Messsystemanalyse Typ 1
Die MSA Typ 1 dient zur Beurteilung der Fähigkeit eines Messmittels.
Dabei wird überprüft, ob ein einzelnes Messsystem bei wiederholten Messungen ausreichend präzise (Streuung) und hinreichend genau (Lage) misst.
Hierzu werden die Kennzahlen Cg (Präzision) und Cgk (Präzision + Lage) verwendet.
Ein Messmittel gilt häufig als fähig, wenn Cg und Cgk ≥ 1,33 (oder gemäß Vorgabe).
In der Produktion von Tomatensoße wird die Viskosität regelmäßig überwacht, da sie einen wesentlichen Einfluss auf Konsistenz, Abfüllverhalten und Produktqualität hat.
Die zulässigen Spezifikationsgrenzen für die Viskosität liegen bei 950 bis 1050.
Bevor weiterführende Analysen durchgeführt werden, soll überprüft werden, ob das eingesetzte Messmittel zur Bestimmung der Viskosität geeignet ist.
Hierzu wird im Rahmen einer Messsystemanalyse Typ 1 eine homogenisierte Tomatensoße als Referenzprobe verwendet.
Die Viskosität der Probe wird mit einem Rotationsviskosimeter unter konstanten Bedingungen mehrfach gemessen. Dabei bleiben Probe, Messgerät, Prüfer und Temperatur unverändert, um ausschließlich die Wiederholbarkeit des Messmittels zu bewerten.
Auf Basis der wiederholten Messungen kann beurteilt werden, ob das Messmittel die Viskosität der Tomatensoße zuverlässig innerhalb der vorgegebenen Spezifikationsgrenzen erfassen kann und somit für den weiteren Einsatz in der Qualitäts- und Prozessüberwachung geeignet ist.
Interpretation der Ergebnisse:
Die Messsystemanalyse Typ 1 zeigt, dass das Messmittel fähig ist. Der Cg-Wert beträgt 0,57 und der Cgk-Wert liegt bei 0,42 und damit unter dem geforderten Mindestwert von 1,33.
Das Messmittel weist eine zu hohe Streuung auf und zeigt eine systematische Abweichung von 2,56.
Erklärungen zu den Grafiken:
Histogramm:
- Die Balken stellen die Häufigkeitsverteilung der Messwerte dar.
- Die Kurve zeigt die Normalverteilung, die auf Basis des Mittelwerts und der Standardabweichung der gemessenen Istdaten berechnet wurde.
- Die gestrichelten blauen Linien stellen die Referenzlinien dar. Sie werden aus dem Referenzwert und dem festgelegten Toleranzanteil bestimmt und dienen dazu, die Streuung des Messsystems im Verhältnis zur Toleranz zu beurteilen.
Zeitreihendiagramm:
- Die roten Linien sind die Spezifikationsgrenzen.
Vorarbeit
- Eine stetige Messgröße auswählen (z. B. Viskosität).
- Ein geeignetes Messmittel zur Bestimmung der Messgröße auswählen (z. B. Rotationsviskosimeter).
- Ein Referenzteil oder eine Referenzprobe bereitstellen (z. B. homogenisierte Tomatensoße).
- Sicherstellen, dass die Spezifikationsgrenzen bekannt sind (USG = 950, OSG = 1050).
- Messbedingungen festlegen und während der Messung konstant halten (gleiche Probe, gleiche Temperatur, ein Prüfer; Orientierung am Referenzhandbuch des Messmittels).
- Eine ausreichende Anzahl an Wiederholmessungen planen und durchführen (z. B. 25 Messungen).
Nutzung in AlphadiTab
- In der Measure-Phase die Funktion „MSA Typ 1“ aufrufen.
- Bei Daten die Spalte „Viskosität“ eingeben.
- Den Referenzwert hier 1000 eingeben, bei USG 950 und bei OSG 1050 eintragen.
- Mit Klick auf dem Button „Neu erstellen“ die MSA 1 durchführen.
Interpretation
- Prüfen Sie zunächst, ob das Messmittel fähig ist (fähig, wenn der Cgk-Wert ≥ 1,33 oder dem geforderten Mindestwert entspricht).
