Messstandards Schritte beim Messen in industrieller Umgebung

>> Menschen messen schon seit Menschengedenken. Heutige Standards sind durch das Messen in industrieller Umgebung entstanden. Um zuverlässige und aussagekräftige Mess- und Prüfergebnisse zu erhalten, müssen wichtige Bedingungen und Schritte eingehalten werden, wie der vorliegende Fach- artikel zeigt.

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Schon in der vorchristlichen Zeit beschäftigten sich die Menschen mit dem Messen. Die Babylonier und Ägypter verwendeten für die Längen die Masse von Arm (Elle), Hand (eine sechstel Elle) und Finger (eine vierundzwanzigstel Elle). Die Zeit wurde nach den Umlaufzeiten oder Rotationsperioden von Sonne, Mond und anderer Himmelskörper eingeteilt. Gewichte wurden mittels Steinen oder Samen bestimmt. Die Gewichtseinheit Karat, welche noch heute für Schmucksteine verwendet wird, wurde von Samen des Johannisbrotbaumes abgeleitet. Der römische Fuss wurde sowohl in zwölf unciae (Zoll), als auch in sechzehn Finger unterteilt, die Meile zu je tausend Doppelschritten, wobei jeder Doppelschritt fünf römischen Fuss entsprach. Fuss sowie Meile werden bis heute in der Luftfahrt verwendet. Die ursprünglichen Einheiten basierten auf Brüchen wie Sechstel, Zwölftel, Vierundzwanzigstel usw. und waren somit schwieriger zum Rechnen. Das dezimale System verlangte neue Einheiten. 1873 wurde ein erstes definiertes dezimalmetrisches System durch die Jakobiner festgelegt. Bald darauf folgte das MKS-System (Meter, Kilogramm, Sekunde), welches bis heute zur Anwendung kommt. Ein einheitliches System wurde 1875 in einem internationalen Vertrag (Meterkonvention) definiert und von siebzehn Staaten unterzeichnet. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) wurde 1946 in London gegründet. Sitz der ISO ist Genf und heute sind mehr als 150 Länder in der ISO vertreten. ISO-Normen bilden heute die Grundlage für einheitliche Standards. Die in der europäischen, technischen Welt verwendeten DIN-Normen werden durch das Deutsche Institut für Normung e. V. (DIN) erarbeitet und publiziert.

Messung im Sinne der Messtechnik

«Gemäss DIN 1319-1 ist eine Messung das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgrösse durch Vergleich mit einer Einheit. Dabei ist die Messgrösse jene physikalische Grösse, der die Messung gilt», wird Messen in Wikipedia beschrieben.

Ziel einer Messung ist, über eine unbekannte Grösse eines Objekts ein verlässliches Messergebnis zu erhalten. In den meisten Fällen dient das Messergebnis zur Prüfung, ob eine Bedingung eingehalten wird. Das Prüfergebnis ist kein Zahlenwert mehr, sondern eine Gut-/Schlecht-Aussage.

Messung in der industriellen Umgebung

In der Längenmesstechnik sind meistens die Messobjekte in einer Zeichnung definiert. In der Zeichnung sind die Konturen des Messobjektes mit den dazugehörenden Merkmalen bestimmt. Masse mit Toleranzen bestimmen die geforderten Genauigkeiten in der Produktion sowie in der Masskontrolle. Die Ziele der Messung sind zum einen, die Produktion zu steuern und zu überwachen und schlussendlich Messergebnisse zu haben, um zu prüfen, ob ein Messobjekt die geforderten Funktionen erfüllt oder nicht.

Um eine verlässliche Aussage über ein Mess- und Prüfergebnis zu erhalten, müssen folgende Schritte vorgenommen werden:

• Eindeutige Definition und Zuordnung des Messobjekts (Teilenummer, Zeichnungsnummer).

• Die Merkmale und dessen Toleranzen müssen eindeutig sein, z.B. muss das Messverfahren bei Rauheitswerten definiert sein (Norm, Filterung, Messstrecke).

