Risikogerechte Absicherung von Prüfprozessen. Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski, TÜV Rheinland Consulting

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1 Risikogerechte Absicherung von Prüfprozessen Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski, TÜV Rheinland Consulting

2 Referent Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski heute TÜV Rheinland Consulting Leiter Competence Center Production Excellence Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen (Promotion + Abteilungsleitung) Abteilungsleiter Fertigungsmesstechnik am WZL Leiter der Gruppe Prüfprozessmanagement am WZL Wissenschaftlicher Mitarbeiter am WZL Studium Maschinenbau Fachrichtung Produktionstechnik an der RWTH Aachen Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski TÜV Rheinland Consulting GmbH Leiter CC Production Excellence philipp.jatzkowski@de.tuv.com M F Geschäftsanschrift / Business Adress : Am Grauen Stein 33, Köln Methodenkompetenz Six Sigma, Lean Production, Fertigungsmesstechnik, Prüfplanung, Eignungsnachweis von Prüfprozessen, Technisches Risikomanagement, Statistische Absicherung von Produktionsprozessen Branchenkompetenz - Mobility: Bahnindustrie, Automobil, Luftfahrtindustrie - Maschinen- und Anlagenbau, Medizintechnik Homepage Production Excellence Broschüre Production Excellence 1

3 Agenda Qualität und Unsicherheit Die Herausforderung - Ermittlung der Unsicherheit Der Ansatz - Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden Ihr Ergebnis 5 Ausblick Juli 2014 Präsentation TÜV Rheinland

4 Qualität und Unsicherheit Jede Entscheidung beruht auf unsicheren Informationen Histogramm einer Wiederholmessung Klassenhäufigkeit Kurve einer idealen Normalverteilung 3

5 Qualität und Unsicherheit Die Unsicherheit kann zu falschen Entscheidungen führen 0-Hpothese H 0 : Das geprüfte Merkmal befindet sich nicht innerhalb der Spezifikation H 0 Prüfobjekt nicht in der Spezifikation Tatsächlicher Zustand H 1 Prüfobjekt in der Spezifikation Prüfentscheid H 0 Prüfobjekt wird abgelehnt H 1 Prüfobjekt wird angenommen Richtige Entscheidung Fehler 2. Art β-fehler (fälschliche Annahme) Fehler 1. Art α-fehler (fälschliche Rückweisung) Richtige Entscheidung USG OSG USG/OSG: Untere/Obere Spezifikationsgrenze Messwert 4

6 Qualität und Unsicherheit Absicherung von Entscheidungen durch die Ermittlung der Messunsicherheit Spezifikationsbereich Übereinstimmungsbereich Nichtübereinstimmungsbereich Nichtübereinstimmungsbereich Zunehmende Messunsicherheit! M2 M1 Unsicherheitsbereich Unsicherheitsbereich Verbleibende Fertigungstoleranz! Quelle: DIN EN ISO Die Ermittlung der Messunsicherheit und das Einhalten eines definierten Verhältnisses aus Unsicherheit zur Toleranz wird als Eignungsnachweis bezeichnet. 5

7 Qualität und Unsicherheit Absicherung von Entscheidungen durch die Ermittlung der Messunsicherheit Prüfung (vorherrschend in der Produktion) Messung (vorherrschend in der Entwicklung) T M2 M1 U U U U Kurve einer idealen Normalverteilung, T=Toleranzfeldbreite, U = Erweiterte Messunsicherheit 6

8 Agenda Qualität und Unsicherheit Die Herausforderung - Ermittlung der Unsicherheit Der Ansatz - Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden Ihr Ergebnis 5 Ausblick 7

9 Herausforderungen bei der Ermittlung der Messunsicherheit Handhabung einer Vielzahl von Prüfprozessen Anzahl der Prüfprozesse im Unternehmen Anzahl Prüfmittel??? Anzahl Prüfprozesse??? Bügelmessschraube KMG Unterschiedliche und z.t. komplexe Prüfprozesse Gewindelehrdorn Multimeter Lasertracker... 8

