Meßsystemanalysen durchführen – was man beachten sollte

Grundsätzlich stellt die Durchführung von statistischen Meßsystemanalysen (MSA) eine grundlegende vertrauensbildende Maßnahme der Qualitätsvorausplanung da. Die Forderung an die Durchführung entnehmen wir u.a. der IATF 16949 sowie diversen Forderungen der Automobilhersteller.

Die Anwendung der MSA ist derzeit in zwei Standards definiert. Hierzu zählen der VDA Band 5 Prüfprozesseignung, sowie der AIAG Standard Measurement System Analysis. In beiden Bänden gibt es durchaus einige Überschneidungen, wobei sich der VDA Band 5 im Wesentlichen mit der Bestimmung der Messungenauigkeit beschäftigt, welche sehr relevant wird beim Messen in Toleranzgrenzbereichen.

Die Anwendung der MSA empfiehlt sich im Wesentlichen bei:

• Neuen und unbekannten Meßsysteme
• Schwierige Messverfahren.
• Fehlende Meßsystemstandardisierungen.
• Meßsystemen, die zur statistischen Untersuchung der Produkte und Prozesse verwendet werden.
• Meßsysteme, welche im Produktionslenkungsplan verankert sind (Forderung der IATF 16949).

Hierbei gilt es die Definition eines Meßsystems zu beachten:

• Ein Meßsystem beinhaltet alle Mittel, welche benötigt werden um einen Messwert zu produzieren. Hierzu zählen das Prüfmittel, der Meßwert, die Ausrüstung, das Prüfmittel, die Meßmethode, die Umwelteinflüsse, das zu messende Teil.

Während das Meßsystem einen wesentlichen Einfluss darauf ausübt wie gut man den Produktionsprozess steuern kann, so kann man den Meßvorgang selber sehr gut als eigenen Prozess definieren, um damit ein besseres Verständnis zu erlangen. Hierbei bildet das zu messende Produkt den Input, die Meßaktivitäten stellen den Prozess da und der Output ist der Meßwert.

Die Wichtigkeit der Auflösung des Prüfmittels als Teil des Meßsystems:

• Die Auflösung des Prüfmittels sollte ausreichend sein im Verhältnis zur zu messenden Toleranz.
• Die Auflösung sollte </= 5% der zu messenden Toleranz betragen.

Beispiel: Längenmaß 250 ± 0,50 mm
Bei einer Toleranz von 1 mm bedeuten 5% der Toleranz 0,050 mm. In diesem Fall heißt dies, das Messsystem muß eine Auflösung von maximal 0,050 mm über den gesamten Messbereich haben. Für diesen Fall könnte eine Messuhr mit 0,02 mm Skalenteilung für die Analyse gewählt werden.

Die Bewertung der Tauglichkeit des Prüfmittels des Meßsystems:

• Das Prüfmittel sollte in der Lage sein mit nur geringsten Streuungen die Toleranz messen zu können.
• Hierzu prüft man mit einem Normal mehrere male und bestimmt die Standardabweichung der Meßwerte.
• Die zu messen Toleranz wird dann in das Verhältnis zur Streuung gesetzt.  Der Istwert sollte >/= 1,33 sein.

Beispiel: Längenmaß 250 ± 0,50 mm
Bei einer Toleranz von 1 mm nimmt man ein Normal von ca. 250mm und misst dieses mit dem Meßsystem 50 mal. Die ermittelten Werte werden in die Formel eingesetzt.

Die Bewertung der Stabilität des Prüfmittels als Teil des Meßsystems:

• Das Prüfmittel sollte in der Lage sein mit nur geringsten Streuungen die Toleranz messen zu können über einen definierten Zeitraum.
• Hierzu prüft man mit einem Normal mehrere male und bestimmt die Standardabweichung der Meßwerte.
• Die zu messen Toleranz wird dann in das Verhältnis zur Streuung gesetzt. Der Istwert sollte >/= 1,33 sein.

Beispiel: Längenmaß 250 ± 0,50 mm
Bei einer Toleranz von 1 mm nimmt man ein Normal von ca. 250mm und misst dieses mit dem Meßsystem 50 mal. Diese Versuche führt man nach verschiedenen Zeitspannen mehrmals durch und bildet daraus die Standardabweichung. Die ermittelten Werte werden in die Formel eingesetzt.

Die Bewertung der Linearität des Prüfmittels als Teil des Meßsystems:

• Das Prüfmittel sollte in der Lage sein mit nur geringsten Streuungen die Toleranz messen zu können über einen definierten Meßbereich.
• Hierzu prüft man mit einem Normal mehrere male und bestimmt die Standardabweichung der Meßwerte.
• Die zu messen Toleranz wird dann in das Verhältnis zur Streuung gesetzt. Der Istwert sollte >/= 1,33 sein.

Beispiel: Längenmaß 250 ± 0,50 mm
Bei einer Toleranz von 1 mm nimmt man ein Normal von ca. 250mm und misst dieses mit dem Meßsystem 50 mal. Diese Versuche führt man nach verschiedene Meßbereiche durch und bildet daraus die Standardabweichung. Die ermittelten Werte werden in die Formel eingesetzt.

Die Durchführung der statistischen Beurteilung der Streuung des Meßsystems:

Hierbei wird unterscheiden, ob bei einer Messung variabler Werte, der Meßvorgang von Prüfern beeinflusst werden kann oder nicht. Dies ist z.Bsp. der Fall, wenn der Werker bei der Messung das Meßsystem oder das zu messende Produkt handhaben muss. An mehreren Bauteilen aus der Serien- oder Vorserienfertigung werden und mit verschiedenen Prüfern mehrere Messungen der ausgewählten Bauteile mehrmals wiederholt durchgeführt. Dadurch ergibt sich eine Bild der Streuung der Meßwerte zueinander, welches statistische bewertet wird.

Grundsätzlich wird zuerst einmal die Gesamtstreuung in das Verhältnis der zumessenden Teiletoleranz gestellt. Hierbei sollte die Meßsystemstreuung nicht größer als max. 10% der Teiletoleranz sein (R&R Wert). Ebenso schaut man sich das Verhältnis der Meßsystemstreuung zur Teilestreuung an. Wenn man das Meßsystem zu Zwecken der statistischen Prozeßlenkung verwenden will, sollte die Meßsystemstreuung in der Lage sein die Teilestreuung mindestens 5 x teilen zu können. Dies ist später wichtig um eine Veränderung der Streuung auf der Regelkarte rechtzeitig erkennen zu können (ndc Wert). Des weiteren geben Einzelstreuungsfaktoren über z.Bsp. die Streuung des Prüfers (AV Wert) und die Streuung der Meßausrüstung (EV Wert) gut Hinweise darüber, in welchen Bereichen Meßsysteme weiter verbessert werden können.

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Boris Grewendick

Berater und Auditor im Bereich Qualitätsamanagement für die Automobilindustrie. Mehr zu meiner Person gibt es auf meinem XING Profil. Getreu nach dem Motto: "Quality - keep it simple!"