Add-in für das Dashboard zur Analyse von Messsystemen
Messsystemanalyse (MSA)
Industrielle Fertigungsprozesse weisen häufig viele Schwankungsquellen und enge Toleranzen auf. Daher ist das Verständnis der den Daten zugrunde liegenden Schwankungen oft ein entscheidender Schritt zur Prozessverbesserung.
Die Messsystemanalyse umfasst statistische Werkzeuge und Methoden zur Analyse der Variabilität eines Prozesses. Insbesondere die Messsystemanalyse (MSA) unterteilt die Variabilität in verschiedene Kategorien: Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit. Sie helfen dabei, die Konsistenz eines Prozesses unter identischen und variierenden Bedingungen zu messen.
Das Add-in „Dashboard zur Messsystemanalyse“ für JMP 19 und höher bietet Anwendern einen komfortablen Überblick über ihr Messsystem. Es erstellt ein übersichtliches und individuell anpassbares Dashboard, das sich auf vielfältige Weise teilen lässt und somit für jeden Anwender optimal geeignet ist. Das Add-in nutzt eine gezielte Auswahl an Elementen der umfassenden MSA-Plattform von JMP, um Visualisierungen und Statistiken bereitzustellen, die die Variabilität eines Prozesses effizient und aussagekräftig darstellen.
Das Add-in finden Sie im MSA Dashboard: JMP Marketplace .
Das MSA Dashboard-Add-in
Dieser Abschnitt erläutert jedes Element des MSA Dashboard-Add-ins anhand der Beispieldaten Gasket.jmp (Wheeler 2006). Eine Datentabelle mit den zugehörigen Skripten finden Sie im Anhang dieses Blogbeitrags.
Dialog
Um den Startdialog zu öffnen, wählen Sie im Add-In-Menü „MSA Dashboard“ aus. Dieser Dialog ist der MSA-Plattform von JMP nachempfunden. Für die weitere Bearbeitung benötigen Sie lediglich zwei Spalten. Mindestens eine fortlaufende Spalte muss als Y/Messwert und eine weitere als Teile-/Proben-ID-Variable zugewiesen werden. Optional können Sie eine oder mehrere Gruppierungsspalten auswählen.
Figure 1: Menu selectionAbbildung 1: Menüauswahl
Anschließend stehen verschiedene weitere Optionen zur Verfügung. Zunächst kann der Benutzer den für sein Studiendesign geeigneten Modelltyp auswählen. Zur Auswahl stehen gekreuzte und verschachtelte Modelle. Außerdem kann er für das Streudiagramm entweder die Standardabweichung oder die Spannweite verwenden sowie das Signifikanzniveau (α) und den Sigma-Multiplikator auswählen, die in einigen Berechnungen verwendet werden.
Figure 2: DialogAbbildung 2: Dialog
Die App bietet außerdem Optionen zum Hinzufügen oder Bearbeiten optionaler MSA-Metadaten (Toleranzbereich, Toleranzgrenzen, historischer Mittelwert und historisches Sigma), die für Ihren Prozess relevant sein können. Standardmäßig versucht das MSA-Dashboard, ohne Auswahl im MSA-Metadatenbereich, die MSA-Metadaten für den Prozess anhand einer gespeicherten MSA-Spalteneigenschaft abzurufen, z. B. historisches Sigma und Toleranzbereich. Dies lässt sich jedoch auf zwei Arten ändern. Erstens kann der Benutzer das Kontrollkästchen „Metadatendialog starten“ aktivieren. Dadurch öffnet sich ein zusätzlicher Dialog, sobald der Benutzer im ersten Dialog auf „OK“ geklickt hat. In diesem Metadatendialog kann der Benutzer einen Toleranzbereich auf verschiedene Arten eingeben, z. B. als Bereich, als zweiseitige oder als einseitige Grenze. Der Metadatendialog wird automatisch mit allen bereits in der MSA-Spalteneigenschaft vorhandenen Metadaten befüllt. Wenn der Benutzer außerdem das Kontrollkästchen „Spezifikationsgrenzen für Toleranz verwenden“ aktiviert, verwenden die Toleranzgrenzen und der Bereich alle Spezifikationsgrenzen, die in der Spalteneigenschaft „Spezifikationsgrenzen“ gespeichert wurden.
Figure 3: Metadata entryAbbildung 3: Metadateneintrag
Schließlich besteht die Möglichkeit, beim Start des Dashboards alle verfügbaren Bedienfelder für die Diagramme ein- oder auszublenden. Nachdem alle gewünschten Optionen ausgewählt und die erforderlichen Spalten festgelegt wurden, startet ein Klick auf „OK“ die Dashboard-Generierung.
Gesamtlayout
Das MSA-Dashboard besteht hauptsächlich aus einer Rastergrafik, die einen schnellen und aussagekräftigen Einblick in das Messsystem des jeweiligen Prozesses ermöglicht. Optionen, die das gesamte Dashboard betreffen, finden Sie im Hauptmenü (rotes Dreieck). Optionen für einzelne Komponenten finden Sie im Menü (rotes Dreieck) des jeweiligen Bereichs, der die Komponente enthält.