- Ermitteln Sie anschließend, ob die Lage oder die Streuung des Messmittels (oder beide) verbesserungsbedürftig sind.
Stetige Daten
Für die Durchführung einer Messsystemanalyse Typ 1 werden stetige Daten benötigt.
Warum ist das wichtig?
Nur mit stetigen Daten können Streuung und Lage des Messmittels bewertet werden. Diese Daten werden ausschließlich mit einem Messmittel erhoben und erlauben eine quantitative Beurteilung der Messfähigkeit.
Zwei Spezifikationsgrenzen
Für die Berechnung der Kennzahlen Cg und Cgk müssen sowohl eine untere als auch eine obere Spezifikations- bzw. Toleranzgrenze definiert sein.
Warum ist das wichtig?
Nur mit zwei Spezifikationsgrenzen kann die Streuung des Messmittels ins Verhältnis zur zulässigen Toleranzbreite gesetzt werden.
Referenzteil / Referenzprobe
Die Analyse basiert auf der wiederholten Messung eines einzelnen Referenzteils bzw. einer Referenzprobe. Diese muss während der gesamten Messreihe stabil sein und darf sich nicht verändern.
Warum ist das wichtig?
Ziel der Analyse ist es, ausschließlich die Streuung des Messmittels zu bewerten. Ist die Referenzprobe nicht stabil, entsteht zusätzliche Streuung, die nicht vom Messmittel verursacht wird und das Ergebnis verfälscht.
Konstante Messbedingungen
Probe, Messmittel, Prüfer und Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) müssen während der Messung konstant gehalten werden.
Warum ist das wichtig?
Nur unter konstanten Bedingungen kann sichergestellt werden, dass beobachtete Schwankungen in den Messwerten ausschließlich auf das Messmittel zurückzuführen sind.
Normalverteilte Daten
Die wiederholten Messwerte sollten keine Hinweise auf eine relevante Abweichung von der Normalverteilung zeigen, da die Berechnung der Kennzahlen Cg und Cgk auf Annahmen der Normalverteilung basiert.
Warum ist das wichtig?
Bei deutlicher Abweichung von der Normalverteilung liefern Cg und Cgk keine verlässlichen Aussagen über die Messfähigkeit.
Die Bewertung der Messmittelstreuung kann dadurch ungenau oder irreführend werden.
Wenn die Daten Bewertungen sind (z. B. gut / schlecht, i. O. / n. i. O., Klassen), dann ist eine attributive Messsystemanalyse (MSA Attributiv) besser geeignet.
Wenn zusätzlich zur Wiederholbarkeit auch der Einfluss unterschiedlicher Bediener (Prüfer) auf die Messergebnisse untersucht werden soll und die Daten stetig sind, dann ist eine Messsystemanalyse Typ 2 (stetig) besser geeignet.
Wenn die Leistungsfähigkeit eines Prozesses bewertet werden soll, dann ist eine Prozessfähigkeitsanalyse mit Cp und Cpk das geeignete Werkzeug. Voraussetzung ist ein als geeignet nachgewiesenes Messsystem.
Produktion
Abfüllmenge Tomatensoße
In der Produktion von Tomatensoße ist die Abfüllmenge ein zentrales Qualitätsmerkmal und wird produktspezifisch in Milliliter vorgegeben.
Für das Produkt ist eine Zielabfüllmenge von 500 ml definiert, mit den Spezifikationsgrenzen USG = 480 ml und OSG = 520 ml.
Die Abfüllmenge wird in der Praxis mithilfe einer kalibrierten Waage überwacht.
Da das Messmittel das Gewicht erfasst, wird die Messsystemanalyse Typ 1 auf Basis der Gewichtsdaten durchgeführt. Da es sich um ein fiktives Beispiel handelt, wird vereinfachend angenommen, dass 1 ml der Tomatensoße 1 g entspricht.
Im Rahmen der MSA Typ 1 wird ein stabiler Referenzbehälter mehrfach unter konstanten Bedingungen gewogen (gleicher Behälter, gleiche Waage, ein Prüfer).
