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2026-04-13T07:33:17Z

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Als '''Messsystemanalyse''' bzw. '''Messmittel-Fähigkeitsanalyse''' oder '''Prüfmittel-Fähigkeitsanalyse''', kurz MSA (Englisch: ''Measurement System Analysis''), bezeichnet man die [[Analyse]] der [[Fähigkeit]] von [[Messmittel]]n und kompletten [[Messsystem]]en in [[Qualitätsmanagement]] und [[Six Sigma]]. Ziel der MSA ist festzustellen, ob sich ein Messsystem zur Prüfung eines Prüfmerkmals eignet.

== Messabweichungen ==
=== Richtigkeit (systematische Messabweichung, manchmal: Genauigkeit) (engl. ''trueness, accuracy, bias'') ===
Die ''[[Richtigkeit#Messtechnik|Messrichtigkeit]]''<ref name="VIM"/> wird durch wiederholtes Messen ein und desselben Prüflings als Abweichung des [[Mittelwert]]s von einem Referenzwert ermittelt. Die Differenz zwischen dem Mittelwert und dem wahren Wert wird als systematische Messabweichung (engl. ''bias'') bezeichnet. Anhand dieser Differenz wird dann eine Aussage über die Richtigkeit des Messmittels getroffen<ref name="DS282309">Dietrich, Schulze: ''Statistische Verfahren zur Maschinen- und Prozessqualifikation''. Hanser Verlag, 1995, ISBN 3-446-17984-4, S. 282–309.</ref>.

=== Wiederholpräzision, Wiederholbarkeit (engl. ''repeatability'') ===
Zur Ermittlung der [[Wiederholpräzision]] wird derselbe Prüfling vom selben Bediener und mit demselben Messmittel am selben Ort mehrmals in rascher Folge gemessen. Der Prüfling wird zwischen den einzelnen Messungen jedoch immer wieder zurückgelegt. Die [[Empirische Standardabweichung|Standardabweichung]] der Messwerte ist dann ein Maß für die Wiederholpräzision.<ref name="DS282309"/>

=== Vergleichspräzision, Nachvollziehbarkeit, Reproduzierbarkeit (engl. ''reproducibility'') ===
Zur Ermittlung der Vergleichspräzision werden an denselben Prüflingen gemäß einem festgelegten Messverfahren Messungen
* durch verschiedene Bediener,
* an verschiedenen Orten oder
* mit mehreren Geräten desselben Typs
durchgeführt. In der Regel gibt es zwei oder drei Bediener, die mehrmals hintereinander die gleichen Teile messen, oder derselbe Bediener wiederholt denselben Messvorgang an verschiedenen Orten oder mit verschiedenen Geräten. Innerhalb einer Untersuchung wird aber immer nur eine dieser drei Variablen (Bediener, Ort, Gerät) verändert. Das Maß für die Vergleichspräzision sind dann die Unterschiede zwischen den von jedem Bediener (bzw. an jedem Ort oder mit jedem Gerät) beobachteten Mittelwerten.<ref name="DS282309"/>

=== Stabilität (engl. ''stability'') ===
Zur Untersuchung der Stabilität werden gemäß einem festgelegten Messverfahren mit derselben Geräteausrüstung am selben Ort und vom selben Bediener in festgelegten Zeitabständen mehrere Messungen ein und desselben Prüflings vorgenommen. Nach jeder Messserie wird der Mittelwert der Messwerte berechnet. Die Differenzen zwischen den zu verschiedenen Zeitpunkten beobachteten Mittelwerten werden dann als Maß für die Stabilität des Messmittels verwendet.<ref name="DS282309"/>

