Wissen aus dem Bereich Messsystemanalyse (MSA) und statistische Prozesslenkung (SPC)

Die Kalibrierung eines Messmittels ist die Feststellung der Abweichung eines Messwertes zwischen Ist- und Sollwert über einen gewählten Messbereich. Mehr zum Thema Kalibrierung erfahren Sie in unserem Wissensbereich:

Wissens-Center Kalibrierung

MSA steht für Measurement System Analysis/Messsystemanalyse  und beschreibt die Analyse eines Messprozesses mit einem Messmittel. Im Vergleich zu einer Kalibrierung, werden bei einer MSA Streukomponenten bewertet. Streukomponenten könnten die systematische Abweichung (Bias), die Stabilität des Messsystems an einem definierten Messpunkt oder Wiederhol- und Vergleichspräzision sein. 
Die Durchführung einer Messystemanalyse (MSA) ist eine wichtige Grundlage, um die Fähigkeit eines Messmittels für eine Messaufgabe festzustellten. 
Auch wir unterstützen Sie bei der Durchführung einer MSA und beraten Sie gerne:

Jetzt MSA durchführen

Die Eignung von Mess- und Prüfprozessen nach VDA Band 5 besteht im Nachweis einer hinreichend geringen Messunsicherheit im Verhältnis zur Toleranz des zu prüfenden Merkmals. Dabei werden alle wirksamen Beiträge zur Messunsicherheit des Prüfprozesses berücksichtigt. Eine Möglichkeit zur Analyse potentieller Beiträge zur Messunsicherheit ist die Nutzung eines Ishikawa-Diagramms mit den Dimensionen Mensch, Mitwelt (Umwelt), Messsystem, Messobjekt und Messmethode. Zur Ermittlung der Messunsicherheit werden oft Wiederholmessungen an der kalibrierten Referenz (Typ 1 Studie) und Wiederholmessungen am Prüfobjekt (Typ 2 oder Typ 3 Studien) durchgeführt. Andere Methoden wie die Verwendung von Vorwissen (Methode B) sind ebenfalls zulässig. Methodisch gibt es Überschneidungen mit der Messsystemanalyse, MSA.

Die Messsystemanalyse (MSA) nach Verfahren 1 ist die Wiederholmessung (n=30) des Messystems an einer Referenz, welche eine metrologische Rückführbarkeit nachweist. Dabei wird die Wiederholpräzision des verwendeten Messystems, unter Laborbedingungen oder einer stabilen Produktionsumgebung, ermittelt. 

Die MSA nach Verfahren 2 ist die Wiederhol- und Vergleichsmessung des Messsystems an Serienteilen. Dabei wird das Produktmerkmal von Serienteilen (n=10), unter Verwendung des gleichen Messsystems und in produktionsnaher Umgebung, von mehreren Prüfern (n=3) wiederholt gemessen (n=3). 

Die Messystemanalyse nach Verfahren 3 ist ein Sonderfall von Verfahren 2 und ist ohne Bedienereinfluss. Das Verfahren 3 findet Anwendung bei automatisierten Messsystemen. Ideal ist dies bei automatisierten Prüfprozessen, z.B. in Inline-Prüfstationen. 

Die Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU) ist eine strukturierte Prüfung einer Maschine, ob diese die definierten Grenzwerte der qualitätsrelevanten Merkmale im Herstellungsprozess sicher einhalten kann. Dabei sind die Einflüsse Mitwelt, Mensch, Material und Methode konstant oder haben keine Streuungseinflüsse. Der Einfluss Maschine wird bei einer MFU betrachtet und mithilfe von Wiederholmessungen an 50-100 Teilen ermittelt. 
Die Maschinenfähigkeit wird mit den Fähigkeitsindizes Cm/Cmk, Pm/Pmk bestimmt. 
Mithilfe einer MFU kann die Fähigkeit einer Maschine bewertet werden, Ergebnisse innerhalb einer festgelegten Toleranz zu liefern. 
Im Rahmen der statistischen Prozesslenkung unterstützen wir Sie bei der Durchführung Ihrer Prozessbewertung bei  der Ermittlung Ihrer Maschinenfähigkeit: Erfahren Sie jetzt mehr zu unseren Beratungsdienstleistungen zur Sicherung Ihrer Prozesse:
 

