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Verfahren 1, Linearität und Bias

Bewerten Sie ein Messmittel mit Teilen bekannten Werts: Wiederholbarkeit und Abweichung an einem Normal (Cg, Cgk) oder die Abweichung über den Einsatzbereich (Linearität). Führen Sie die Studie vor der R&R-Studie oder bei Eingang eines neuen Messmittels durch: Sie brauchen die Messwerte und den Referenzwert; Sie erfahren, ob das Messmittel fähig ist (Cg und Cgk ≥ 1,33), ob es systematisch falsch misst und wo zu korrigieren ist.

Werkzeug zur Vorauslegung und Abschätzung: Die Ergebnisse ersetzen weder Planung, Berechnung oder Gutachten einer fachkundigen Person noch die Prüfung nach den geltenden Normen.

PrüfungRevision 03.11.2026
Art der Studie
Messungen am Normal
Gelesene Daten anzeigen

Ein Prüfer misst dasselbe Normal mit bekanntem Wert 25- bis 50-mal und legt das Teil bei jeder Messung neu ein.

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Verfahren 1 des Messmittels

Legende: Abweichung = Mittelwert der Messungen − Referenz (systematischer Fehler); T und P = t-Test der Abweichung (P unter 0,05: Der Fehler ist real, kein Zufall); Cg = nur Wiederholbarkeit; Cgk = Wiederholbarkeit und Abweichung zusammen; beide müssen ≥ 1,33 sein. %Var = wie viel des zulässigen Bands das Messmittel beansprucht (muss ≤ K bleiben).

Verlaufsdiagramm der Messungen

Jede Messung in Reihenfolge, mit Referenz, dem Band Ref ± K/2 der Toleranz und dem Mittelwert.

So lesen Sie das Diagramm: waagerechte Achse = Reihenfolge der Messungen; senkrechte Achse = gemessener Wert. Grüne Linie = Referenzwert des Teils; rot gestrichelt = für das Messmittel zulässiges Band; gepunktet = Mittelwert. Rote Punkte liegen außerhalb des Bands. Gut: Punkte dicht beieinander, um die Referenz herum und ohne Anstieg oder Abfall über die Zeit.

Tippen Sie auf das Diagramm, um die Werte zu sehen.

Histogramm der Messungen

Verteilung der Messwerte mit Normalverteilungskurve, Referenz und dem Band Ref ± K/2 der Toleranz.

So lesen Sie das Diagramm: Balken = wie viele Messwerte in jedes Werteintervall fielen; Kurve = Normalverteilung mit Mittelwert und Standardabweichung der Messwerte. Senkrechte Linien: Referenz, Mittelwert (X̄) und die Grenzen des zulässigen Bands. Gut: Die ganze Kurve passt zwischen die Grenzen, und der Mittelwert liegt auf der Referenz.

Tippen Sie auf das Diagramm, um die Werte zu sehen.

Nächster Schritt

Übernehmen Sie die Ergebnisse dieser Seite in einen anderen Rechner, mit bereits ausgefüllten Feldern.

Der Berechnungsbericht fasst Eingaben, Ergebnisse, Gleichungen, Annahmen und Quellen dieser Seite zusammen, mit Feldern für Projekt, Bearbeiter und Revision. Der Gesamtbericht enthält zusätzlich die Diagramme und Interpretationen in Farbe. Wählen Sie im Druckdialog „Als PDF speichern“.

Methode, Annahmen und Quellen

Verwendete Gleichungen

Verfahren 1: Abweichung = X̄ − Ref; t = Abweichung ÷ (s ÷ √n), FG = n − 1; Cg = (K/100 · Tol) ÷ (L · s); Cgk = (K/200 · Tol − |Abweichung|) ÷ (L/2 · s)
%Var (Wiederholbarkeit) = K ÷ Cg = 100 · L · s ÷ Tol; %Var (Wiederholbarkeit und Abweichung) = K ÷ Cgk
Linearität: Abweichung = a + b · Referenz (kleinste Quadrate); Linearität = |b| · PV; %Linearität = 100 · |b|; %Abweichung = 100 · |mittlere Abweichung| ÷ PV
Abweichung je Referenz: t = |Abweichung| ÷ (σr ÷ √n); σr = R̄ ÷ d₂*(m, g) mit FG ν nach Duncan (oder Stichproben-s, FG = Σ(nᵢ − 1))

Annahmen und Grenzen

  • Verfahren 1: Das Normal ist stabil, und die Unsicherheit seines Referenzwerts ist viel kleiner als die Toleranz; die Messwerte sind unabhängig und annähernd normalverteilt. Zweiseitige Toleranz (OGW − UGW).
  • Linearität: Die Teile decken den Einsatzbereich ab; 95-%-KI der Geraden über den Standardfehler des angepassten Werts (FG = n − 2). d₂* = √(d₂² + d₃²/g) und ν nach der Näherung von Patnaik, die die im MSA-Handbuch verwendete Duncan-Tabelle reproduziert.

