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E-Book

Eignungsnachweis von Prüfprozessen

Prüfmittelfähigkeit und Messunsicherheit im aktuellen Normenumfeld

AutorAlfred Schulze, Edgar Dietrich
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl656 Seiten
ISBN9783446451711
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis69,99 EUR
In der Fertigung, in der Produktion und in Laboren muss die Eignung der für die jeweiligen Anwendungsfälle verwendeten Prüfprozesse nachgewiesen werden. Diese Forderung ist in mehreren internationalen Normen, Verbandsrichtlinien und Firmenrichtlinien insbesondere in der Automobilindustrie zwingend vorgeschrieben. Damit soll vor allem das Risiko für Fehlentscheidungen, die auf Prüfergebnissen basieren, abschätzbar und beherrschbar werden.
Während die Untersuchung der Prüfmittelfähigkeit gemäß der MSA (Measurement System Analysis) in der Automobilindustrie in den letzten Jahren weit verbreitet war, kommt heute die Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit im Sinne der GUM (Guide to the Expression of Measurement Uncertainty) als die präzisere Vorgehensweise für den Eignungsnachweis bzw. die Verwendbarkeit von Messprozessen hinzu.
Das Buch gibt eine umfangreiche Orientierung und Hilfestellung zu diesen Forderungen für die industrielle Produktion. Die dabei beschriebenen Verfahren sind in mehreren, im Buch enthaltenen Firmenrichtlinien (Bosch, Daimler, General Motors Powertrain, Ford Motor Co.) angewandt. Die damit gewonnenen Erfahrungen bestätigen den praktischen Nutzen.
Folgende Normen sind berücksichtigt:
- DIN EN ISO 9001:2015 Qualitätsmanagementsysteme - Anforderungen
- IATF 16949:2016 Anforderungen an Qualitätsmanagementsysteme in der Automobilindustrie
- MSA Measurement System Analysis (4. Ausgabe)
- VDA 5 Prüfprozesseignung (2. Ausgabe)
- DIN ISO 22514-2 Prozessfähigkeitskenngrößen von zeitabhängigen Prozessmodellen
- ISO IEC Guide 98-3 Guide to the Expression of Measurement Uncertainty
- DIN EN ISO 14253 ff. Geometrische Produktspezifikationen (GPS)
- DIN EN ISO 10012:2003 Anforderungen an Messprozesse und Messmittel
- DIN ISO 15530 Messunsicherheit von Koordinatenmessgeräten (KMG)
In der 5. Auflage wurden alle Inhalte den Änderungen der Normen und Richtlinien angepasst.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhalt8
1 Prüfprozesseignung14
1.1 Einführung14
1.1.1 Warum Prüfprozesseignung?14
1.2 Historischer Rückblick und Ausblick22
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 527
1.4 Experimentelle Beurteilung28
2 Definitionen und Begriffe32
2.1 Prozess32
2.2 Prüfprozess32
2.3 Prüfen33
2.4 Prüfmittel34
2.5 Messabweichungen und Messunsicherheit37
2.5.1 Messabweichungen37
2.5.1.1 Systematische Messabweichungen38
2.5.1.2 Zufällige Messabweichungen39
2.5.2 Messergebnis39
2.5.3 Wiederholpräzision39
2.5.4 Vergleichspräzision40
2.5.5 Linearität41
2.5.6 Stabilität/Messbeständigkeit43
3 Einflussgrößen auf den Messprozess44
3.1 Typische Einflussgrößen44
3.2 Auswirkung der Einflussgrößen beim Messsystem47
3.3 Bewertung des Messprozesses50
4 Prüfmittelfähigkeit als Eignungsnachweis für Messprozesse54
4.1 Grundlegende Verfahren und Vorgehensweise54
4.2 Beurteilung Messmittel57
4.2.1 Unsicherheit des Normals/Einstellmeister57
4.2.2 Einfluss der Auflösung60
4.2.3 Beurteilung der Systematischen Messabweichung62
4.2.4 Verfahren 165
4.2.5 Qualitätsfähigkeitskenngrößen Cg und Cgk69
4.2.6 Verfahren 1 für einseitig begrenzte Merkmale77
4.2.7 Verfahren 1 für mehrere Merkmale80