Maschinenfähigkeitsuntersuchung durchführen

Die Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU) bewertet die Fähigkeit eines Prozesses. Ziel ist es, dokumentiert zu prüfen, ob der Prozess unter realen Bedingungen die definierten Grenzwerte eines qualitätsrelevanten Merkmals sicher einhalten kann. Im Gegensatz zur MFU berücksichtigt die PFU alle Einflüsse des Prozesses über einen längeren Zeitraum. 
Die Prozessfähigkeit wird mit den Fähigkeitsindizes C_p/C_pk, P_p/P_pk bestimmt. 

Mithilfe einer PFU wird die Qualität verbessert und der Fertigungsprozess stabilisiert. 

Wir unterstützen Sie bei der Untersuchung Ihrer Prozessfähigkeit im Rahmen der statistischen Prozesslenkung. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere Beratungsdienstleistungen zur Sicherung Ihrer Prozesse zu erfahren: 

Jetzt Prozessfähigkeit untersuchen

Ein Drehmomentschrauber liefert Daten (Drehmoment/Winkel) sowie auch eine Produkteigenschaft (Festigkeit). Diesbezüglich sind bei einem Drehmomentschrauber die Kalibrierung, die Messsystemanalyse (MSA) oder die Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU) möglich. 

Werden Drehmomentschrauber für die Kontrolle einer Schraubverbindung benutzt, so wird eine MSA oder Kalibrierung benötigt. Werden die Drehmomentschrauber für die Produktion von Schraubverbindungen verwendet, so ist die MFU die passende Bewertung. 

Im Generellen ersetzt die MFU keine Kalibrierung. 

Die Statistische Prozesslenkung (SPC) ist ein wesentliches Instrument zur Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen. Durch Anwendung von SPC können Schwankungen im Produktionsprozess erkannt und minimiert, Prozessabweichung identifiziert und Prozessfähigkeit überprüft werden. 

Erfahren Sie, wie wir Sie mit unseren Beratungsdienstleistungen zu SPC bei der Prozessanalyse, Prozessbewertung und Prozesslenkung unterstützen können: 

Statistische Prozesslenkung kennenlernen

Anforderungen wie Kalibrierung, Messsystemanalysen (MSA), Maschinen- und Prozessfähigkeitsuntersuchungen (MFU/PFU) sowie die Statistische Prozesslenkung (SPC) sind Bestandteile in verschiedenen Standards:

Die ISO 9001 bietet einen international anerkannten Rahmen und richtet sich an alle Organisationen, unabhängig von Größe oder Branche, die ein  
Qualitätsmanagementsystem einführen oder verbessern möchten.  
Kapitel 7 der Norm beinhaltet, dass die Organisation sicherstellen muss, dass die bereitgestellten Prüfmittel für die unternommene Messtätigkeit geeignet sind. Zudem müssen die Prüfmittel regelmäßig gegen rückführbare Normale kalibriert werden, falls die messtechnische Rückführbarkeit eine Anforderung darstellt.

Die DIN EN 9100 enthält ergänzende Anforderungen an Qualitätsmanagementsysteme für die Luftfahrt-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie sowie deren Lieferanten. Durch die branchenspezifische Anforderungsergänzung auf Grundlage der ISO 9001 zählen für die DIN EN 9100 auch der Nachweis der Eignung und der messtechnischen Rückführbarkeit mithilfe von Kalibrierungen.  
In Kapitel 8 „Produktion und Dienstleistungserbringung“ verweisen mehrere Abschnitte auf die Anwendung von SPC und die Durchführung von Messsystemanalysen (MSA).  
Die Produktion muss unter beherrschten Bedingungen erfolgen, es müssen geeignete Ressourcen zur Messung verwendet werden, Schlüsselmerkmale überwacht sowie der Produktionsprozess auf Eignung verifiziert werden.

