volara®
Warum volara®?
Um valide Messergebnisse zu erhalten, müssen Mess- und Prüfprozesse umfassend beurteilt werden. Ziel ist es, für jeden Messwert seine erweiterte Messunsicherheit zu kennen. Ist diese bekannt, setzt sich das Messergebnis aus Messwert ± Erweiterte Messunsicherheit zusammen. Mit volara® steht eine Software zur Verfügung, mit der die Messunsicherheit für einen konkreten Mess- und Prüfprozess ermittelt werden kann. Weiter verwaltet volara® die Mess- und Prüfprozesse in einem Unternehmen, wie dies im VDA-Band 5 (3. Version) gefordert wird.
Eignungsnachweise für Messystem sowie Mess- und Prüfprozesse
Valide Messergebnisse sprechen eigentlich für sich. Denn jede weitere Beurteilung von Sachverhalten, statistische Auswertungen mit Berechnung von Fähigkeitskennwerten oder Konformitätsbewertung ist ad absurdum, wenn die Messunsicherheit nicht bekannt ist. Für Klarheit sorgt die ISO 14253ff (s. Abbildung zur erweiterten Messunsicherheit an den Spezifikationsgrenzen), in der die Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit gefordert wird.
Die ISO 14253 regelt auch, wie an den Spezifikationsgrenzen sowohl für Lieferant als auch für Kunden umgegangen werden muss. Die Anforderungen der ISO 14253 beziehen sich in erster Linie auf GPS (Geometrical Part Specification) Maße, können aber auf andere Messgröße übertragen werden.
Relevante Normen zur Bestimmung der Messunsicherheit
Die Abbildung links zeigt relevante Normen und Richtlinien.
Die GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) beschreibt ein Messystem bzw. den Messprozess anhand eines mathematischen Modells. Die GUM ist zwar das Maß aller Dinge, allerdings in der Praxis aufgrund der Vielzahl von Einflussgrößen nur schwer anwendbar und kommt daher primär bei Dakks Prüflaboren (s. ISO 17025) zum Tragen.
Um die Messunsicherheit auch für praktische Anwendungen bestimmen zu können, wurde die ISO 22514-7 herausgegeben, in der vereinfachte Verfahren zur Bestimmung der Messunsicherheit von Messystemen sowie Mess- und Prüfprozessen beschrieben sind. Diese Vorgehensweise ist 1:1 im VDA 5 Band übernommen und hat sich über die Jahre in der Praxis bewährt.
Unterscheidung zwischen Messsystem und Messprozess
Bei den Eignungsnachweisen unterscheidet man zwischen dem Messsystem sowie dem Mess- und Prüfprozess, wie die Abbildung unten veranschaulicht.
Die im unteren Bereich (blau) dargestellten Einflussfaktoren sind primär dem Messsystem zuzuordnen. Die sich daraus ergebende Standardmessunsicherheit wird mit uMS bezeichnet. Diese kann einerseits ein MPE-Wert (Maximum Permissible Error) sein oder sich aus durchgeführten Versuchen ergeben. Die Versuche werden in der Regel unter idealisierten Bedingungen im Labor von entsprechend qualifizierten Personen durchgeführt. Diese Untersuchungen können bei neuen Geräten vom Hersteller selbst durchgeführt werden. Diese geben das Ergebnis in der Produktspezifikation des Messmittels an. Diese Untersuchung erfolgt in einem Unternehmen bei einem vorhandenen Messmittel normalerweise in einem internen oder externen Prüflabor (z.B. Dakks).
Die Unsicherheit eines Messprozesses setzt sich aus der Standardunsicherheit des Messsystems und der Standardunsicherheit zusammen, die sich aus den weiteren Einflussfaktoren (grün) ergibt.
Kenngrößen zur Bewertung von Messystemen sowie Mess- und Prüfprozessen
Die Standardmessunsicherheit des Messprozesses wird mit dem Kennwert uMP angegeben. Um diesen zu ermitteln, sind die in der ISO 22514-7 bzw. im VDA 5 erläuterten Versuche durchzuführen. Daraus können weitere relevanten Kenngrößen abgeleitet werden. Beachten Sie die Beispiele rechts.