10 Herausforderungen bei der Ermittlung der Messunsicherheit Welche Richtlinie/ welche Norm ist die Richtige? DIN EN ISO 9000 ff. DIN ISO DIN V EN (GUM), ISO/TS DIN ISO/TS ISO GUM Supplements DIN EN ISO DIN 1319 DIN 2257 DIN DIN QS-9000 VDA 6.1 MSA VDA 5 VDA 5 2. Auflage VDI ! Es gibt eine unübersichtliche Anzahl von Normen und Richtlinien zum Eignungsnachweis! 9

11 Herausforderungen bei der Ermittlung der Messunsicherheit Wie groß ist der Nutzen abgesicherter Prüfentscheide? Kosten Kosten der Übereinstimmung Prüfkosten Kosten der Abweichung Risikokosten Wie hoch sind die Risikokosten? Wo befindet sich das Kostenoptimum?! 0-Fehler Produktion Steigende Unsicherheit Produktionsrisiko Das Verhältnis aus Kosten und Nutzen eines Eignungsnachweises ist unklar! 10

12 Herausforderungen bei der Ermittlung der Messunsicherheit Zusammenfassung Unsicheres Kosten-Nutzen-Verhältnis Mangelnde Ressourcen Unübersichtliche Normen/Richtlinien Mangelndes Fachwissen I Management einer großen Anzahl von Prüfprozessen II Management komplexer Prüfprozesse 11

13 Agenda Qualität und Unsicherheit Die Herausforderung - Ermittlung der Unsicherheit Der Ansatz - Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden Ihr Ergebnis 5 Ausblick 12

14 Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden in vier Schritten! I. Dokumentation Prüfmerkmal XY Zuweisung von Prüfmittel/Randbedingungen II. Risikoklassifizierung Risikoklasse? Risiko: gering hoch... Risiko: gering hoch III. Methodenauswahl Repräsentativer Abschätzung Einzelnachweis Eignungsnachweis der Eignung Überwachte, Fähige fähige Fertigung Prüfprozessgruppe IV. Eignungsnachweis Eignung? ja nein Umgang mit neg. Eignungsnachweis Ende 13

15 II. Risikoklassifizierung Wahrscheinlichkeit und Folgen eines fehlerhaften Prüfentscheids Folgen einer Fehlentscheidung P1: Schraubenvorspannkraft an der Kupplung hoch P1 Quelle: Siemens P2: Konturprüfung mit Schablone P2 gering Risikoklasse gering U/T klein c p groß Risikoklasse hoch U/T groß c p klein Verhältnis aus Unsicherheit und Toleranz Beobachtete Prozessfähigkeit Quelle: Siemens Wahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung Legende U: Unsicherheit T: Toleranz c p : Prozessfähigkeitsindex gemäß ISO/TS [10] 14

16 Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden in vier Schritten! I. Dokumentation Prüfmerkmal XY Zuweisung von Prüfmittel/Randbedingungen II. Risikoklassifizierung Risikoklasse? Risiko: gering hoch... Risiko: gering hoch III. Methodenauswahl Repräsentativer Abschätzung Einzelnachweis Eignungsnachweis der Eignung Überwachte, Fähige fähige Fertigung Prüfprozessgruppe IV. Eignungsnachweis Eignung? ja nein Umgang mit neg. Eignungsnachweis Ende 15

17 III. Methodenauswahl Abschätzung der Unsicherheit von Prüfprozessen in Abhängigkeit der Risikoklassifizierung Einzelnachweis Repräsentativer Nachweis Abschätzung der Unsicherheit Fähige Fertigung P1 P2 Einzelnachweis unter vorherrschenden Randbedingungen, die während der Prüfung auftreten Repräsentative Ermittlung der Unsicherheit; Übertragung der Ergebnisse auf eine Gruppe von Prüfprozessen Abschätzung der Messunsicherheit des Prüfprozesses auf Basis von Informationen über das Messsystem Impliziter Nachweis der Prüfprozesseignung durch den Nachweis fähiger Produktionsprozesse Hoher Aufwand Gute Abschätzung der Messunsicherheit Geringer Aufwand Unsichere Abschätzung 16

