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  • 7. August 2012
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    Was sind eigentlich … Messunsicherheiten? Teil 3 – Analytische Ermittlung der Messunsicherheit für die Leitfähigkeit

    Im Teil 3 des Blogsbeitrags wollen wir die Unsicherheit bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit σ diskutieren. Dafür verwenden wir die folgende Formel, die einem einfachen Modell entspricht, das nicht alle Einflussgrößen beinhaltet, aber das Wesentliche zeigt:

    Die Formel besagt, dass der ohmsche Widerstand R eines Leiters gleich seiner Länge l dividiert durch seine Leitfähigkeit σ und seinen Querschnitt A ist. Wir stellen die Formel nach σ um und nehmen an, dass unser Leiter einen quadratischen Querschnitt mit der Kantenlänge a hat (das macht die Formeln etwas einfacher). Mit A = a2 erhalten wir:

    Die Formel erfüllt die Anforderungen an ein mathematisches Modell nach GUM-Leitfaden. Zudem liefert uns die Formel unsere Messvorschrift. Und die lautet: „Miss die Länge l und die Kantenlänge a des Leiters. Ermittle seinen ohmschen Widerstand R. Berechne aus l, a und R die Leitfähigkeit σ.“

    Wir wollen zwei verschiedene Varianten für die Ermittlung der Messunsicherheiten diskutieren. Variante 1 ist ein analytischer Ansatz, der das mathematische Modell nutzt. Variante 2 ist ein statistischer Ansatz, der Referenzmaterial voraussetzt. Variante 2 wird Gegenstand von Teil 4 dieses Beitrages werden.

    Variante 1 erfordert ein wenig höhere Mathematik (Ermittlung des totalen Differentials für σ) und einige weitere Rechenschritte. Das Ergebnis ist die nachfolgende Formel, in der ul , uR , uadie einfachen Unsicherheiten bei der Messung von Länge l, Widerstand R und Kantenlänge a sind. Die kombinierte maximale Messunsicherheit uσ für die Leitfähigkeit ist dann:

    Die drei Brüche in der Formel sind die sogenannten Empfindlichkeitskoeffizienten cl , cR , ca, die mit Hilfe der gemessenen Werte berechnet oder experimentell ermittelt werden. Kompakt geschrieben, erhalten wir folgende Formel (die Betragszeichen „verhindern“ negativen Unsicherheitsbeiträge):

    Wie werden die Messunsicherheiten ul , uR , ua bestimmt? Wird die Länge der zu messenden Metallstabes mit einem Lineal ermittelt, dann entspricht die Unsicherheit der Längenmessung der halben Skalenteilung STl des Lineals dividiert durch √3 (Rechteckverteilung der Messwerte). Die einfache Messunsicherheit der Widerstandsmessung wird zum Beispiel als Wert ZR dem Zertifikat des benutzten Multimeters entnommen. Wird die Kantenlänge a mit einem analogen Messschieber gemessen und gelegentliches Verkannten des Messschiebers berücksichtigt, dann entspricht die Unsicherheit der halben Skalenteilung STm des Messschiebers dividiert durch √6 (Dreieckverteilung der Messwerte).

    Mit den oben angegebenen Formeln für uσ wird die maximale Messunsicherheit ermittelt (alle Unsicherheiten addieren/verstärken sich). In der Realität werden sich die Unsicherheitsmechanismen aber nicht ständig maximal verstärken. Dem trägt die nachfolgende Formel Rechnung, die eine kombinierte mittlere quadratische Messunsicherheit beschreibt:

    Die Verwendung mittlerer quadratischer Unsicherheiten ist die übliche Verfahrensweise bei der Messunsicherheitsberechnung. Unsere Messunsicherheit uσ beschreibt ein Vertrauensintervall, in dem der wahre Wert mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 68% liegt. Ist eine größere Sicherheit nötig, dann muss die Messunsicherheit mit einem Faktor k erweitert werden:

    U ist die erweiterte Messunsicherheit, und k = 2 findet man häufig, wenn sich der wahre Wert der Messgröße mit 95%iger Wahrscheinlichkeit innerhalb des Intervalls befinden soll, das durch U definiert wird.

    Allerdings ist die Anwendung „einfacher“ Erweiterungsfaktoren wie 2, 3, … oft nicht ganz korrekt!

    Den nächsten Teil der Serie „Was sind eigentlich … Messunsicherheiten?“ finden Sie unter diesem Link Teil 4 (Ermittlung der Messunsicherheit mit statistischen Methoden).
    Mehr zum Thema Messunsicherheiten gibt es in unserem „Anwenderseminar Messunsicherheiten“. Informationen zum Seminar finden Sie unter: www.messunsicherheit.info

    Categories TrainingCenter, Werkstoffprüfung

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  • 17. Juli 2012
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    Was sind eigentlich … Messunsicherheiten? Teil 2 – Generelles Vorgehen

    Der erste Teil des Beitrages begann mit dem Satz: Die Messunsicherheit beschreibt die Genauigkeit einer Messung… Aber was bedeutet Genauigkeit? Ein Messergebnis ist genau, wenn es sowohl richtig als auch präzise ist!

    Die Richtigkeit ist ein Maß dafür, wie gut der Mittelwert mehrerer Messungen einen Sollwert (z. B. den „richtigen Wert“ einer Referenzprobe) trifft. Die Präzision beschreibt die Streuung der einzelnen Messwerte um diesen Mittelwert unter der Voraussetzung, dass man die Messungen unter identischen Bedingungen wiederholt.

    Die Messunsicherheit setzt eine möglichst hohe Richtigkeit des Messprozesses voraus und beschreibt auf der Basis dieses „richtigen Messprozesses“ die Abweichungen der einzelnen Messwerte bzw. Mittelwerte vom wahren Wert (siehe Teil 1). Die Messunsicherheit beschreibt also nicht die Ungenauigkeit oder Fehlerhaftigkeit von Messprozessen, sondern ganz im Gegenteil das Maß an (möglichst hoher) Sicherheit, das mit der Messung verbunden ist!

