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Bin dran

Messsystemanalyse (MSA): Selbststudium

Worum geht’s?

Messsystemanalyse (MSA)

Wenn Messungen zur Entscheidungsfindung herangezogen werden, ist die logische Folge, dass die auf diesen Messungen beruhenden Entscheidungen umso fehlerhafter sind, je mehr Fehler in den Messungen enthalten sind. Der Zweck der Messsystemanalyse besteht darin, ein Messsystem für den Einsatz zu qualifizieren, indem seine Genauigkeit, Präzision und Stabilität quantifiziert wird.

Was macht eine MSA aus?

Charakteristika

Ein Messsystem kann auf fünf Arten charakterisiert werden, die sich wiederum auf zwei Bereiche fokussieren:

Lage (durchschnittlicher Messwert vs. tatsächlicher Wert):

  1. Stabilität
    Die Stabilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Messsystems, bei der Messung derselben Probe im Laufe der Zeit dieselben Werte zu erzeugen. Wie bei statistischen Prozessregelkarten bedeutet Stabilität das Fehlen von “Variationen besonderer Ursache”, so dass nur “Variationen allgemeiner Ursache” (zufällige Variation) übrig bleiben.
  2. Abweichung
    Die Abweichung, die auch als Genauigkeit bezeichnet wird, ist ein Maß für den Abstand zwischen dem Durchschnittswert der Messungen und dem “wahren” oder “tatsächlichen” Wert der Probe oder des Teils. Weitere Erklärungen finden Sie in der nachstehenden Abbildung.
  3. Linearität
    Die Linearität ist ein Maß für die Beständigkeit der Abweichung über den Messbereich des Messgeräts. Wenn beispielsweise eine Personenwaage bei einer Person mit einem Gewicht von 150 Pfund um 1,0 Pfund zu niedrig ist, bei einer Person mit einem Gewicht von 200 Pfund jedoch um 5,0 Pfund zu hoch, ist die Abweichung der Waage nicht linear, da sich der Grad der Abweichung über den Verwendungsbereich ändert.

Variation (Streuung der Messwerte – Präzision):

  1. Wiederholbarkeit (Repeatability)
    Die Wiederholbarkeit bewertet, ob derselbe Gutachter dasselbe Teil/dieselbe Probe mehrmals mit demselben Messgerät messen kann und denselben Wert erhält.
  2. Reproduzierbarkeit (Reproducability)
    Die Reproduzierbarkeit bewertet, ob verschiedene Prüfer dasselbe Teil/Probe mit demselben Messgerät messen können und denselben Wert erhalten.
    Das nachstehende Diagramm veranschaulicht den Unterschied zwischen den Begriffen “Genauigkeit” und “Präzision”:

Die Bemühungen zur Verbesserung der Qualität von Messsystemen zielen darauf ab, sowohl die Genauigkeit als auch die Präzision zu verbessern.

Das brauchts!

Anforderungen

Nachfolgend sind die allgemeinen Anforderungen an alle fähigen Messsysteme aufgeführt:

  • Statistische Stabilität über die Zeit.
  • Geringe Variabilität im Vergleich zur Prozessvariabilität.
  • Geringe Streuung im Vergleich zu den Spezifikationsgrenzen (Toleranz).
  • Die Auflösung bzw. das Unterscheidungsvermögen des Messgeräts muss klein sein im Vergleich zum kleineren Wert der Spezifikationstoleranz oder der Prozessstreuung (Variation). Als Faustregel gilt, dass das Messsystem eine Auflösung von mindestens 1/10 des kleineren Wertes der Spezifikationstoleranz oder der Prozessstreuung haben sollte. Wenn die Auflösung nicht fein genug ist, wird die Prozessstreuung vom Messsystem nicht erkannt, was seine Wirksamkeit beeinträchtigt.

So funktioniert’s… theoretisch!

Vorgehensweise

  1. Bestimmen Sie die Anzahl der Gutachter, die Anzahl der Musterteile und die Anzahl der Wiederholungsmessungen. Eine größere Anzahl von Teilen und Wiederholungsmessungen führt zu Ergebnissen mit einem höheren Konfidenzniveau, aber die Zahlen sollten gegen den Zeitaufwand, die Kosten und die damit verbundenen Störungen abgewogen werden.

  2. Setzen Sie Gutachter ein, die normalerweise die Messung durchführen und mit den Geräten und Verfahren vertraut sind.

  3. Stellen Sie sicher, dass es ein festgelegtes, dokumentiertes Messverfahren gibt, das von allen Gutachtern befolgt wird.

  4. Wählen Sie die Musterteile so aus, dass sie die gesamte Prozessbreite repräsentieren. Dies ist ein kritischer Punkt. Wenn die Prozessstreuung nicht vollständig repräsentiert ist, kann der Grad des Messfehlers überbewertet werden.

  5. Markieren Sie ggf. die genaue Messstelle auf jedem Teil, um die Auswirkungen von Abweichungen innerhalb des Teils zu minimieren.

  6. Stellen Sie sicher, dass das Messgerät über eine angemessene Unterscheidung/Auflösung verfügt, wie im Abschnitt Anforderungen beschrieben.

  7. Die Teile sollten nummeriert werden, und die Messungen sollten in zufälliger Reihenfolge erfolgen, so dass die Gutachter weder die jedem Teil zugewiesene Nummer noch einen früheren Messwert für dieses Teil kennen. Eine dritte Partei sollte die Messungen, den Bewerter, die Versuchsnummer und die Nummer für jedes Teil in einer Tabelle festhalten.

Zeit für Pragmatismus!

Eine diskrete Sache

Soviel zur Theorie. Gehen wir nun pragmatisch vor und probieren eine MSA aus. Das ist diesmal eine “diskrete” Sache, denn es gibt zwei Formen der MSA: Für diskrete und für stetige Daten. Wir verwenden diesmal die diskrete Variante, denn wenn die verstanden ist, ist auch das Prinzip der stetigen Variante verstanden. Und am Ende macht sowieso alles Minitab.

Also… Zeit für das Quiz, das gar kein Quiz ist, sondern unser Experimentierkasten…