MSA Typ 2/3 (Gage R&R)

Überblick

Die MSA Typ-2-Studie (Gage R&R, Repeatability & Reproducibility) zerlegt die Streuung eines Messsystems in drei Komponenten: Wiederholbarkeit (dasselbe Teil, derselbe Bediener), Reproduzierbarkeit (dasselbe Teil, verschiedene Bediener) und Teile-zu-Teile-Streuung. Sie ist der Standardtest, bevor Prozessfähigkeit oder Regelkarten belastbar sind.

Wiederholbarkeit (EV, Equipment Variation): Wiederholbarkeit ist die Streuung, wenn ein Bediener dasselbe Teil mehrfach misst. Sie kommt rein aus dem Gerät und der Messprozedur — nicht vom Menschen, nicht vom Teil.

Reproduzierbarkeit (AV, Appraiser Variation): Reproduzierbarkeit ist die Streuung, wenn verschiedene Bediener dasselbe Teil messen. Kommt aus Handhabung, Ablesen, Vorrichtung. Ein hoher AV-Anteil zeigt auf Schulungsbedarf oder unklare Messanweisung.

Teile-zu-Teile (PV, Part Variation): Teile-zu-Teile-Streuung zwischen den ausgewählten Teilen selbst. Sollte dominieren — wenn nicht, misst das Messsystem vor allem sich selbst, nicht den Prozess.

GR&R in % (von Streuung oder Toleranz): Verhältnis der Messsystem-Streuung (k·σ_GRR) zur Studienstreuung (%Studienstreuung) oder zur Toleranz T = OGW − UGW (%Toleranz). Das Urteil stützt sich auf eine dieser beiden Bezugsgrößen, die Urteilsbasis: < 10 % gilt als akzeptabel, 10–30 % bedingt akzeptabel, ab 30 % nicht akzeptabel.

Number of Distinct Categories (ndc): ndc zeigt, wie viele unterschiedliche Stufen das Messsystem in der beobachteten Teilespanne unterscheiden kann. Faustregel: ndc ≥ 5. Unter 5 wird der Prozess nicht feinfühlig genug wahrgenommen.

Gage R&R ist ein statistisches Experiment, kein Zahlenspiel. Die Teileauswahl, die Reihenfolge, die Blindheit der Bediener — all das beeinflusst das Ergebnis. Ein handwerklich sauberes Setup ist wichtiger als die Software.

Vorgehen

• Typischer Aufbau: 10 Teile × 3 Bediener × 2–3 Wiederholungen = 60–90 Messungen.
• Teile so auswählen, dass sie die Prozessspanne abdecken — nicht alle nahe am Mittelwert.
• Bediener sind in der Produktion tätig, nicht speziell trainiert für den Test.
• Reihenfolge zufallsverteilt, Bediener blind gegenüber dem wahren Teil.
• Gleiche Messprozedur, gleiches Gerät, gleiche Vorrichtung.
• Ergebnisse mit der ANOVA-Methode auswerten (nicht Range-Methode für moderne Studien).
• GR&R-Prozent, ndc und Komponentenanteile bewerten.
• Faktor k: 6 (99,73 %) ist der aktuelle Standard (AIAG MSA 4. Aufl. 2010, Minitab, Bosch Heft 10 Verfahren 2). 5,15 (99 %) ist die Konvention der AIAG 3. Aufl. und bleibt wählbar; früher gespeicherte Studien behalten 5,15.
• Urteilsbasis „Automatisch“: %Toleranz, wenn UGW und OGW gesetzt sind (Bosch: Bezugsgröße T, Grenzen 10 %/30 %), sonst %Studienstreuung. Beide Bezugsgrößen lassen sich auch fest wählen.
• Historisches Prozess-σ (optional): ergänzt die Spalte %Prozess = σ/σ_hist·100. Sie ist rein informativ, darf über 100 % liegen und ändert weder Urteil noch ndc.
• Bei Scheitern Ursache klären (Gerät, Bediener, Vorrichtung, Messverfahren) und nachbessern.

