Maschinenfähigkeit (Cm/Cmk)

Eine neu gelieferte CNC-Maschine kann am Tag der Werksabnahme einen Cmk von 2,1 zeigen und drei Monate später einen Cpk von 1,1 produzieren. Beides ist nicht widersprüchlich, sondern vorhersehbar — die Maschinenfähigkeit zeigt die Maschine ohne Störungen, die Prozessfähigkeit zeigt die Wirklichkeit der Schichten, Werkzeuge und Bediener.

Detaillierte Erklärung

Maschinenfähigkeit ist eine kurzfristige Untersuchung der reinen Maschinenpräzision unter idealisierten Bedingungen. Die Begriffe Cm (Verhältnis Toleranz zu sechsfacher Standardabweichung) und Cmk (zusätzlich Lage-korrigiert) sind formelmäßig identisch zu Cp und Cpk, unterscheiden sich aber im Erhebungsdesign. Eine typische Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU) erfolgt an 50 unmittelbar aufeinander gefertigten Teilen, ohne Werkzeugwechsel, Materialwechsel oder Schichtende, mit einem Bediener und kalibrierten Prüfmitteln. Ziel ist es, ausschließlich den Streubeitrag der Maschine zu messen — alle anderen Einflussgrößen sind eingefroren. Die Mindeststichprobe von 50 Teilen ist im AIAG-MSA-Handbuch und im VDA-Band 4 verankert; manche OEMs verlangen 100 Teile.

Die Bewertungsschwellen liegen systematisch über denen der Prozessfähigkeit. Branchenüblich ist Cm grösser-gleich 1,67 und Cmk grösser-gleich 1,67 als Mindestforderung in der PPAP-Bemusterung der Automobilindustrie; die Quantil-Methodik der DIN ISO 22514-3:2008 (für Maschinenfähigkeitsuntersuchungen) ergibt für Cmk 1,67 rechnerisch rund 0,57 fehlerhafte Teile pro Million Möglichkeiten. Manche OEMs wie Bosch fordern in der eigenen Richtlinie Heft 9 "Maschinen- und Prozessfähigkeit" sogar Cmk grösser-gleich 2,0 für Erstabnahmen. Der höhere Schwellenwert gegenüber Cpk grösser-gleich 1,33 reflektiert die Tatsache, dass im Serienbetrieb zusätzliche Streuungsanteile (Schichtwechsel, Werkzeugverschleiß, Materialchargen) hinzukommen — die Maschinenfähigkeit braucht eine Reserve, damit die spätere Prozessfähigkeit überhaupt erreichbar ist.

Praxisbeispiel (konkretes Einkaufsszenario)

Ein Einkäufer eines Werkzeugmaschinen-Endkunden in Bayern bestellt 2026 eine 5-Achs-Bearbeitungsmaschine im Wert von 1,4 Millionen EUR für die Fertigung von Turbinenkomponenten. Im Werksabnahmeprotokoll ist Cmk grösser-gleich 1,67 für drei kritische Maße vereinbart, ermittelt an je 50 aufeinanderfolgenden Werkstücken aus dem Original-Werkstoff. Bei der Vorabnahme im Maschinenbauer-Werk in Schwaben liegen die Werte bei Cmk 1,82 für Maß A, Cmk 1,71 für Maß B und Cmk 1,48 für Maß C. Maß C bricht den Vertrag. Der Einkäufer aktiviert die im Vertrag verankerten Konsequenzen: Nachbesserung auf Kosten des Lieferanten, Abnahme verschoben um sechs Wochen, Vertragsstrafe von 0,5 Prozent pro Verzugswoche bis maximal 5 Prozent des Auftragswerts. Die Ursachenanalyse zeigt ein Spannfutter mit Wiederholgenauigkeit am unteren Spezifikationslimit; nach Tausch der Spanneinheit erreicht Maß C einen Cmk von 1,89. Die Endabnahme wird formal protokolliert.

Typische Fehler & Verhandlungskontext

Drei Verwechslungen treten in fast jedem PPAP-Audit auf. Erstens wird Cmk als Beleg für Prozessfähigkeit eingereicht — das ist normwidrig. Cmk gilt für die Maschinenabnahme und das Erstmuster, der Serienprozess wird über Cpk nach mindestens 90 Tagen Laufzeit nachgewiesen. Zweitens unterschätzen Einkäufer den Einfluss der Stichprobenkonstellation: 50 Teile am gleichen Werkzeug ohne Schichtende verbergen systematisch die wichtigsten Streuungsquellen der Realität — der Cmk darf hoch sein, sonst wäre die Maschine schon im Stillstand untauglich. Drittens fehlt häufig die saubere Trennung zwischen Maschinenabnahme (Pflicht des Maschinenlieferanten) und Prozessfreigabe (Pflicht des Bauteillieferanten); im Beschaffungsvorgang werden beide Verantwortlichkeiten gemischt.

In der Verhandlung mit Maschinenlieferanten gehört der Cmk in den Kern des Werksabnahmeprotokolls: namentliche Nennung der Prüfmerkmale, Werkstoff, Werkzeug, Stichprobengröße, Berechnungsverfahren nach ISO 22514-3, Mindestschwelle und Konsequenz bei Unterschreitung. Wer als Bauteileinkäufer Cmk-Daten von Lieferanten anfordert, sollte zusätzlich die Vorlage des Cpk-Nachweises nach 90 Tagen Serienlauf vereinbaren — sonst zahlt der Käufer die Werksabnahme ohne Garantie für die Serienqualität.

Verwandte Begriffe

Maschinenfähigkeit ist die kurzfristige Schwester der [[prozessfaehigkeit-cpk]] und ein Pflichtnachweis im [[ppap-production-part-approval-process]] sowie im [[erstmusterpruefbericht-empb]]. Methodisch verwandt mit [[spc-statistische-prozesskontrolle]] und mit den Werkzeugen aus [[six-sigma]]. Vertraglich oft gekoppelt an [[vertragsstrafe]] und an Konsequenzregelungen aus [[iatf-16949]] sowie [[vda-6-3]].