Eignungsnachweis von Prüfprozessen (eBook)

Dr.-Ing Edgar Dietrich ist Gründer der Q-DAS GmbH, Weinheim. Dipl.-Ing Alfred Schulze war bis 2008 Mitinhaber von Q-DAS.

Vorwort 6
Inhalt 8
1 Prüfprozesseignung 14
1.1 Einführung 14
1.1.1 Warum Prüfprozesseignung? 14
1.2 Historischer Rückblick und Ausblick 22
1.2.1 Entwicklung „Prüfprozessfähigkeit“ 23
1.2.2 Entwicklung „Prüfprozesseignung“ 25
1.2.3 „Prüfprozess oder Messprozess?“ 26
1.3 Anmerkung Autoren zu MSA und VDA 5 27
1.4 Experimentelle Beurteilung 28
2 Definitionen und Begriffe 32
2.1 Prozess 32
2.2 Prüfprozess 32
2.3 Prüfen 33
2.4 Prüfmittel 34
2.5 Messabweichungen und Messunsicherheit 37
2.5.1 Messabweichungen 37
2.5.1.1 Systematische Messabweichungen 38
2.5.1.2 Zufällige Messabweichungen 39
2.5.2 Messergebnis 39
2.5.3 Wiederholpräzision 39
2.5.4 Vergleichspräzision 40
2.5.5 Linearität 41
2.5.6 Stabilität/Messbeständigkeit 43
3 Einflussgrößen auf den Messprozess 44
3.1 Typische Einflussgrößen 44
3.2 Auswirkung der Einflussgrößen beim Messsystem 47
3.3 Bewertung des Messprozesses 50
4 Prüfmittelfähigkeit als Eignungsnachweis für Messprozesse 54
4.1 Grundlegende Verfahren und Vorgehensweise 54
4.2 Beurteilung Messmittel 57
4.2.1 Unsicherheit des Normals/Einstellmeister 57
4.2.2 Einfluss der Auflösung 60
4.2.3 Beurteilung der Systematischen Messabweichung 62
4.2.4 Verfahren 1 65
4.2.5 Qualitätsfähigkeitskenngrößen Cg und Cgk 69
4.2.6 Verfahren 1 für einseitig begrenzte Merkmale 77
4.2.7 Verfahren 1 für mehrere Merkmale 80
4.2.8 Linearität 81
4.2.8.1 Begriffserklärung „Linearität“ 81
4.3 Beurteilung Prüfprozess 91
4.3.1 Spannweitenmethode (Short Range Methode) 91
4.3.2 Verfahren 2: %GRR mit Bedienereinfluss 93
4.3.2.1 Numerische Auswertung der Versuchsdaten 101
4.3.3 Verfahren 3: %GRR ohne Bedienereinfluss 117
4.4 Überprüfung der Messbeständigkeit 120
4.5 Weitere Verfahren 124
Zu Kapitel 4.5 124
4.5.1 Verfahren 4 125
4.5.2 Verfahren 5 128
4.6 Vorgehensweise nach CNOMO 130
5 Eignungsnachweis von attributiven Prüfprozessen 134
5.1 Lehren 134
5.2 Lehren oder Messen 135
5.3 Voraussetzungen für eine erfolgreiche attributive Prüfung 136
5.4 Untersuchung von attributiven Prüfprozessen „Short Method“ 137
5.5 Untersuchung von attributiven Prüfprozessen „Erweiterte Methode“ 140
5.5.1 Einleitung 140
5.5.2 Testen von Hypothesen 145
5.5.2.1 Aufbau einer Kreuztabelle für zwei Prüfer 146
5.5.3 Kappa-Koeffizient nach Fleiss 150
5.5.4 Beurteilung der Effektivität eines attributiven Prüfsystems 159
5.5.4.1 Effektivität bei einem Prüfer ohne Referenz-Vergleich 160
5.5.4.2 Effektivität bei einem Prüfer mit Referenz-Vergleich 161
5.5.4.3 Effektivität bei allen Prüfern ohne Referenz-Vergleich 162
5.5.4.4 Effektivität bei allen Prüfern mit Referenz-Vergleich 163
5.5.5 Methode der Signalerkennung 164
5.5.5.1 Symbol-Erläuterung 164
6 Anmerkungen zur MSA 4th Edition 170
