Dieser Leitfaden wurde im Rahmen eines Arbeitskreises erstellt.Folgende Personen haben daran mitgearbeitet: Audi AG Peter Friedrich Siegfried Hübner Christian Neukirch BWM AG Helmut Simon Robert Bosch GmbH Rolf Ofen Daimler Chrysler AG Werk Untertürkheim Hartmut Nowack Roland Steininger Fiat Auto S.p.A. Dr. Roberto Bargelli Diego di Dato Leiter es Arbeitskreises: Dr. Edgar Dietrich Q-DAS® GmbH, Birkenau Ford-Werke AG Rainer Koch Martin Künster Herbert Löschner Franz-Georg Reitinger Adam Opel AG Hans Stritzl Bruno Winkler Q-DAS® GmbH Dr. Edgar Dietrich Alfred Schulze T.Q.M. Itaca s.r.l. Vincenzo Guerrini Volkswagen AG Dr. Michael Sandau Dietrich Sawallisch Reinhard Stief Fähigkeitsnachweis von Messsystemen Allgemeine Vorbemerkungen Der Titel des Leitfadens lautet: "Fähigkeitsnachweis von Messsystemen". Die Begriffe "Fähigkeit" und "Messsystem" sind nicht genormt. Da beide Begriffe umgangssprachlich einen hohen Bekanntheitsgrad haben, haben die Ersteller des Leitfadens bewusst die Begriffe beibehalten. Die Begriffe "Fähigkeit" bzw. "fähig" sind gleichbedeutend mit "Eignung" bzw. "geeignet" (s. DIN 55350 bzw. DGO 13-61 ). Daher sind beide Begriffe als gleichwertig anzusehen. Der Definition des Begriffes "Messsystem" ist ein eigener Abschnitt gewidmet. Haftungsausschluss Der vorliegende Leitfaden enthält Empfehlungen, die jedermann frei zur Anwendung stehen. Wer sie anwendet, hat für die richtige Anwendung im konkreten Fall Sorge zu tragen. Der Leitfaden berücksichtigt den zum Zeitpunkt der jeweiligen Ausgabe herrschenden Stand der Technik. Durch das Anwenden der Empfehlungen entzieht sich niemand der Verantwortung für sein eigenes Handeln. Jeder handelt insoweit auf eigene Gefahr. Eine Haftung der Autoren ist ausgeschlossen. Sollten Sie bei der Anwendung der Empfehlungen auf Unrichtigkeiten oder die Möglichkeit einer unrichtigen Auslegung stoßen, setzen Sie sich bitte mit der Fa. Q-DAS® in Verbindung. Urheberrechtsschutz Der Leitfaden einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich nicht geschützt. Damit kann das Dokument in seiner Originalfassung jederzeit vervielfältigt werden. Die Originalfassung kann über Q-DAS® GmbH, Balzenbacher Str. 57, D-69488 Birkenau, Fax: 06201/3941-24, E-Mail: q-das @ q-das.de, unter Angabe des Titels bezogen werden. Wird das Dokument oder Textpassagen daraus eigenständig verändert, sind zur Vermeidung von Verwechslungen die Abweichungen deutlich zu kennzeichnen! Änderungsblatt Nr. 1 Seite 28 2 58 Änderung Voraussetzung: Verfahren 2 wurde durch Verfahren 3 ersetzt Alle Formulare ausgetauscht Datum 26.08.99 Name HM 06.09.99 HM Um hier mehr Transparenz zu schaffen. sich allerdings teilweise in der Vorgehensweise. Insbesondere beim Aufbau und bei der Zertifizierung eines Qualitätsmanagementsystems nach DIN EN ISO 9000ff. der Berechnungsmethodik und den geforderten Grenzwerten unterschieden haben. Im Rahmen dieses Arbeitskreises ist es gelungen.1 wird ein Unternehmen mit dieser Fragestellung konfrontiert. mit deren Hilfe vordefinierte Merkmale gemessen werden. Fertigungseinrichtungen und einer laufenden Fertigung basiert auf der statistischen Auswertung von Merkmalswerten. wie diese Forderungen umgesetzt werden sollen. . Daher haben sich insbesondere die Großkonzerne der Automobilindustrie und deren Zulieferer in den vergangenen Jahren eigene Richtlinien zur Beurteilung von Messsystemen geschaffen. die je nach Auftraggeber eingehalten werden müssen." Die Richtlinie soll geltende Normen sowie Verbandsrichtlinien berücksichtigen. in den wesentlichen Sachfragen Konsens in den Berechnungsmethoden zu finden und eine Empfehlung für Grenzwerte zu geben. Der Abnehmer hat das Problem. ist auf Anregung der Automobilindustrie dieser Arbeitskreis zusammengetreten mit der Zielsetzung: "Einen für die Automobil. dass die entstandenen Richtlinien vom Prinzip her alle ähnlich waren. Dies stellt für die Hersteller von Messsystemen und für die Kunden-/ Lieferantenbeziehung ein nicht unerhebliches Problem dar. müssen die erfassten Messwerte den tatsächlichen Sachverhalt ausreichend sicher widerspiegeln. andererseits aber keine konkreten Hinweise. dass er seine Annahmebedingungen jedes Mal ändern muss. QS-9000 oder VDA 6. Die Konsequenz war. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden. Einerseits gibt es diese Forderung schon sehr lange.und Zulieferindustrie einheitlichen Leitfaden zum Eignungsnachweis von Messsystemen zu erarbeiten. Hierauf basierend können die Firmen bezüglich allgemeiner Annahmemodalitäten und praxisbezogener Abwicklungen individuelle Ergänzungen bzw.Vorwort Die Beurteilung von Maschinen. Die Merkmalswerte stammen von Messsystemen. Diese Forderungen sind in verschiedenen Normen und Verbandsrichtlinien festgehalten. Festlegungen vornehmen. Die Zulieferer sehen sich unterschiedlichen Forderungen ausgesetzt. 2 Messgerät 2.1.1.1.9 Vergleichpräzision 2.3 Messmittel 2.1.Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Einleitung 1.1.2 DIN EN ISO 10012 Forderungen an die Qualitätssicherung von Messmitteln 1.7 Vorgehensweise .1.5 Normal/Einstellmeister 2.2 Zufällige Messabweichung 2.4 Linearität 2.3 Forderung aus QS-9000 1.3 Verfahren 2 4.6 Messbeständigkeit / Stabilität 4.4 Verfahren 3 4.1 1.2 Verfahren 1 4.10 Messbeständigkeit / Stabilität 3 Geltungsbereich 4 Verfahren für den Fähigkeitsnachweis 4.4 Forderung aus V DA 6.1 Auflösung des Messgerätes 4.1.6 Messkette 2.5 GUM und DIN EN ISO 14253-1 2 Begriffe 2.7 Messprozess / -system 2.8 Wiederholpräzision 2.1.1 DIN EN ISO 9001 1.1 Messabweichung 2.5 Linearität 4.1 Systematische Messabweichung 2.1. 