Eignungsnachweis von Prüfprozessen - Prüfmittelfähigkeit und Messunsicherheit im aktuellen Normenumfeld

Edgar Dietrich, Alfred Schulze

Eignungsnachweis von Prüfprozessen

Prüfmittelfähigkeit und Messunsicherheit im aktuellen Normenumfeld

2014

518 Seiten

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ISBN: 9783446429253

 

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1

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2

Vorwort

6

Vorwort zur 2. Auflage

8

Vorwort zur 3. Auflage

9

Vorwort zur 4. Auflage

10

1 Prüfprozesseignung

18

1.1 Einführung

18

1.1.1 Warum Prüfprozesseignung?

18

1.2 Historischer Rückblick und Ausblick

26

1.2.1 Entwicklung „Prüfprozessfähigkeit“

27

1.2.2 Entwicklung „Prüfprozesseignung“

29

1.2.3 „Prüfprozess oder Messprozess?“

30

1.3 Anmerkung Autoren zu MSA und VDA 5

31

1.4 Experimentelle Beurteilung

32

2 Definitionen und Begriffe

36

2.1 Prozess

36

2.2 Prüfprozess

36

2.3 Prüfen

37

2.4 Prüfmittel

38

2.5 Messabweichungen und Messunsicherheit

41

2.5.1 Messabweichungen

41

2.5.1.1 Systematische Messabweichungen

41

2.5.1.2 Zufällige Messabweichungen

42

2.5.2 Messergebnis

43

2.5.3 Wiederholpräzision

43

2.5.4 Vergleichspräzision

44

2.5.5 Linearität

45

2.5.6 Stabilität/Messbeständigkeit

47

3 Einflussgrößen auf den Messprozess

48

3.1 Typische Einflussgrößen

48

3.2 Auswirkung der Einflussgrößen beim Messsystem

51

3.3 Bewertung des Messprozesses

54

4 Prüfmittelfähigkeit als Eignungsnachweis für Messprozesse

58

4.1 Grundlegende Verfahren und Vorgehensweise

58

4.2 Beurteilung Messmittel

61

4.2.1 Unsicherheit des Normals/Einstellmeister

61

4.2.2 Einfluss der Auflösung

64

4.2.3 Beurteilung der Systematischen Messabweichung

66

4.2.4 Verfahren 1

69

4.2.5 Qualitätsfähigkeitskenngrößen Cg und Cgk

73

4.2.6 Verfahren 1 für einseitig begrenzte Merkmale

81

4.2.7 Verfahren 1 für mehrere Merkmale

84

4.2.8 Linearität

85

4.2.8.1 Begriffserklärung „Linearität“

85

4.3 Beurteilung Prüfprozess

94

4.3.1 Spannweitenmethode (Short Method)

94

4.3.2 Verfahren 2: %GRR mit Bedienereinfluss

96

4.3.2.1 Numerische Auswertung der Versuchsdaten

104

4.3.3 Verfahren 3: %GRR ohne Bedienereinfluss

119

4.4 Überprüfung der Messbeständigkeit

122

4.5 Weitere Verfahren

126

4.5.1 Verfahren 4

126

4.5.2 Verfahren 5

129

4.6 Vorgehensweise nach CNOMO

131

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

153

5.5.4.1 Effektivität bei einem Prüfer ohne Referenz-Vergleich

154

5.5.4.2 Effektivität bei einem Prüfer mit Referenz-Vergleich

155

5.5.4.3 Effektivität bei allen Prüfern ohne Referenz-Vergleich

156

5.5.4.4 Effektivität bei allen Prüfer mit Referenz-Vergleich

157

5.5.5 Methode der Signalerkennung

158

5.5.5.1 Symbol-Erläuterung

158

6 Anmerkungen zur MSA 4th Edition

164

6.1 Begriffsdefinition

164

6.1.1 Separate Betrachtung Messsystem

165

6.1.2 Auflösung Messgerät

165

6.2 Systematische Messabweichung und Linearität

165

6.3 %GRR-Wert das Maß der Dinge

166

6.4 Bezugsgrößen beeinflussen das Ergebnis

167

6.4.1 Teilestreuung

167

6.4.2 Prozess- und Vorläufige Prozessstreuung

168

6.4.3 Die Toleranz als sinnvolle Bezugsgröße

168

6.4.4 Wahrscheinlichkeit 99,73.% anstatt 99.%

168

6.4.5 Attributive Prüfprozesse

169

7 Erweiterte Mess­unsicherheit als Eignungsnachweis für Messprozesse

170

7.1 Guide to the expression of Uncertainty in Measurement

170

7.1.1 Grundlagen

170

7.1.2 Zielsetzung und Zweck der GUM

171

7.1.3 Anwendungsbereich

172

7.1.4 Der Inhalt des Leitfadens

174

7.1.5 Definitionen und Begriffe

174

7.2 Ermittlung von Messunsicherheiten

178

7.2.1 Ermittlung der Standardunsicherheit

179

7.2.2 Ermittlung der kombinierten Standardunsicherheit

185

7.2.3 Ermittlung der erweiterten Unsicherheit

187

7.2.4 Protokollierung der Unsicherheit

190

7.2.5 Angabe des Ergebnisses

191

7.3 Beispiel GUM H.1 Endmaß-Kalibrierung

191

7.3.1 Messaufgabe

192

7.3.2 Standardunsicherheiten

192

7.3.2.1 Unsicherheit u(lS) der Kalibrierung des Normals

193

7.3.2.2 Unsicherheit u(d) der gemessenen Längendifferenz

193

7.3.2.3 Unsicherheit u(aS) des Wärmeausdehnungskoeffizienten

195

7.3.2.4 Unsicherheit u(T) der Temperaturabweichung des Endmaßes

195