Ziel ist es zu prüfen, ob das eingesetzte Messmittel die Abfüllmenge ausreichend präzise und ohne relevante systematische Abweichung erfassen kann.
In der Auswertung ergibt sich ein Cg-Wert von 0,79 und ein Cgk-Wert von -4,18. Beide Werte liegen unter dem häufig geforderten Referenzwert von 1,33.
Interpretation
Das Messmittel ist nicht fähig.
Logistik/Wareneingang
Durchlaufzeit eines Auftrags im Wareneingang
Die Durchlaufzeit im Wareneingang wird aus Zeitstempeln des IT-Systems ermittelt, zum Beispiel aus dem Zeitpunkt des physischen Wareneingangs und dem Abschluss der Buchung im System.
Die Zeitwerte werden damit nicht mit einem klassischen Messmittel erhoben, sondern systemseitig erzeugt.
Aus diesem Grund ist für Durchlaufzeiten im Wareneingang keine formale Messsystemanalyse (MSA Typ 1 oder Typ 2) anwendbar.
Insbesondere liegt kein Messmittel im klassischen Sinne vor.
Trotzdem ist es sinnvoll, die Denkweise der Messsystemanalyse auf diese Daten anzuwenden.
So sollte geprüft werden, ob Zeitstempel verzögert gesetzt werden, ob Buchungen gesammelt erfolgen oder ob systembedingte Zeitverschiebungen existieren.
Nur wenn diese Einflüsse bekannt sind, können Durchlaufzeiten korrekt interpretiert und dem Prozess zugeordnet werden.
IT-Helpdesks
Reaktionszeit Anfragen
Die Reaktionszeit im IT-Helpdesk wird aus den Zeitstempeln des Ticketsystems berechnet, etwa aus der Ticketeröffnung und der ersten dokumentierten Reaktion.
Auch hier handelt es sich um automatisch erfasste Zeitdaten und nicht um Messwerte eines physischen Messmittels.
Daher ist eine klassische Messsystemanalyse nicht direkt anwendbar, da weder ein Messmittel noch Prüfer im Sinne der MSA betrachtet werden.
Dennoch ist es sinnvoll, die Grundgedanken der Messsystemanalyse zu berücksichtigen.
Beispielsweise können automatische Statuswechsel, manuelle Nachbearbeitungen oder Zeitverschiebungen im System die gemessene Reaktionszeit beeinflussen.
Die Prüfung solcher systematischen Effekte hilft, Abweichungen richtig einzuordnen und Fehlinterpretationen der Prozessleistung zu vermeiden.
Stetige Daten: Daten, die mit einem Messmittel erfasst werden und sowohl Einheiten als auch Nachkommastellen besitzen können.
Normalverteilte Daten: Daten, die sich gut durch eine Normalverteilung beschreiben lassen. Dies kann z. B. über einen Test auf Normalverteilung überprüft werden.
OSG = OTG = Obere Spezifikations- oder Toleranzgrenze: Der maximal zulässige Wert für die Zielgröße. Liegt ein Messwert darüber, gilt er als nicht in Ordnung.
USG = UTG = Untere Spezifikations- oder Toleranzgrenze: Der minimal zulässige Wert für die Zielgröße. Liegt ein Messwert darunter, gilt er als nicht in Ordnung.
Cg: Fähigkeitskennzahl, die die Streuung des Messmittels im Verhältnis zu den Spezifikationsgrenzen bewertet.
Cgk: Fähigkeitskennzahl, die sowohl die Streuung als auch die Lage des Messmittels im Bezug zu den Spezifikationsgrenzen bewertet.
Bias (Lageabweichung): Systematische Abweichung des Mittelwerts der Messwerte vom Referenzwert.
Referenzwert: Vorgegebener oder bekannter Sollwert, mit dem der Mittelwert der Messwerte verglichen wird.
x̄ = Mittelwert der Stichprobe: Durchschnittswert der erhobenen Daten.
s = Standardabweichung der Stichprobe: Maß für die Streuung der Daten um den Mittelwert.