    Das generelle Vorgehen bei der Ermittlung von Messunsicherheiten können wir in 7 Schritten zusammenfassen:

    Schritt 1
    Festlegung des Messverfahrens, mit dem wir z. B. eine physikalische Größe ermitteln wollen. Am Beispiel erklärt: Wenn wir die Masse m eines Körpers messen wollen, so könnten wir z. B.:
    • Dichte ρ und Volumen V ermitteln und damit berechnen: m = ρ ⋅ V
    • Gewichtskraft F und Fallbeschleunigung g ermitteln und damit berechnen: m = F / g

    Schritt 2
    Korrekte Einstellung der Messgeräte, denn die Bestimmung aussagefähiger Messunsicherheiten setzt eine richtige Messung voraus. Diese Einstellung kann mit Referenzproben oder Referenzverfahren erfolgen oder durch eine Kalibrierung der Geräte – z. B. durch ein akkreditiertes Kalibrierlabor, das wiederum Referenzproben oder Referenzverfahren benutzt …

    Schritt 3
    Ermittlung aller Einflussgrößen, die Auswirkungen auf die Messung haben. Auch hier am Beispiel erklärt: Wenn wir die Gewichtskraft F mit einer Waage messen, dann müssen wir uns u. a. Gedanken machen über:
    • die Genauigkeit der Mechanik bzw. Elektronik der Waage
    • die Art und Weise, wie und wo wir den Körper auf die Waage stellen
    • die Genauigkeit der Referenzmasse, mit der die Waage überprüft wird
    • der Auftrieb des Körpers

    Schritt 4
    Ermittlung der Verteilungsfunktionen für diese Einflussgrößen (Normalverteilung, Rechteckverteilung, Dreieckverteilung, …) und der Standardabweichungen, mit denen die Einflussgrößen streuen. Bezogen auf eine normalverteilte Größe bedeutet das, dass mit einer Sicherheit bzw. Signifikant von ca. 68% (±1⋅σ) gearbeitet wird.

    Schritt 5
    Überprüfung auf Korrelationen zwischen den Einflussgrößen. Das bedeutet, es ist zu prüfen, ob die Einflussgrößen abhängig (korreliert) oder unabhängig voneinander sind. Wird z. B. für die Überprüfung von zwei Einflussgrößen ein und derselbe Referenzkörper benutzt, dann sind diese Größen nicht mehr unabhängig voneinander. Korrelierte Einflussgrößen machen die Bestimmung der Messunsicherheit komplizierter – also möglichst vermeiden!

    Schritt 6
    Berechnung der einfachen Messunsicherheit aus den Standardunsicherheiten der Einflussgrößen. Für Einflussgrößen, die voneinander unabhängig sind, gilt:
    • Die mittlere Messunsicherheit ist die Wurzel aus der Summe der Quadrate der Standardabweichungen der Einflussgrößen. Dieses Vorgehen ist das “übliche Vorgehen“
    • Die maximale Messunsicherheit ergibt sich aus der Addition der Standardabweichungen

    Schritt 7
    Festlegung der erweiterten Messunsicherheit und damit eines erweiterten Vertrauensintervalls in dem ein erhöhtes Vertrauensniveaus (eine erhöhte Signifikanz) gilt. In der Laborpraxis ist ein Faktor 2 üblich, mit dem die einfache Messunsicherheit multipliziert wird. Dieser Faktor 2 (oder ± 2⋅σ oder ca. 95%) bedeutet, dass sich der wahre Wert der Messgröße mit etwa 95%iger Wahrscheinlichkeit (Vertrauensniveau) innerhalb des Intervalls befindet, das durch die Messunsicherheit definiert wird (Vertrauensintervall).

    Das Higgs-Teilchen – der etwas anderer Blick auf Messunsicherheiten

    Derzeit ist das Higgs-Teilchen oder auch Gottesteilchen, wie es aus Marketinggründen genannt wird, in aller Munde. Zwei Forscherteams mit jeweils ca. 2500 Wissenschaftlern arbeiten an den beiden Detektoren (ATLAS und CMS) des LHC, und haben beide ein Teilchen mit einer Energie von 125 GeV nachgewiesen (so wie es für das Higgs-Teilchen vorausgesagt wird) – das eine Team mit einer Signifikanz von 5⋅σ, das andere Team mit einer Signifikanz von 4,9⋅σ.

    Erst wenn die Signifikanz für beide Teams über 5⋅σ liegt, wird das Ergebnis als die Entdeckung des Higgs-Teilchens anerkannt. Was bedeutet das? Das bedeutet, erst wenn sich beide Teams mit einer Signifikanz von mehr als ± 5⋅σ oder 99,999943% ihrer Messungen sicher sind, gibt es Nobelpreise – wahrscheinlich einen für Peter Higgs (obwohl noch 5 andere Theoretiker diese Idee hatten) und sicher einen für einige Experimentalphysiker des CERN.

    Den nächsten der Serie „Was sind eigentlich … Messunsicherheiten?“ finden Sie unter diesem Link zum Teil 3

    Ein Hinweis in eigener Sache
    Informationen zu unserem Anwenderseminar „Messunsicherheiten in der Werkstoffprüfung“ finden sich unter www.messunsicherheit.info

    Categories TrainingCenter, Werkstofftechnik

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  • 9. Juli 2012
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    Wie können Werkstofftechniker oder Materialprüfer Xing für sich nutzen?

    Vernetzung ist heute in der Berufswelt ein häufig gehörtes Schlagwort und ein Mittel für beruflichen Erfolg. Wer den sozialen Netzwerken wie facebook oder Google+ nichts abgewinnen kann oder ihnen kritisch gegenübersteht, aber dennoch etwas für seine „Vernetzung“ tun möchte, dem möchten wir Xing empfehlen. Dieses Netzwerk hat seine Ursprünge in Deutschland, die Macher kennen sich also mit datenschutzrelevanten Dingen aus, und Xing bietet im Vergleich mit anderen Netzwerken ein Höchstmaß an Sicherung für private Daten.

