Messunsicherheit verstehen: Präzision in der Konformitätsbewertung

Die Messunsicherheit beschreibt die Genauigkeit einer Messung oder Prüfung. Eine Prüfung dient dazu festzustellen, inwieweit ein Prüfobjekt eine festgelegte Anforderung erfüllt. Prüfungen können qualitativ oder quantitativ sein, während Messungen als Spezialfall der Prüfung quantitative Aussagen über eine Messgröße liefern – üblicherweise in Form eines Zahlenwertes mit Einheit.

Schwankungen der Prüfergebnisse

Werkstoffprüfungen können nie vollständig exakt sein. Schwankungen im Probenvolumen, minimale Änderungen im Prüfprozess oder am Prüfgerät führen zu unterschiedlichen Prüfergebnissen. Der wahre Wert einer Werkstoffeigenschaft lässt sich aus praktischen Gründen nie exakt ermitteln, da hierfür eine sehr große Zahl von Messungen nötig wäre.

Schwankungen der Prüfergebnisse und der Einfluss kleiner Stichproben werden durch die Messunsicherheit erfasst. Sie definiert ein Vertrauensintervall, das den Mittelwert der Stichprobe umgibt und innerhalb dessen der wahre Wert mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit liegt. Üblicherweise wird in Laboren ein Vertrauensniveau von 95% verwendet.

Praktisch werden nur Stichproben geprüft, und die Ergebnisse müssen statistisch so interpretiert werden, dass sie den wahren Werkstoffkennwerten möglichst nahekommen. Die Norm DIN EN ISO/IEC 17025 verlangt, dass akkreditierte Laboratorien die Messunsicherheit berücksichtigen, wenn Konformitätsaussagen getroffen oder interne Kalibrierungen durchgeführt werden. Dasselbe gilt analog für akkreditierte Inspektionsstellen, die auf Prüfergebnisse zurückgreifen.

Veranschaulichung der Messunsicherheit

Unter Annahme einer normalverteilten Messgröße und eines 95%-Vertrauensniveaus gilt:

• Die Position des Mittelwerts markiert das Maximum der Verteilung,
• die Breite des Vertrauensintervalls am Fuß der Verteilung beschreibt die Messunsicherheit,
• die senkrechte Linie zeigt die Konformitätsgrenze (z. B. Mindestwert für eine Werkstoffeigenschaft).

Alle Werte links der Grenze sind nicht konform, alle rechts davon konform.

Sechs mögliche Fälle zur Bewertung eines Produktes:

1. Mittelwert und Messunsicherheit zeigen ein konformes Produkt → kein Risiko bei Annahme.
2. Mittelwert und Messunsicherheit zeigen Konformität → Restrisiko < 5 %, in der Praxis akzeptabel.
3. Mittelwert deutet auf Konformität hin, Messunsicherheit erlaubt keine eindeutige Aussage → Risiko bei Annahme ist nicht unerheblich.
4. Mittelwert und Messunsicherheit zeigen ein nicht-konformes Produkt → kein Risiko bei Zurückweisung.
5. Mittelwert und Messunsicherheit zeigen Nicht-Konformität → Restrisiko < 5 %, in der Praxis akzeptabel.
6. Mittelwert deutet auf Nicht-Konformität, Messunsicherheit erlaubt keine eindeutige Aussage → Risiko, ein konformes Produkt abzulehnen, ist nicht unerheblich.

Praxisempfehlung

Mess- und Prüfergebnisse sollten im konformen Bereich unter Berücksichtigung der Messunsicherheit liegen (Fall b). Reklamationen sind zulässig, wenn Ergebnisse inkl. Messunsicherheit im nicht-konformen Bereich liegen (Fall e). Messunsicherheiten dürfen nicht verwendet werden, um Ergebnisse mit möglicher Nicht-Konformität als konform auszuweisen (Fall f).

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