1Abkürzungen 13.6 Formblätter / Fallbeispiele 14 Index .3 Beurteilung der Linearität anhand von drei Normalen 8.1 ANOVA für Verfahren 2 13.4.2Formeln 13.4 Beurteilung der Linearität bei mehr als drei Normalen 9 Messbeständigkeit / Stabilität 10 Vorgehensweise "Nicht fähige Messsysteme" 11 Sonderfälle 12 Literatur 13 Anhanq 13.4ANOVA 13.3Formeln zur Berechnung der Linearität 13.5 Verfahren 1 6 Verfahren 2 7 Verfahren 3 8 Linearität / Untersuchung an den Spezifikationsgrenzen 8.4 8.4.5 Faktoren 13.2 ANOVA für Verfahren 3 13.1 Vorbemerkung 8.2 Untersuchung an den Spezifikationsgrenzen 8. .B. Das zu messende Teil ist ein Normal (Referenzwert).1 Messabweichung 2. KoordinatenMessgeräten ermittelt wird und das auf ein nationales oder internationales Normal zurückführbar sein muss. die zur besseren Übersicht im folgenden kurz erläutert werden. [3] ent. Messraum oder Kalibrierlabor). Diese sind den Literaturstellen [10] bzw.1 Systematische Messabweichung Unter systematischer Messabweichung wird die Abweichung zwischen dem Mittelwert der Anzeige des Messsystems bei wiederholtem Messen des gleichen Merkmals und dem Referenzwert des Merkmals verstanden. dessen Wert mit PräzisionsMesssystemen. • Messmittel • Messung • Messgröße • Einflussgröße • Messgenauigkeit • Messunsicherheit • Korrektion • Justierung • Messbereich • Referenzbedingungen • Auflösung (einer Anzeigeeinrichtung) • Messgerätedrift • Grenzwerte für Messabweichungen • Referenzmaterial • Internationales Normal • Nationales Normal • Rückführbarkeit / Rückverfolgbarkeit • Kalibrierung • Qualitätsaudit In dem vorliegenden Leitfaden sind weitere Begriffe verwendet.B. z. 4.1. Ein Referenzwert kann bestimmt werden. indem mehrere Messungen mit einem höherwertigen Messgerät durchgeführt werden (z.nommen und zum Teil umgangssprachlich ergänzt.2 Begriffe Die im folgenden verwendeten Begriffe sind in DIN EN ISO 10012 beschrieben: . Normale. 4. die für die Durchführung einer Messung notwendig sind. der sich aus einer unbegrenzten Anzahl von Messungen derselben Messgröße ergeben würde. Fähigkeitsnachweis von Messsystemen Seite 5 von 65 . die für Prüfzwecke und solche. die für die Kalibrierung verwendet werden.2 Messgerät Gerät. das allein oder in Verbindung mit zusätzlichen Einrichtungen für Messungen gebraucht werden soll. Dieser Begriff umfasst Messmittel. die unter Wiederholbedingungen ausgeführt wurden.1.3 Messmittel Alle Messgeräte.2 Zufällige Messabweichung Messergebnis minus dem Mittelwert.Systematische Messabweichung 2. 4. Referenzmaterialien. Hilfsmittel und Anweisungen. 4 Linearität Konstant bleibender Zusammenhang zwischen der Ausgangsgröße und der Eingangs(Mess-) größe eines Messmittels bei deren Änderung. Linearität (Variabler Streubereich) .4. um dem zu messenden Merkmal einen Wert zuzuweisen. Vorgehensweise. Das Normal wird für die Fähigkeitsuntersuchung verwendet.7 Messprozess / -system Die Gesamtheit aller Einflusskomponenten zur Ermittlung eines Messwerts für ein Merkmal: Verfahren.6 Messkette Folge von Elementen eines Messgerätes oder einer Messeinrichtung. 4. Hilfsmittel. Der Gesamt/Messprozess wird als Messsystem bezeichnet. Personal etc.4. Der Bezugswert des Normals muss zertifiziert und auf das entsprechende nationale bzw.. Software. Normal. internationale Normal rückführbar sein. . Messgerät. 4. das dazu benutzt wird. die den Weg des Messsignals von der Eingabe zur Ausgabe bildet.5 Normal / Einstellmeister Ein Referenzteil zur Einstellung des Messmittels auf einen Bezugswert. Mit anderen Worten: der Gesamtprozess zur Erfassung von Messwerten. bei wiederholtem Anlegen derselben Messgröße unter denselben Messbedingungen nahe beieinander liegende Anzeigen zu liefern.4. .8 Wiederholpräzision Wiederholpräzision (eines Messgerätes) ist die Fähigkeit eines Messgerätes. 9 Vergleichpräzision Vergleichpräzision (von Messergebnissen) ist ein Ausmaß der gegenseitigen Annäherung zwischen Messergebnissen derselben Messgröße.4. Vergleichpräzision . gewonnen unter veränderten Messbedingungen. 10 Messbeständigkeit / Stabilität Fähigkeit eines Messsystems. seine metrologischen Merkmale zeitlich unverändert beizubehalten.4. Messbeständigkeit l Stabilität . Eine Annahmeprüfung muss vor Inbetriebnahme der Messsysteme durchgeführt werden. nach Neuaufstellungen. In einem separaten Dokument sind für verschiedene Sonderfälle Beispiele enthalten. Diese Annahmeprüfungen sollten vor der Beurteilung von Maschinen. in Sonderfälle eingeteilt. . Der Leitfaden erstreckt sich auf die Annahmeprüfung und laufende Überwachung aller Messsysteme in den Werken. Generalüberholungen. Dieser Leitfaden ist gültig beim Neukauf und Einsatz sowie der Bewertung vorhandener Messsysteme. Diese werden in Standardmessverfahren bzw. Eventuell bestehende Gesetze und Verordnungen in den jeweiligen Ländern haben uneingeschränkt Vorrang. sowie die Annahmeprüfung bei den Herstellern der Messsysteme. Der vorliegende Leitfaden beschreibt nur die Beurteilungen für die Standardverfahren.und Prozessfähigkeit durchgeführt werden. wesentlichen konstruktiven Änderungen und Umstellungen.3 Geltungsbereich Die im Leitfaden enthaltenen Verfahren eignen sich nur für messende Einrichtungen. 01 mm Skalenteilung. Dieses Verfahren wird auch im Rahmen von routinemäßigen Audits oder zu Zwischenprüfungen eingesetzt.25 mm Bei einer Toleranz von 0. D. Nockenformprüfgeräten und Mehrstellenmessgeräten) eingesetzt. Die Beurteilung erfolgt dabei unter möglichst realen Bedingungen. Fallbeispiel: Längenmaß 125 ± 0. Anhand des Fähigkeitskennwertes kann die Eignung festgestellt werden.3 Verfahren 2 Verfahren 2 findet zur Beurteilung von neuen und vorhandenen Messsystemen vor der Annahmeprüfung beim Kunden am endgültigen Aufstellungsort statt. 4. Die Beurteilung dieses Messverfahrens erfolgt ebenfalls anhand des %R&R Kennwertes. eine Messuhr mit 0.10.5 mm entsprechen 5% der Toleranz 0. Diese Vorgehensweise wird bei Messsystemen ohne Bedienereinfluss. 4. d.4 Verfahren für den Fähigkeitsnachweis Für den Fähigkeitsnachweis von Messsystemen haben sich verschiedene Methoden als sinnvoll herausgestellt.B.025 mm..h. Dies setzt voraus. Gewählt wird z. . halbautomatischen Messsystemen (z. Das Messgerät muss eine Auflösung von %RE ≤ 5% der Toleranz des Merkmals haben. mit original Messobjekten und den Prüfern vor Ort durchgeführt.10. das Messsystem darf eine Auflösung von maximal 0.1 Auflösung des Messgerätes Bevor eine der genannten Untersuchungen durchgeführt wird.2 Verfahren 1 Dieses Verfahren wird in der Regel beim Lieferanten zur Beurteilung von neuen und geänderten Messsystemen durchgeführt.B. dass sowohl Teile als auch Prüfer beim Lieferanten vorhanden sind.h. d.025 mm über den gesamten Messbereich haben. Es wird in Analogie zu Verfahren 2 die gleiche Abkürzung verwendet. um Messwerte sicher ermitteln und ablesen zu können. bei Post-Prozess-.B. ist zu überprüfen. Drei-Koordinaten-Messgeräten.h. In-Prozess-Messeinrichtungen und vollautomatischen Messeinrichtungen) in Transferstrassen bzw. bevor diese eingesetzt werden. Die Beurteilung wird anhand des sogenannten %R&R Kennwertes festgestellt. 4.4 Verfahren 3 Bei Verfahren 3 handelt es sich um einen Sonderfall von Verfahren 2. Je nach Verfahren können die verschiedenen Unsicherheitskomponenten ermittelt werden. automatischen oder mechanisierten Messsystemen (z. ob die Auflösung des Messgerätes gegeben ist. Dieses Verfahren kann auch beim Lieferanten eingesetzt werden. obwohl eigentlich die Vergleichspräzision (Reproducibility) null ist.10.10. die Untersuchung wird am Einsatzort. 