Normen und technische Dokumente

  • AIAG. Measurement Systems Analysis (MSA) Reference Manual, 4th ed., 2010 (bias, linearity, Appendix C: d₂* table)
  • VDA Band 5: Mess- und Prüfprozesse. Eignung, Planung und Management, 3. Auflage, 2021
  • Robert Bosch GmbH. Booklet No. 10: Capability of Measurement and Test Processes, 2019
  • Minitab Help: Type 1 Gage Study; Gage Linearity and Bias Study (example and methods and formulas)
  • Duncan, A. J. Quality Control and Industrial Statistics, 5th ed. Irwin, 1986 (d₂* and ν)
  • SPC for Excel: Type 1 Gage Study (worked example used as default data)

Geltende Vorschriften

  • Beachten Sie die in Ihrem Land geltenden Vorschriften zu Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz, Druckgeräten, elektrischen Anlagen und Umweltschutz, die für diese Anlage gelten.

Häufige Fragen

Was ist Verfahren 1 und wann führt man es durch?

Es ist die erste Prüfung eines neuen oder reparierten Messmittels: Ein Prüfer misst dasselbe Normal mit bekanntem Wert 25- bis 50-mal. Die Studie trennt die Wiederholbarkeit des Messmittels (Cg) und die systematische Abweichung vom Referenzwert (Cgk), bevor mehrere Prüfer in eine R&R-Studie einbezogen werden. Deutsche Automobilrichtlinien (VDA 5, Bosch Heft 10) verlangen es, und es ist im PPAP weit verbreitet.

Wie werden Cg und Cgk berechnet?

Cg = (K/100 × Toleranz) ÷ (L × s) und Cgk = (K/200 × Toleranz − |Abweichung|) ÷ (L/2 × s), mit standardmäßig K = 20 % und L = 6. Im Standardbeispiel (50 Messungen, Referenz 12,306 und Toleranz 0,05) ergeben sich s = 0,00485, eine systematische Abweichung von 0,0015 sowie Cg = 0,34 und Cgk = 0,24: Das Messmittel ist für diese Toleranz nicht fähig.

Welches Annahmekriterium gilt?

Üblich ist Cg ≥ 1,33 und Cgk ≥ 1,33, was bei K = 20 % einem %Var (Wiederholbarkeit) und %Var (Wiederholbarkeit und Abweichung) bis 15 % entspricht. Die Abweichung wird außerdem mit dem t-Test geprüft: p < 0,05 zeigt eine echte Abweichung an, die per Nullpunktabgleich korrigiert wird. Die Auflösung sollte höchstens 5 % der Toleranz betragen.

Was ist der t-Test der systematischen Abweichung?

Er vergleicht den Mittelwert der Messungen mit dem Referenzwert: t = Abweichung ÷ (s ÷ √n), mit n − 1 Freiheitsgraden. Im Beispiel ist t = 2,18 und p = 0,034: Die Abweichung von 0,0015 ist klein, aber real. Das Konfidenzintervall der Abweichung steht in der Tabelle, um es mit der Unsicherheit des Normals zu vergleichen.

Was ist die Linearitäts- und Abweichungsstudie?

Sie misst, ob sich die systematische Abweichung des Messmittels über den Einsatzbereich ändert. Nach dem MSA-Handbuch wählen Sie mindestens 5 Referenzteile, die den Bereich abdecken, und messen jedes 10-mal oder öfter. Der Rechner passt die Gerade Abweichung × Referenz an und zeigt die %Linearität (100 × |Steigung|) und die Abweichung je Referenz mit t-Test. Im Beispiel des Handbuchs (Referenzen 2 bis 10, 12 Messungen) beträgt die Steigung −0,1317 (p < 0,001) und die %Linearität 13,2 %.

Wie wird das Linearitätsdiagramm interpretiert?

Die grauen Punkte sind die Abweichung jeder Messung, die Quadrate die mittlere Abweichung je Referenz und die Gerade die Regression mit ihrem 95-%-Konfidenzintervall. Liegt die Linie Abweichung = 0 vollständig im Intervall, akzeptiert das MSA-Handbuch die Linearität. Ist die Steigung signifikant, bewerten Sie die Abweichung Referenz für Referenz: Im Beispiel haben die Referenzen 2, 8 und 10 eine Abweichung, 4 und 6 nicht.

Worin unterscheiden sich Verfahren 1, Linearität, R&R und Kalibrierprüfung?

Verfahren 1 verwendet ein Normal und einen Prüfer und misst Wiederholbarkeit und Abweichung an einem Punkt. Die Linearität erweitert die Abweichung auf den ganzen Bereich. Die R&R-Studie verwendet echte Teile und mehrere Prüfer und misst die Vergleichbarkeit und wie gut das System die Prozessstreuung unterscheidet. Die Kalibrierprüfung vergleicht das Messmittel an mehreren Punkten mit einem Normal und entscheidet anhand der Messmitteltoleranz, ob es die Anforderungen erfüllt.