Eine begrenzte statistische Frage sauber formulieren
In einer vollständig fiktiven, großen und hinreichend homogenen Grundgesamtheit wird ein klar definiertes Mangelmerkmal untersucht. Die Auswahl der betrachteten Einheiten erfolgt zufällig; für die vereinfachte Rechnung werden unabhängige Beobachtungen mit gleicher Mangelwahrscheinlichkeit und fehlerfreier Erkennung vorausgesetzt. Verpflichtende Einzelprüfungen sind ausdrücklich nicht Gegenstand der Stichprobenentscheidung. Zunächst werden 60 Einheiten untersucht. Keine davon weist das definierte Merkmal auf. Die sachliche Beobachtung lautet damit: null Befunde in 60 untersuchten Einheiten. Daraus folgt noch nicht, dass die übrigen Einheiten mangelfrei sind.
Das Mangelmerkmal und die untersuchte Grundgesamtheit werden vor der Auswahl festgelegt. Die 60 Beobachtungen betreffen unterschiedliche, nach der Modellannahme vergleichbare Einheiten. Wiederholtes Betrachten derselben Einheit erhöht den Stichprobenumfang nicht in gleicher Weise. Eine Stichprobe aus nur einem Montageabschnitt kann einen anderen Abschnitt mit abweichender Vorgeschichte nicht ohne Weiteres vertreten. Auch der Untersuchungszeitpunkt gehört zur Aussage: Es geht um einen definierten vorhandenen Mangelanteil, nicht um die künftige Ausfallwahrscheinlichkeit über beliebige Betriebsdauer. Erforderliche individuelle Prüfungen bleiben außerhalb dieses statistischen Ersatzgedankens.
Praxisfall Inspektionsstichprobe: null Befunde sind keine Vollprüfung
Die Aussage eines unauffälligen Ergebnisses berechnen
Im verwendeten Binomialmodell beträgt die Wahrscheinlichkeit für null Befunde bei einer Mangelwahrscheinlichkeit p genau (1 − p) hoch n. Für eine einseitige obere 95-Prozent-Konfidenzgrenze wird diese Wahrscheinlichkeit auf 0,05 gesetzt. Daraus folgt p oben = 1 − 0,05 hoch (1/n). Bei n = 60 ergibt sich rund 0,0487, also 4,87 Prozent. Das Verfahren liefert unter seinen Annahmen somit eine obere Grenze von rund 4,87 Prozent. Die Feststellung ist deutlich begrenzter als eine Vollprüfung. Sie ist weder eine individuelle Sicherheitsbestätigung noch die Aussage, dass höchstens 4,87 Prozent sicher mangelhaft sind.
Die Formel folgt aus der Wahrscheinlichkeit eines konkreten Beobachtungsergebnisses. Ein Mangelanteil von rund 4,87 Prozent würde im beschriebenen Modell noch mit fünf Prozent Wahrscheinlichkeit zu 60 unauffälligen Beobachtungen führen. Daraus entsteht durch Inversion die einseitige Grenze des Verfahrens. Es wird nicht behauptet, der tatsächliche Mangelanteil betrage 4,87 Prozent, und auch nicht, dass er mit einer nachträglich berechneten persönlichen Wahrscheinlichkeit darunter liege. Die Richtung der Aussage ist wichtig: Eine zweiseitige 95-Prozent-Auswertung verwendet an der einzelnen Grenze eine andere Randwahrscheinlichkeit und ergibt ein anderes Ergebnis.
Nachweisfrage
Rechnung bei null Befunden
Aussage unter Modellannahmen
60 unabhängige Beobachtungen
1 − 0,05^(1/60)
Obere einseitige 95-%-Grenze: rund 4,87 %
Grenze höchstens 2 %
n ≥ ln(0,05) / ln(0,98)
Mindestens 149 Beobachtungen ohne Befund
Übertragung auf einzelne Einheiten
Nicht durch diese Rechnung gedeckt
Keine Vollprüfung und keine individuelle Freigabe
Nur 80 % bekannte Erkennung
[1 − 0,05^(1/60)] / 0,8
Obere Grenze rund 6,09 %
Ziel 2 % bei 80 % Erkennung
ln(0,05) / ln(1 − 0,8 × 0,02), aufrunden
186 unauffällige Beobachtungen
Ein strengeres Ziel verändert den erforderlichen Umfang
Soll dieselbe einseitige obere Grenze bei null Befunden höchstens zwei Prozent betragen, wird n aus 1 − 0,05 hoch (1/n) ≤ 0,02 bestimmt. Die Umstellung ergibt n ≥ ln(0,05) / ln(0,98), also rund 148,28. Auf ganze Einheiten aufgerundet sind 149 unabhängige Beobachtungen erforderlich. Auch dann muss tatsächlich null Befund vorliegen. Die Zahl ist keine allgemeine Empfehlung für Inspektionen, sondern das Ergebnis genau dieses Modells und dieses Nachweisziels. Bei gefundenen Mängeln gilt eine andere Auswertung; Auswahl und nächste Maßnahmen werden dann erneut fachlich beurteilt.