=== Linearität (engl. ''linearity'') ===
Zur Untersuchung der [[Linearität (Physik)#In der Messtechnik|Linearität]] werden vom selben Bediener und mit demselben Messmittel am selben Ort und nach einem festgelegten Verfahren Messungen an mehreren Prüflingen durchgeführt, deren Merkmalswerte den gesamten in der Praxis zu erwartenden Wertebereich abdecken. Jeder Prüfling wird mehrmals gemessen. Für jeden Prüfling wird dann der Mittelwert der beobachteten Messwerte berechnet. Dann wird für jeden Prüfling die Differenz zwischen dem wahren Wert und dem beobachteten Mittelwert (vgl. [[#Richtigkeit (systematische Messabweichung, manchmal: Genauigkeit) (engl. trueness, accuracy, bias)|Genauigkeit]] oben) berechnet. Sind diese Differenzen unterschiedlich groß und sind diese Unterschiede so groß, dass sie nicht einfach als [[Zufallsstreuung]] erklärbar sind, so ist das Verhalten des Messmittels nicht linear.<ref name="DS282309"/>

== Methoden der Messsystemanalyse ==
Jeder Messsystemanalyse geht eine Analyse der [[Auflösung (Physik)|Auflösung]] des verwendeten Messmittels voraus. Abgesehen davon kommen in der Praxis hauptsächlich zwei Untersuchungsmethoden zum Einsatz: das Verfahren 1 (engl. ''type-1 study'') und das Verfahren 2 (engl. ''type-2 study''). Die Analyse der hierbei erfassten Daten wird oft mit [[Statistiksoftware]]-Paketen wie beispielsweise [[JMP (Software)]], [[Minitab]], [[qs-STAT-solara]] oder QS-1-2-3-4 durchgeführt.

=== Auflösung ===
Dieses Verfahren untersucht, ob die Messwertanzeige (analog oder digital) im Verhältnis zur Toleranz des Prüfmerkmals genau genug aufgelöst dargestellt wird.
Allgemein gelten 5 % der Toleranz als Grenze. (Bsp.: Auflösung 0,001 bei einer Toleranz von 0,02)

=== Verfahren 1 (engl. ''type-1 study'') ===
Dieses Verfahren untersucht die Genauigkeit und Wiederholpräzision eines Messsystems. Für die Untersuchung wird ein [[Normal]] mit bekanntem Merkmalswert benutzt. Das Normal wird 50-mal (mindestens 25-mal) gemessen. Das Normal wird dabei nach jeder Messung wieder zurückgelegt. Basierend auf der Standardabweichung der Messwerte und der systematischen Messabweichung werden dann die Indizes Cg und Cgk berechnet. Die Rechenschritte hierzu sind analog zu denen der [[Prozessfähigkeitsuntersuchung]]; als „Toleranzbereich“ wird ein firmenspezifisch festgelegter Prozentsatz der Merkmalstoleranz oder Merkmalsstreuung verwendet.<ref name="DS282309"/>

=== Verfahren 2 (engl. ''type-2 study'', ''Gauge R&R study'') ===
Dieses Verfahren untersucht die Wiederhol- und Vergleichspräzision eines Messmittels unabhängig vom Prüfpersonal (engl. ''repeatability and reproducibility'', daher ''R&R'', auch ''Gauge R&R'' bzw. ''Gage R&R'', nach engl. ''ga[u]ge'', Messgerät) und wird erst dann angewendet, wenn das Messmittel nach Verfahren 1 als fähig eingestuft worden ist. Hierbei werden zehn Teile, die möglichst den gesamten Streubereich des gemessenen Merkmals abdecken sollten, zwei- oder dreimal von drei verschiedenen Bedienern (bzw. an drei verschiedenen Orten oder mit drei verschiedenen Geräten desselben Typs) gemessen. Keiner der Bediener darf dabei die Ergebnisse der anderen Bediener sehen. Die Teile sollten auch bei jedem Durchgang in [[Randomisierung|randomisierter]] Reihenfolge gemessen werden, so dass der Bediener sich nie an das [[Messergebnis]] im vorigen Durchgang erinnern kann.

