Inhalt dieses Kapitels
In diesem Kapitel erfahren Sie, was eine MSA nach Verfahren 1 ist und wann sie durchgeführt werden kann bzw. sollte. Der Ablauf des Ver-fahrens wird in den einzelnen Schritten erläutert. Darauf werden die Ergebnisse der MSA Typ 1 vorgestellt und die Kenngrößen inklusive der Berechnungsverfahren erläutert. Sie erhalten detaillierte Hinweise zur korrekten Interpretation der Ergebnisse. Zum Schluss werden Sie die Daten einer MSA nach Verfahren 1 mit Minitab® auswerten und auch noch eine Übungsaufgabe als Hausaufgabe dazu bewältigen.
Ziel dieses Kapitels Sie
•
wissen, warum eine Messsystemanalyse Typ 1 wichtig ist.•
kennen die Ergebnisse der MSA Typ 1 und deren Bedeutung.•
wissen, wie eine MSA nach Verfahren 1 durchgeführt wird.•
können die Daten einer MSA Typ 1 in Minitab® auswerten.Mit dem Verfahren 1 werden die systematische Messabweichung (Ge-nauigkeit) und die gerätebedingte Streuung ohne Einfluss unter-schiedlicher Bediener an einem Normal ermittelt. Die Durchführung der MSA Typ 1 wird empfohlen:
• Vor der Durchführung der Gage R&R (Verfahren 2/3).
• Nach der Durchführung der Gage R&R (bei unbefriedigendem Ergebnis).
• Wenn das Messgerät keinem Kalibrierzyklus unterliegt.
• Bei Erstabnahmen vor der Auslieferung (meist) vom Lieferanten/
Hersteller durchgeführt.
• Zur Überprüfung von Genauigkeitsangaben des Herstellers.
2.1 Ablauf MSA Verfahren 1
1. Kalibrieren Sie das Messgerät, falls es nicht kürzlich kalibriert wurde.
2. Ein Prüfer legt das verwendete Normal (oder Einstellmeister) ein.
3. Der Prüfer misst das Normal (oder Einstellmeister).
4. Wiederholen Sie die Schritte 2 und 3 mindestens 25, besser 50-Mal.
Dabei ist wichtig, dass das Normal bzw. der Einstellmeister bei jeder Messung neu eingelegt wird und sich über die Zeit nicht verändert.
5. Berechnen Sie die Leistung des Messsystems, die systematische Prozessabweichung und die Wiederholbarkeit.
6. Analysieren Sie die Ergebnisse und legen Sie – falls nötig – Korrektur-maßnahmen fest.
2.2 Ergebnisse der MSA Typ 1
Bei der MSA Typ 1 werden die Leistung des Messsystems, die systematische Messabweichung und die Wiederholbarkeit berechnet und betrachtet.
2.2.1 Leistung des Messsystems
Die Leistung des Messsystems wird mit Hilfe der Indizes Cg und Cgk beschrieben. Der Index Cg vergleicht die Toleranz mit der Messwert-streuung. Der Index Cgk vergleicht die Toleranz mit der Messwertstreuung und der systematischen Messabweichung.
Abb. 13: Leistung des Messsystems: Index Cg
Abb. 14: Leistung des Messsystems: Index Cgk
2.2.2 Systematische Messabweichung
Die systematische Messabweichung wird ermittelt, indem die Differenz zwischen dem wahren Wert und dem Mittelwert aller Messungen berechnet wird. Die Differenz wird nie ganz genau null sein. Daher stellt sich die Frage, ob die berechnete Differenz statistisch signifikant oder zufallsbedingt ist. Um diese Frage zu beantworten, verwendet man einen Hypothesentest (t-Test). Was Hypothesentests genau sind und wie sie funktionieren, erfahren Sie im Lehrbrief 5 und 6. In der folgenden Übung erhalten Sie aber schon Informationen, wie die Ergebnisse zu interpretieren sind, sodass Sie beurteilen können, ob eine systematische oder zufällige Differenz vorliegt.
Abb. 15: Systematische Messabweichung
2.2.3 Wiederholbarkeit
Die Wiederholbarkeit wird direkt aus der Fähigkeit Cg bzw. Cgk ermittelt und bringt daher keine neuen Erkenntnisse. Sie wird berechnet, indem die Anzahl der Prozente, die für die Berechnung des Cg -Werts genutzt werden (üblich 20), durch den Cg-Wert bzw. Cgk -Wert dividiert wird. Bei einen Cg von 1,33 ergibt sich eine Wiederholbarkeit von 20 %/1,33 = 15%.
In Minitab® wird die Wiederholbarkeit, die aus dem Cg -Wert berechnet wird mit %Var (Wiederholbarkeit) bezeichnet, die Wiederholbarkeit, die aus dem Cgk-Wert berechnet wird, %Var (Wiederholbarkeit und systematische Messabweichung).
