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Blog: Analyse von Messsystemen für Koordinatenmessgeräte (CMMs)
Einleitung
Eine ordnungsgemäße Messsystemanalyse (MSA) ist für die Qualitätskontrolle und die kontinuierliche Verbesserung von entscheidender Bedeutung. Daher ist sie ein wichtiger Bestandteil des APQP-Prozesses und wird von vielen Kunden sowie von Industriestandards wie RM13000 für die Luft- und Raumfahrt und IATF16949 für die Automobilindustrie gefordert.
Heutzutage setzen viele Hersteller automatische Koordinatenmessgeräte (CMMs) zur Messung verschiedener Produktabmessungen ein und stehen vor der Herausforderung, wie sie MSA-Untersuchungen für diese Messgeräte durchführen können.
Dieser Blog enthält Ratschläge dazu, wie Sie MSA-Untersuchungen für Ihre CMM-Maschinen durchführen und wie Sie mithilfe unserer MSA-Messmittelverwaltungssoftware „Datalyzer Qualis 4.0“ einen effizienten MSA-Prozess in Ihrem Unternehmen umsetzen können.
Einführung in die Messsystemanalyse (MSA)
Die Messsystemanalyse (MSA) ist ein grundlegender Bestandteil des Qualitätsmanagements und gewährleistet die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Messsystemen in verschiedenen Branchen. Zu den am häufigsten verwendeten MSA-Verfahren zählt die Analyse der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messgeräten (GR&R), mit der die Präzision und Konsistenz von Messsystemen durch systematische Untersuchungen bewertet wird.
In der Regel verlangen Kunden von ihren Lieferanten, dass diese im Rahmen ihres APQP-Projekts und der damit verbundenen Leistungen MSA-Studien durchführen. Welche Studien erforderlich sind, hängt von den Kunden und den Branchenstandards ab.
Gage-R&R-Untersuchungen lassen sich in drei verschiedene Arten unterteilen: Untersuchungen vom Typ 1, Typ 2 und Typ 3. Bei CMM-Messungen gibt es – abgesehen vielleicht von der Einrichtung – keine Prüfervariation, weshalb sich die möglichen Untersuchungen auf Untersuchungen vom Typ 1 und Typ 3 beschränken.
Die Typ-1-Prüfung ist eine Standardanforderung sowohl im Rahmen der Luft- und Raumfahrtnorm RM13003 als auch der Automobilnorm IATF 16949. Die Typ-3-Studie ist zwar nicht Bestandteil von RM13003 oder IATF16949, gehört jedoch zum VDA-Standard für die Automobilindustrie und ist daher in der Branche für Koordinatenmessgeräte (CMM) und andere Prüfgeräte ohne Prüferabweichung allgemein bekannt.
Typ-1-Untersuchung: Bewertung der Wiederholgenauigkeit des Messgeräts (CMM)
Eine GR&R-Untersuchung vom Typ 1 wird in der Regel dazu verwendet, die Streuung zu bewerten und zu verstehen, die ausschließlich vom Messgerät bzw. der Ausrüstung selbst herrührt. In vielen Unternehmen ist die Untersuchung vom Typ 1 sogar eine Voraussetzung für die Durchführung einer vollständigen Untersuchung vom Typ 2. Für eine GR&R-Untersuchung vom Typ 1 muss ein Prüfer ein Bauteil mindestens 25 bis 50 Mal messen. Der Referenzwert des Bauteils muss ebenfalls in die Untersuchung einbezogen werden.
Da nur ein Bewerter – nämlich die CMM-Maschine – beteiligt ist, wird es in einer Studie vom Typ 1 keinen Einfluss des Bewerters geben. Mit anderen Worten: In dieser Studie gibt es keinen „Reproduzierbarkeits“-Faktor, und der Schwerpunkt liegt auf dem „Wiederholbarkeits“-Faktor der CMM. Weitere Einzelheiten zur MSA-Studie vom Typ 1 finden Sie in unserem früheren Blogbeitrag: Modernisierung von R&R-Studien mit Qualis MSA Gage Management.
Um die CMM-Untersuchung vom Typ 1 in unserer Datalyzer Qualis MSA-Software durchzuführen, werden der Referenzwert, der LSL und der USL sowie die Ergebnisse Ihrer CMM-Messungen (ein Teil wird 25 bis 50 Mal gemessen) in den Datensatz aufgenommen; siehe„Abbildung 1“.