4.2.8 Linearität81
4.2.8.1 Begriffserklärung „Linearität“81
4.3 Beurteilung Prüfprozess91
4.3.1 Spannweitenmethode (Short Range Methode)91
4.3.2 Verfahren 2: %GRR mit Bedienereinfluss93
4.3.2.1 Numerische Auswertung der Versuchsdaten101
4.3.3 Verfahren 3: %GRR ohne Bedienereinfluss117
4.4 Überprüfung der Messbeständigkeit120
4.5 Weitere Verfahren124
Zu Kapitel 4.5124
4.5.1 Verfahren 4125
4.5.2 Verfahren 5128
4.6 Vorgehensweise nach CNOMO130
5 Eignungsnachweis von attributiven Prüfprozessen134
5.1 Lehren134
5.2 Lehren oder Messen135
5.3 Voraussetzungen für eine erfolgreiche attributive Prüfung136
5.4 Untersuchung von attributiven Prüfprozessen „Short Method“137
5.5 Untersuchung von attributiven Prüfprozessen „Erweiterte Methode“140
5.5.1 Einleitung140
5.5.2 Testen von Hypothesen145
5.5.2.1 Aufbau einer Kreuztabelle für zwei Prüfer146
5.5.3 Kappa-Koeffizient nach Fleiss150
5.5.4 Beurteilung der Effektivität eines attributiven Prüfsystems159
5.5.4.1 Effektivität bei einem Prüfer ohne Referenz-Vergleich160
5.5.4.2 Effektivität bei einem Prüfer mit Referenz-Vergleich161
5.5.4.3 Effektivität bei allen Prüfern ohne Referenz-Vergleich162
5.5.4.4 Effektivität bei allen Prüfern mit Referenz-Vergleich163
5.5.5 Methode der Signalerkennung164
5.5.5.1 Symbol-Erläuterung164
6 Anmerkungen zur MSA 4th Edition170
6.1 Begriffsdefinition170
6.1.1 Separate Betrachtung Messsystem171
6.1.2 Auflösung Messgerät171
6.2 Systematische Messabweichung und Linearität172
6.3 %GRR-Wert das Maß der Dinge172
6.4 Bezugsgrößen beeinflussen das Ergebnis173
6.4.1 Teilestreuung174
6.4.2 Prozess- und Vorläufige Prozessstreuung174
6.4.3 Die Toleranz als sinnvolle Bezugsgröße174
6.4.4 Wahrscheinlichkeit 99,73?% anstatt 99?%175
6.4.5 Attributive Prüfprozesse175
6.5 ARM versus ANOVA175
6.5.1 ARM-Methode176
6.5.2 ANOVA-Methode177
6.5.3 Anmerkungen zu EV und AV178
6.5.4 Wechselwirkung IA179
6.5.5 Bewertung der ANOVA-Methode181
6.6 ndc – Number of Distinct Categories182
6.6.1 Kennwerte TV, PV und GRR182
6.6.2 Definition ndc-Faktor183
6.6.3 Bewertung ndc-Faktor in Literatur und Blog185
7 Erweiterte Messunsicherheit als Eignungsnachweis für Messprozesse188
7.1 Guide to the expression of Uncertainty in Measurement188
7.1.1 Grundlagen188
7.1.2 Zielsetzung und Zweck der GUM189
7.1.3 Anwendungsbereich191
7.1.4 Der Inhalt des Leitfadens192
7.1.5 Definitionen und Begriffe192
7.2 Ermittlung von Messunsicherheiten196
7.2.1 Ermittlung der Standardunsicherheit197
7.2.2 Ermittlung der kombinierten Standardunsicherheit204
7.2.3 Ermittlung der erweiterten Unsicherheit206
7.2.4 Protokollierung der Unsicherheit209
7.2.5 Angabe des Ergebnisses210
7.3 Beispiel GUM H.1 Endmaß-Kalibrierung210
7.3.1 Messaufgabe211
7.3.2 Standardunsicherheiten211
7.3.2.1 Unsicherheit u(lS) der Kalibrierung des Normals212
7.3.2.2 Unsicherheit u(d) der gemessenen Längendifferenz212
7.3.2.3 Unsicherheit u(aS) des Wärmeausdehnungskoeffizienten214
7.3.2.4 Unsicherheit u(Q) der Temperaturabweichung des Endmaßes214
7.3.2.5 Unsicherheit u(da) der Differenz der Ausdehnungskoeffizienten215
7.3.2.6 Unsicherheit u(dQ) der Temperaturdifferenz der Maße215
7.3.2.7 Kombinierte Standardunsicherheit216
7.4 Kalibrierung eines Gewichtsstückes mit dem Nennwert 10?kg (S2)219
7.4.1 Messaufgabe219
7.4.2 Standardunsicherheiten219
7.4.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis223
7.5 Kalibrierung eines Messschiebers224
7.5.1 Messaufgabe224
7.5.2 Standardmessunsicherheit (S10.3?–?S10.9)225
