Messunsicherheit

[qualitaet-2006]

#24720

Hallo,

große Freude: Ich darf mich mit diesem Thema auseinandersetzen. Nach Recherche ist hierzu allerdings ein nicht unerheblicher Zeitaufwand notwendig. Und wie es so ist, die habe ich im Moment nicht. Daher frage ich mal nach pragmatischen Wegen zur Berechnung der Messunsicherheit. Gibt es da auch einen einfachen Weg?

Konkret:

a) Ein PT100-Meßfühler wird gegen eine DKD-kalibriertes Thermometer in einem Thermoblock kalibriert. Gegen diesen Fühler werden nun diverse Thermoelemete kalibriert. Wie ermittle ich nun hier die Messunsicherheit?

b)Ein Druckmessumformer wird gegen ein DKD-kalibriertes Druckmessgerät kalibriert.
Wie ermittle ich nun hier die Messunsicherheit?

Für praktische Hinweise und Anregungen danke ich schon einmal.

Beste Grüße
Stefan

— Auf der Straße zum Erfolg sind immer wieder Baustellen —

[Barbara]

#60761

Hallo Stefan,

das kommt darauf an, z. B. darauf, wie genau Du die Mess-Unsicherheit auseinandernehmen willst (Zuordnung von Einflüssen wie Umgebungstemperatur und deren Auswirkung) und wie viel gesicherte Vorinformationen Du hast (z. B. bekannte technische Zusammenhänge).

Der generelle Ablauf bei der Ermittlung der Mess-Unsicherheit sieht ungefähr so aus:

1. Abgleich der Genauigkeits-Anforderungen der Messung und der Angaben im Datenblatt:
+Ist das Messmittel für den Einsatzbereich geeignet?
+ Ist die Auflösung (ablesbare Genauigkeit) für die Anforderung (Toleranz) ausreichend?

2. Ermittlung der Messmittel-Streuung unter konstanten (homogenen) Bedingungen an 1 oder mehr Referenzteilen (Teil(e) mit bekanntem / wahrem Referenzwert) über 25-50 Wiederholmessungen (1 Referenzteil) bzw. 10 und mehr Wiederholmessungen (5 oder mehr Referenzteile):
+ Gibt es eine technisch relevante systematische Abweichung?
+ Ist die Wiederholstreuung im Vergleich zur Genauigkeitsanforderung der Messung ausreichend klein?
+ Bei mehreren Referenzteilen: Sind die Mess-Unsicherheiten / systematischen Abweichungen für alle Referenzteile gleich groß?

3. Scharfes Nachdenken, welche möglichen Einflüsse in der Praxis die Mess-Unsicherheit erhöhen könnten (z. B. Eintragen möglicher Einflüsse in ein Ishikawa-Diagramm):
+ Ist es für unsere Anwendung ausreichend, Unsicherheiten durch die zwei Einflussgrößen Prüfer und Prüfteil zu untersuchen?
+ Wenn nicht, welche Einflussgrößen müssen untersucht werden, um die Mess-Unsicherheit in der normalen Anwendung ausreichend gut / genau beschreiben zu können?

4. Untersuchung der Mess-Unsicherheit unter praktischen Bedingungen:
a) einfache Variante: Gage R&R / Typ 2 / Verfahren 2: nur Einflüsse durch Prüfer und Prüfteil werden als Streuungs-Ursachen bzw. Ursachen für die Mess-Genauigkeit berücksichtigt.
b) komplexere Mess-Situation: alle unter 3. als relevante Einflüssgrößen eingestuften Merkmale (z. B. zusätzlich Materialsorten, Luftdruck,…) werden untersucht. Am effizientesten geht das über eine statistische Versuchsplanung (DoE).

5. Abgleich der Ergebnisse und abschließende Beurteilung des Mess-Prozesses:
+ Ist die Mess-Unsicherheit für unsere Anforderung klein genug?
+ Sind Maßnahmen notwendig, um eine ausreichend kleine Mess-Unsicherheit zu erreichen?