Die Zahl 149 folgt aus Aufrundung, nicht aus kaufmännischem Runden: Bei 148 Beobachtungen wird das geforderte Niveau knapp verfehlt. Tritt ein Mangel auf, gilt die Null-Befund-Formel für diesen Datensatz nicht mehr; eine geeignete Auswertung und die fachliche Reaktion auf den Befund sind erforderlich. Der Plan darf nicht nach jedem neuen Ergebnis opportunistisch so verlängert oder verkürzt werden, dass am Ende nur ein günstiger Nachweis präsentiert wird. Auswahl, Abbruchregeln und Bewertungsziel werden deshalb vor der Untersuchung vereinbart.
Die Voraussetzungen sind oft wichtiger als die letzte Dezimalstelle
Wer nur gut zugängliche Einheiten auswählt, untersucht möglicherweise die günstigsten Bedingungen. Gemeinsame Fertigung, gleiche Beanspruchung oder ein identischer Montagefehler können Beobachtungen abhängig machen. Eine Prüfung mit begrenzter Erkennungsfähigkeit kann vorhandene Mängel übersehen. In solchen Fällen ist die einfache Rechnung nicht unverändert anwendbar. Die Verantwortlichen klären zunächst Schichtung, Auswahl, geeignetes Verfahren und gegebenenfalls ein anderes statistisches Modell. Ein unauffälliger kleiner Ausschnitt darf nicht auf verdeckte oder anders belastete Bereiche ausgedehnt werden. Notwendige Schutzentscheidungen bleiben auch bei statistisch günstiger Aussage bestehen.
Eine zusätzliche Sensitivitätsrechnung unterstellt jetzt eine bekannte, konstante Erkennungswahrscheinlichkeit von nur 80 Prozent für vorhandene Mängel und keine Fehlalarme. Dann beträgt die beobachtbare Befundwahrscheinlichkeit q = 0,8 × p. Bei 60 unauffälligen Beobachtungen ergibt sich rechnerisch p oben = 4,8703 / 0,8 = rund 6,09 Prozent. Für eine obere Grenze von zwei Prozent sind nun mindestens ln(0,05) / ln(1 − 0,8 × 0,02), aufgerundet 186 Beobachtungen ohne Befund nötig. Ist die Erkennungsfähigkeit selbst unbekannt oder nicht konstant, liefert diese einfache Korrektur keinen belastbaren Grenzwert.
Die Untersuchung in eine verantwortbare Betriebsentscheidung übersetzen
Das Ergebnis wird gemeinsam mit Methode, Umfang, Befunden und Grenzen berichtet. Ein statistisches Vertrauensniveau beschreibt die Güte des Verfahrens unter wiederholter Anwendung; es ist keine persönliche Sicherheitswahrscheinlichkeit für jede einzelne Anlage. Die betriebliche Entscheidung kann zusätzliche gezielte Untersuchung, eine Anpassung des Umfangs oder eine begrenzte Aussage über die betrachtete Gruppe vorsehen. Ein Zahlungs- oder Verfügbarkeitsvorteil wird aus der bloßen Stichprobe nicht abgeleitet. Ihr Wert liegt in angemessen begrenzter Erkenntnis: ausreichend konkret, um weitere Maßnahmen zu steuern, aber ohne Sicherheit vorzutäuschen, die das Verfahren nicht nachgewiesen hat.
Bei einer kleinen endlichen Population und Ziehen ohne Zurücklegen kann eine andere, endliche Auswahllogik sachgerecht sein; bei Abhängigkeiten zwischen Einheiten ebenfalls ein anderes Modell. Die hier verwendete Rechnung ist daher ausdrücklich ein methodisch begrenztes Beispiel und keine Freigabevorschrift. Der Wert liegt darin, vor einer Untersuchung zu klären, welche Aussage der geplante Aufwand überhaupt ermöglichen kann. Ergibt sich ein ungeeignetes Verhältnis zwischen Aufwand und entscheidbarer Frage, werden Untersuchung oder Entscheidung geändert. Eine statistisch sorgfältige Aussage ergänzt technische Beurteilung, ersetzt aber weder Schutzanforderungen noch eindeutige Befundmaßnahmen.