    Für alle die (noch) nicht wissen wie Xing funktioniert, hier ein kurzer Überblick:
    Xing ist ein fast ausschließlich beruflich-geschäftlich orientiertes soziales Netzwerk. Dort kann man kostenlos in einer Art Visitenkarte eine persönliche Selbstdarstellung hinterlegen. Diese Selbstdarstellung dient natürlich auch dazu, sich einem potenziellen Arbeitgeber als interessanter Mitarbeiter zu präsentieren. Und die Personalabteilungen von Unternehmen machen durchaus Gebrauch davon.
    Eine zweite wichtige Säule dieses Netzwerks sind die themenbezogenen Xing-Gruppen.
    Dort wird zu speziellen beruflichen Themen und Problemen diskutiert und nicht selten bekommt man wertvolle Tipps und Tricks von Experten – getreu dem Motto: „Ich helfe anderen, und wenn ich eine Frage habe, wird mir geholfen“. Genau diese Gruppen machen Xing natürlich auch für Werkstofftechniker oder Materialprüfer interessant. Ich habe einmal recherchiert und bin dabei auf folgende interessante Gruppen gestoßen:

    Eine der mitgliederstärksten Gruppen mit über 1.800 Mitgliedern in diesem Bereich ist der „Materialsclub“ der DGM (Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.). In dieser starken und aktiven Gruppe werden Fragen der Werkstoffcharakterisierung, Werkstoffentwicklung oder Werkstoffanwendung erörtert. Diese Gruppe sollte man kennen. Es werden in der Kategorie „Allgemeines Fachforum “ nahezu alle Fragen und Anregungen mehrfach kommentiert, was auf eine wirklich lebende Community hindeutet. Als Bonbon gibt es ein Newsletter-Archiv, welches aber identisch mit dem normalen DGM Newsletter ist.

    Die Gruppe Materialprüfung ist so etwas wie „natürliche Heimat“ aller Fachkräfte für Materialprüfung und Werkstofftechnik. Ebenfalls ein „must have“ für alle, die ernsthaft am Thema interessiert sind und immer auf dem neuesten Stand bleiben möchten. In knapp einem duzend Fachforen widmen sich zwei Foren speziell der zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfung. Also eine wahre Fundgrube für Expertenwissen, zumal die Gruppe mit knapp 1.000 Mitgliedern schon zu den größeren Xing-Gruppen gehört.
    Eine weitere interessante Xing-Gruppe ist die Gruppe Werkstofftechnik(Themen sind Werkstoffcharakterisierung, Werkstoffentwicklung oder Werkstoffanwendung). Sehr gelungen ist hier die fachlich orientierte Teilung des Forums in kleine Foren mit zum Teil schon sehr speziellen Fragen. Hier merkt man allerdings manchmal schon die Absicht, die bei der Gruppengründung Pate stand: „Praktiker der Fertigung mit qualifiziertem Wissen von Hochschulen zusammenbringen“. Auch in dieser Gruppe werden Fragen oder Hinweise häufig und zeitnah kommentiert. Mit über 600 Mitgliedern schon eine beachtliche Größe und eine Gruppe, die sicher noch stark wachsen wird.

    Neben diesen eher schwergewichtigen Gruppen mit hoher Mitgliederzahl gibt es noch eine ganze Reihe von kleinen fachlich zwar interessanten Xing-Gruppen, allerdings ist hier eine gesunde „Vorsicht“ geboten, denn nicht wenige von diesen kleinen Gruppen haben schon seit längerer Zeit keine aktuellen Beiträge mehr gesehen. Bei meinen Recherchen habe ich Gruppen unter 50 Mitgliedern außen vor gelassen und ebenso Gruppen, in denen seit über 1 Jahr nichts mehr kommuniziert wurde.

    Klein aber Fein: In diese Kategorie gehört die Gruppe Wärmebehandlung von Metallen, die sich insbesondere mit der Wärmebehandlung von Stahl befasst, als auch die kleine GruppeZerstörungsfreie Werkstoffprüfung. Sie sind mit jeweils weniger als 100 Mitgliedern, eher Zwerge in der Xing-Welt. Es lohnt es sich doch auch in diesen Gruppen mal vorbeizuschauen oder Mitglied zu werden, denn oft liegen die Perlen ja gut versteckt in kleinen Nischen.

    Vielleicht am Rande für ausgebildete Fachkräfte interessant:
    Die Xing-Gruppe Gefahrgut in Bezug auf das Thema ADR, da hier in der über 600 Mitglieder starken Gruppe überwiegend Experten der Logistik Branche treffen.

    Mit 4.600 Mitgliedern ist die Gruppe Schweißenschon eine der bekanntesten Xing-Gruppen und hier tut sich so gut wie jeden Tag etwas. In dieser Gruppe ist die Anzahl der Unterforen schon so groß, wie manch andere Xing Gruppe Mitglieder hat und selbst in Russisch oder Englisch, werden hier Beiträge kommentiert. Für Materialprüfer und Werkstofftechniker ebenfalls eine gute Quelle.

     

    Mein Fazit:
    Xing ist natürlich nicht für Werkstofftechniker oder Materialprüfer entwickelt und ausgelegt worden. Im Gegensatz zu Medien- oder kaufmännischen Berufen sind Berufe, die mit Metall zu tun haben, dort insgesamt etwas unterrepräsentiert. Viele mit Engagement betriebene Blogs und Foren bieten fachlich viel tiefer gehende Informationen und auch lebhaftere Diskussionen. Dennoch ist es nicht verkehrt, in allen genannten Xing-Gruppen regelmäßig vorbei zuschauen – allein schon um an Puls der Zeit zu sein, zu wissen, worüber in der „Szene“ diskutiert wird und auch mal einem anderen „Kollegen“ mit eigenem Wissen oder Erfahrung weiterzuhelfen.
    Wer noch weitere für Werkstofftechniker oder Materialprüfer interessante Xing Gruppen kennt, kann diese gern an dieser Stelle nennen, oder einen Hinweis auf unserer facebook, Google+ Seite hinterlassen – oder noch besser uns auf Xing kontaktieren.


