im Rahmen einer Überwachungsfunktion den Betrieb einer Maschine bei Überschreiten der für den jeweiligen Prozess festgelegten Toleranzschwellen anhalten. Durch ein solches aktives Produktionsmanagement in Echtzeit werden Verluste kostspieliger Rohstoffe und Komponenten und sonstiger Verschwendung vermieden.

Die effiziente statistische Prozesskontrolle erfordert Investitionen in Software sowie Mess- und Kontrollinstrumente. Der Nutzen ist die Ausweitung der Qualitätskontrolle, die Chancen für die Verbesserung und Optimierung des Produktionsprozesses eröffnet. Diese sollten die anfallenden Kosten überkompensieren.

Diese Methode dient der Festlegung optimaler Bedingungen für einzelne Prozesse und der Konfiguration der Maschinen, sowie der Überwachung von Aspekten die die Qualität der Waren beeinflussen.

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