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Mess-System-Analyse (MSA)

Ein Mess-System umfasst alle Komponenten, die einen Einfluss auf die Messung haben können, wie die Prüfer, die Messmittel und ihre Messmittelfähigkeit, die Aufnahme der Teile sowie die Verfahren zu Ermittlung der Messdaten.

Es gibt bei der Mess-System-Analyse (MSA) fünf Dimensionen, die untersucht werden sollten, um ein Mess-System beurteilen zu können:

  • Auflösung
  • Prüfer
  • Werkstück
  • Messmethode
  • Umgebung

Meist werden - wenn überhaupt - lediglich die ersten drei Punkte betrachtet. Gerade bei komplexen Messaufgaben können aber beispielsweise Umgebungsmedingungen einen entscheidenden Einfluss auf ein Messergebnis haben.

Für die Mess-System-Fähigkeit müssen verschiedene Aspekte erfüllt sein. Dazu gehören neben einer ausreichenden Auflösung die Wiederholbarkeit (Repeatability) und die Reproduzierbarkeit (Reproducibility) einer Messung, auch (Gage) R&R-Bewertung genannt.

Auflösung

Ein Messmittel muss über eine ausreichende Auflösung verfügen. Als ausreichend wird eine Auflösung von mindestens 10 % (Forderung AIAG MSA 3), besser 5 % (VDA Band 5) der Toleranz eingestuft. Bei einer Toleranzbreite von 1 mm muss also die Auflösung mindestens 0,1 mm (AIAG) bzw. 0,05 mm (VDA) betragen.

Studie 1: Messmittelfähigkeit Cg und Cgk

Voraussetzung für die Studie 1 ist, dass das zu untersuchende Messmittel eine ausreichende Auflösung hat.

Die Messmittelfähigkeit prüft, ob ein Referenzteil durch einen Prüfer gut genug gemessen werden kann. Dazu wird ein Teil mindestens 25 Mal (besser 50 Mal) vermessen. Aus den Messdaten wird die Streuung (Standardabweichung) der Messwerte und eine eventuell vorhandene Mittelwert-Verschiebung (Bias) berechnet.

Studie 2 / Gage R&R: Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit

Die Voraussetzungen für die Studie 2 sind, dass sowohl die Auflösung hoch genug ist als auch das Messmittel nach Verfahren 1 als fähig eingestuft wurde. Jedes Prüfteil in der Studie 2 wird 2-3 Mal gemessen, um die Wiederholpräzision ermitteln zu können.

Mit der Studie 2 / Gage R&R wird geprüft, ob es bei verschiedenen Teilen (mindestens 5, besser 10) aus dem Prozess Einflüsse durch die Prüfer und Messwiederholungen auf die Messdaten gibt. Beurteilt wird das Mess-System mittels der vier folgenden Kennzahlen:

  • Wiederholbarkeit, Equipment Variation (EV)
  • Reproduzierbarkeit, Appraiser Variation (AV)
  • Teile-Streuung, Part Variation (PV)
  • Anzahl unterscheidbarer Bereiche, number of distinct categories (ndc)

Wiederholbarkeit & Reproduzierbarkeit

Wiederholbarkeit heißt, dass ein Prüfer bei einer wiederholten Messung an einem Teil zu gleichen bzw. ähnlichen Ergebnissen kommt. Die Reproduzierbarkeit bezieht sich dagegen auf die Situation, wenn verschiedene Prüfer ein Teil vermessen. Auch unterschiedliche Prüfer sollten bei ein- und demselben Teil zu gleichen bzw. ähnlichen Messdaten kommen.

Teile-Streuung (Part Variation)

Während Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit bzw. EV und AV möglichst klein sein sollen, sollten sich die Teile voneinander unterscheiden, d. h. die Streuung der Teile (PV) sollte groß sein. "Groß" bezieht sich entweder auf den Toleranz- oder auf den Prozess-Streu-Bereich. Da mit dem untersuchten Mess-Mittel später der Prozess und das Prozess-Ergebnis bewertet werden soll, ist es sinnvoll, die Teile für die Gage R&R so auszuwählen, dass der gesamte Prozess-Streu-Bereich abgedeckt ist.

Anzahl unterscheidbarer Bereiche (ndc)

Die Kennzahl "Anzahl unterscheidbarer Bereiche" (ndc) gibt an, wie viele Bereiche bei den Messwerten eindeutig auseinandergehalten werden können. Die Mindestforderung (AIAG & VDA) ist, dass eine Messung einem von fünf Bereichen zugeordnet werden kann:

  1. Messwert liegt über der oberen Toleranzgrenze (OTG oder OSG oder OSL)
  2. Messwert liegt über der Toleranzmitte aber unterhalb der oberen Toleranzgrenze (OTG oder OSG oder OSL)
  3. Messwert liegt in der Toleranzmitte
  4. Messwert liegt unter der Toleranzmitte aber oberhalb der unteren Toleranzgrenze (UTG oder USG oder USL)
  5. Messwert liegt unterhalb der unteren Toleranzgrenze (UTG oder USG oder USL)

Das Mess-System muss demnach fähig genug sein, voneinander zu trennen. Wie viele Bereiche ein Mess-System voneinander unterscheiden kann, gibt die Kennzahl ndc an.

Keine zufällige Auswahl von Teilen!

Für die Mess-System-Analyse werden Prüfteile bewusst und gezielt ausgewählt. Das Ziel der MSA ist, einen guten Einblick in die Zuverlässigkeit von Messergebnissen über den gesamten Prozess-Streu-Bereich zu bekommen. Dazu müssen die Prüfteile den gesamten Prozess-Streubereich repräsentieren.

Die Auswahl von Prüfteilen für die MSA unterscheidet sich daher deutlich von der Auswahl von Prüfteilen für die Prozess-Beurteilung mit Prozessfähigkeits-Kennzahlen oder die Prozess-Überwachung (SPC)!

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