7.5.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis228
7.6 Interpretation des GUM für Prüfprozesse in der Serienfertigung230
8 Erweiterte Messunsicherheit nach ISO 22514-7 bzw. VDA 5232
8.1 Ablaufschema232
8.1.1 Schematisierte Vorgehensweise234
8.1.2 Eignung des Messprozesses mit minimaler Toleranz236
8.1.3 Bestimmung der Standardunsicherheiten238
8.2 Fallbeispiele Standardunsicherheit242
8.2.1 Standardunsicherheit uCAL242
8.2.2 Standardunsicherheit der Auflösung uRE242
8.2.3 Standardunsicherheit uBI243
8.2.4 Standardunsicherheit uMS bei Standardmessmittel245
8.2.5 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Referenzteil uEVR246
8.2.6 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Objekt uEVO246
8.2.7 Standardunsicherheit durch den Bedienereinfluss uAV248
8.2.8 Standardunsicherheit durch das Messobjekt uOBJ248
8.2.9 Standardunsicherheit durch Temperatureinfluss uT251
8.2.10 Standardunsicherheit durch Linearitätsabweichungen uLIN255
8.2.11 Standardunsicherheit durch Stabilität uSTAB257
8.3 Mehrfachberücksichtigung von Unsicherheitskomponenten259
8.4 Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit259
8.5 Berücksichtigung der erweiterten Messunsicherheit an den Spezifikationsgrenzen260
8.6 Fallbeispiele261
8.6.1 Längenmessung mit einem Standardmessmittel261
8.6.1.1 Beurteilung des Messsystems262
8.6.1.2 Beurteilung und Nachweis der Messprozesseignung263
8.6.2 Längenmessung mit speziellem Messmittel269
8.7 Fallbeispiel aus VDA 5275
8.7.1 Messprozesseignung mit drei Bezugsnormalen275
8.8 Eignungsnachweis für einen attributiven Prüfprozess mit dem Bowker-Test279
9 Vergleich Firmenrichtlinien, MSA mit VDA 5 bzw. ISO 22514-7286
10 Vereinfachte Bestimmung der Messunsicherheit292
10.1 AIO-Verfahren („All-in-One“-Verfahren)292
10.1.1 Nachweis der Prüfprozesseignung292
10.1.2 Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit293
10.1.2.1 Bestimmung der einzelnen Standardunsicherheiten294
10.2 Fallbeispiele zum Verfahren „All-in-One“297
10.2.1 Messprozess mit linearer Maßverkörperung297
10.2.2 Messprozess ohne lineare Maßverkörperung299
11 Sonderfälle bei der Prüfprozesseignung302
11.1 Was ist ein Sonderfall?302
11.2 Typische Sonderfälle302
12 Umgang mit nicht geeigneten Messprozessen304
12.1 Vorgehensweise zur Verbesserung von Prüfprozessen304
13 Typische Fragen zur Prüfprozesseignung308
13.1 Fragestellung308
13.2 Antworten308
14 Eignungsnachweis bei der Sichtprüfung312
14.1 Anforderungen an die Sichtprüfung312
14.2 Eignungstest für Sichtprüfer313
15 Beschaffung von Prüfmitteln316
15.1 Beispiel für Messaufgabenbeschreibung317
15.2 Beispiel für Lastenheft318
16 Eignungsnachweis für Prüfsoftware320
16.1 Allgemeine Betrachtung320
16.2 Das Märchen von der „Excel Tabelle“323
16.3 Testbeispiele zur Prüfmittelfähigkeit326
17 Anhang340
17.1 Tabellen340
17.1.1 d2*-Tabelle zur Bestimmung der K-Faktoren u. Freiheitsgrade für t-Werte340
17.1.2 Eignungsgrenzen gemäß VDA 5343
17.1.3 k-Faktoren343
17.2 Auswirkung des Messprozesses auf die Prozessfähigkeit344
17.3 Modelle der Varianzanalyse345
17.3.1 Messsystemanalyse – Verfahren 2345
17.3.2 Messsystemanalyse – Verfahren 3351
17.4 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen353
17.5 Formeln357
17.6 Literaturverzeichnis359
17.7 Abbildungsverzeichnis362
17.8 Tabellenverzeichnis369
Leitfaden zum „Fähigkeitsnachweis von Messsystemen“372
Musterdokumentation408
GM Powertrain410
Bosch458
Daimler482
Ford Motor Co.608
Stichwortverzeichnis654

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