    Nachtrag 25. Jan. 2013: 
    Seit Ende 2012 gibt es die Xing Gruppe „Q+ Weiterbildung in der Materialprüfung und Werkstofftechnik“. Aufgeteilt in verschiedene Foren, können hier bereits berufserfahrene und angehende Experten über die neuesten Entwicklungen in der Werkstofftechnik, Materialprüfung und Wärmebehandlung austauschen. Hinweise auf Seminare und Qualifizierungen unterstreichen den Charakter, das es hier um „Weiterbildung“ im besten Sinne geht. Frei nach dem Motto: Gut qualifizierte und weitergebildete Mitarbeiter stellen die richtigen Fragen und geben die guten Antworten.
    Ein weiteres wichtiges Standbein dieser Gruppe ist das Forum: „Stellenangebote“. Hier finden sich Jobangebote aus dem gesamten Bundesgebiet. Alle bestätigten Gruppenmitglieder können auf dieser Plattform selbst Stellenangebote einstellen, was besonders für Firmen der Branchen und Personaldienstleister interessant ist. Können Sie doch hier in Ihrer „richtigen“ Zielgruppe für Jobangebote werben.
    Daneben gilt es sich innerhalb der Szene zu vernetzen und sich kennenzulernen. Oft stellen sich Personen und Firmen vor, womit man interessante Einblicke in andere Bereiche erhält. Grundsätzlich gilt, wenn man sich untereinander über Xing vernetzt, kann man sich die Pflege der eigenen Kontakt-Adressdaten sparen, denn schließlich pflegt jeder seine geschäftlichen Kontaktdaten selbst und stellt auch Weiterbildungszertifikate und Zeugnisse in sein Profil ein.
    So kann man auch über Jahre hinweg auf einfachste Weise Kontakt halten und jemanden gezielt anschreiben.

    Damit wollten wir alle praktischen Vorteile, die Xing bietet, auch für die Materialprüfer, Werkstofftechniker und Wärmebehandler zugänglich machen. In diesem Sinne: Wann treffen wir uns in der Xing-Gruppe?!

    Schon in wenigen Tagen nach Gründung, knackte diese Gruppe bereits die 100 Mitgliedergrenze und sie wächst immer noch. Also, in dieser Gruppe zu sein lohnt sich.

    Categories TrainingCenter, Weiterbildung

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  • 2. Juli 2012
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    Was sind eigentlich … Messunsicherheiten? Teil 1 – Grundsätzliche Bemerkungen

    Die Messunsicherheit beschreibt die Genauigkeit einer Messung oder einer Prüfung. Die Prüfung ist eine Tätigkeit, die zu einer Feststellung führt, inwieweit ein Prüfobjekt eine Forderung erfüllt. Sie kann qualitativer oder quantitativer Art sein. Die Messung ist eine Tätigkeit, die zu quantitativen Aussagen über eine Messgröße führt – üblicherweise durch Angabe eines Zahlenwertes mit einer Einheit. Die Herangehensweise bei der Bestimmung von Messunsicherheiten für Mess- und Prüfergebnisse ist sehr ähnlich, daher ist im folgenden Text mit dem Wort Prüfung auch die Messung gemeint.

    Prüfungen können nie hundertprozentig genau sein. Schwankungen der Werkstoffeigenschaften im Probenvolumen, geringste Änderungen im Prüfprozess oder zeitliche Änderungen im Prüfgerät führen stets zu Schwankungen der Prüfergebnisse. Damit ergibt sich die Frage: Welche Auswirkungen haben solche Schwankungen auf die Prüfergebnisse?

    Der „wahre Wert“ einer Werkstoff- oder Bauteileigenschaft kann aus wirtschaftlichen Gründen nie exakt ermittelt werden – dafür wären sehr, sehr viele Messungen nötig. In der Praxis werden kleine Stichproben – beispielsweise ein Zugversuch oder drei Spektralanalysen – durchgeführt. Damit stellt sich eine weitere Frage: Wie gut repräsentieren die Ergebnisse dieser kleinen Stichproben die „wahren“ Bauteil- oder Werkstoffkennwerte?

    Beide Fragen können mit Hilfe statistischer Methoden beantwortet werden. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Messunsicherheit u. Sie beschreibt ein Intervall ±u, das den Mittelwert x der Stichprobe umgibt (Vertrauensintervall) und in dem sich der wahre Wert µ mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit (Vertrauensniveau) befindet.

    Den Mittelwert ermitteln wir, uns interessiert der wahre Wert, und die Messunsicherheit teilt uns mit, wie gut der Mittelwert den wahren Wert „getroffen“ hat. Typischerweise wird ein Vertrauensniveau von 95% gefordert. Das bedeutet, dass der wahre Wert µ mit 95%-iger Wahrscheinlichkeit innerhalb des Bereiches x ± u liegen muss. Je höher das geforderte Vertrauensniveau, desto breiter das Vertrauensintervall.