4. Anhand von Stabilitätsuntersuchungen ist nachzuweisen. 2 und 3) sowie der Beurteilung der Linearität handelt es sich immer nur um eine Momentaufnahme. ob die Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich als geeignet angesehen werden kann.7 Vorgehensweise Der Ablauf der Eignungsuntersuchung kann nach folgendem Flussdiagramm erfolgen: . Ist Linearität gefordert.10. 4. 4. Aufgrund der unterschiedlichen Berechnungsmethoden (ARM bzw.10. ANOVA) können die Ergebnisse verschieden sein.10. Dadurch ist eine Vergleichbarkeit nur innerhalb eines Verfahrens möglich. Aufgrund der genaueren statistischen Betrachtung wird die Berechnungsmethode nach ANOVA empfohlen. Die Vorgehensweise zur Ermittlung der Merkmalswerte und die Interpretation der Ergebnisse ist bei beiden Verfahren gleich.Hinweis zu Verfahren 2 und 3 Die Beurteilung von Messsystemen mit Hilfe von Verfahren 2 und 3 erfolgt über die sogenannte Mittelwert-Spannweiten-Methode (ARM Average-Range-Methode) oder über die ANOVA-Methode (Analysis of Variance). 4. ist diese vor oder in Verbindung mit Verfahren 1 durchzuführen. Allerdings ist dabei der Einsatz eines Rechnerprogramms erforderlich. dass die eingesetzten Messeinrichtungen ihre Eignung über die Dauer des Einsatzes halten. Die Untersuchung der Linearität kann sowohl beim Lieferant als auch beim Kunden am endgültigen Aufstellungsort stattfinden. Bei der Beschreibung der Verfahren wurde der Einfachheit halber die ARM-Methode verwendet. Die ANOVA-Methode ist im Anhang erläutert.5 Linearität Anhand dieser Studie ist zu untersuchen.6 Messbeständigkeit / Stabilität Bei den Fähigkeitsuntersuchungen (insbesondere den Verfahren 1. c Messsystem muss eindeutig durch eine Identnummer gekennzeichnet sein. . mit denen der richtige Wert des Normals bestimmt wird. Die Messunsicherheit der übergeordneten Messverfahren. 3 Steht aus messtechnischen Gründen kein Normal zur Verfügung. ob eine Messeinrichtung unter Verwendung eines Normals für den vorgesehenen Einsatz unter Betriebsbedingungen geeignet ist. Voraussetzung 1 Die Messeinrichtung ist entsprechend den Vorschriften des Herstellers einzurichten und gebrauchsfertig zu machen. entfällt die Berechnung von Cgk. dessen richtiger Wert durch Kalibrierung auf nationale oder internationale Normale rückführbar ist und sich im Laufe des Untersuchungszeitraumes nicht verändert. 2 Es muss ein Normal/Einstellmeister vorhanden sein. .5 Verfahren 1 Ziel der Untersuchung Anhand der Fähigkeitskennwerte C9 und Cgk wird entschieden. Hinweis: Bei der Verwendung eines Messobjektes kann eine größere Streuung auftreten. ist anzugeben. In diesem Fall kann mit Hilfe eines geeigneten Messobjektes nur die Wiederholpräzision Cg bestimmt werden. . dass sich die Standardabweichungen nach 10 Wiederholungsmessungen nicht mehr signifikant ändern. 6. 2. 3. 5. Schritt Istwert des Normals und Toleranz T des Merkmals in das Auswerteblatt eintragen. Hinweis: Ausnahmeregelungen bei kleinen Toleranzen'1 müssen im Einzelfall getroffen werden (s. RF Bezugsgröße (Reference Figure) meist Toleranz T RE %RE = RF • 100% %RE ≤ 5% geeignete Auflösung %RE > 5% Das Messgerät ist aufgrund der unzureichenden Auflösung ungeeignet für diese Messaufgabe. Schritt Berechnung des angezeigten Mittelwerts x9 und der Wiederholstandardabweichung s9 der angezeigten Werte. der je nach Messaufgabe unterschiedlich zu interpretieren ist. So kann ein Messvorgang sehr lange dauern.Messung und Auswertung 1. Schritt Einstellung und Abgleich. Die Messposition ist am Normal zu kennzeichnen. Während der Durchführung der Messung sind Veränderungen an der Messeinrichtung nicht zulässig. Schritt Festlegung und Auswahl eines Normals. 4. Weiter zeigen Untersuchungen. Vorgehensweise "Nicht fähige Messsysteme"). Die Werte sind in das Auswerteblatt (Verfahren 1) einzutragen. zwangsweise zu positionieren oder zu beschreiben. dessen richtiger Wert xm im Toleranzfeld des Prüfmerkmals liegt. Schritt Am Standort sind 50 (min. 20) Wiederholmessungen in kurzen Zeitabständen am Normal nach der gültigen Vorschrift (Wiederholbedingungen) durch denselben Prüfer durchzuführen. so dass die Messzeit bei 50 Wiederholungen mehrere Stunden in Anspruch nehmen würde. Das Normal ist vor jeder Messung erneut bei gleicher Messposition in die Messvorrichtung einzulegen. eventuell Justierung der Messeinrichtung nach der gültigen Vorschrift. Hinweis: Die Anzahl der Wiederholungsmessungen sollte in Abhängigkeit der Messaufgabe festgelegt und zwischen Kunde und Lieferant abgestimmt werden. Damit reichen in der Regel 20 Wiederholungsmessungen aus. Das kann beispielsweise das Messen einer Welle in einem Toleranzbereich von 10µ in der Fertigung sein. . Schritt Beurteilung der Auflösung (RE) der Messeinrichtung (Messwertaufnehmer mit Anzeige). 1 „Kleine Toleranzen“ ist ein subjektiver Begriff. Trend festgestellt Wird während der Unterstützung im Werteverlauf ein Trend festgestellt. In diesem Fall ist als Verteilungsmodell der Messwerte die Normalverteilung nicht zutreffend. Daher wird empfohlen. was einer systematischen Messabweichung Bi = 0 entspricht. Schritt Bestimmung des Fähigkeitskennwerts Cgk. der nur eine zufällige Komponente (Wiederholpräzision) berücksichtigt. die Messbeständigkeit separat zu betrachten (siehe Abschnitt 9 Messbeständigkeit / Stabilität). Begründung: Insbesondere wenn die Auflösung des Messsystems nicht wesentlich unter 5% der Toleranz liegt. . Bei zweiseitig begrenzten Merkmalen zeigt die Differenz zwischen Cgk und C9 die Verbesserungsmöglichkeit durch genaues Einstellen der Messeinrichtung an. In dem vorliegenden Leitfaden wurde als Streubereich des Messsystems 4•s9 verwendet. Cgk wurde in der Regel als Streubereich des Messsystems 6•Sg herangezogen. wird der Fähigkeitskennwert mit dem Trend berechnet. Die Ursache für den Trend ist festzustellen. Schritt Berechnung des Abweichungsbetrags Bi des Mittelwerts x9 vom richtigen Wert xm des Normals: 8. die keine Aussage über die Messbeständigkeit beim Einsatz zulässt. Hinweise: Messbeständigkeit Bei Verfahren 1 handelt es sich um eine Kurzzeitbeurteilung des Messsystems. Warum 4 sg als Streubereich? In den bisher vorliegenden Richtlinien zur Berechnung der Fähigkeitsindizes Cg bzw. der eine systematische und eine zufällige Komponente berücksichtigt: Anmerkung: 9.7. klassiert das Messverfahren quasi die Messwerte. Schritt Bestimmung des Fähigkeitskennwerts Cg. ist durch Einstellung keine ausreichende Verbesserung zu erzielen. Treten Werte