Die DIN EN ISO 13485 definiert die Anforderungen an das Qualitätsmanagementsystem für Hersteller von Medizinprodukten, deren Zulieferer sowie der gesamten Lieferkette.  
Durch die branchenspezifische Anforderungsergänzung auf Grundlage der ISO 9001 zählen für die DIN EN ISO 13485 auch der Nachweis der Eignung und der messtechnischen Rückführbarkeit mithilfe von Kalibrierungen.  
Sowohl bei der Entwicklungsvalidierung (Kapitel 7.5.3) als auch bei der Überwachung und Messung von Prozessen (Kapitel 8.2.5) werden Methoden im Sinne von SPC gefordert, welche die Prozesse validieren um die geplanten Ergebnisse zu erreichen.

Die IATF 16949 legt im Zusammenspiel mit kundenspezifischen Anforderungen, sowie den Anforderungen der ISO 9001 und der ISO 9000 die Anforderungen an das Qualitätsmanagementsysteme der Automobilindustrie und deren gesamten Lieferkette fest.  
In Kapitel 7 des Standards wird aufgezeigt, dass für alle Prüf- und Messsysteme welche im Produktionslenkungsplan enthalten sind, der Nachweis für die Eignung/Fähigkeit mithilfe von Messsystemanalysen (MSA)/Eignungsnachweise (VDA Band 5) erbracht werden muss.  
Gemäß Kapitel 8 müssen Fähigkeitsuntersuchungen von Maschinen und Prozessen (MFU/PFU) in den Ergebnissen der Produktionsprozessentwicklung enthalten sein. Zusätzlich wird in Kapitel 9 die Überprüfung der Prozessfähigkeit bei allen neuen Produktionsprozessen gefordert.

Die VDI 2600 Blatt 1 Richtlinie richtet sich an Unternehmen, die sich mit der Prüfung und Bewertung von Messsystemen beschäftigen. Die Richtlinie enthält praxisnahe Vorgaben für die Messsystemanalyse und Eignungsnachweise und unterstützt dabei, diese risikogerecht abzusichern.

Die ISO/DIS 22514-7 richtet sich an Unternehmen, die sich mit der Analyse und Bewertung von Messsystemen und deren Einfluss auf Prozessfähigkeit beschäftigen. Sie bietet einen internationalen Rahmen für die statistische Methodenkompetenz zur Sicherstellung stabiler und fähiger Prozesse. Fokus der Norm sind einfache, eindimensionale Messprozesse wie z.B. Längenmessung.

Die DIN EN ISO 14235-1 beschäftigt sich mit der Prüfung von geometrischen Produktspezifikationen (GPS) und definiert Regeln für den Prüfentscheid „Konformität“ oder „Nichtkonformität“ eines Produktmerkmals mit vorgegeben Toleranzen. Anwendung findet das Dokument auch bei Messwerten, die sich sehr nahe an den Spezifikationsgrenzen unter Berücksichtigung der Messunsicherheit befinden.  
Aufgrund der Empfehlung, dass die abgeschätzte Messunsicherheit bei der Prüfung der Konformität berücksichtigt werden soll, empfiehlt sich die Durchführung einer Messsystemanalyse, um die Unsicherheitskomponenten der Messung zu ermitteln.

Die EN ISO 10012 definiert Anforderungen sowie Realisierungsanleitungen für Unternehmen, welche ein Messmanagementsystem einführen wollen, um die Einhaltung von metrologischen Anforderungen sicherzustellen.  
Gemäß Kapitel 7.1 müssen die eingesetzten Prüfmittel durch Kalibrierung metrologisch bestätigt werden.  
Die Messprozessgestaltung in Kapitel 7.2 enthält die Ermittlung von den zutreffenden Prozesselementen (Bediener, Ausrüstung, Umgebungsbedingungen, Einflussgrößen, Anwendungsverfahren) für jeden Messprozess. Dafür geeignete Methoden sind die Messsystemanalysen oder der Eignungsnachweis nach VDA Band 5.