    Warum sind Messunsicherheiten so wichtig? Ihre Bedeutung soll durch drei Beispiele veranschaulicht werden:

      • Wenn zwei Labore ihre Prüfergebnisse vergleichen wollen, dann sollten natürlich auch ihre Prüfprozesse vergleichbar sein. Wenn beide Labore an derselben Stahlprobe einen mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,40% bzw. 0,43% ermittelt haben, ist der Unterschied von 0,03% dann eine signifikante Abweichung oder liegt er im Rahmen „normaler“ Streuungen?
      • Bei Konformitätsbewertungen (also Bewertungen, ob ein Produkt eine Anforderung erfüllt) spielen Messunsicherheiten eine zentrale Rolle. Wie bewerten wir zum Beispiel ein Bauteil, das eine Härte von mindestens 300 HV haben muss, wenn im Zeugnis eine mittlere Härte von 305 HV mit einer Messunsicherheit von ± 15 HV angegeben wurde?
      • Bei der Dimensionierung von Bauteilen ist die Messunsicherheit ebenfalls von Bedeutung. Ein Konstrukteur soll beispielsweise eine Brücke für eine bestimmte Anzahl von Menschen auslegen. Für den Konstrukteur ist es wichtig zu wissen, ob das Ergebnis der Ermittlung der „mittleren Masse“ eines Menschen 80 ± 5 kg oder 80 ± 15 kg beträgt.

     
    Die drei Beispiele zeigen, dass zu einem Prüfergebnis immer auch die Angabe der zugehörigen Messunsicherheit gehört, denn nur so können Prüfungen korrekt bewertet, verglichen und fundierte Entscheidungen getroffen werden.

    Manchmal können Messunsicherheiten auch eine große Bedeutung für unser ganz normales Alltagsleben haben. Wie genau messen eigentlich die Radargeräte, die zur Tempokontrolle benutzt werden? Punkt oder nicht Punkt? Das ist dann manchmal die Frage …

    Den zweiten Teil von „Was sind eigentlich … Messunsicherheiten?“ finden Sie unter diesem Link
    Eine Anmerkung:
    Werkstoff Service bietet Anwenderseminare zum Thema Messunsicherheiten in der Werkstoffprüfung an. Mehr dazu findet sich unter www.messunsicherheit.info .

    Categories TrainingCenter, Werkstofftechnik

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  • 20. Juni 2012
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    Französische Plattform zur Entwicklung zerstörungsfreier Werkstoffprüfverfahren

    Startschuss für eine französische Plattform zur Entwicklung zerstörungsfreier Werkstoffprüfverfahren

    Vor Kurzem startete die französische Plattform GERIM2 zur Entwicklung innovativer Spitzentechnologien für zerstörungsfreie Werkstoffprüfverfahren. GERIM2 widmet sich insbesondere den kontaktfreien Ultraschallprüfverfahren, der adaptiven Ultraschallbildgebung, der hochempfindlichen und hochauflösenden magnetischen Bildgebung, sowie der vollautomatisierten Röntgentomographie mit hoher Auflösung. In dem aus öffentlichen Mitteln finanzierten Projekt, soll der Austausch von neuen technologischen Anwendungsverfahren mit industriellen Anforderung kombiniert und weiterentwickelt werden.

    Weitere Informationen dazu finden Sie unter hier (und hier in französischer Sprache)

    Categories Allgemein, ExpertCenter

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  • 4. Mai 2012
    4511

    9.Teil – Kompetenz und Vertrauen, die Basis der Konformitätsbewertung

    Die Ausführungen des bisherigen Textes machten deutlich, dass es zahlreiche Varianten von Konformitätsbewertungen gibt:

    • sie können von Anbietern (erste Seite), Anwendern (zweite Seite) oder unabhängigen Dritten (dritte Seite) durchgeführt werden,
    • sie können auf der Basis von zertifizierten Managementsystemen, auf der Basis von Akkreditierungen oder ohne jede Zertifizierung bzw. Akkreditierung erfolgen,
    • sofern sie durch eine akkreditierte Stelle durchgeführt werden, können sie in Form von Prüfungen, Inspektionen oder Zertifizierungen erfolgen.

    Die Wahl der geeigneten Konformitätsbewertung kann eine Frage des Grades von Vertrauen sein, welches man bezüglich des Gegenstandes der Konformitätsbewertung aufbauen will – z.B. das Vertrauen in ein Produkt durch eine:

    • Anbieter-Erklärung,
    • Prüfung an einem baugleichen Produkt durch ein unabhängiges Prüflabor,
    • umfassende Inspektion des Produktes und der produktbezogenen Herstellungs- und Prüfprozesse durch eine Inspektionsstelle,
    • Produktzertifizierung durch eine Zertifizierungsstelle inkl. der Möglichkeit, Zertifikate oder Konformitätszeichen der Zertifizierungsstelle für die Kommunikation mit den Kunden zu nutzen.
    Zusammenfassende Darstellung von Konformitätsbewertungsstellen, Konformitätsbewertungen und Konformitätserklärungen

    Die Wahl der geeigneten Konformitätsbewertung kann eine Frage des Grades von Vertrauen sein, dass man den Adressaten der Konformitätsaussage geben will oder muss – z.B.:

    • Märkten,
    • konkreten Anwendern,
    • bestimmten Verbrauchern,
    • Behörden.

    Die Wahl der Konformitätsbewertung kann bestimmt werden durch den Grades an Vertrauen in die Konformitätsbewertung selbst – z.B. das Vertrauen in:

    • Kompetenz der Organisationen und Personen, die die Konformität bewerten,
    • Reproduzierbarkeit der Untersuchungen, die zur Konformitätsaussage geführt haben,
    • Präzision von Prüf- und Messgeräten und damit Prüf- und Messergebnissen,
    • Umgang mit Aufzeichnungen und vertraulichen Informationen inkl. Datensicherheit,
    • Vergleichbarkeit von Konformitätsaussagen inkl. der Art ihrer Ermittlung und Bewertung.

    Schließlich können bei der Wahl von Art und Organisation der Konformitätsbewertung auch kommerzielle Erwägungen eine Rolle spielen, denn die Aufwendungen für die Konformitätsbewertung werden mit dem Grad der Komplexität und mit dem Umfang der notwendigen Arbeiten steigen. Anbieter-Erklärungen nach DIN EN ISO/IEC 17050, Prüfungen nach DIN EN ISO/IEC 17025, Inspektionen nach DIN EN ISO/IEC 17020 oder Produktzertifizierungen nach DIN EN 45011 mit wiederkehrenden Überwachungen werden natürlich unterschiedliche Kosten verursachen.