Stolperfallen

Teile zu ähnlich: Wenn alle 10 Teile nah beieinander liegen, scheitert die Studie oft an zu wenig Teile-Streuung — GR&R wirkt groß, weil PV klein ist. Die Teile müssen den relevanten Prozessbereich abdecken.

Bediener wissen, welches Teil sie haben: Ohne Blindheit erinnern sie sich an vorherige Messwerte und „korrigieren" unbewusst. Ergebnis: Wiederholbarkeit zu gut, echte Streuung versteckt.

Reihenfolge nicht randomisiert: Systematische Abfolgen (z. B. Bediener 1 zuerst alles, dann Bediener 2) vermischen Drift mit Bedienereinfluss. Zufallsreihenfolge ist Pflicht.

Nur die beste Bedienermannschaft getestet: Wer die ausgewählten Bediener für den Test vorher extra schult, misst das Potenzial — nicht die Alltagsrealität. Im Ergebnis sieht es gut aus, bis der echte Schichtbetrieb kommt.

ndc ignoriert: GR&R 20 % kann mit ndc 3 einhergehen — dann sieht das System den Prozess nur in drei Stufen. Beide Kennzahlen gemeinsam lesen.

%Toleranz und %Studienstreuung urteilen verschieden: Dieselbe Studie kann bezogen auf die Toleranz akzeptabel und bezogen auf die Studienstreuung nicht akzeptabel sein — oder umgekehrt. Die Urteilsbasis nach dem Zweck wählen: Produktabnahme gegen Spezifikation → Toleranz, Prozessverbesserung → Studienstreuung.

Range-Methode statt ANOVA: Die klassische Range-Methode unterschätzt Interaktionen. Moderne Studien verwenden ANOVA — sie gibt Repeatability, Reproducibility und die Bediener×Teil-Interaktion separat an.

Interpretation „10 % ist gut": Ob 10 % GR&R ausreichen, hängt von der Anwendung ab. Bei sicherheitskritischen Toleranzen kann 10 % schon zu viel sein, bei grober Fertigung sind 20 % in Ordnung. Kontext schlägt Tabelle.

Typ 2 vs. Typ 3

Typ 2 misst mit Prüfern (klassisches Gage R&R). Typ 3 läuft ohne Prüfer — für automatisierte Messsysteme (KMG im Automatikmodus, In-Prozess-Sensoren, Prüfstände), bei denen der Prüfer keinen Einfluss auf das Messergebnis hat.

Wann Typ 3?: Immer dann, wenn der Prüfer physisch entkoppelt vom Messvorgang ist: automatisiertes Handling, festes Aufnahmesystem, Prüfling wird eingelegt und die Maschine misst selbstständig. Kein Ableseeffekt, keine Handhabung.

Prüfer-Spalte leer lassen: Im Modul einfach die Prüfer-Spalte nicht setzen — das Modul erkennt Typ 3 automatisch, blendet Reproduzierbarkeit (AV), die Wechselwirkungssektion sowie die „nach Bediener"-Diagramme aus. %GRR entspricht dann dem reinen Repeatability-Anteil (%EV).

Versuchsplan (Bosch/VDA-Konvention): Typische Anordnungen: 25 Teile × 2 Wiederholungen oder 10 Teile × 3 Wiederholungen. Ohne Prüfer sind mehr Teile pro Studie realistisch. Mit nur 2 Wiederholungen zeigt das Modul einen Hinweis — mehr Wiederholungen erhöhen die Schätzgenauigkeit der Wiederholstreuung.

Auswertung: One-Way-ANOVA mit Teilen als zufälligem Effekt. σ²_GRR = σ²_Repeat, ndc und %GRR-Grenzen (< 10 % / 10–30 % / > 30 %) bleiben identisch zu Typ 2. Reproduzierbarkeit ist definitionsgemäß 0.

Beispieldaten

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

Verfügbar in folgenden Zyklen

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