außerhalb dieses Bereichs auf.Umfangreiche praktische Versuche haben bestätigt. Das Messgerät ist fähig. der je nach Messaufgabe unterschiedlich zu interpretieren ist. sind diese auf eine defekte Messeinrichtung oder auf unzulässig in die Messung mit einbezogene Trends zurückzuführen.B. b: Fehler in der Messeinrichtung (z. Der Fall s9 = 0 ist zu begründen. Anmerkung: Durch Umstellen der Formel für Cgk mit Cgk ≥ 1. Das kann beispielsweise das Messen einer Welle in einem Toleranzbereich von 1 0N in der Fertigung sein.33 erfüllt ist.33 Das Messgerät ist nicht fähig. Messtaster klemmt).B. Die Messabweichung und/oder Messwertstreuung sind/ist durch geeignete Maßnahmen zu reduzieren. Fall: Cgk ≥ 1. unter folgenden Bedingungen auftreten: a: Die Auflösung der Messeinrichtung reicht nicht aus. 2 „Kleine Toleranzen" ist ein subjektiver Begriff. Ist der Cg-Wert ebenfalls < 1. dass bei Messprozessen. da die Wiederholstandardabweichung der Messprozesses zu groß ist. Das gilt bei Annahme einer Normalverteilung. die Messwertstreuung bei Wiederholmessungen mit einem Streubereich von ±2sg. . Ist der C9-Wert größer 1. sowohl in der industriellen Fertigungsüberwachung als auch bei Kalibrierungen in Laboratorien. unterschiedliche Messpunkte). Ausnahmeregelungen bei kleinen Toleranzen2' müssen im Einzelfall getroffen werden (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). Dieser Fall kann z. so kann es sein. Der richtige Wert xm ist zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen.33 kann der kleinste Betrag der Toleranz errechnet werden.33. dass der richtige Wert xm des Normals nicht korrekt ermittelt wurde (z. II. Beurteilung des Ergebnisses: I. um die Einflüsse zu erkennen.B. vollständig abgedeckt ist. ab dem die Messeinrichtung nach Verfahren 1 geeignet ist.33. Eventuell ist ein anderes Messverfahren notwendig. bis Cgk ≥ 1.33 und wurde ein Gebrauchsnormal verwendet. Fall: C9k < 1. ob eine Messeinrichtung unter Berücksichtigung aller Einflussgrößen für die vorgesehene Messaufgabe geeignet ist. Der Bedienereinfluss ist durch die Konstruktion der Messeinrichtung möglichst auszuschließen.6 Verfahren 2 Vorbemerkung Beim Verfahren 2 wird im Wesentlichen der Bedienereinfluss ermittelt. Ist ein Bedienereinfluss bei einer Messeinrichtung gegeben. . Ein Bedienereinfluss ist nur dann ganz auszuschließen. so muss dieser Einfluss untersucht werden. wenn einschließlich der Beschickung der Messeinrichtung mit dem Messobjekt der Messprozess automatisiert abläuft. Voraussetzung Das Verfahren 2 darf nur nach erfolgreichem Nachweis der Eignung aus Verfahren 1 durchgeführt werden. Ziel des Verfahrens Anhand des Kennwertes %R&R wird beurteilt. Ansonsten kann Verfahren 3 (keine Berücksichtigung des Bedienereinflusses) angewendet werden. . Hinweis: Die hier empfohlene Reihenfolge für den Messablauf kann oftmals aus praktischen Gegebenheiten nicht eingehalten werden. 6. Bediener. z. 8. Die Messwerte werden dokumentiert. wird die Messposition gekennzeichnet oder dokumentiert. Temperatur. 4. Schwingungen usw. Schritt Der erste Gerätebediener stellt die Messeinrichtung ein und ermittelt die Merkmalswerte der Messobjekte in der durch die Nummerierung vorgegebenen Reihenfolge und nach der gültigen Vorschrift unter Beachtung der Messposition. 5. Schritt Berechnung der Wiederholbarkeit des Messsystems (EV). Die Messergebnisse der zweiten Messung dürfen von den Ergebnissen der ersten Messung nicht beeinflusst werden. Dabei muss das Produkt k • r • n größer gleich 30 sein: k • r • n ≥ 30.) sind zu dokumentieren. Schritt Schritt 5 und 6 sind für jeden weiteren Prüfer zu wiederholen. aus den Messreihen des ersten Prüfers.Messung und Auswertung 1. Schritt Die Teile werden nummeriert.B. die Reihenfolge des Messablaufs je nach Messaufgabe in Absprache zwischen Kunde und Lieferant individuell festzulegen und entsprechend zu dokumentieren. In derselben Reihenfolge und nach derselben Verfahrensweise ermittelt der erste Gerätebediener die Merkmalswerte der Messobjekte ein zweites Mal. Schritt Festlegung der Anzahl von Prüfern (k ≥ 2). Während der Durchführung der Untersuchung sind Veränderungen an der Messeinrichtung nicht zulässig. die möglichst über den Toleranzbereich verteilt sind und die Anzahl der Messungen pro Prüfer (r ≥ 2). 10 Teile mit 2 Messreihen pro Prüfer. Schritt Schritt 3 ist mit jedem weiteren Prüfer zu wiederholen. Schritt Berechnung des Mittelwertes der Einzelwerte des. 3. Die jeweiligen Messergebnisse sollten während der Durchführung der Messung den anderen Prüfern nicht bekannt sein. die Auswahl von 10 Messobjekten (n ≥ 5). Daher empfiehlt sich. auszuschließen. Um den Einfluss des Messobjekts. die Teilegeometrie. Schritt Ermittlung der Spannweiten aus den Ergebnissen des ersten Prüfers pro Messobjekt. Die Umgebungsbedingungen (z. und der mittleren .B. Spannweite 7. ersten Prüfers . Standardfall: 2 Prüfer. 2. mit R Mittelwert der mittleren Spannweite Hinweis: Die K1-Faktoren sind dem Anhang zu entnehmen. 9. Schritt Berechnung der Vergleichbarkeit des Messsystems (AV) Hinweis: Die K2-Faktoren sind dem Anhang zu entnehmen. 10. Schritt Berechnung der Wiederhol- und Vergleichpräzision R&R Beurteilung des Ergebnisses: I. Fall: %R&R ≤ 20% für neue Messsysteme II. Fall: %R&R ≤ 30% für Messsysteme im Einsatz Das Messsystem ist geeignet. Tritt bei einem oder mehreren Prüfern der Fall = 0 auf, so ist dies zu begründen. Dieser Fall kann z.B. nur unter folgenden Bedingungen auftreten: a: Das Messgerät ist sehr gleichmäßig in seiner Merkmalsausprägung. b: Die Auflösung der Messeinrichtung reicht nicht aus, um die Einflüsse zu erkennen. c: Fehler in der Messeinrichtung (z.B. Messtaster klemmt). III: Fall: %R&R > 20% bzw. 30% Das Messsystem ist nicht geeignet. Der Einfluss der Prüfer und/oder die Messstreuung sind durch geeignete Maßnahmen zu reduzieren, bis die Forderung erfüllt ist. Eventuell ist ein anderes Messverfahren oder eine bessere Schulung der Prüfer notwendig (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). Ausnahmeregelungen bei kleinen Toleranzen'3 müssen im Einzelfall getroffen werden (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). Anmerkung: Durch Umstellung der Ungleichung %R&R ≤ 20% bzw. 30% kann die kleinste zulässige Betrag der Toleranzvorgabe errechnet werden, für die die Messeinrichtung nach Verfahren 2 eingesetzt werden kann. 3 „Kleine Toleranzen" ist ein subjektiver Begriff, der je nach Messaufgabe unterschiedlich zu interpretieren ist. Das kann beispielsweise das Messen einer Welle in einem Toleranzbereich