Wenn die Messungen abgeschlossen sind, wird für jeden Bediener ein Gesamtmittelwert und ein durchschnittlicher [[Streuung (Statistik)#Spannweite (engl.: range)|Spannweitenwert]] (basierend auf den Differenzen zwischen dem größten und kleinsten [[Messwert]], den der Bediener für jedes Teil ermittelt hat) berechnet. Die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Bedienermittelwert lässt eine Aussage über die Vergleichspräzision zu; der Gesamtmittelwert der für die einzelnen Bediener errechneten durchschnittlichen Spannweitenwerte wird zu einer Aussage über die Wiederholpräzision herangezogen. Ausgehend von Wiederhol- und Vergleichspräzision wird dann die Gesamtstreuung des Messmittels berechnet und in Beziehung zur Merkmalsstreuung bzw. Toleranz gesetzt.<ref name="DS282309"/>

=== Verfahren 3 (engl. ''type-3 study'', ''R&R study'') ===
Das Verfahren 3 ist ein Sonderfall des Verfahrens 2, welches annimmt, dass der Bediener die Messeinrichtung nicht beeinflussen kann oder der Einfluss vernachlässigbar ist. Typische Einsatzzwecke sind automatisierte Messsysteme.

=== Verfahren 7 ===
Dieses Verfahren wird für die Qualifizierung von attributiven Messsystemen verwendet. Es ist geeignet für eindeutige Prüfentscheide bei diskreten oder diskretisierten kontinuierlichen Merkmalen.<ref name=":0">{{Internetquelle |autor=Robert Bosch GmbH |url=https://assets.bosch.com/media/global/bosch_group/purchasing_and_logistics/information_for_business_partners/downloads/quality_docs/general_regulations/bosch_publications/booklet-no10-faehigkeit-von-mess-und-pruefprozessen_DE.pdf |titel=10. Fähigkeit von Mess- und Prüfprozessen |seiten=34 |format=pdf |sprache=de |abruf=09.01.2026}}</ref> Es kommt bei Gut-Schlecht-Entscheidungen zum Einsatz.<ref>{{Internetquelle |autor=Otto Fischer |url=https://h4sf.de/messmittelfaehigkeit/ |titel=Messmittelfähigkeit: Grundlagen und Anwendung im MSA Verfahren - H4SF |datum=2025-04-29 |sprache=de |abruf=2026-01-13}}</ref>

Es ist definiert in der ISO 22514-7:2021<ref name=":2">{{Internetquelle |url=https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso:22514:-7:ed-2:v1:en |titel=ISO 22514-7:2021(en) Statistical methods in process management — Capability and performance — Part 7: Capability of measurement processes |abruf=2026-01-09}}</ref>

Typische Anwendungsfälle sind:

* visuelle Prüfungen (hat das Bauteil Kratzer?)
* Sauberkeit
* Kontrast
* Klang

Bei der Nutzung von attributiven Prüfungen müssen immer Schlechtteile mit gemessen werden. Nur so lässt sich feststellen, ob die Messung zuverlässig ist.<ref name=":1">{{Internetquelle |url=https://www.sixsigmablackbelt.de/msa-messsystemanalyse-messmittelfaehigkeit/ |titel=MSA Messsystemanalyse Messmittelfähigkeit - kostenlose Excel Vorlage |datum=2020-05-03 |sprache=de |abruf=2026-01-13}}</ref>

Zur Qualifizierung eines attributiven Messsystems werden Referenzteile benötigt, deren Merkmalswerte einen Bereich überdecken, der etwas unterhalb der unteren Toleranz beginnt und etwas oberhalb der oberen Toleranz endet. Das Messergebnis wird dokumentiert: z. B. „i.O./ n.i.O.“ oder „gut/schlecht“ und einem entsprechende numerischen Code wie z. B. „1/0“ (Diskretisierung) übersetzt. Eine klassische Qualitätsprüfung mit gut/schlecht Bewertung wäre "Passt die Form des produzierten Bauteils in die Schablone?". In der Schablone ist eine Toleranz bereits berücksichtigt und die Prüfer können schnell und personalunabhängig entscheiden "ja/nein".