    Abschließend soll in diesem Zusammenhang noch einmal das Beispiel der Schadensanalyse aufgegriffen werden. Sofern diese spezielle Form der Konformitätsbewertung durchgeführt werden muss, stellt sich die Frage: „Wer führt die Schadensanalyse durch?“

    • Ein „weithin bekannter“ Experte?
    • Ein öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger?
    • Ein nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Prüflabor?
    • Eine nach DIN EN ISO/IEC 17020 akkreditierte Inspektionsstelle?

    Bei dem Begriff Sachverständiger (bzw. Gutachter) handelt es sich nicht um eine geschützte Berufsbezeichnung, sondern um die Charakterisierung einer Person, die in ihrem Fachgebiet besondere Sachkunde und überdurchschnittliches Fachwissen vorweisen kann, so wie es auch von dem Personal der Inspektionsstelle gefordert wird, das für sachverständige Beurteilungen verantwortlich ist.

    Schlussendlich ist die Wahl der Person bzw. Institution, die eine Schadensanalyse durchführt, eine Frage des Vertrauens

    • in den Gegenstand der Konformitätsbewertung,
    • in die Kompetenz der Personen, die die Schadensanalyse durchführen,
    • in den Prozess der Konformitätsbewertung und in das Umfeld, in dem sie zustande kommt,
    • das beim Adressaten der Konformitätsaussage erzeugt werden soll,

    Sofern die Schadensanalyse durch eine akkreditierte Stelle durchgeführt wird, würde sich die Frage stellen „Prüflabor oder Inspektionsstelle?“ Grundsätzlich ist eine Schadensanalyse eine Sachverständigentätigkeit und damit eine Inspektionstätigkeit.

    Wenngleich Aufgaben und Kompetenz des Prüflabors nicht in der Durchführung von Inspektionen bestehen (selbst wenn Fachwissen beim Personal vorhanden ist), so ist die Durchführung von Schadensanalysen durch Prüflabore durchaus gängige, wenn auch hinterfragbare Praxis und entspricht nicht dem Gedanken der Normen DIN EN ISP/IEC 17020 und 17025.

    Losgelöst von der Frage „Prüflabor oder Inspektionsstelle?“ muss aber in jedem Falle gewährleistet sein, dass Verfahren für die Durchführung von Schadensuntersuchungen im Geltungsbereich der Akkreditierung verankert sind. Andernfalls kann die akkreditierte Stelle nicht für sich in Anspruch nehmen, im Sinne einer Akkreditierung die Kompetenz für die Durchführung von Schadensanalysen zu besitzen.

    P.S.:
    Der komplette Beitrag „Konformitätsbewertungen in der Werkstoffprüfung“ findet sich als pdf-Dokument hier

    Categories ExpertCenter, Qualitätsmanagement

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  • 27. April 2012
    5130

    8. Teil – Schadensanalyse und Konformitätsbewertung

    Im Rahmen von Schadensanalysen werden Produkte, Einsatzbedingungen für Produkte aber auch Anforderungen an Produkte und Prozesse analysiert. Es ist daher eine naheliegende Frage, wie sich Schadensanalysen in die bisher beschriebenen Konformitätsbewertungen einordnen.

    Hilfreich ist hierbei die Richtlinie VDI 3822 des Vereins Deutscher Ingenieure. Sie beschreibt Grundlagen, Begriffe und die Durchführung von Schadensanalysen. Die VDI-Richtlinie charakterisiert einen Schaden als „Veränderungen an einem Produkt, durch die eine oder mehrere seiner vorgesehenen Funktionen wesentlich beeinträchtigt oder unmöglich gemacht werden“ und empfiehlt im Rahmen der Schadensanalyse folgendes Vorgehen:

    1. Schadensbeschreibung – u.a. Dokumentation des Schadensbildes, Dokumentation von Positionen und Maßen, Erfassung relevanter Betriebsdaten, ggf. Einordung des Schadteils in das gesamte Funktionssystem, innerhalb dessen es funktionieren soll

    2. Bestandsaufnahme – u.a. Erfassung der Rahmenbedingungen, denen das schadhafte Produkt ausgesetzt war. Erfassung der Schadteilhistorie (Fertigung, Prüfung, Einsatz, …), Bewertung der Konstruktion und des Werkstoffes, Analyse der Fertigung und der betrieblichen Nutzung,

    3. Formulierung von Schadenshypothesen als Arbeitsgrundlage für die nachfolgenden Untersuchungen und Bewertung ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit und Nachweisbarkeit sowie ggf. Hinzuziehung von weiteren Sachverständigen für spezielle Fragestellungen,

    4. Durchführungen von Prüfungen (unter Beachtung eines Untersuchungsplans, der Wahl geeigneter Prüfverfahren und sinnhafter Probenentnahmen) mit dem Ziel, z.B. Werkstoff- und Gebrauchseigenschaften, verarbeitungsbedingte Eigenschaften und Belastungen zu erfassen,

    5. Auswertung der Prüfergebnisse und ihre Analyse hinsichtlich der Bestätigung oder Nichtbestätigung von Normen, Spezifikationen und der Schadenshypothesen sowie Entscheidung hinsichtlich Überprüfungen, Ergänzungen oder Änderungen der Punkte 2 bis 4,

    6. Ermittlung und Priorisierung der Schadensursachen und der schadensbegünstigen Einflüsse,

    7. Ableitung von Hinweisen zur Schadensabhilfe, welche sich beziehen können auf die eingesetzten Werkstoffe, die Konstruktion, die Fertigung, oder die Betriebsbedingungen,

    8. Erstellung eines Berichtes, der u.a. enthalten sollte: die Problemstellung, die durchgeführten Untersuchungen und ihre Bewertung, die Schadensursachen und Hinweise zur Schadensverhütung.

