Maschinenfähigkeitsindex (Cmk)

Was ist der Maschinenfähigkeitsindex (Cmk)?

Cmk (Maschinenfähigkeitsindex) quantifiziert, wie gut eine Maschine unter kontrollierten Kurzzeitbedingungen Teile innerhalb der Spezifikationsgrenzen herstellen kann.

Cm misst die potenzielle, Cmk die tatsächliche Fähigkeit unter Berücksichtigung der Zentrierung. Die Automobilindustrie (VDA 5, AIAG) fordert Cmk >= 1,67.

Eine Cmk-Studie verwendet typisch 50 aufeinanderfolgende Messungen. Bei Cmk < 1,67 sind vor der Produktionsfreigabe Korrekturen nötig.

Formula: Cm = (USL - LSL) / (6 x sigma) Cmk = min( (USL - Mittel)/(3 x sigma), (Mittel - LSL)/(3 x sigma) )

Berechnungsbeispiel

Schleifmaschine USL=25,05mm, LSL=24,95mm. 50 Teile: Mittel=25,01mm, sigma=0,012mm. Cm=1,39. Cmk=min(1,11; 1,67)=1,11. Abnahme nicht bestanden (Cmk<1,67).

Wann diesen Rechner verwenden

• Bei Maschinenabnahmeversuchen (Probelauf) zur Überprüfung, dass eine neue oder überholte Maschine Cmk ≥ 1,67 vor Abnahme und Zahlung erreicht
• Nach Maschinenwartung oder Überholung zur Bestätigung, dass die Maschine auf ihre ursprüngliche Fähigkeit zurückgeführt wurde
• Beim Vergleich von Angeboten von Werkzeugmaschinenlieferanten — Cmk-Studien als Teil der Einkaufsspezifikation fordern, um sicherzustellen dass angebotene Toleranzen erreichbar sind
• Vor dem Start einer Cpk-Studie — wenn Cmk unzureichend ist, wird der Prozess unabhängig von Bedienerkompetenz oder Materialqualität nie fähig sein
• Bei der Isolierung von Variationsquellen — wenn Cmk gut aber Cpk schlecht ist, liegt das Problem bei Prozessfaktoren (Bediener, Material, Umgebung), nicht bei der Maschine

Häufige Fehler vermeiden

• Daten aus mehreren Einrichtungen, Bedienern oder Materialchargen mischen — Cmk muss nur maschineneigene Variation isolieren; jede zusätzliche Variationsquelle bläht σ auf und reduziert den Index
• Weniger als 50 aufeinanderfolgende Teile verwenden — der Standard verlangt 50 Teile produziert in einem einzigen ununterbrochenen Lauf; kleinere Stichproben ergeben unzuverlässige Schätzungen
• Teile nicht in Produktionsreihenfolge messen — Trendanalyse (Drift, Oszillation) erfordert sequenzielle Daten; zufällige Messreihenfolge verbirgt systematisches Maschinenverhalten
• Cmk ≥ 1,33 für neue Maschinen akzeptieren — der Standard-Schwellenwert ist Cmk ≥ 1,67, absichtlich höher als die Cpk ≥ 1,33 Produktionsanforderung, um einen Sicherheitspuffer für prozessbedingte Variation zu bieten
• Die Studie unter nicht-repräsentativen Bedingungen durchführen — Produktionsgeschwindigkeiten, Vorschübe und Materialien verwenden; eine Studie unter idealen Laborbedingungen spiegelt nicht die reale Maschinenfähigkeit wider

Ergebnisse interpretieren

• Cmk < 1,33 bedeutet die Maschine kann nicht innerhalb der Spezifikation produzieren — Maschine zurückweisen oder Nacharbeit/Justierung vom Lieferanten verlangen
• Cmk 1,33-1,67 ist grenzwertig — für nicht-kritische Maße akzeptabel, erfüllt aber nicht den Standard-Maschinenabnahme-Schwellenwert
• Cmk ≥ 1,67 erfüllt das Standard-Abnahmekriterium — die Maschine hat ausreichende Fähigkeit mit Marge für zusätzliche Prozessvariation
• Cmk > 2,0 zeigt ausgezeichnete Maschinenpräzision — bietet einen komfortablen Puffer für prozessbedingte Variationsquellen
• Wenn Cm >> Cmk ist die Maschine präzise aber der Mittelwert dezentriert — Maschinenversatz anpassen, um die Verteilung zu zentrieren und Cmk zu verbessern

Zugehörige Normen & Referenzen

• VDA Band 5 — Deutscher Automobilstandard für die Fähigkeit von Messprozessen einschließlich Cmk-Anforderungen und Methodik
• AIAG SPC-Referenzhandbuch — Enthält Verfahren für Maschinenfähigkeitsstudien zur Automobilzulieferer-Qualifizierung
• ISO 22514-3 — Methodik für Maschinenleistungsstudien einschließlich Stichprobengrößenanforderungen und Prüfverfahren
• DIN 8602 — Deutsche Norm für Maschinenabnahmeprüfmethodik verwendet von Werkzeugmaschinenherstellern

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Cmk und Cpk?

Cmk misst Maschinenfähigkeit unter kontrollierten Bedingungen, Cpk die Prozessfähigkeit inklusive aller Variationsquellen. Cmk >= Cpk.

Warum ist die Cmk-Anforderung (1,67) höher als Cpk (1,33)?

Cmk verwendet Kurzzeit-Idealdaten und erfasst nur die inhärente Maschinenvariation. In der Serienfertigung kommen weitere Variationsquellen hinzu. Der höhere Cmk-Schwellenwert bietet Marge für akzeptable Cpk.