Edgar Dietrich, Alfred Schulze
Eignungsnachweis von Prüfprozessen
Prüfmittelfähigkeit und Messunsicherheit im aktuellen Normenumfeld
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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
Dietrich_42407_165x240_4c_klein
516
Dietrich_41053_165x240_4c_klein
517
9783446427778_bc
518
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