    Auch wenn die VDI-Richtlinie 3822 bezüglich der normativen Basis für die Schadensanalyse feststellt: „Als Grundlage werden die Normen DIN EN ISO 9001 und die DIN EN ISO/IEC 17025 angesehen“, so geht eine Schadensanalyse doch weit über eine Prüfung – also der Ermittlung von Merkmalen am Gegenstand einer Konformitätsbewertung nach einem Verfahren – hinaus. Die VDI-Richtlinie selbst ordnet die Schadensanalyse einer Sachverständigentätigkeit zu.

    Gegenüberstellung von Inspektion und Schadensanalyse als „Rückwärts-Inspektion“

    Betrachtet man die Schadensanalyse im Kontext der vorgestellten Konformitäts-bewertungen, so wird deutlich, dass sie eine Inspektionstätigkeit darstellt.
    Diese unterscheidet sich von der Prüfung vor allem durch die Komplexität des Bewertungsprozesses und die Bewertung nach allgemeinen Anforderungen, welche eine sachverständige Beurteilung notwendig macht.

    Eine typische Fragestellung im Rahmen der Schadensanalyse wäre „Warum versagte dieses Bauteils im Betriebseinsatz, und wie kann man das zukünftig verhindern?“ Diese Frage ist sehr artverwand mit der Fragestellung an eine akkreditierte Inspektionsstelle „Ist die Festigkeit dieses Bauteils ausreichend, um unter typischen Betriebsbedingungen zuverlässig zu funktionieren?“

    Die Schadensanalyse kann man im Kontext der verschiedenen Konformitätsbewertungen in gewisser Weise als „sachverständige Rückwärts-Inspektion“ interpretieren.

    Categories ExpertCenter, Qualitätsmanagement

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  • 20. April 2012
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    7.Teil – Konformitätsbewertung durch die nationale Akkreditierungsstelle

    In den Teilen 3, 4 und 5 wurden Aufgaben von Konformitätsbewertungsstellen (Prüflabore, Inspektionsstellen, Zertifizierungsstellen) beschrieben. Die Frage nach der Rolle der Akkreditierungsstelle im Konformitätsbewertungsprozess lautet: „Wer bewertet die Konformitätsbewerter?“

    Dies ist die Aufgabe der nationalen Akkreditierungsstelle – der Konformitätsbewertungsstelle der Konformitätsbewertungsstellen. Für die nationale Akkreditierungsstelle ist die Norm DIN EN ISO/IEC 17011 relevant.

    Die Bezeichnung „akkreditiertes Prüflabor“ bedeutet, dass dem Labor durch die Akkreditierungsstelle die Kompetenz zugesprochen wurde, Konformitätsbewertungen in Form von Prüfungen vornehmen zu können.

    Die Bezeichnung „zertifiziertes Prüflabor“ bedeutet, dass dem Labor durch eine Zertifizierungs-stelle bestätigt wurde, dass ein Managementsystem installiert ist und wirksam angewendet wird:

    • z.B. ein Qualitätsmanagementsystem nach DIN EN ISO 9001
    • oder ein Umweltmanagementsystem nach DIN EN ISO 14001
    • oder ein Arbeitssicherheitsmanagementsystem nach OHSAS 18001.

    Zertifizierung bedeutet nicht, dass dem Labor die Kompetenz zuerkannt wurde, Konformitätsbewertungen in Form von Prüfungen oder Messungen durchzuführen. Die Tätigkeit der nationalen Akkreditierungsstelle, der Deutschen Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) basiert auf der EU-Verordnung Nr. 765/2008 und dem deutschen Akkreditierungsstellengesetz (AkkStelleG). Die DAkkS ist seit dem 01.01.2010 alleinige Akkreditierungsstelle in Deutschland, erfüllt hoheitliche Aufgaben und ist daher vom Bund mit den Aufgaben der nationalen Akkreditierungsstelle beliehen. An die DAkkS und ihre Mitarbeiter werden in besonderem Maße Anforderungen an Unabhängigkeit, Unparteilichkeit und Integrität gestellt. Dies nicht zuletzt wegen der Tatsache, dass sie hoheitliche Aufgaben wahrnehmen und die letzte Instanz in der „Konformitätsbewertungskette“ darstellen.

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  • 17. April 2012
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    6. Teil – Konformitätsbewertung durch die akkreditierte Zertifizierungsstelle

    Die Kernkompetenz der akkreditierten Zertifizierungsstelle besteht in der Durchführung von Zertifizierungen. Das sind Konformitätsentscheidungen und -bestätigungen, ob festgelegte Anforderungen bezogen auf Produkte, Prozesse, Systeme oder Personen erfüllt werden. Zertifizierungen durch eine akkreditierte Zertifizierungsstelle sind stets Konformitätsbewertungen durch eine dritte Seite und für verschiedene Bereiche der Werkstoffprüfung relevant:

    • Prüflabore sind mitunter nicht akkreditiert, sondern nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert durch eine Zertifizierungsstelle, die ihrerseits nach DIN EN ISO/IEC 17021 akkreditiert ist.
    • Prüfpersonal für die zerstörungsfreie Prüfung kann z.B. nach DIN EN 473 zertifiziert sein durch eine Zertifizierungsstelle, die ihrerseits nach DIN EN ISO/IEC 17024 akkreditiert ist.
    • Produkte oder Prüfverfahren können durch eine Zertifizierungsstelle zertifiziert sein, die nach DIN EN 45011 akkreditiert ist.

    In der Akkreditierungsurkunde der Zertifizierungsstelle sind die Bereiche und Verfahrengelistet, für die der Zertifizierungsstelle durch die Akkreditierungsstelle die Kompetenz bestätigt wurde. Dies ist der Geltungsbereich der Akkreditierung der Zertifizierungsstelle. Die Zertifizierung (z.B. nach DIN EN 45011) folgt dem funktionalen Ansatz der DIN EN ISO/IEC 17000 am weitgehendsten und umfasst die:

    • Ermittlung und Bewertung der Konformität eines Produktes oder Prozesses, wobei die Konformitätsbewertungskriterien eindeutig aus den im Geltungsbereich der Akkreditierung definierten Normen bzw. normativen Dokumenten hervorgehen müssen,
    • Entscheidung über die Konformität, die nicht von den Personen getroffen werden darf, die die Konformität ermittelt bzw. bewertet haben,
    • Konformitätsbestätigung in Form eines Zertifikates,
    • regelmäßige Überwachung der zertifizierten Produkte oder Prozesse.

