Richtig und zum richtigen Zeitpunkt messen schafft Mehrwert für Produkte und Prozesse - denn Messen ist im Gegensatz zum Prüfen ein wertschöpfender Prozess. Wer die richtigen Messungen zum richtigen Zeitpunkt durchführt, verringert den Bedarf an Prüfungen. So werden nicht nur Produkte und Prozesse verbessert, sondern letztendlich wird die Gesamteffizienz eines Unternehmens die Rentabilität erhöhen. Der Messtechnik-Spezialist Mahr bietet präzise Fertigungsmessgeräte mit denen die Qualität der Werkstücke in der Produktion optimiert wird, der Ausschuss verringert wird und zugleich Kosten gesenkt werden können.

Zu den Aufgaben der Messsystemhersteller zählt die Bereitstellung von immer besseren und ausgereifteren Produkten. Paradoxerweise wird aber häufig argumentiert, dass ihre Anstrengungen bei der Produktentwicklung gegen die Interessen des Kunden laufen, da das Prüfen im Wesentlichen ein nicht wertschöpfender Prozess ist. Die Kunden müssen Kosten reduzieren und Prüfen bedeutet Kosten. Ergo ist der Preis von Highend-Form- und Oberflächen-Messsystemen – und folglich die Entwicklung von noch fortschrittlicheren Systemen – nicht gerechtfertigt. Sie sollten sich besser auf einfachere, genauere, zuverlässige und billigere Prüfgeräte konzentrieren.

Messen erhöht die Rentabilität
Es handelt sich zweifellos um ein interessantes und nicht zu unterschätzendes Argument. Die Prüfung ist tatsächlich ein nicht wertschöpfender Prozess, er zählt zu den Fertigungskosten, und die Unternehmen sind bestrebt, diese so gering wie möglich zu halten. Allerdings besagt ein zentraler Grundsatz der Deming'schen Philosophie über die statistische Prozessregelung, dass die Notwendigkeit von Werkstückprüfungen durch die Steuerung des entsprechenden Prozesses reduziert werden muss. Ich bin zwar für einfachere, genauere, zuverlässigere und auch billigere Prüfgeräte, was aber nicht bedeutet, dass die Messfähigkeit reduziert werden soll. Sie sollte im Gegenteil erhöht werden. Das Messen ist im Gegensatz zum Prüfen ein wertschöpfender Prozess, und vom messtechnischen Standpunkt kann die Fähigkeit, die richtigen Messungen zum richtigen Zeitpunkt durchzuführen, den Bedarf an Prüfungen verringern. Sie kann auch zu einer Verbesserung der Produkte und der entsprechenden Prozesse führen und letztendlich durch die Steigerung der Gesamteffizienz eines Unternehmens die Rentabilität erhöhen.

Prüfen versus Messen
Es gilt als allgemein anerkannt, dass zur Herstellung eines Qualitätsproduktes irgendeine Form von Messung oder Prüfung eine entscheidende Rolle spielt. Jedoch ist Messen nicht gleichbedeutend mit Prüfen. Gemäß Wörterbuch ist unter dem Verb prüfen eine sorgfältige und kritische Betrachtung, insbesondere im Hinblick auf Mängel, zu verstehen. Messen bedeutet hingegen die Bestimmung von Ausmaß, Größe, Menge und Leistung, vornehmlich durch den Vergleich mit einem Maßstab.

Messen ist also ein weiter gefasster Begriff. Prüfen bedeutet, dass jemand etwas erzeugt hat und feststellen möchte, ob es gut oder schlecht ist. Beim Prüfen wird stets eine Ja-Nein-Frage beantwortet: gut oder schlecht, bestanden oder durchgefallen, Go oder No-Go. Wenn man also Zeit und Geld zur Herstellung eines Gegenstandes aufgewendet hat und dann herausfindet, dass es wieder ein Ausschussteil gibt, dann war das ganze Geld reine Verschwendung.

Messen spart Prüfkosten
Die Prozessregelung hilft dabei, dieses Problem anzugehen und wird allgemein als hoch wertschöpfend angesehen. Wird dieses Prinzip noch einen Schritt weiter geführt, und werden passende Messungen zur Auslegung eines robusten Prozesses eingesetzt, der ein Mindestmaß an Regelung erfordert, werden dadurch die Kosten sowohl für die statistische Prozessregelung (SPC) als auch für die Prüfung reduziert. Geht man noch einen Schritt weiter und sieht man die passenden Messungen bereits im Produktdesignprozess vor, können weiterhin Prüfkosten gespart werden, indem man das zuverlässigste Design wählt und - unter Gewährleistung der Funktionalität des Produkts - möglichst breite Toleranzen festlegt.