6.1 Begriffsdefinition 170
6.1.1 Separate Betrachtung Messsystem 171
6.1.2 Auflösung Messgerät 171
6.2 Systematische Messabweichung und Linearität 172
6.3 %GRR-Wert das Maß der Dinge 172
6.4 Bezugsgrößen beeinflussen das Ergebnis 173
6.4.1 Teilestreuung 174
6.4.2 Prozess- und Vorläufige Prozessstreuung 174
6.4.3 Die Toleranz als sinnvolle Bezugsgröße 174
6.4.4 Wahrscheinlichkeit 99,73?% anstatt 99?% 175
6.4.5 Attributive Prüfprozesse 175
6.5 ARM versus ANOVA 175
6.5.1 ARM-Methode 176
6.5.2 ANOVA-Methode 177
6.5.3 Anmerkungen zu EV und AV 178
6.5.4 Wechselwirkung IA 179
6.5.5 Bewertung der ANOVA-Methode 181
6.6 ndc – Number of Distinct Categories 182
6.6.1 Kennwerte TV, PV und GRR 182
6.6.2 Definition ndc-Faktor 183
6.6.3 Bewertung ndc-Faktor in Literatur und Blog 185
7 Erweiterte Messunsicherheit als Eignungsnachweis für Messprozesse 188
7.1 Guide to the expression of Uncertainty in Measurement 188
7.1.1 Grundlagen 188
7.1.2 Zielsetzung und Zweck der GUM 189
7.1.3 Anwendungsbereich 191
7.1.4 Der Inhalt des Leitfadens 192
7.1.5 Definitionen und Begriffe 192
7.2 Ermittlung von Messunsicherheiten 196
7.2.1 Ermittlung der Standardunsicherheit 197
7.2.2 Ermittlung der kombinierten Standardunsicherheit 204
7.2.3 Ermittlung der erweiterten Unsicherheit 206
7.2.4 Protokollierung der Unsicherheit 209
7.2.5 Angabe des Ergebnisses 210
7.3 Beispiel GUM H.1 Endmaß-Kalibrierung 210
7.3.1 Messaufgabe 211
7.3.2 Standardunsicherheiten 211
7.3.2.1 Unsicherheit u(lS) der Kalibrierung des Normals 212
7.3.2.2 Unsicherheit u(d) der gemessenen Längendifferenz 212
7.3.2.3 Unsicherheit u(aS) des Wärmeausdehnungskoeffizienten 214
7.3.2.4 Unsicherheit u(Q) der Temperaturabweichung des Endmaßes 214
7.3.2.5 Unsicherheit u(da) der Differenz der Ausdehnungskoeffizienten 215
7.3.2.6 Unsicherheit u(dQ) der Temperaturdifferenz der Maße 215
7.3.2.7 Kombinierte Standardunsicherheit 216
7.4 Kalibrierung eines Gewichtsstückes mit dem Nennwert 10?kg (S2) 219
7.4.1 Messaufgabe 219
7.4.2 Standardunsicherheiten 219
7.4.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis 223
7.5 Kalibrierung eines Messschiebers 224
7.5.1 Messaufgabe 224
7.5.2 Standardmessunsicherheit (S10.3?–?S10.9) 225
7.5.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis 228
7.6 Interpretation des GUM für Prüfprozesse in der Serienfertigung 230
8 Erweiterte Messunsicherheit nach ISO 22514-7 bzw. VDA 5 232
8.1 Ablaufschema 232
8.1.1 Schematisierte Vorgehensweise 234
8.1.2 Eignung des Messprozesses mit minimaler Toleranz 236
8.1.3 Bestimmung der Standardunsicherheiten 238
8.2 Fallbeispiele Standardunsicherheit 242
8.2.1 Standardunsicherheit uCAL 242
8.2.2 Standardunsicherheit der Auflösung uRE 242
8.2.3 Standardunsicherheit uBI 243
8.2.4 Standardunsicherheit uMS bei Standardmessmittel 245
8.2.5 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Referenzteil uEVR 246