    Für Konformitätsermittlung nach DIN EN 45011 kann die Zertifizierungsstelle auf verschiedene Untersuchungsmethoden zurückgreifen – z.B. auf Prüfungen (Erstprüfung, Überwachungsprüfung, …), auf Audits (z.B. bei der Begutachtung des Qualitätsmanagementsystems) oder auf die Bewertung von Entwicklungsunterlagen. So wie die Prüfung eine Untersuchungsmethode einer Inspektionsstelle sein kann, so kann die InspektionTeil der Konformitätsermittlung im Rahmen einer Zertifizierung sein. Eine Zertifizierungsstelle kann Tätigkeiten, wie z.B. die Konformitätsermittlung und –bewertung, im Unterauftragvergeben, jedoch ist die Kompetenz des Unterauftragnehmers durch die Zertifizierungsstelle mit geeigneten Methoden zu ermitteln, die Gesamtverantwortung für den Zertifizierungsprozess muss bei der Zertifizierungsstelle bleiben und die Konformitätsentscheidung muss durch die Zertifizierungsstelle selbst mit eigenem fachkundigem Personal getroffen werden. Da die Zertifizierung nach DIN EN 45011 nicht für einen Zeitpunkt, sondern für einen Zeitraum ausgesprochen wird, muss die akkreditierte Zertifizierungsstelle u.a.

    • Verfahren haben für die regelmäßige Überwachung der Konformität,
    • ihre Kunden verpflichten, sie über alle geplanten Veränderungen am Gegenstand der Konformitätsbewertung zu informieren,
    • Festlegungen treffen, inwieweit Veränderungen am Gegenstand der Konformitätsbewertung zusätzliche Untersuchungen notwendig machen,
    • Regelungen haben für die Verwendung von Zertifikaten und Konformitätszeichen.

    Die Anforderungen an die Zertifizierungsstelle nach DIN EN 45011 gehen insofern über die Anforderungen an die akkreditierte Inspektionsstelle hinaus, als dass es bei der akkreditierten Zertifizierungsstelle um noch mehr Unparteilichkeit und Unabhängigkeit und damit um Vertrauen geht. Das äußert sich u.a. in folgenden Anforderungen an die Zertifizierungsstelle:

    • Sie muss frei sein von äußeren Zwängen kommerzieller oder finanzieller Art, und sie müssen ihre finanzielle Stabilität und Leistungsfähigkeit nachweisen.
    • Sie und der Antragsteller für eine Zertifizierung müssen einem formalisierten Antragsverfahren folgen, welches sicherstellt, dass der Antragsteller seine eigenen Rechte und Pflichten sowie die der Zertifizierungsstelle kennt und Klarheit über den Ablauf der Zertifizierung erlangt.
    • Sie und das von ihr (auch im Unterauftrag) eingesetzte Personal dürfen im Zusammenhang mit dem Zertifizierungsgegenstand nicht beraten oder sonstige Tätigkeiten durchführen, die ihre Unabhängigkeit gefährden könnten.
    • Sie muss die Konformitätsbewertung von der Konformitätsentscheidung personell trennen.
    • Sie muss besondere Vorkehrungen für den Schutz von Aufzeichnungen und sonstigen Informationen treffen, um Vertraulichkeit zu gewährleisten.
    • Sie muss eine Aufsicht haben, die u.a. die Einhaltung der grundsätzlichen Regeln und die finanzielle Situation überwacht

    Zusammenfassend liegt der Tätigkeitsschwerpunkt einer akkreditierten Zertifizierungsstelle in der:

    • Ermittlung und Bewertung der Konformität eines Produktes oder Prozesses,
    • Entscheidung über die Konformität durch Personen, die nicht bewertet haben,
    • Ausgabe einer Konformitätsbestätigung in Form eines Zertifikates,
    • regelmäßige Überwachung der zertifizierten Produkte oder Prozesse.

    Die Konformitätsbestätigung der akkreditierten Zertifizierungsstelle gilt nicht nur für den Zeitpunkt der (erstmaligen) Konformitätsermittlung und –bewertung, sondern bei regelmäßiger Überwachung auch für Zeiträume darüber hinaus.

    Schematische Darstellung des Konformitätsbewertungsprozesses einer akkreditierten Zertifizierungsstelle

    Eine typische Fragestellung an eine akkreditierte Zertifizierungsstelle wäre: „Kann eine branchenweit anerkannte Bescheinigung ausgestellt werden, dass Bauteile aus dem Werkstoff W123, die mit dem Verfahren V456 hergestellt werden, stets die Mindestfestigkeit von XXX nach Norm N789 erreichen?“ Der Konformitätsentscheidung gehen dabei Konformitätsermittlungen voraus, die sich aus Prüfungen, Inspektionen oder Audits zusammensetzen können, und die die Analyse von Bauteilen, von Herstellungs- und Prüfprozessen aber auch von Qualitätsmanagementsystemen und Personalqualifikationen zum Inhalt haben können.

    Schematisierung der sich überlagernden Aktivitäten von Prüflabor, Inspektionsstelle und Zertifizierungsstelle (DIN EN 45011) hinsichtlich der Konformitätsermittlung

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  • 17. April 2012
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    Was ist eigentlich … ein Edelstahl?

    Was verbinden wir in aller Regel mit dem Begriff Edelstahl? Und wann ist ein Stahl rostfrei und wann ist ein Stahl eigentlich „edel“, also ein Edelstahl?

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