von 10µ in der Fertigung sein. 7 Verfahren 3 Vorbemerkung Das Verfahren 3 ist ein Sonderfall des Verfahrens 2 und wird bei Messsystemen angewendet, bei denen kein Bedienereinfluss vorliegt. (z.B. mechanisierte Messeinrichtung, Prüfautomaten, automatisches Handling u.s.w.) bzw. der Bedienereinfluss vernachlässigbar klein ist. Ziel des Verfahrens Anhand des Kennwerts %EV wird beurteilt, ob eine Messeinrichtung unter Verwendung von Messobjekten (z.B. Produktionsteilen) unter Betriebsbedingungen und Berücksichtigung des möglichen Einflusses der zu messenden Produktionsteile (Oberflächeneinfluss, Verschmutzung, Temperatureinfluss, etc.) für die vorgesehene Messaufgabe geeignet ist. Voraussetzung Das Verfahren 3 darf nur nach erfolgreichem Nachweis der Eignung aus Verfahren 1 durchgeführt werden. Messung und Auswertung 1. Schritt Auswahl von Messobjekten (n ≥ 5), die möglichst über die Toleranz verteilt sind und Festlegung der Anzahl Messungen pro Messobjekt (r ≥ 2). Dabei muss das Produkt n - r größer gleich 20 sein: n • r ≥ 20. Standardfall: 25 Teile mit 2 Messungen pro Messobjekt. 2. Schritt Die Teile werden nummeriert. Um den Einfluss des Messobjekts (z.B. der Teilegeometrie) auszuschließen, wird die Messposition gekennzeichnet oder zu dokumentieren. Die Einflussgrößen (z.B. Temperatur, Schwingung usw.) sind festzuhalten. 3. Schritt Der Gerätebediener stellt die Messeinrichtung ein und ermittelt die Messwerte der Messobjekte in der durch die Nummerierung vorgegebenen Reihenfolge und nach der gültigen Vorschrift unter Beachtung der Messposition. Die Messwerte werden dokumentiert. In derselben Reihenfolge und nach derselben Verfahrensweise ermittelt der Gerätebediener die Merkmalswerte der Teile ein zweites Mal. Die Messergebnisse der zweiten Messung dürfen von den Ergebnissen der ersten Messung nicht beeinflusst werden. Während der Durchführung der Untersuchung sind Veränderungen an der Messeinrichtung nicht zulässig. Hinweis: Die hier empfohlene Reihenfolge für den Messablauf kann oftmals aus praktischen Gegebenheiten nicht eingehalten werden. Um bestimmte Eigenschaften einer Messeinrichtung bzw. den Drift durch Temperatureinfluss erkennen zu können, ist es ebenfalls sinnvoll, eine andere Reihenfolge zu wählen. die Reihenfolge des Messablaufs je nach Messaufgabe in Absprache zwischen Kunde und Lieferant individuell festzulegen und entsprechend zu dokumentieren. Schritt Ermittlung der Spannweite pro Messobjekt. Schritt Berechnung der mittleren Spannweite R aus den Ergebnissen der Messungen. . Schritt Berechnung der Wiederholbarkeit Messsystem (EV) R&R = EV = K1 •.Daher empfiehlt sich. mit Mittelwert der Spannweiten Hinweis: Die K1-Faktoren sind dem Anhang zu entnehmen. 6. 4. 5. der je nach Messaufgabe unterschiedlich zu interpretieren ist. 30% kann die kleinste zulässige Betrag der Toleranzvorgabe errechnet werden. Anmerkung: Durch Umstellung der Ungleichung %EV ≤ 20% bzw. . III.Beurteilung der Ergebnisse I. Fall: %R&R = %EV > 20% bzw. um die Einflüsse zu erkennen. b: Die Auflösung der Messeinrichtung reicht nicht aus.B. Ausnahmeregelungen bei kleinen Toleranzen4 müssen im Einzelfall getroffen werden (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). Fall: %R&R=%EV ≤ 30% für Messsysteme im Einsatz Das Messgerät ist geeignet. c: Fehler in der Messeinrichtung (z.B. bis die Forderung erfüllt ist (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). unter folgenden Bedingungen a: Das Messgerät ist sehr gleichmäßig in seiner Merkmalsausprägung. Dieser Fall kann z. Der Fall auftreten: = 0 ist zu begründen. Die Messstreuung ist zu reduzieren. Das kann beispielsweise das Messen einer Welle in einem Toleranzbereich von 10µ in der Fertigung sein. Fall: %R&R=%EV ≤ 20% für neue Messsysteme II. 30% Das Messgerät ist nicht geeignet. für die die Messeinrichtung zur Messung nach Verfahren 3 eingesetzt werden kann: 4 „Kleine Toleranzen“ ist ein subjektiver Begriff. Messtaster klemmt). ä. ob eine Messeinrichtung über den gesamten Messbereich bzw. ist nachfolgende Untersuchung zu empfehlen.2) . Hierzu sind zwei Normale nahe den Spezifikationsgrenzen (Grenzwerte des Toleranzbereichs) notwendig. In diesem Fall ist keine separate Linearitätsstudie erforderlich. Bei Tasterverknüpfungen werden mindestens drei Normale empfohlen. dass die Maßverkörperung als nicht linear angesehen werden kann. Als Minimalforderung gilt die Anwendung des Verfahrens 1. Aufgrund des vorhandenen Messverfahrens ist bekannt.8 Linearität / Untersuchung an den Spezifikationsgrenzen 8. Bei einer Fähigkeits-/Linearitätsuntersuchung werden folgende Situationen unterschieden: • Ohne Normal: die Linearität wird gesondert nachgewiesen • Ein Normal plus weiterer Linearitätsnachweis • Drei Meister min / mittel / max • Mehr als 3 Meister: Regressionsbetrachtung Hinweis: Im konkreten Fall ist zwischen Kunde und Lieferant das jeweils zu verwendende Verfahren festzulegen.). pneumatische Messungen etc.3 und 8. 8.2 Untersuchung an den Spezifikationsgrenzen Vorbemerkung Verfügt die Messeinrichtung nicht über eine eingebaute lineare Maßverkörperung (Glasmaßstab o. Typische Beispiele sind induktive Taster.Linearitätsuntersuchungen (8.und max-Normals in der Nähe der Spezifikationsgrenzen Verfahren 1 durchgeführt. Das Messsystem enthält keine lineare Maßverkörperung. Die Beurteilung des Messverfahrens nach Verfahren 1 ist ausreichend. Anwendungsbereich den Anforderungen entspricht.4) Bei einer reinen Absicherung der Spezifikationsgrenzen wird mit Hilfe eines min. sowie die Beurteilung der Ergebnisse ist mit der in Verfahren 1 beschriebenen Vorgehensweise identisch. Dies ist in Form eines Zertifikates bzw. Ziel der Untersuchung Durch die mehrmalige Anwendung von Verfahren 1 wird festgestellt. Hinweis: Die Messung und Auswertung.1 Vorbemerkung Es sind folgende Situationen zu unterscheiden: • • das Messsystem enthält eine lineare Maßverkörperung. Überprüfung nachzuweisen.Untersuchung an den Grenzwerten des Toleranzbereiches (8. In diesem Fall wird zwischen zwei Vorgehensweisen unterschieden: . . 3 Beurteilung der Linearität anhand von drei Normalen Die Linearitätsabweichung ist wie folgt zu ermitteln: Es werden n Messungen im unteren. im oberen und im mittleren Toleranzbereich des Merkmals mit Hilfe von Prüfnormalen durchgeführt (Standardfall ist n=10). Die Streuung dieser Referenzwerte sollte so weit wie möglich im Bereich der Bezugsgröße liegen (RF). Die Formeln zur Berechnung der Linearität gemäß [1] sind im Anhang zusammengefasst.4 Beurteilung der Linearität bei mehr als drei Normalen Zur Berechnung der Linearität. 