Andere typische Merkmale treten in der Praxis abgestuft auf. Deshalb werden die Prüfteile abgestuft bewertet (Bewertung 1–5).<ref name=":1" /> Eine typische Prüfung wäre "Hat das produzierte Bauteil Kratzer?". Die Skala beginnt bei "komplett kratzerfrei" und endet bei "völlig zerkratzt" Dadurch werden die Zwischenschritte zwischen den Extremen erfasst.

Die Prüfteile (mit bekannter Bewertung) werden von den Prüfern (mindestens 2) unter Serienbedingungen bewertet.<ref name=":1" /><ref name=":2" />

Als Beurteilungsgröße dient der Kennwert Kappa – es stehen [[Cohens Kappa|Cohen-Kappa]] und [[Fleiss’ Kappa|Fleiss-Kappa]] zur Verfügung. Meistens wird Fleiss-Kappa verwendet<ref name=":0" />. Beurteilt wird das Verhältnis der Anzahl an richtigen Bewertungen zur Gesamtzahl der geprüften Teile unter Berücksichtigung zufälliger Übereinstimmung.

* Kappa κ=1 bedeutet 100 % Übereinstimmung
* Kappa κ=0 bedeutet, dass die berechnete Übereinstimmung der zufälligen Übereinstimmung entspricht.
* Für attributive Prüfungen ohne Prüfereinfluss sollte Kappa κ>0,9 sein.
* Attributive Prüfungen mit Kappa κ<0,7 gelten als „nicht fähig“.<ref name=":0" />
Für die Gesamtbewertung ist das Minimum aller ermittelten κ-Werte relevant. Ist der Prüfprozess bedingt fähig oder nicht fähig, ist der Prüfprozess durch geeignete Maßnahmen zu verbessern (z. B. Einweisung der Prüfer, richtige Handhabung, Konstruktionsänderung, alternative Prüfmittel).<ref name=":0" />

== Literatur ==
* Edgar Dietrich, Alfred Schulze: ''Eignungsnachweis von Prüfprozessen''. Hanser Fachbuchverlag, München 2007, ISBN 978-3-446-22320-2.
* Robert Bosch GmbH: Qualitätsmanagement in der Bosch-Gruppe | Technische Statistik - Heft 10 Fähigkeit von Mess- und Prüfprozessen, Ausgabe 11.2019, [https://assets.bosch.com/media/global/bosch_group/purchasing_and_logistics/information_for_business_partners/downloads/quality_docs/general_regulations/bosch_publications/booklet-no10-faehigkeit-von-mess-und-pruefprozessen_DE.pdf]

== Weblinks ==
* [http://www.sixsigmablackbelt.de/msa-messsystemanalyse-messmittelfaehigkeit/ Messsystemanalyse Verfahren 1, 2 und 3 mit kostenloser Excel Vorlage]
* {{Webarchiv | url=http://www.woller-gti.de/Zip/msa1.zip | wayback=20160616183737 | text=Verfahren 1: Excel Datenblatt}} (ZIP-Datei; 39 kB)
* {{Webarchiv | url=http://www.woller-gti.de/Zip/msa2.zip | wayback=20160616183014 | text=Verfahren 2: Excel Datenblatt}} (ZIP-Datei; 40 kB)

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="VIM">Burghart Brinkmann, „Internationales Wörterbuch der Metrologie - Grundlegende und allgemeine Begriffe und zugeordnete Benennungen ([http://www.bipm.org/fr/publications/guides/vim.html VIM])“, deutsch-englische Fassung, ISO/IEC-Leitfaden 99:2007, korrigierte Fassung 2012, 4. Auflage 2012, Beuth-Verlag, ISBN 978-3-410-22472-3</ref>
</references>

[[Kategorie:Qualitätsmanagement]]
[[Kategorie:Messtechnik]]
[[Kategorie:Six Sigma]]

Messsystemanalyse - Versionsgeschichte

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