8.2.6 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Objekt uEVO 246
8.2.7 Standardunsicherheit durch den Bedienereinfluss uAV 248
8.2.8 Standardunsicherheit durch das Messobjekt uOBJ 248
8.2.9 Standardunsicherheit durch Temperatureinfluss uT 251
8.2.10 Standardunsicherheit durch Linearitätsabweichungen uLIN 255
8.2.11 Standardunsicherheit durch Stabilität uSTAB 257
8.3 Mehrfachberücksichtigung von Unsicherheitskomponenten 259
8.4 Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit 259
8.5 Berücksichtigung der erweiterten Messunsicherheit an den Spezifikationsgrenzen 260
8.6 Fallbeispiele 261
8.6.1 Längenmessung mit einem Standardmessmittel 261
8.6.1.1 Beurteilung des Messsystems 262
8.6.1.2 Beurteilung und Nachweis der Messprozesseignung 263
8.6.2 Längenmessung mit speziellem Messmittel 269
8.7 Fallbeispiel aus VDA 5 275
8.7.1 Messprozesseignung mit drei Bezugsnormalen 275
8.8 Eignungsnachweis für einen attributiven Prüfprozess mit dem Bowker-Test 279
9 Vergleich Firmenrichtlinien, MSA mit VDA 5 bzw. ISO 22514-7 286
10 Vereinfachte Bestimmung der Messunsicherheit 292
10.1 AIO-Verfahren („All-in-One“-Verfahren) 292
10.1.1 Nachweis der Prüfprozesseignung 292
10.1.2 Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit 293
10.1.2.1 Bestimmung der einzelnen Standardunsicherheiten 294
10.2 Fallbeispiele zum Verfahren „All-in-One“ 297
10.2.1 Messprozess mit linearer Maßverkörperung 297
10.2.2 Messprozess ohne lineare Maßverkörperung 299
11 Sonderfälle bei der Prüfprozesseignung 302
11.1 Was ist ein Sonderfall? 302
11.2 Typische Sonderfälle 302
12 Umgang mit nicht geeigneten Messprozessen 304
12.1 Vorgehensweise zur Verbesserung von Prüfprozessen 304
13 Typische Fragen zur Prüfprozesseignung 308
13.1 Fragestellung 308
13.2 Antworten 308
14 Eignungsnachweis bei der Sichtprüfung 312
14.1 Anforderungen an die Sichtprüfung 312
14.2 Eignungstest für Sichtprüfer 313
15 Beschaffung von Prüfmitteln 316
15.1 Beispiel für Messaufgabenbeschreibung 317
15.2 Beispiel für Lastenheft 318
16 Eignungsnachweis für Prüfsoftware 320
16.1 Allgemeine Betrachtung 320
16.2 Das Märchen von der „Excel Tabelle“ 323
16.3 Testbeispiele zur Prüfmittelfähigkeit 326
17 Anhang 340
17.1 Tabellen 340
17.1.1 d2*-Tabelle zur Bestimmung der K-Faktoren u. Freiheitsgrade für t-Werte 340
17.1.2 Eignungsgrenzen gemäß VDA 5 343
17.1.3 k-Faktoren 343
17.2 Auswirkung des Messprozesses auf die Prozessfähigkeit 344
17.3 Modelle der Varianzanalyse 345
17.3.1 Messsystemanalyse – Verfahren 2 345
17.3.2 Messsystemanalyse – Verfahren 3 351
17.4 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen 353
17.5 Formeln 357
17.6 Literaturverzeichnis 359
17.7 Abbildungsverzeichnis 362
17.8 Tabellenverzeichnis 369
Leitfaden zum „Fähigkeitsnachweis von Messsystemen“ 372
Musterdokumentation 408
GM Powertrain 410
Bosch 458
Daimler 482
Ford Motor Co. 608
Stichwortverzeichnis 654