8. go der Mittelwert über alle 10 Messungen im oberen Toleranzbereich und 9 der Mittelwert über alle 10 Messungen im mittleren Toleranzbereich. unteren und oberen Toleranzbereich. Für 9 können u. Es gelten folgende Bedingungen: %Li ≤ 5% RF Messsystem ist geeignet. %Li > 10% RF Messsystem muss verbessert werden. 5% RF < %Li ≤ 10% RF Messsystem kann unter Berücksichtigung der Bedeutung der Messaufgabe. Das Ergebnis ist die Kenngröße %Li.U. Dabei ist gu der Mittelwert über alle 10 Messungen im unteren. die zur Beurteilung der Linearität herangezogen wird. Klassierungen. akzeptiert werden. Der Grenzwert für %U ist: %U ≤ 5% der Toleranz. z. der Kosten des Messmittels. wie beim R&R-Verfahren. Die richtigen Werte der N Teile. werden die gleichen Werte herangezogen. . xm. auch die Werte aus der Prüfmittelfähigkeitsuntersuchung Verfahren 1 verwendet werden.Lio ≤[3% + (%U)] mit und U1 = Kalibrierunsicherheit des Normals T = Toleranz %U = Kalibrierunsicherheit im Verhältnis zur Toleranz. müssen bekannt sein. xmu und xmo sind die richtigen Werte des Prüfnormals im mittleren.8. die für das R&RVerfahren verwendet werden. der Reparaturkosten usw. Die untere Linearitätsabweichung berechnet sich nach und die obere Linearitätsabweichung Beide Werte müssen folgende Bedingungen erfüllen: %Liu. Probleme sind festzustellen und zu korrigieren.B. . ist die größte systematische Messabweichung (Bii) mit den oben aufgeführten Annahmebedingungen zu vergleichen und zu beurteilen.Falls eine Linearitätsbeurteilung nicht gültig ist. Schritt Einstellen der Messeinrichtung mit Hilfe des Normals nach der gültigen Vorschrift. Zur Ermittlung der Urwerte sind stabilisierte Erzeugnisteile und Normale/Einstellmeister zu verwenden. um zu verhindern. • Die gemessenen Werte sind in Form einer Shewhart-Qualitätsregelkarte aufzuzeichnen. Diese dürfen maximal ±10% der Toleranz bezogen auf den Ist-Wert des Normals/ Werkstücks betragen. Beispiel zur Messung und Auswertung 1. Hierbei gelten firmenspezifische Festlegungen. sg mit sg aus UEG = xm . 2. . zu dem regelmäßig neue Überprüfungen stattfinden sollen. Bei der Untersuchung sollte mindestens eine ganze Schicht erfasst und beurteilt werden.1 • T 3. Schritt Eintragen der Grenzen der Messbeständigkeit in die Regelkarte für Urwerte (n = 1).sg Verfahren 1 für 99% Hinweis: Falls der Abstand der natürlichen Eingriffsgrenzen einer Urwertkarte < 10% der Toleranz ist. Merkmal. Schritt Ausführung von Einzelmessungen am Normal und/oder Werkstück in festgelegten Prüfintervallen nach der gültigen Vorschrift. Während der Messbeständigkeitsprüfung darf nicht nachgestellt werden. Toleranz etc. Daher ist die kontinuierliche Untersuchung der Messbeständigkeit zu empfehlen. Schritt Dokumentieren der Daten zu Messeinrichtung. Fallbeispiel: OEG = xm + 2. Normal.2.9 Messbeständigkeit / Stabilität Bei den vorher genannten Verfahren wird immer nur eine Kurzzeitbetrachtung vorgenommen.1 • T xm . 4. Basierend auf den Ergebnissen ist ein Intervall festzulegen. 5. können die Eingriffsgrenzen auf 10% der Toleranz festgelegt werden. Die Beurteilung der Messbeständigkeit kann auf 2 Arten vorgenommen werden: • Es sind die Urwerte aufzuzeichnen und die Grenzwerte situationsbezogen festzulegen. Schritt Prüfintervall festlegen.0. dass die Auflösung des Messmittels der Grund für eine Verletzung der Eingriffsgrenze ist. alternativ: OEG = UEG= xm + 0. Für den Stabilitätsnachweis sind zunächst in kurzen Zeitabständen Überprüfungen vorzunehmen.576 .576. oder Unterschreitungen der vorgegebenen Eingriffsgrenzen aufgrund eines Trends auf: Das Intervall ist so zu verkürzen.und Unterschreitungen der vorgegebenen Grenzen ohne Trend statt. Fall: Es treten Über. jeweils am Arbeitsbeginn einzustellen. z. dass die Messeinrichtung ungeeignet ist. so dass bei der Messeinrichtung keine stabile Phase erkennbar ist. Fall: Die Messwerte liegen innerhalb der vorgegebenen Eingriffsgrenzen: Es reicht aus. III. Es sind Verbesserungen einzuleiten (siehe hierzu auch Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme"). Beurteilung und Maßnahmen bei der Messbeständigkeitsprüfung I.B.6. II. Fall: Es finden Über. Schritt Die Messergebnisse werden in die Urwertekarte eingetragen. . dass die Messwerte innerhalb der Grenzen verbleiben. Das bedeutet. die Messeinrichtung in festgelegten Intervallen. Temperaturschwankungen .Mittelwert aus Wiederholungsmessungen . empfiehlt sich folgende Vorgehensweise: 1. .Erschütterungen. (z. Ölnebel.Bezugselement. Reibung. Warmlaufphase.Aufnahmen. -strategie .Mehrpunktmessungen bzw. Verkippung Prüfling . .. Spann-.Messablauf. verbessern • Messeinrichtung. Güte Einstellnormal(e) . Feuchtigkeit .. Spannungsspitzen . Strom.Elektrische Störungen. .Positionierung.. Niederhaltekräfte . Einschwingzeiten ..10 Vorgehensweise „Nicht fähige Messsysteme" Ist ein Messsystem gemäß den vorausgegangenen Verfahren nicht fähig. Statistik-Software . Definition Messstellen . Schritt: Messsystem überprüfen.Führungen. Einstellnormale . Zugluft. Verschleiß. • Messverfahren.B.Staub. Basis für Aufnahme . Einstellverfahren.Mess-. vor jeder Messung neu einstellen) • Umgebungsbedingungen . Scannen anstatt Einzelmesswert.Messtechnik-.) .Messgeschwindigkeit. Schwingungen . . Fluchtung Prüfling.. Messtaster ...Messorte.Kalibrierkette.Energieschwankungen (Luft.Antastelemente. .. .Formfehler. 2.B.) . Toleranz und Prozessstreuung gegenüberstellen.Materialeigenschaften . geschult . Handfett.. (Hautreste. Qualitätssicherung.B.• Prüfling . ..Temperaturkoeffizient.. Grate . Messhebel. zusätzlicher Regelkreis. Stabilitätsüberwachung.Sauberkeit. Entwicklung. Prozessbetrachtung Mögliche Maßnahmen : • Merkmal auf Funktionsabhängigkeit überprüfen (ggf.Wärmeübertragung.Eingewiesen. Toleranzehrlichkeit!) .. Schritt: Merkmals-. • Bediener . Schritt: Sonderregelung • Zusätzliche Absicherung (z.Sauberkeit. neues Merkmal definieren z.. . Waschrückstände . genaueres Messmittel im Feinmessraum..Oberflächenbeschaffenheit.Abstimmung mit Fertigungsplanung.. Übertragungselemente. Produktion. .. -überprüfung) • Zeitlich befristete Sonderregelung treffen -Abstimmung mit Messtechnikexperten. Produktion. Fertigungsplanung. Handhabung . Toleranz-. Führungen. Bezugsbasis . 