Sind die Kennwerte bekannt, kann die geforderte Konformitätsbewertung durchgeführt werden. Nebenstehende Abbildung zeigt die Konformitätsbewertung gemäß ISO 14253 und VDA Band 5.
Bei diesen umfangreichen Aufgabenstellungen unterstützt volara® den Anwender.
Prüfprozessmanagement
Aufgrund der Vielzahl der möglichen Einflüsse in der realen Umgebung, ist es oftmals nicht einfach, mittels komplexer mathematischer Modelle die sich daraus ergebende Standardunsicherheit zu ermitteln. Daher empfiehlt es sich zunächst, anhand einer Risikobewertung zu beurteilen, ob die oben beschriebene Eignungsuntersuchung überhaupt stattfinden muss. Auch sollte über die Übertragbarkeit bekannter Ergebnisse von ähnlichen oder vergleichbaren Mess- und Prüfprozessen nachgedacht werden. Damit können aufwendige Eignungsnachweise ggf. entfallen. Weiter gilt es den Überblick zu behalten, welche Mess- und Prüfprozess aktuell im Einsatz sind und in welchem Zustand (Stabilität) sich diese befinden, um bei Bedarf eingreifen zu können. Diese Aufgaben sind Bestandteil eines Prüfprozessmanagementsystem.
Im Sinne des VDA 5 hat ein Prüfprozessmanagementsystem folgende Aufgabenbereiche:
- Ausgangspunkt sind die in einer Zeichnung oder einem CAD-Modell spezifizierten Merkmale und der Grenzwerte als Grundlage für einen Prüfplan (Control Plan)
- Anhand einer Risikobeurteilung wird der Prüfprozess einer Risikoklasse zugeordnet. Diese Zuordnung zu einer Risikoklasse „hoch“, „mittel“ oder „gering“ erfolgt anhand der Eintrittswahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung (bezogen auf die Risiken des Messprozesses) und der Folge einer Fehlentscheidung (z.B. anhand einer P-FMEA) je nach Anwendungsbereich (Produktion, Entwicklung, …). Aus der Risikoklasse wird abgeleitet, ob und wie Eignungsnachweise gemäß ISO 22514-7 bzw. VDA 5 durchzuführen sind.
- Da diese Untersuchungen in der Regel zeitaufwendig sind, sollte beurteilt werden, ob anhand einer Übertragbarkeitsbewertung für den jeweiligen Anwendungsfall in dem firmenspezifischen Prüfmittelmanagement- bzw. Prüfmittelverwaltungssystems geeignete Mess- und Prüfmittel bzw. Messsysteme oder Messprozesse vorhanden sind. Durch eine mögliche Übertragbarkeit kann die Validierung effizient gestaltet werden:
- Übertragbarkeit von Unsicherheitskomponenten (z. B. Messystem anhand der Kalibrierung und vorhandener Eignungsnachweise)
- Übertragbarkeit von Eignungsnachweisen (z. B. vergleichbare Messprozesse für ähnliche Bauteile und Merkmalsspezifikationen unter gleichen Randbedingungen).
- Ist die Bewertung negativ sind die Eignungsnachweise durchzuführen. Ggf. muss für einen Messprozess ein neues Messmittel beschafft werde, das sich als Messsystem eignet. Danach wird mit der ausgewählten Messystem die Eignung des Messprozesses durchgeführt.
- Ist der Messprozess geeignet, erfolgt die Konformitätsbewertung im Sinne der ISO 14253.
- Wird der Messprozess verwendet, ist dessen Stabilität über den Einsatzzeitraum nachzuweisen. Nur so kann festgestellt werden, dass sich die Stabilität des Messprozesses uMP nicht signifikant verändert hat und damit noch als geeignet für die Messaufgabe angesehen werden können. Dabei spricht man von Stabilitätsüberwachung.
Bei diesen vielfältigen Aufgabenstellungen unterstützt volara® den Anwenden. Mit volara® behält er jederzeit den Überblick, kann in Audits die Transparenz seines Systems darstellen und die für Kunden relevanten Berichte erzeugen.
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