Weitere Informationen zur Vorgehensweise und Auswertung:

VDA 5: Prüfprozesseignung, 2. Auflage, Herausgeber: Verband der Automobilindustrie (VDA)
erhältlich über den VDA-Webshop

MSA 4: Measurement System Analysis, 4. Auflage / Fourth Edition, Herausgeber: Automotive Industry Action Group (AIAG)
erhältlich z. B. über TÜV-Buch

Wenns ganz arg kommt und Du wilde Formeln haben möchtest (oder anwenden musst):
GUM – Guide to the expression of uncertainty in measurement, Herausgeber: Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
Link zur GUM als pdf oder online lesen

Bei der Auswertung empfehle ich Dir in jedem Fall ein Statistik-Programm zu verwenden. Die Formeln sind schäbbig und ein Nachbau z. B. in Excel extrem schwierig (und zeitaufwändig). Die Einarbeitungszeit in eine Software ist auf jeden Fall kürzer als selbst in diese Formeln einzusteigen und die zu programmieren.

Alles in allem ist das ein ziemlicher Aufwand, da liegst Du mit Deiner Einschätzung schon richtig. Trotzdem viel Spaß bei der Untersuchung!

Viele Grüße

Barbara

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Eine gute wissenschaftliche Theorie sollte einer Bardame erklärbar sein.
(Ernest Rutherford, Physiker)

geändert von – Barbara on 27/01/2012 07:19:08

[Hirschi]

#60774

Hallo,

wobei zwischen Messunsicherheit und Prüfmittelfähigkeit zu unterscheiden ist…

Viele Grüße
Harald

[qualitaet-2006]

#60777

Hallo,

ich denke, der Diskussionstitel sagt aus, worum es geht.

So wie es aussieht, werde ich doch einiges an Zeit aufwenden müssen.

Hat eventuell jemand eine Excelvorlage, wo mit der Ermittlung der Messunsicherheit hantiert wurde (Statistikprogramme sind hierfür sicherlich besser geeignet, aber für eine Annäherung würde mir ein Excel-Datenblatt durchaus schon helfen)?

Hilfreiche Informationen gibt es auch auf der Webseite des Dakks an dieser Stelle:

http://www.dakks.de/content/download-von-dokumenten

Also, wer ein Excel-Tool hat, kann mich ja mal kontaktieren – danke.

An dieser Stelle noch ein Dank an Barbara.

Beste Grüße
Stefan

— Auf der Straße zum Erfolg sind immer wieder Baustellen —

[Barbara]

#60779

Hallo Stefan,

eine gute Fundgrube für Excel-Vorlagen aller Art ist das elsmar.com-Forum (allerdings auf Englisch).

Für die MSA-Erklärungen und Vorlagen liefert Miner’s MSA-Blog sehr viel gute (=statistisch saubere) Hintergrundinfos. Speziell für die Gage R&R in Excel gibt es dort z. B. diesen Beitrag mit Excel-Vorlage: Intro to Measurement System Analysis (MSA) of Continuous Data – Part 5b: R&R.

Eine Liste aller Dateien zur MSA kannst Du Dir auch anschauen, nur ist dort zum Teil Vorsicht wegen schlecht oder falsch implementierter Formeln geboten.

Ganz ehrlich glaube ich, dass es günstiger ist, eine Statistik-Software für 1300EUR wie Minitab oder JMP zu kaufen, als sich durch die Excel-Vorlagen zu wühlen und mit den doch etwas schmalen Möglichkeiten von Excel leben zu müssen. Du kannst ja einfach mal die Demo-Version von Minitab installieren (noch kostenfreier Registrierung für umsonst). Die läuft 30 Tage, ist auf deutsch und für die Mess-System-Analyse und -Bewertung findest Du z. B. die Gage R&R im Assistenten:
Assistent > Messsystemanalyse (MSA)
> Messsystemanalyse Arbeitsblatt [Vorlage für die Messdatenaufnahme erstellen]
> Messsystemanalyse (gekreuzt) [Messdaten auswerten]

Viele Grüße

Barbara

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Eine gute wissenschaftliche Theorie sollte einer Bardame erklärbar sein.
(Ernest Rutherford, Physiker)

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