3. Funktionsabsicherung. Kunde 4..Sorgfalt. Entwicklung. Schritt: Genaueres Messsystem beschaffen Mögliche Maßnahmen: • Auflösung < 5% • Lineare Systeme einsetzen • Absolut messende Systeme bevorzugen (digital inkremental anstatt analog induktiv) • Robuste Messeinrichtung (Lagerungen...) • Bedienerunabhängige Messeinrichtung • Neue (berührungslose) Messverfahren. anstelle Rundheit) • 100% verlesen mit reduzierten Toleranzen • Messsystemstreuung von Toleranz abziehen • Auswirkungen auf Prozessregelung und Prozessfähigkeit berücksichtigen • Toleranz anpassen (statistische Tolerierung. Kunde . Qualitätssicherung. dass nicht immer die Messeinrichtung der Verursacher eines nicht geeigneten Messprozesses ist.B. Oftmals sind die Urheber die Umgebung und die Messstrategie. für weitere Zeitspanne bestätigen Anmerkung: Es ist zu beachten. .• Regelung z. Regelung überarbeiten bzw. jährlich neu bewerten gemäß Schritt 1 bis 4 und ggf. 11 Sonderfälle Im praktischen Einsatz hat sich aufgrund unterschiedlicher Randbedingungen und Einflussfaktoren gezeigt. Winkel • Partikelzählung.) In einem separaten Dokument soll für diese Sonderfälle Hilfestellung in Form von Vorschlägen und Fallbeispielen für die Beurteilung gegeben werden..B. .. Kontaminationszahl • Vollständigkeitskontrolle mit Bild-Verarbeitungs-Systemen • Zerstörende Prüfungen • Farbmesssysteme • Durchflussmesssysteme • Kraftmesssysteme. an möglichst vielen Stellen auf die Verfahren des Leitfadens zurückzugreifen. neben dem Leitfaden eine Zusammenstellung von Sonderfällen zu erarbeiten und ebenfalls in Form eines Vorschlags zu veröffentlichen. Daher hat sich die Arbeitsgruppe entschlossen. dass sich einige Messverfahren mit der im Leitfaden beschriebenen Vorgehensweise nicht oder nur bedingt beurteilen lassen. • attributive Prüfung • einseitig begrenzte Merkmale • Vergleich von Messgeräten • unterschiedliche Form des Normals • kein stabiles Normal • Härteprüfung / Zugfestigkeit • Oberflächenmessung • Formprüfgeräte • optische Messsysteme inkl.. Federprüfgeräte (Hystereseprobleme) • Wirbelstromprüfgeräte • Überwachung. Kontrolle Wandlerkarten (z. Dabei wurde versucht. Laser • Drei-Koordinaten-Messgeräte • Lecktester • Viskosität • Wuchtmaschinen • Drehmoment..: A/D. : EU 1880 Richtlinie für die Fähigkeit von Messsystemen und Messmitteln. . I Schulze. Chrysler Corporation. überarbeitete Auflage. 1998. Berlin. Adam Opel AG Rüsselsheim. [7] DIN EN ISO 14253-1 Geometrische Produktspezifikation (GPS) . München.12 Literatur [1] A. GMPT Specification MS 1 Abnahme von Messsystemen. Frankfurt. 1998.I. 1994.Deutsches Institut für Normung DIN ISO 9000ff: Qualitätsmanagement. Abnahme von Fertigungseinrichtungen. I Schutze. Michigan. Oktober 1998.G.Deutsches Institut für Normung DIN EN ISO 10012 . DGQ Band 13-61: Prüfmittelmanagement.A. 1999.G.Deutsches Institut für Normung Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit bei Messen (GUM) . [6] DIN . Auflage. 1998. [8] DIN . 1998.Prüfung von Werkstücken und Messgeräten durch Messungen . General Motors Corp. E.Deutsches Institut für Normung Internationales Wörterbuch der Metrologie. Ford Motor Company. Ford Motor Company.und Prozessqualifikation 3. [11] Ford Motor Co. 1992.und Qualitätssicherungsnormen.Teil 1: Entscheidungsregeln für die Feststellung von Übereinstimmung oder Nicht-Übereinstimmung mit Spezifikationen.QS-9000. 1995. Oktober 1997.A. Carl Hanser Verlag. [5] Dietrich. Berlin.DIN V ENV 13005. Richtlinien zur Beurteilung von Messsystemen und Prozessen. 3. E.Forderungen an die Qualitätssicherung von Messmitteln. Berlin. Statistische Verfahren zur Maschinen. [4] Dietrich. Berlin. München. Beuth Verlag. [10] DIN .I. Köln. Chrysler Corporation. [12] General Motors Corp. . [9] DIN . [3] DGQ Deutsche Gesellschaft für Qualität e. A. Carl Hanser Verlag. Beuth Verlag. Beuth Verlag. [2] A. März 1999. Measurement Systems Analysis. V. Beuth Verlag. Forderungen an Qualitätsmanagement-Systeme . General Motors Corp. 1994. Beuth Verlag. A. 4. [14] VDA . Stuttgart. QM-Systemaudit.Audi AG VW 101 18-2 . [15] Volkswagen AG .[13] Robert Bosch GmbH Schriftenreihe Qualitätssicherung in der Bosch-Gruppe Nr.Prüfmittelfähigkeit. 1990. Technische Statistik. 10. Frankfurt 1998. . Fähigkeit von Messeinrichtungen. Oktober 1998.Verband der Automobilindustrie VDA Schrift 6 Teil 1.. vollständig überarbeitete Auflage VDA. 1 Abkürzungen ANOVA (Varianzanalyse) Analysis of Variance ARM Mittelwert-Spannweiten-Methode (Average Range Method) AV Vergleichpräzision (Reproducibility / Appraiser Variation) %AV Vergleichpräzision (Reproducibility / Appraiser Variation) in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) Bi Systematische Messabweichung = %Bi Systematische Messabweichung (Bias) in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) Die systematische Messabweichung wird häufig als Genauigkeit bezeichnet. Toleranz.13 Anhang 13. Prozessstreuung. Meister %Li Linearität (Linearity) in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) n Anzahl der Teile (number of parts) OEG Obere Eingriffsgrenze OSG Obere Spezifikationsgrenze r Anzahl der Messwertreihen pro Prüfer Mittelwert der mittleren Spannweiten mittlere Spannweite R&R Wiederhol. K2 Faktoren.B.Equipment Variation) Messsystem in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) k Anzahl der Prüfer (operators) K1. Klassentoleranz . Repeatability & Reproducibility %R&R Wiederhol. die von der Anzahl der Prüfer. C9 Potential Messsystem (gage potential index) Cgk Fähigkeitsindex Messsystem (gage capability index) Verfahren 1 EV Wiederholpräzision (Repeatability .Equipment Variation) Messsystem %EV Wiederholpräzision (Repeatability . bzw. max. Prozesstoleranz. Wiederholungen und Teile abhängt Li Linearität (Linearity) Liun. Liob Linearität für min. z.und Vergleichpräzision. Daher wird in dieser Richtlinie die Differenz zwischen dem beobachteten Mittelwert und dem "wahren Wert" xm mit systematischer Messabweichung bezeichnet. In der ISO 10012 ist aber der Begriff "Genauigkeit" als qualitativer Begriff definiert.und Vergleichpräzision (Repeatability & Reproducibility) in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) RE Auflösung (Resolution) des Messsystems %RE Auflösung (Resolution) des Messsystems in % RF Bezugsgröße (Reference Figure). Messwertreihe oberer Mittelwert einer.s9 Standardabweichung einer. Normals x-Karte Einzelwertkarte . mit einem Messsystem am Normal erfassten. max. xmo Referenzwert des min. mit einem Messsystem am Normal erfassten. bzw. Messreihe T Toleranz U Unsicherheit %U Unsicherheit in % bezogen auf die Bezugsgröße (RF) UEG Untere Eingriffsgrenze USG Untere Spezifikations Grenze max. Messwertreihe xj Einzelwerte einer Messwertreihe xm Referenzwert (master) (von Normal) entspricht "richtiger" bzw. mit einem Messsystem am Normal erfassten. Messwertreihe unterer Mittelwert einer. "wahret" Wert xmu. mit einem Messsystem am Normal erfassten. Differenz zwischen den Mittelwerten mehrerer Messwertreihen (von ) Mittelwert einer. 