18 III. Methodenauswahl 1. Einzelnachweis vs. 2. repräsentativer Nachweis Nachweis der Eignung für einen einzelnen Prüfprozess Nachweis der Eignung für eine Gruppe von Prüfprozessen Nominalwert Nominalwert... Ort Prüfmittel... Ort Material Temp. (Umgebung) Material Temp. (Umgebung) Temp. (Objekt) Temp. (Objekt) Parameterraum Prüfprozess 1 Prüfprozess 2 17

19 III. Methodenauswahl 3. Abschätzung der Eignung Goldene Regel der Messtechnik P2 Eine minimale Prozessüberwachung kann für einfache Messungen an unkritischen Teilen angemessen sein. Quelle: ISO : Messmanagementsysteme Normen/ Richtlinien/ Kalibrierprotokolle Regel Fehlergrenze Standardunsicherheit Erweiterte Messunsicherheit max. 1/10 Toleranz 18

20 III. Methodenauswahl 4. Fähige Fertigung Messunsicherheit und Prozessstreuung Beobachteter Fähigkeitsindex (c p ) Verhältnis U/T 20% 2.5 Beobachteter Fähigkeitsindex c p > % 40% 50% 1,67 1, Prozesseigenstreuung Messunsicherheit Beobachtete Prozessstreuung % Realer Fähigkeitsindex (c p ) Annahmen: Die Berechnung beruht auf einer Normalverteilung aller Parameter Fähigkeitsindex c p = Toleranz / 6 x Standardabweichung 19

21 Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden in vier Schritten! I. Dokumentation Prüfmerkmal XY Zuweisung von Prüfmittel/Randbedingungen II. Risikoklassifizierung Risikoklasse? Risiko: gering hoch... Risiko: gering hoch III. Methodenauswahl Repräsentativer Abschätzung Einzelnachweis Eignungsnachweis der Eignung Überwachte, Fähige fähige Fertigung Prüfprozessgruppe IV. Eignungsnachweis Eignung? ja nein Umgang mit neg. Eignungsnachweis Ende 20

22 Agenda Qualität und Unsicherheit Die Herausforderung - Ermittlung der Unsicherheit Der Ansatz - Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden Ihr Ergebnis 5 Ausblick 21

23 Ergebnisse Risikogerechte und ressourceneffiziente Absicherung von Prüfentscheiden Einordnung der Prüfprozesse in Abhängigkeit von der gewählten Methode zur Absicherung von Prüfentscheiden (Qualitativ) geringer Aufwand 80% aller Prüfprozesse hoher Aufwand 20% aller Prüfprozesse P2 P1 Fähige Fertigung Abschätzung der Eignung Repräsentativer Eignungsnachweis Einzelnachweis! Risikogerechte Reduktion des Aufwands zur Ermittlung der Messunsicherheit Absicherung von Prüfentscheiden für die Produktionssteuerung 22

24 Agenda Qualität und Unsicherheit Die Herausforderung - Ermittlung der Unsicherheit Der Ansatz - Risikogerechte Absicherung von Prüfentscheiden Ihr Ergebnis 5 Ausblick 23

25 Die VDI Richtlinie Prüfprozessmanagement - Identifizierung, Klassifizierung und Eignungsnachweise von Prüfprozessen Unsicheres Kosten-Nutzen-Verhältnis Mangelnde Ressourcen Unübersichtliche Normen/Richtlinien Mangelndes Fachwissen I Management einer großen Anzahl von Prüfprozessen II Management komplexer Prüfprozesse 24

26 Aktuelle Arbeit des VDI Fachausschuss 1.12 Eignung von Prüfprozessen Modellierung von Prüfprozessen Unsicheres Kosten-Nutzen-Verhältnis Mangelnde Ressourcen Unübersichtliche Normen/Richtlinien Mangelndes Fachwissen I Management einer großen Anzahl von Prüfprozessen II Management komplexer Prüfprozesse n-und-methoden-der-mess-undautomatisierungstechnik/gma-fa-112-eignungvon-pruefprozessen/ 25