Der Wert der Messung besteht in der Art von Entscheidungen, die auf der Grundlage dieser Messung getroffen werden können. Die Messung liefert Daten (Informationen im Gegensatz zu einer Ja-/Nein-Aussage) und Informationen fördern Entscheidungen. Man kann entscheiden, ein Design einem anderen vorzuziehen, weil es robuster ist. Oder man kann entscheiden, einen Fertigungsprozess einem anderen vorzuziehen, weil er geringere Investitionen in Ausrüstungen oder weniger Operationen erfordert oder eine engere Toleranz ergibt.

Paradoxerweise befinden sich in vielen Unternehmen die ältesten Ausrüstungen gerade in der Forschungs-&Entwicklungs-Abteilung, weil dort keine Späne anfallen und hier nichts wirklich angefertigt wird. Durch passende Investitionen in Ausrüstungen und durch die Vorverlagerung der Messtechnik zur Bereitstellung besserer Produkt- und Prozessdesign-Daten können die nachfolgenden Kosten aber drastisch gesenkt werden. Und nicht nur die Prüfkosten. Wenn Überlegungen zur Verbesserung der Messfähigkeit im Unternehmen angestellt werden, sollte dabei das gesamte Unternehmen in Betracht gezogen werden.

Unternehmensführung
Nehmen wir an, jemand führt ein Unternehmen. Auf der einen Seite stehen die Einnahmen aus dem Verkauf. Auf der anderen stehen die Kosten für Personal und Material sowie die Betriebsaufwendungen wie beispielsweise Telefon, Heizung und Strom und natürlich die Abschreibungskosten für die technische Ausrüstung. Was aus der Gegenüberstellung der beiden übrig bleibt, ist der Gewinn. Und die Gewinnmaximierung ist das Ziel der unternehmerischen Tätigkeit.

Durch Investieren in die Fähigkeit korrekte Messungen durchzuführen, kann der Einfluss all dieser Kosten minimiert werden. Werden weniger Prüfungen durchgeführt, werden weniger Prüfer benötigt und somit die Personalkosten reduziert. Ohne hohe Ausschussraten lassen sich die Materialkosten verringern. Und wenn weniger Geld für Prüfgeräte ausgegeben wird, werden die Betriebskosten reduziert.

Will man einen Produktionsleiter überzeugen, der für seinen Hochschulabschluss gelernt hat, dass das Prüfen nicht wertschöpfend ist und der nichts von Prüfungen hält (weil Prüfen etwas Schlechtes ist), muss man eine Sprache verwenden, die er versteht. Er muss verstehen können, wie sich korrekte Messungen vorteilhaft auf das Geschäft auswirken können. Andere Arten von Messungen sind nämlich wesentlicher Bestandteil des täglichen Geschäftslebens. Wie lange würde ein Finanzvorstand seine Stelle behalten, wenn er auf die Frage „Machen wir Gewinn?" antworten würde „Weiß ich nicht. Wir müssen das Monatsende abwarten und sehen, ob Geld übrig geblieben ist." In einem Unternehmen wird alles Mögliche gemessen, vom Lagerbestand bis hin zu den Forderungen, von den Urlaubstagen bis hin zur Einhaltung der Lieferzeiten.

Praktische Betrachtungen
Das sind natürlich keine neuen Ideen. Vor mehr als 400 Jahren sagte bereits Galileo: „Messen, was messbar ist und messbar machen, was noch nicht messbar ist." Und es war Lord Kelvin, der im 19. Jahrhundert behauptete: „Wenn Sie das, worüber Sie sprechen, messen und in Zahlen ausdrücken können, wissen Sie etwas darüber. Können Sie es jedoch weder messen noch in Zahlen ausdrücken, ist Ihr Wissen darüber dürftig und unbefriedigend..." Er sagte auch: „Was man nicht messen kann, kann man nicht verbessern."