Figure 4: Full default dashboardAbbildung 4: Vollständiges Standard-Dashboard
Balkendiagramm der Varianzkomponenten
Das Balkendiagramm zur Varianzkomponente (oben links) dient der Darstellung der Variabilitätsquellen im Messsystem. Es bietet verschiedene Optionen im Bedienfeld oder im Menü (rotes Dreieck). Diese Optionen sind in drei Hauptkategorien unterteilt:
- Grafische Optionen.
- Kennzahlen.
- Prozentuale Kennzahlen.
Die Kategorie „Grafikoptionen“ umfasst das Ein- und Ausblenden von Beschriftungen, um die Werte für jeden Balken im Diagramm anzuzeigen oder auszublenden; das Ein- und Ausblenden von Detailbalken, um den Reproduzierbarkeitsbalken in die einzelnen Komponenten zu erweitern oder diese wieder auf den Reproduzierbarkeitsbalken zu reduzieren; und das Ein- und Ausblenden von Gesamtbalken, um einen Balken anzuzeigen, der die gesamte Prozessvariation darstellt.
Die Kategorie „Metriken“ umfasst alle Metrikoptionen außer prozentualen Metriken. Zu diesen Optionen gehören die Varianzkomponente, die Standardabweichung und die Variation (6 * Standardabweichung) . Keine dieser Optionen ist bei der Erstinstallation standardmäßig aktiviert.
Die Kategorie „Prozentuale Kennzahlen“ umfasst alle prozentualen Kennzahlenoptionen, darunter die Gesamtvarianzkomponente (% Gesamtvarianzkomponente), die Standardabweichung (% Standardabweichung), die Toleranz und die Prozessvarianz. Die Option „Gesamtvarianzkomponente“ ist standardmäßig ausgewählt. Die Option „Toleranzkomponente“ ist nur verfügbar, wenn ein Toleranzbereich oder Toleranzgrenzen angegeben wurden, und die Option „Prozessvarianzkomponente“ ist nur verfügbar, wenn ein historischer Sigma-Wert angegeben wurde.
Alle Optionen außer „Metriken“ und „Prozentmetriken“ können miteinander kombiniert werden. Wenn Sie eine Option in einer der Metrikkategorien auswählen, werden die Optionen in der jeweils anderen Kategorie automatisch deaktiviert.
Figure 5: Bar chartAbbildung 5: Balkendiagramm
Durchschnittsdiagramm
Das unterhalb des Balkendiagramms der Varianzkomponenten dargestellte Mittelwertdiagramm ist ein Kontrolldiagramm zur Visualisierung der beobachteten Variabilität. Es zeigt die Teilmittelwerte für jede Kombination mit den auf allen Daten basierenden Kontrollgrenzen. Anhand dieser Grenzen lässt sich feststellen, ob Ihr Messsystem geeignet ist, Unterschiede zwischen den Teilen zu erkennen. 
Figure 6: Average chart Abbildung 6: Durchschnittsdiagramm
Streudiagramm
Das Streudiagramm, das sich unterhalb des Mittelwertdiagramms befindet, ist ein Kontrolldiagramm, das entweder die Spannweiten oder die Standardabweichungen der einzelnen Messwiederholungen anzeigt. Es dient dazu, zu visualisieren, ob die Variabilität zwischen den Wiederholungen über die verschiedenen Variablen hinweg konsistent ist. Sowohl das Mittelwertdiagramm als auch das Streudiagramm bieten keine Anpassungsmöglichkeiten.
Figure 7: Dispersion chart Abbildung 7: Streudiagramm
Gruppierungsdiagramm
Das Gruppierungsdiagramm in der oberen rechten Ecke zeigt die einzelnen Punkte nach einer Gruppierungsvariablen an, sofern eine solche angegeben wurde. Andernfalls werden alle Punkte zusammen angezeigt. Über das Bedienfeld oder das Menü mit dem roten Dreieck kann die verwendete Gruppierungsvariable gewechselt werden, falls mehrere angegeben wurden. Zusätzlich lässt sich das Diagramm durch Umschalten der Grafikoptionen (Punkte, Boxplot und verbundene Mittelwerte) anpassen. 
Figure 8: Grouping chart Abbildung 8: Gruppierungsdiagramm
Teiletabelle
Das Teildiagramm unterhalb des Gruppierungsdiagramms dient dazu, den Gesamttrend der einzelnen Teile hervorzuheben. Dazu verbindet eine Linie die Mittelwerte der einzelnen Teile. Sofern vorhanden, werden die Punkte anhand der Gruppierungsvariablen farblich dargestellt. Sind mehrere Gruppierungsvariablen angegeben, kann der Benutzer über das Bedienfeld oder das Menü mit dem roten Dreieck festlegen, welche Variable zur Farbgebung der Punkte im Diagramm verwendet wird.