2.3 Übung mit Minitab®
Nach so viel Theorie ist es nun Zeit für eine Übung. Die Messungen müssen Sie nicht durchführen, sondern diese liegen schon vor in der Datei
„Elektrode.mtw“. Die Daten haben folgenden Hintergrund:
Ein Hersteller von Elektroden möchte das Messsystem zum Messen des Außendurchmessers von Elektrodenschäften bewerten, um bestimmen zu können, ob das System den Schaft innerhalb der Toleranz von 0,05 mm genau misst. Für eine MSA nach Verfahren 1 misst ein Bediener 50-Mal einen Referenzschaft mit dem bekannten Außendurchmesser 12,305 mm.
Die Ergebnisse der Messungen finden Sie in der Datei „Elektrode.mtw“.
Wählen Sie in Minitab® Statistik Qualitätswerkzeuge Mess-systemanalyse (MSA) MessMess-systemanalyse, Typ 1. Als Messdaten wählen Sie die Spalte „Durchmesser in mm“ aus und geben als Referenzwert 12,305 ein. Als zulässige Toleranz geben Sie bei Differenz OSG-USG den vorgegebenen Wert 0,05 ein. Dann mit OK bestätigen.
Messgerätename:
6 × StdAbw (SU) 0,021783 Toleranz (Tol) 0,05
%Var(Wiedhbkt u. syst Messabw) 81,10%
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Verlaufsdiagramm von Durchmesser in mm
Messsystemanalyse vom Typ 1 für Durchmesser in mm
Abb. 16: Ergebnis MSA Typ1
Ein oft angestrebter Wert für Cg und Cgk ist 1,33. Hier liegt die Fähigkeit deutlich darunter! Die Wiederholbarkeit sollte dann entsprechend kleiner als 15 % sein, wie in 2.2.3 erklärt. Diese Grenze wird hier deutlich über-schritten.
Die systematische Messabweichung beträgt - 0,00231. Für die Ent-scheidung, ob diese Abweichung statistisch signifikant ist oder aufgrund der Streuung nur zufällig entstanden ist, kommt nun der p-Wert zum Einsatz. Erst im übernächsten Lehrbrief wird er ganz vertieft erklärt. Hier soll nur eine kurze Erläuterung ausreichen:
Der p-Wert (p steht hier für propability) gibt an, wie wahrscheinlich eine Abweichung nur zufällig zustande gekommen ist. Der p-Wert kleiner 0,05 bedeutet, dass die Abweichung nicht zufällig, sondern signifikant ist. Wäre der p-Wert größer als 0,05 würde man davon ausgehen, dass die Abweichung vom tatsächlichen Wert nur zufällig zustande kam. Hier ist mit Hilfe des p-Werts statistisch nachgewiesen, dass der Mittelwert aller Messungen nicht mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt.
Merksatz:
Ist der p-Wert kleiner als 0,05 gilt die Abweichung als signifikant.
Ist der p-Wert größer als 0,05 ist die Abweichung nur zufällig, bedingt durch die Streuung entstanden.
Das Ergebnis steht damit fest: Das Messsystem kann die Teile nicht beständig genau messen und muss deshalb verbessert werden.
Es lohnt nicht, hier schon weitere Untersuchungen wie Verfahren 2 oder 3 durchzuführen. Wenn die MSA Typ 1 nicht bestanden wurde, kann das Ergebnis der anderen Verfahren nicht gut sein.
2.4 Weitere Hinweise zur MSA Typ 1
Wählen Sie möglichst den Referenzwert in der Mitte der Toleranzbreite Wenn der Wert des Referenzteils nicht bekannt ist, wählen Sie den Mittelwert aller Messungen als Referenz. Die systematische Mess-abweichung kann dann nicht beurteilt werden. Wenn das Merkmal nur eine Toleranzgrenze hat, kann der Cg und Cgk nicht berechnet werden.
Wenn die MSA Typ 1 nicht bestanden wurde, werden auch die Ergebnisse der Gage R&R (Verfahren 2/3) schlecht sein.
Falls Sie eine MSA nach Verfahren 2/3 durchgeführt haben und die Gage R&R (Verfahren 2/3) nicht bestanden wurde, kann die MSA Typ 1 auf der Suche nach Ursachen und damit nach Verbesserungsmöglichkeiten genutzt werden.
2.5 Praktische Übung / Hausaufgabe
Wir kehren nun endlich zurück zum „Krawatten-Projekt“. Bei dem Krawattenprojekt gibt es zwei relevante Output-Größen: die Länge der Krawatte und die Zeit für das Binden der Krawatte. Abb. 17 zeigt, wie die Länge bzw. die Abweichung von der idealen Länge gemessen wird. Als Messgerät kann ein Meterstab, Lineal oder Maßband verwendet werden.
Abb. 17: Ermittlung der Abweichung von der idealen Länge
Beschreiben Sie, wie je eine MSA Verfahren 1 für die beiden Outputs durchgeführt werden könnte, und benennen Sie Risiken, die Sie dabei erkennen.