Wer heute im Bereich des Qualitätswesens tätig ist, wird letztere Behauptung besonders treffend finden. Zur Verbesserung der Qualität muss man vor allem über einen Prozess Bescheid wissen, Daten sammeln, um Theorien zu bestätigen und auf dieser Grundlage Verbesserungen umzusetzen. Es ist wichtig, über die bestmöglichen Daten mit der kleinstmöglichen Messunsicherheit zu verfügen, um die besten Entscheidungen treffen zu können. Aber was bedeutet „wertschöpfendes Messen"? Wie bereits angedeutet, besteht der Wert einer Messung im Wert der Entscheidung, die anhand dieser Messung getroffen werden kann. Es ist nicht besonders nützlich, wenn man nur eine Angabe zur Bestimmung von gut/schlecht oder zum Vergleich mit der Toleranz eines ähnlichen Teils erhält.

Ein Beispiel für wertschöpfendes Messen besteht in der Messung von zwei unterschiedlich hergestellten oder entwickelten Bauteilen und der Bestimmung des unterschiedlichen Wertes eines jeden Bauteils. Falls ein Bauteil nicht funktioniert und das andere funktioniert, ist damit die Funktionstoleranz ermittelt. Werden die Messdaten dazu verwendet, die Toleranzen unter Beibehaltung der vollen Funktionsfähigkeit des Bauteils auf die maximal zulässigen festzulegen, so ist dies ein Beispiel für wertschöpfendes Messen. Durch einen besseren Toleranzwert wird sichergestellt, dass Tausende von Bauteilen, die später angefertigt werden, die Vorteile der breitestmöglichen Toleranz nutzen.

Ein weiteres Beispiel für wertschöpfendes Messen ist die Verwendung der Messdaten zur Bewertung zwei verschiedener Herstellprozesse eines Bauteils. Kann anhand der Daten bestätigt werden, dass der kostengünstigere Prozess für die Herstellung des Bauteils eingesetzt werden kann, lassen sich zehn- oder gar hunderttausende von Euro sparen.

Es ist wichtig, über reelle Daten zu verfügen. Die Prüftätigkeiten werden minimiert, wenn Design und Toleranzen optimiert sind und wenn der korrekte Prozess definiert worden ist. Je früher im Prozess gute Messungen durchgeführt werden können, desto besser ist das Unternehmen dran. Je frühzeitiger der Messprozess erfolgen kann, desto weniger Arbeit fällt später an. Anstatt 3.000 Bauteile während des Produktionsprozesses zu messen - oder einen nicht optimierten Prozess in dieser Hinsicht zu korrigieren - müssen nur 20 Prototypen gemessen werden.

Durch den ständigen Druck, wettbewerbfähig zu bleiben und Produkte auf den Markt zu bringen, werden häufig andere Prioritäten gesetzt: Man hat keine Zeit, die Funktionstoleranzen an Prototypen festzulegen und man glaubt, dass der Prozess später immer noch optimiert werden kann. Aber wie zahlreiche Studien beweisen, wird der Großteil der Kosten zu einem sehr frühen Zeitpunkt im Designprozess bestimmt. Nach der Wahl des Designs hat der Herstellprozess zwar Auswirkungen auf die Kosten, die Möglichkeiten werden jedoch durch das Design eingeschränkt. Ist schließlich der Prozess einmal gewählt, führen spätere Optimierungsversuche lediglich zu minimalen Verbesserungen auf der Kostenseite.

Geräte zur Entwicklung der bestmöglichen Produkte
Mitarbeiter im Qualitätswesen können dazu beitragen, ihr Unternehmen zu wertschöpfenden Messungen zu veranlassen. Sie müssen sicherstellen, dass die Geräte bereitstehen, die die Entwicklung der bestmöglichen Produkte und Prozesse erlauben und dass sie die Zeit zur Benutzung dieser Geräte haben. Unternehmen, die so handeln, können ihre Kosten erheblich minimieren und ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern. Richtig und zum richtigen Zeitpunkt messen schafft Mehrwert für Produkte und Prozesse und trägt letztendlich zum Geschäftserfolg bei.

Autor: Patrick Nugent, Mahr

Praxistipps

• Messen ist ein wertschöpfender Prozess und richtig und zum richtigen Zeitpunkt messen kann den Prüfbedarf reduzieren.
   
• Messungen können Produkte und Prozesse verbessern und durch Steigerung der Gesamteffizienz letztendlich die Rentabilität erhöhen.
   
• Der Wert einer Messung besteht im Wert der Entscheidung, die anhand dieser Messung getroffen werden kann

Es ist bekannt, dass sich unterschiedliche Materialien auf das Temperaturverhalten und damit auf die Messunsicherheit von Messgeräten auswirken. Bei der Konzeption der ULM-Baureihen wurde dieses berücksichtigt.