• Die Messbarkeit muss mit den zur Verfügung stehenden Messmitteln gewährleistet sein, z.B. theoretische Kontrolldurchmesser zur Bestimmung eines Kegels (Konus) können nur mittels Schnittberechnung mit einer 3-D-Messung auf einer Koordinaten-Messmaschine (KMG) durchgeführt werden.

• Allgemein sollten die Definitionen der Messaufgabe durchgehend sein, d.h. falls ein Kunde das Messobjekt nachmisst, muss dasselbe Messverfahren zur Anwendung kommen; somit können unnötige Diskussionen vermieden werden.

• Die Randbedingungen (Messbedingungen) müssen bestimmt werden. Eine Inprozess- oder produktionsnahe Messung hat nicht die gleichen Bedingungen wie eine Labormessung bei 20 °C, z. B. ein Kunststoffteil unterliegt einem Schrumpf- und Aushärtungsprozess und liefert somit nach einer gewissen Zeit andere Messergebnisse.

• Die Wahl eines geeigneten Messgerätes ist mitentscheidend über die Qualität und Reproduzierbarkeit der Messung. Die Genauigkeit des Messgerätes sollte mindestens viermal besser sein als die geforderte Genauigkeit des Merkmals. Die Rückführbarkeit auf ein Normal gemäss ISO- oder DIN-Norm (Zertifikat) muss sichergestellt werden. Eine Messmittel-Fähigkeitsanalyse, kurz MSA, sollte durchgeführt werden. Mehrstellen-Messvorrichtungen müssen periodisch mittels zweier Eichstücken kalibriert bzw. justiert werden, vorzugsweise bei der Untere- und Obere-Toleranz.

• Der Messablauf muss festgelegt werden. Die Messfolge der Merkmale sollte festgelegt werden. Die Abhängigkeit von Merkmalen zueinander muss berücksichtigt werden. Ist die Winkligkeit eines Messobjekts schon falsch, so wirkt sich das eventuell direkt auf andere Merkmale aus. Ein Merkmal kann auch mit verschiedenen Methoden gemessen werden. Eine Dicken- oder Durchmessermessung mittels KMG in Relation zu einer Messung mittels Bügelmessschraube kann unterschiedliche Messergebnisse liefern.

• Beim Durchführen der Messungen und dem Ermitteln der Messergebnisse ist grösste Sorgfalt angebracht. Die grössten Fehler entstehen direkt beim Messen. Verschmutzte Teile liefern keine zuverlässigen Resultate. EDV-basierte Messprotokolle sollten vorzugsweise ohne Medienbruch, d.h. ohne manuelle Eingabe, direkt in das EDV-System gelangen. Somit können Tippfehler ausgeschlossen werden. Moderne Messmittel erlauben heute ein einfaches Datenübertragen mittels Kabel oder Wireless an PCs.

• Direkte und indirekte Einflussgrössen auf die Messergebnisse müssen berücksichtig werden. Bei Kettenmassen addieren sich die Messunsicherheiten. Ein nichtkompensierter (falsche Winkelstellung) Fühlhebelmesstaster liefert wohl reproduzierbare, aber nicht wahre Messergebnisse. Jedes Messresultat ist mit einer Messunsicherheit behaftet. Dies gilt es bei der Bewertung, bzw. Prüfung zu berücksichtigen.

Fazit der Messung

Seit Menschengedenken wird gemessen, sei das im technischen wie auch im sozialwissenschaftlichen Bereich. Speziell im sozialwissenschaftlichen Bereich wird immer mehr gemessen, Meinungen vor Abstimmungen, Ängste und Zufriedenheit der Bevölkerung, Fernseheinschaltquoten usw. Vielfach werden die Messresultate schon durch die Definition der Messaufgabe in die Richtung geleitet, wo man das Resultat sehen möchte. Eine kritische Betrachtung ist empfehlenswert. Erhält man einen Wert, der zu erwarten war, ist man vielfach zufrieden und der Wert wird nicht in Frage gestellt. Höchstens bei einer Abweichung hinterfragt man vielleicht, wo der Fehler liegen könnte. Die daraus folgende Quintessenz müsste sein, jeden gemessenen Wert von Anfang an in Frage zu stellen, damit die Hypothese «Wer misst, misst Mist!» falsifiziert werden kann. <<

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