2 Formeln .13. 13.3 Formeln zur Berechnung der Linearität . 1 ANOVA für Verfahren 2 P Prüfer messen mit einem Messmittel T Teile jeweils mit W Wiederholungen.x•••)²] mit Freiheitsgrad fIV := p – 1. 13.Zwei Bedingungen müssen für eine sinnvolle Linearitätsuntersuchung eingehalten werden: 1. kann anhand der Steigung der Regressionsgraden (a) auf die Linearität geschlossen werden.4. Summe der quadratischen Abweichungen zwischen den t Teilen: ΣT:=pw[(x•1• .x•••)²] mit Freiheitsgrad fIII := t – 1. die zur Beurteilung der Linearität herangezogen wird.x•••)² + (x2•• . Der Korrelationskoeffizient R² muss ≥ 0. Die Streuung von N Stichproben muss ≥ 50% RF sein 2. dem Einfluss des Zusammentreffens von Prüfer und Teil (Wechselwirkungseinfluss). dem Einfluss des Teils.l Um die Einflüsse getrennt beurteilen zu können.4 ANOVA 13. Es wird davon ausgegangen. Falls diese beiden Bedingungen erfüllt werden. dass sich jeder Messwert additiv zusammensetzt aus dem Gesamtmittelwert der Messwerte.95 sein. . sowie der Restabweichung (Einfluss des Messmittels). Zur Berechnung: Der Mittelwert von „Prüfer p misst Teil t“ über die Wiederholungen Xpt• Der Mittelwert über die Messwerte von Prüfer p : Xp•• Der Mittelwert über die Messwerte von Teil t : X•t• Der Gesamtmittelwert : X••• Summe der quadratischen Abweichungen zwischen den p Prüfern: ΣP:=tw[(x1•• .x•••)² … (x•t• .x•••)² + (x•2• . Die dazu herangezogene Kenngrößen berechnen sich aus: Li %Li = a • RF = 100 • a% Das Ergebnis ist die Kenngröße %Li.x•••)² … (xp•• . dem Einfluss von Prüfer. also Messwert von Prüfer an Teil in Wiederholung = Gesamtmittelwert + Einfluss vom Prüfer + Einfluss vom Teil + Einfluss von (Prüfer misst Teil) + Restabweichung.x•••)² + x3•• .x•••)² + x•3• . zerlegt man zunächst die Summe er quadratischen Abweichungen über alle Messwerte in Teilsummen und berechnet daraus dann die Varianzen. krit.Xi•• . Prüfwert s²PT/s²E. Wert FfII.p Σj=1.. fI. S²add: = (ΣE + ΣPT)/( fI + fII) . ob der Einfluß der Wechselwirkung signifikant ist oder nicht.X•j• .. (FTest. 1 . Hierbei wird unterschieden.t Σk=1.w (Xij • .w (Xijk ..Summe der quadratischen Abweichungen durch die Wechselwirkung (p misst t): ΣPT: = wΣi=1. Für die Messmittelanalyse werden folgende Varianzen berechnet.X•••)² mit Freiheitsgrad fII : = (p – 1)(t – 1): Summe der quadratischen Abweichungen innerhalb der Wiederholungen von Prüfer p misst Teil t: ΣE:= Σi=1.α).p Σj=1... Die Summe der quadrtischen Abweichungen über alle Messwerte ist dann ΣP + ΣT + ΣPT + ΣE.Xij•)² mit Freiheitsgrat fI : = pt (w – 1). Die Varianzen berechnen sich entsprechend aus Quotient aus der Summe der quadratischen Abweichungen durch den entsprechenden Freiheitsgrad: Varianz Prüfereinfluss Varianz Teileeinfluss S²P S²T : = ΣP / f IV : = ΣT / f III Bei signifikanter Wechselwirkung Varianz Wechselwirkung Varianz Messmitteleinfluss S²P S²E : = ΣPT / fII : = ΣE / fI Bei nicht signifikanter Wechselwirkung Varianz ADDWechselw/Messm. Wechselwirkungseinfluss nicht signifikant: Die Vertrauensbereiche zum Niveau 1-α berechnen sich hier aus .15 * s entspricht einem Anteil von 99% der Werte bei normalverteilter Grundgesamtheit): 2.S2PT)/pw kann auf den Einfluss der einzelnen Komponenten geschlossen werden (das Produkt 5.S2PT)/ tw (S2T.S2E)/ w (S2P . Wechselwirkungseinfluß significant: Die Vertrauensbereiche zum Niveau 1-α berechnen sich hier aus Mit Hilfe der Kenngrößen Messmittel : Wechselwirkung (Prüfer misst Teil): Prüfer : Teil : VE : VW : VP : VT : = = = = S2E (S2PT .1. 15 * s entspricht einem Anteil von 99% der Werte bei normalverteilter Grundgesamtheit): .S2add)/ tw (S2T.S2add)/pw kann auf den Einfluß der einzelnen Komponenten geschlossen werden (das Produkt 5.Mit Hilfe der Kenngrößen Messmittel : Prüfer : Teil : VE : VP : VT : = = = S2add (S2P . Fallbeispiel: Daraus ergeben sich folgende Kenngrößen: . . Die Merkmalstoleranz T ist 0. sE f = n . 2. ..4.. . kann VT < 0 sein. dass sich jeder Messwert aus: „Gesamtmittelwert + Einfluss des Teils + Einfluss des Messmittels" zusammensetzt.. Um nur den Einfluss des Messmittels beurteilen zu können.. . 2. Diese kann aus der quadratischen Abweichung zwischen den Teilen bestimmt werden: mit i = 1. PV = Part Variation). n j = 1. Fallbeispiel: Zehn Teile werden zweimal gemessen. Typische Referenzgrößen sind die Toleranz. Es wird davon ausgegangen. k = Anzahl Teile = Anzahl Messungen pro Teil Daraus errechnet sich: Streuung des Messmittels mit Freiheitsgrad EV = 5. In diesem Fall darf die Teilestreuung nicht als Referenzgröße herangezogen werden.15. ist durch geeignete Maßnahmen der Teileeinfluss gering zu halten..13.1) für Vertrauensniveau 99% Für die Berechnung der Gesamtstreuung des Messsystems %R&R wird EV ins Verhältnis zu einer vorgegebenen Toleranz gesetzt: Dieser Kennwert ist mit den festgelegten Annahmekriterien zu vergleichen.(k ... die sechsfache Prozessstreuung oder die Teilestreuung (= die Streuung zwischen den verschiedenen Teilen. Dies kann beispielsweise durch die Markierung der Messstellen geschehen.2 ANOVA für Verfahren 3 Zur Beurteilung eines automatischen Messsystems bietet sich das Modell der balancierten einfachen Varianzanalyse mit Zufallskomponenten an. Die Summe der quadratischen Abweichungen der Wiederholungen (= Messungen pro Teil): mit Xj• = Mittelwert der Messungen pro Teil i = 1.. . n = Anzahl Teile k = Anzahl Messungen pro Teil x•• = Gesamtmittelwert Falls keine signifikante Teilestreuung vorhanden ist.06 mm. 2.. Für die Streuung des Messsystems für Vertrauensniveau 99% für die Streuung zwischen den Teilen . 13.5 Faktoren Tabelle mit d 2* Werten für K Faktoren . Verfahren 1 - Leerformular Cg-Studie Verfahren 1 - Cg-Studie Verfahren 2 - Leerformular ARM-Methode neue Messsysteme Verfahren 2 - Leerformular ARM-Methode vorhandene Messsysteme Verfahren 2 - ARM-Methode neue Messsysteme Verfahren 2 - ARM-Methode vorhandene Messsysteme Verfahren 2 - ANOVA-Methode neue Messsysteme Verfahren 2 - ANOVA-Methode vorhandene Messsysteme Verfahren 3 - ARM-Methode neue Messsysteme Verfahren 3 - ARM-Methode vorhandene Messsysteme Verfahren 3 - ANOVA-Methode neue Messsysteme Verfahren 3 - ANOVA-Methode vorhandene Messsysteme .13.6 Formblätter / Fallbeispiele Die folgenden Formblätter und Fallbeispiele sind in Form und Inhalt als ein Vorschlag zu verstehen.
Report "VDA Leitfaden Zum Fähigkeitsnachweis Von Messsystemen"