Zur Korrektur temperaturbedingter Veränderungen des Messgerätes ist deshalb in der Gerätesoftware EKM-W32/NT ein Korrekturprogramm integriert (Nullpunktstabilisierung). Zusätzlich kann die Temperatur des Messobjektes und eines eventuell verwendeten Normales gemessen und das Messergebnis auf 20°C zurückgeführt werden. Dazu notwendige Temperatursensoren sind im Längenmessgerät eingebaut. Deren Messwerte werden durch ein Temperaturmessgerät ausgewertet und online der Messsoftware EKM-W32/NT übergeben.

Das Temperaturmessgerät und die Temperaturfühler sind Bestandteil der Gerätegrundausrüstung. Dieses Konzept gewährleistet, dass wir in der Summe aller (auch nicht thermischer) Fehlereinflüsse eine Längenmessabweichung von MPEE1 = (0,1+L/2000) μm (Messgerät mit erhöhter Genauigkeit) bzw. MPEE1 = (0,3+L/1500) μm (Messgerät mit Standardgenauigkeit) garantieren können. Dabei brauchen wir die Temperaturbedingungen für den Messraum nicht einmal so weit einzuschränken, wie es einige Hersteller derartiger Geräte tun müssen.

Das frühere Gerät ULM 600 besaß diese intelligente Software nicht. Die dort ergriffenen konstruktiven Maßnahmen zur thermischen Stabilität hatten aber ein Grundbett mit geringer Steifigkeit zur Folge. Die neuen Geräte mit Hartgesteinsbetten weisen diesen Nachteil nicht mehr auf, d.h. sie sind wesentlich stabiler, so dass große Messobjektgewichte bzw. Gewichtsunterschiede zwischen einem Messobjekt und einem Normal keinen bzw. wesentlich geringeren Einfluss auf die Messunsicherheit haben. Der Einsatz der Luftlagertechnik ermöglicht dem Anwender die wesentlich schnellere und einfachere Verschiebung des ABBE-Messelementes und der Gegenpinole und damit letztendlich einen Zeitgewinn. Die Luftlagertechnik lässt sich in Verbindung mit Hartgestein wesentlich ökonomischer realisieren als in Verbindung mit Stahl bzw. Guss.

Der Einsatz von Hartgestein ermöglicht dem Messgerätehersteller, wesentlich schneller bzw. überhaupt erst auf spezielle Kundenanforderung, ökonomisch bezüglich individuellen Grundbettlängen zu reagieren. Hartgestein hat ein günstigeres Dämpfungsverhalten. Damit haben Schwingungen, die von außen auf das Messgerät übertragen werden, wesentlich geringeren Einfluss auf das Messergebnis.

Die Wartungsaufwendungen an Hartgesteinsbetten sind wesentlich geringer, da keine Korrosion auftritt. Hartgestein ist rostsicher und säurebeständig. Hartgestein ist elektrisch nicht leitend und unmagnetisch. Wegen der größeren Härte ist Hartgestein verschleißfester als Stahl. Kleinere Beschädigungen der Führungsflächen von Hartgesteinsbetten haben keinen Einfluss auf die Führungsgenauigkeit, da bedingt durch die Steinstruktur nur kleine Linsen ohne Grat ausplatzen.

Bei Metallbetten sind in diesem Falle kostspielige Reparaturen durch Spezialisten erforderlich. Hartgesteinsbetten beinhalten keine im Material eingeprägten Eigenspannungen. Damit bleibt die Grundbettoberfläche in ihrer Form langzeitstabil. Guss unterliegt trotz entsprechender technologischer Behandlung während der Bearbeitung einem Alterungsprozess und bleibt damit nicht formtreu.

Aufgrund der hohen Steifigkeit und Ebenheit der Hartgesteinsgrundbettoberseite können die durch die Messschlitten nicht abgedeckten Bereiche auch für andere Prüfaufgaben (Temperierung von Messobjekten, Einsatz analog eines Messbalkens bzw. einer Messplatte, ....) verwendet werden.

Zusammenfassend wird ersichtlich, dass bei Berücksichtigung der dem Hartgestein innewohnenden physikalischen Eigenschaften bei der Gerätekonstruktion eine Vielzahl von Gründen für den Einsatz auch bei Universallängenmessgerät spricht.