Figure 9: Part chart Abbildung 9: Teiletabelle
Interaktionsdiagramm
Das Interaktionsdiagramm unterhalb des Teildiagramms veranschaulicht die Wechselwirkung zwischen den Gruppierungsvariablen und der Teilvariablen. Es wird nur bei gekreuzten Versuchsplänen mit mindestens einer Gruppierungsvariablen angezeigt. Die Gruppierungsvariable dient als Overlay-Variable. Ähnlich wie beim Teildiagramm kann der Benutzer, falls mehrere Gruppierungsvariablen vorhanden sind, die für das Overlay verwendete Variable über das Bedienfeld oder das Menü (rotes Dreieck) festlegen. 
Figure 10: Interaction plot Abbildung 10: Interaktionsdiagramm
Zusammenfassender Bericht
Der Übersichtsbericht ist standardmäßig ausgeblendet, kann aber über das Hauptmenü (rotes Dreieck) aufgerufen werden. Er erscheint unterhalb der Diagramme, sobald er aktiviert ist. Der Übersichtsbericht verfügt über ein eigenes Menü (rotes Dreieck) mit verschiedenen Optionen. Standardmäßig werden die Ergebnisse der AIAG-Messgeräteanalyse (AIAG) angezeigt, aber auch die Ergebnisse der EMP-Messgeräteanalyse (EMP) und die EMP-Ergebnisse sind verfügbar.
Benutzerdefinierte Beschreibung
Im oberen Bereich des MSA-Dashboard-Berichts befindet sich ein bearbeitbares Beschreibungsfeld. Sie erreichen dieses Feld über die Option „Beschreibung bearbeiten“ im Hauptmenü (rotes Dreieck). Nach der Auswahl wird automatisch ein Beschreibungstext im oberen Bereich des Dashboards in einem bearbeitbaren Textfeld hinzugefügt. Dieser Text enthält Informationen zum Studiendesign und kann frei bearbeitet werden. Nach Abschluss der gewünschten Änderungen kann der Benutzer auf die Schaltfläche „Beschreibung festlegen“ klicken, um die Beschreibung statisch anzuzeigen. Um weitere Änderungen vorzunehmen oder die Beschreibung auszublenden, stehen die entsprechenden Optionen erneut zur Verfügung, wenn der Benutzer im Hauptmenü (rotes Dreieck) erneut „Beschreibung bearbeiten“ auswählt. Mit der Option „Beschreibung ausblenden“ wird die Beschreibung ausgeblendet, wobei alle vorgenommenen Änderungen erhalten bleiben. 
Figure 11: Custom description Abbildung 11: Benutzerdefinierte Beschreibung
Speicheroptionen
Das primäre Menü mit dem roten Dreieck bietet außerdem mehrere Optionen zum Speichern des Berichts, darunter:
- Als PDF speichern.
- Als Bild speichern.
- Als interaktives HTML speichern.
- In die Zwischenablage kopieren.
- Skript in Datentabelle speichern.
- Skript im Skriptfenster speichern.
Die ersten vier Optionen blenden die Diagramm-Bedienfelder beim Speichern vorübergehend aus. Die letzten beiden Optionen speichern alle Änderungen, die über die Menüs mit den roten Dreiecken oder die Bedienfelder vorgenommen wurden, als JSL-Skript. Änderungen, die außerhalb dieses Weges vorgenommen wurden, wie z. B. Größenänderungen oder Optionen, die per Rechtsklick ausgewählt wurden, werden jedoch nicht im JSL-Skript gespeichert.
Figure 12: Full customized dashboardAbbildung 12: Vollständig angepasstes Dashboard
Zusätzliche Ressourcen
Eine Beispieldatentabelle mit einem im Skript gespeicherten, benutzerdefinierten Dashboard finden Sie in der beigefügten Datei: Gasket - MSA Dashboard Blog Beispiel.jmp .
Für weitergehende Analysen von Messsystemen empfiehlt sich die MSA-Plattform in JMP. Die vollständige MSA-Plattform umfasst zusätzliche Werkzeuge, Analysen und Optionen zur Bewertung von Messsystemen, einschließlich der Unterstützung komplexerer Modelle.
Um mehr über Messsystemanalyse (MSA) zu erfahren, können Sie den kostenlosen Kurs„Statistical Thinking for Industrial Problem Solving (STIPS)“ von JMP belegen oder das Statistik-Wissensportal von JMP besuchen, um mehr über MSA und andere statistische Methoden zu erfahren. MSA wird in Kapitel 3: Qualitätsmethoden in STIPS behandelt.
Referenzen
Donald J. Wheeler (2006). EMP III: Bewertung des Messprozesses und Umgang mit unvollständigen Daten. Zweite Auflage, SPC Press, Inc., Knoxville, TN