7.3.2.5 Unsicherheit u(da) der Differenz der Ausdehnungskoeffizienten

196

7.3.2.6 Unsicherheit u(dT) der Temperaturdifferenz der Maße

196

7.3.2.7 Kombinierte Standardunsicherheit

197

7.4 Kalibrierung eines Gewichtsstückes mit dem Nennwert 10 kg (S2)

200

7.4.1 Messaufgabe

200

7.4.2 Standardunsicherheiten

200

7.4.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis

204

7.5 Kalibrierung eines Messschiebers

205

7.5.1 Messaufgabe

205

7.5.2 Standardmessunsicherheit (S10.3.–.S10.9)

206

7.5.3 Erweiterte Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis

209

7.6 Interpretation des GUM für Prüfprozesse in der Serienfertigung

211

8 Erweiterte ­Messunsicherheit nach ISO.22514-7 bzw. VDA 5

212

8.1 Ablaufschema

212

8.1.1 Schematisierte Vorgehensweise

214

8.1.2 Eignung des Messprozesses mit minimaler Toleranz

215

8.1.3 Bestimmung der Standardunsicherheiten

217

8.2 Fallbeispiele Standardunsicherheit

222

8.2.1 Standardunsicherheit uCAL

222

8.2.2 Standardunsicherheit der Auflösung uRE

222

8.2.3 Standardunsicherheit uBI

223

8.2.4 Standardunsicherheit uMS bei Standardmessmittel

224

8.2.5 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Referenzteil uEVR

226

8.2.6 Standardunsicherheit durch Gerätestreuung am Objekt uEVO

226

8.2.7 Standardunsicherheit durch den Bedienereinfluss uAV

228

8.2.8 Standardunsicherheit durch das Messobjekt uOBJ

228

8.2.9 Standardunsicherheit durch Temperatureinfluss uT

231

8.2.10 Standardunsicherheit durch Linearitätsabweichungen uLIN

235

8.3 Mehrfachberücksichtigung von Unsicherheitskomponenten

238

8.4 Bestimmung der Erweiterten Messunsicherheit

238

8.5 Berücksichtigung der erweiterten Messunsicherheit an den Spezifikationsgrenzen

239

8.6 Fallbeispiele

240

8.6.1 Längenmessung mit einem Standardmessmittel

240

8.6.1.1 Beurteilung des Messsystems

241

8.6.1.2 Beurteilung und Nachweis der Messprozesseignung

242

8.6.2 Längenmessung mit speziellem Messmittel

247

8.7 Fallbeispiel aus VDA 5

253

8.7.1 Messprozesseignung mit drei Bezugsnormalen

253

8.8 Eignungsnachweis für einen attributiven Prüfprozess mit dem Bowker-Test

257

9 Vergleich Firmenrichtlinien, MSA mit VDA.5 bzw. ISO 22514-7

264

10 Vereinfachte Bestimmung der Messunsicherheit

270

10.1 AIO-Verfahren („All-in-One“-Verfahren)

270

10.1.1 Nachweis der Prüfprozesseignung

270

10.1.2 Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit

270

10.1.2.1 Bestimmung der einzelnen Standardunsicherheiten

271

10.2 Fallbeispiele zum Verfahren „All-in-One“

274

10.2.1 Messprozess mit linearer Maßverkörperung

275

10.2.2 Messprozess ohne lineare Maßverkörperung

277

11 Sonderfälle bei der Prüfprozesseignung

280

11.1 Was ist ein Sonderfall?

280

11.2 Typische Sonderfälle

280

12 Umgang mit nicht geeigneten Messprozessen

282

12.1 Vorgehensweise zur Verbesserung von Prüfprozessen

282

13 Typische Fragen zur Prüfprozesseignung

286

13.1 Fragestellung

286

13.2 Antworten

286

14 Eignungsnachweis bei der Sichtprüfung

290

14.1 Anforderungen an die Sichtprüfung

290

14.2 Eignungstest für Sichtprüfer

291

15 Beschaffung von Prüfmitteln

294

15.1 Beispiel für Messaufgabenbeschreibung

295

15.2 Beispiel für Lastenheft

296

16 Eignungsnachweis für Prüfsoftware

298

16.1 Allgemeine Betrachtung

298

16.2 Das Märchen von der „Excel Tabelle“

301

16.3 Testbeispiele zur Prüfmittelfähigkeit

304

17 Anhang

318

17.1 Tabellen

318

17.1.1 d2*-Tabelle zur Bestimmung der K-Faktoren u. Freiheitsgrade für t-Werte

318

17.1.2 Eignungsgrenzen gemäß VDA 5

321

17.1.3 k-Faktoren

321

17.2 Auswirkung des Messprozesses auf die Prozessfähigkeit

322

17.3 Modelle der Varianzanalyse

324

17.3.1 Messsystemanalyse – Verfahren 2

324

17.3.2 Messsystemanalyse – Verfahren 3

329

17.4 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen

331

17.5 Formeln

335

17.6 Literaturverzeichnis

337

17.7 Abbildungsverzeichnis

341

17.8 Tabellenverzeichnis

348

Leitfaden zum „Fähigkeitsnachweis von Messsystemen“

350

Musterdokumentation

384

GM Powertrain

386

Bosch

434

DaimlerChrysler

458

Index

512

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516

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517

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