Abbildung 1: Datensatz der CMM-Studie vom Typ 1
Die Studienergebnisse enthalten den p-Wert, Cg, Cgk, %EV (Wiederholbarkeit) und %EV (Wiederholbarkeit + Verzerrung); siehe„Abbildung 2“. Die Beurteilungskriterien für die Annahme oder Ablehnung einer Typ-1-Studie können je nach Branchen- bzw. Kundenanforderungen variieren, umfassen jedoch beispielsweise:
Abbildung 2: Ergebnisse der CMM-Studie vom Typ 1
Studie vom Typ 3: Für CMM/Prüfer ohne Prüferabweichung
Neben der Typ-1-Studie kann auch die Typ-3-Studie für Ihre CMM-MSA von Nutzen sein. Diese Typ-3-Studie wird vom VDA-Standard für die Automobilindustrie vorgeschrieben. Die Typ-3-Studie erfordert die Vermessung von 25 bis 30 Teilen in 2 bis 5 Durchläufen durch einen Prüfer (die Koordinatenmessmaschine). Es wird häufig kritisiert, dass es in einigen Branchen in frühen Produktionsphasen (im Rahmen des PPAP) nicht möglich ist, 25 bis 30 ähnliche Teile zu analysieren. In diesem Fall bleibt Ihnen nur die Typ-1-Untersuchung als Option.
Um die CMM-Studie vom Typ 3 in unserer Datalyzer Qualis MSA-Software durchzuführen, werden die Ergebnisse Ihrer CMM-Messungen (25–30 Teile, jeweils 2–5 Mal gemessen) zu den Studiendaten hinzugefügt; siehe„Abbildung 3“.
Abbildung 3: Datensatz der CMM-Studie vom Typ 3
Die Studienergebnisse in DataLyzer Qualis MSA können entweder die Ergebnisse für Mittelwert und Spannweite oder die ANOVA-Ergebnisse anzeigen; die Ergebnisse für Mittelwert und Spannweite entnehmen Sie bitte „Abbildung 4“. Die Beurteilungskriterien für die Studie vom Typ 3 ähneln denen der Studie vom Typ 2, konzentrieren sich bei der Berechnung der Messmittel-Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit (Gage R&R) jedoch ausschließlich auf die Geräteabweichung (EV).
Abbildung 4: Ergebnisse der Studie vom Typ 3: Durchschnitts- und Spannweitendaten
Und wie sieht es mit Typ-1- und Typ-3-Untersuchungen für zahlreiche Merkmale aus, wie sie typischerweise im Rahmen eines CMM-Programms gemessen werden?
Die obigen Abbildungen zeigen die Ergebnisse von MSA-Gage-R&R-Untersuchungen für ein einzelnes Merkmal. In den meisten Fällen misst eine Koordinatenmessmaschine (CMM) Hunderte von Merkmalen an einem Bauteil. Derzeit wählen die meisten Unternehmen nur die kritischsten Merkmale aus, da die Durchführung von Untersuchungen für Hunderte von Merkmalen zu zeitaufwendig ist. In diesem Fall kann die Datalyzer-Software in Kombination mit dem Modul „Automatic Import“ verwendet werden, um alle Merkmale auf einmal zu importieren und eine vollständige MSA-Studie vom Typ 1 oder Typ 3 darzustellen. Durch die vollständige Automatisierung dieses Prozesses erhalten Sie anhand der MSA-Ergebnisse sofort einen Hinweis darauf, welche Merkmale möglicherweise kritisch sind.
Zudem nutzen Unternehmen unsere Datalyzer-SPC-Software und deren Berichte, um die MSA-Studie vom Typ 1 für das CMM effizient durchzuführen und auszuwerten. Durch den vollautomatischen Import der Messdaten der MSA-Studie in Datalyzer SPC bzw. in die Regelkarten werden Berichte zur Prozessfähigkeit erstellt. Das Beurteilungskriterium „Gage R&R sollte unter 10 % (oder 15 %) liegen“ und „Cg muss größer als 2 (oder 1,33) sein“ lassen sich in das Kriterium „Der PPI (Process Performance Index) sollte größer als 3,33 bis 10 sein“ umformulieren. Da Cg = PPI/5 gilt.
Ein Gage-R&R-Wert zwischen 10 und 30 % gilt als grenzwertig und entspricht einem Gage-R&R-Wert von 10 bis 3,33. Ein PPI-Wert unter 3,33 entspricht einem Gage-R&R-Wert von mehr als 30 %.
Zusammenfassungsberichte in Datalyzer Qualis 4.0 SPC können PPI-Werte für Hunderte von Merkmalen auf der Grundlage der CMM-Datenausgabe auswerten, ohne dass eine manuelle Konfiguration zur Einrichtung der Merkmale in der Datenbank erforderlich ist.
9%
Kostenreduzierung durch Kunden erreicht
Was Kunden sagen
„Datalyzer hat uns dabei geholfen, Qualitätsdaten aus allen Prozessen automatisch zu verknüpfen, um erweiterte Analysen durchzuführen
Dave Beeren
Yield engineer, Philips
Industrien, die wir bedienen
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