Measure

MSA Typ 1 (Cg/Cgk)

Messmittelanalyse Typ 1 — Wiederholbarkeit (Cg) und Bias (Cgk)

Überblick

Die MSA Typ-1-Studie prüft ein Messsystem auf Lage (Bias) und Streuung (Wiederholbarkeit) — an einem einzigen Normal, mit einem Bediener, in kurzer Zeit. Sie ist der erste Schritt jeder Messsystemanalyse: zeigt sie Schwächen, lohnt sich keine weitergehende Studie (Typ 2 / Gage R&R) aiag-msa-4.

Normal (Referenzteil): Ein Referenzteil oder Master mit bekanntem, rückführbarem Referenzwert. Ohne diesen Wert kann keine Lage bestimmt werden — der Bias-Anteil der Studie wäre blind.

Wiederholmessungen: Typischerweise 25–50 Messungen desselben Normals mit demselben Messsystem, unter möglichst gleichbleibenden Bedingungen. Nur so wird die reine Wiederholstreuung sichtbar.

Bias: Systematische Abweichung: Mittelwert der Wiederholmessungen − Referenzwert. Ein Bias ≠ 0 deutet auf eine Kalibrierabweichung oder ein systematisches Offset hin und verletzt die Richtigkeit des Messsystems.

Cg: Cg ist das Maß für die Wiederholbarkeit im Verhältnis zur Toleranz. Typische Formel: Cg = 0,2·T / (6·s), wobei T die Toleranzbreite und s die Standardabweichung der Wiederholmessungen ist. Akzeptanz üblich Cg ≥ 1,33 vda-5.

Cgk: Cgk erweitert Cg um den Bias. Cgk ≥ 1,33 gilt als akzeptabel vda-5. Cg hoch, Cgk niedrig → das Messsystem ist präzise, aber verschoben (Kalibrierproblem).

k₂ (Streubreite): Vorgabe 3 = 6·s wie in Bosch Heft 10 und Minitab — der Standardwert dieser Studie. 4 (8·s) und 6 (12·s) sind strengere Alternativen mit größerer Streubreite. Bereits gespeicherte Studien behalten ihre bisherige Einstellung.

%Var: %Var(Wiederholbarkeit) = 100·k₁/Cg und %Var(Wiederholbarkeit u. Bias) = 100·k₁/Cgk zeigen den Cg- bzw. Cgk-Grenzwert 1,33 als Streuungsanteil der Toleranz: Cg = 1,33 entspricht %Var(Wiederholbarkeit) ≈ 15 %.

Bias-t-Test: t = Bias / (s / √n), Freiheitsgrade FG = n − 1. Bei p < 0,05 ist der Bias statistisch signifikant. Der Test ist informativ — die Bewertung (fähig / nicht fähig) richtet sich allein nach Cg und Cgk.

Einseitige Toleranz: Ist nur eine obere oder untere Spezifikationsgrenze angegeben, lassen sich Cg und Cgk nicht berechnen (wie in Minitab) — Laufdiagramm, Statistiken und Bias-t-Test werden weiterhin angezeigt.

Typ 1 ersetzt keine Gage R&R, sondern ist ihr Voraustest. Wer bereits bei Typ 1 scheitert, verschwendet Ressourcen, wenn er danach noch eine Gage-R&R-Studie aufsetzt.

Vorgehen

Normal mit rückführbarem Referenzwert bereitstellen — idealerweise im Bereich der mittleren Spezifikation.
Messsystem wie im Produktionsbetrieb einsetzen — nicht unter Laborbedingungen.
25–50 Wiederholmessungen an einem Tag, ohne Neueinrichtung.
Mittelwert, Standardabweichung und Bias berechnen.
Cg und Cgk berechnen und mit der Akzeptanzgrenze (meist 1,33) vergleichen.
Ergebnis dokumentieren; bei Scheitern Ursachen untersuchen, bevor Gage R&R startet.

Stolperfallen

Ohne rückführbaren Referenzwert: Ein Normal ohne bekannten Wert erlaubt keine Bias-Bewertung — dann misst die Studie nur Wiederholbarkeit. Ohne Referenzwert ist das Ergebnis unvollständig.

Optimale Laborbedingungen: Wer ein Messgerät an einem klimatisierten Werkstatt-Sonntag testet, bekommt ein schönes Cgk — das in der Alltagsproduktion nicht reproduzierbar ist. Der Test muss den realen Einsatz spiegeln.

Zu wenige Messungen: Mit 10 Wiederholungen sind s und Bias unsicher, die Cg/Cgk-Werte instabil. 25–50 Messungen sind Standard, darunter wird es unzuverlässig.

Messungen „optimiert": Wer Ausreißer großzügig entfernt, bekommt schöne Zahlen und schlechte Realität. Alle Messungen dokumentieren; Ausreißer nur mit begründeter Ursache entfernen.

Typ 1 bestanden = System okay: Typ 1 prüft nur Lage und Wiederholbarkeit an einem Teil durch einen Bediener. Streuung durch Bedienereinfluss oder Teilespanne wird erst in Typ 2 / Gage R&R sichtbar.

Akzeptanzschwelle zu lax: Cg/Cgk < 1,33 sind international nicht akzeptiert. Eine hausinterne Absenkung macht die Studie wertlos, sobald Kundenaudits ins Haus kommen.

Beispieldaten

Dieses Modul wird mit den folgenden Beispieldatensätzen ausgeliefert — mit einem Klick in der App ladbar.

MSA Typ 1: fähiger Messprozess — Projektvorlage

25 Wiederholmessungen eines 10,0 mm Referenzteils (LSL 9,9 / USL 10,1, T = 0,2 mm). Sehr geringe Streuung, vernachlässigbarer Bias → Cg ≈ 2,56 und Cgk ≈ 2,51 weit über der 1,33-Schwelle. Lehrbuch-Fall eines fähigen Messmittels.

MSA Typ 1: grenzwertiger Messprozess — Projektvorlage

25 Wiederholmessungen mit moderater Streuung und leichtem positiven Bias. Cg ≈ 1,01 liegt knapp über der 1,0-Schwelle, Cgk ≈ 0,68 fällt aber deutlich darunter — der Bias zieht die Fähigkeit unter die Nicht-fähig-Grenze (Gesamtverdikt: nicht fähig). Zeigt, warum Cgk neben Cg geprüft werden muss.

MSA Typ 1: nicht fähiger Messprozess — Projektvorlage

25 Wiederholmessungen mit hoher Streuung und deutlichem Bias. Cg ≈ 0,40 und Cgk ≈ 0,17 — das Messmittel verfehlt die Fähigkeitsgrenze deutlich. Lehrbuch-Fall für ein abzulehnendes Messsystem.

Papier-Hubschrauber — MSA Typ 1 (Stoppuhr) — Projektvorlage

25 Wiederholmessungen der Stoppuhr gegen eine Metronom-Referenz (60 bpm, Bezugswert 2,000 s) — Cg ≈ 1,35 / Cgk ≈ 1,15: fähig, aber grenzwertig. Didaktische Botschaft: erst die Uhr prüfen, bevor das DoE gefahren wird.

Verfügbar in folgenden Zyklen

DMAIC: Measure
DMADV: Measure
8D: D2 — Problem beschreiben