Просмотр по категориям
Введение: Почему анализ измерительных систем (MSA) важнее, чем думает большинство команд.
На многих заводах, От 10% до 30% наблюдаемой вариации процесса может быть обусловлена самой измерительной системой., а не контролируемый процесс. Это означает, что часть брака не является настоящим браком, некоторые результаты, выходящие за пределы допустимых параметров, являются ложными срабатываниями, а некоторые данные о возможностях менее достоверны, чем кажутся. Анализ измерительных систем (MSA) Это помогает инженерам по качеству и технологическим процессам отличать истинные отклонения процесса от погрешности измерений, прежде чем принимать решения о локализации, корректировке процесса или составлении отчетов для клиентов.
Проще говоря, MSA задает важный вопрос: можно ли доверять данным, полученным с помощью измерительных приборов, приспособлений, методов тестирования и инспекторов? Если ответ отрицательный, даже стабильный процесс может казаться нестабильным, а эффективный — неэффективным. Именно поэтому слабые системы измерений часто приводят к скрытым издержкам из-за ложных срабатываний, пропущенных дефектов, переделок и вводящей в заблуждение информации. СПК или результаты CPK.
В этой статье объясняется, что такое анализ измерительных систем, как он вписывается в систему контроля качества в производстве и какое место занимает анализ повторяемости и воспроизводимости измерений (Gage R&R) в более широкой структуре анализа измерительных систем. Вы также узнаете о пяти основных свойствах анализа измерительных систем, как шаг за шагом проводить исследование Gage R&R и как правильно интерпретировать результаты, чтобы данные измерений способствовали принятию более обоснованных решений на производственном участке.
Что такое анализ измерительных систем и как он вписывается в контроль качества в производстве?
MSA определяет, насколько можно доверять этим цифрам.
МСА Это структурированный способ оценки того, достаточно ли точен и последователен ваш процесс измерений для принятия решений в области качества. В производстве этот процесс включает в себя измерительный прибор, приспособление, метод, окружающую среду, состояние детали, программное обеспечение и людей, использующих инструмент. Анализ измерительных приборов в контроле качества производства имеет значение, потому что даже эффективный процесс может выглядеть нестабильным, если система измерений добавляет слишком много шума. Прежде чем реагировать на тенденции, забраковывать детали или запускать производство, необходимо провести анализ измерительных приборов. корректирующие действия, Вам необходимо быть уверенным, что данные отражают характеристики продукта, а не метод контроля качества.
MSA — это общая дисциплина, а Gage R&R — одно из исследований в её рамках. Полный подход MSA рассматривает несколько свойств измерительной системы, включая правильность её центрирования, стабильность во времени и получение схожих результатов разными операторами. Gage Repeatability and Reproducibility фокусируется конкретно на вариативности: какая её часть обусловлена самим оборудованием, а какая — различиями в квалификации оценщиков.
Почему погрешность измерений создает риск принятия решений
Причина, по которой система MSA заслуживает внимания, заключается в риске принятия решений. Инженеры по качеству проводят измерения не из любопытства; они проводят измерения для принятия, отклонения, сортировки, корректировки, выпуска или эскалации. Если система измерений слаба, можно совершить две дорогостоящие ошибки: допустить бракованные детали или отклонить качественные. В условиях крупносерийного производства даже небольшой процент ошибок может привести к значительному количеству брака, доработок, затрат на сортировку или ухудшению качества для клиента.
Рассмотрим станцию контроля размеров в автомобилестроении, где диаметр отверстия проверяется с помощью цифрового нутромера. Если допуск детали жесткий, а погрешность измерения велика по сравнению с этим допуском, детали, находящиеся на грани допустимого состояния, могут меняться между «пройдено» и «не пройдено» в зависимости от того, кто их измеряет и когда проверяет. Это создает нестабильность в диаграммах статистического контроля процессов и путаницу в цехе. Команды могут корректировать процесс, который фактически работал нормально, что добавляет к погрешности измерения еще и предотвратимые отклонения в процессе.
Полезное правило — разделять общую вариативность процесса и вариативность системы измерений. Общая вариативность — это то, что вы наблюдаете в данных; вариативность системы измерений — это та часть, которая обусловлена способом измерения. Если слишком большая часть наблюдаемого разброса обусловлена системой измерений, процесс выглядит хуже, чем есть на самом деле, и показатели производительности становятся менее надежными.
Ошибки определения местоположения против ошибок распространения
МСА Это также помогает инженерам различать два основных типа ошибок: ошибки, связанные с местоположением и ошибки, связанные с распространением. Ошибки определения местоположения смещают результаты от истинного значения, в то время как ошибки разброса делают повторные измерения слишком непоследовательными. Это различие важно, поскольку корректирующие действия различны. Система с ошибкой определения местоположения может нуждаться в калибровке или коррекции эталонного значения, в то время как система с чрезмерным разбросом может потребовать усовершенствования приспособлений, улучшения инструкций по работе или переобучения операторов.
Пример входного контроля электроники наглядно это демонстрирует. Предположим, поставщик поставляет прецизионные резисторы, и ваша команда приемки измеряет расстояние между выводами с помощью системы машинного зрения. Если система постоянно показывает разницу в 0,03 мм, это проблема с расположением. Если же показания каждый раз различаются для одного и того же компонента, это проблема разброса, и именно здесь показатель Gage R&R становится особенно важным.
Пять основных свойств MSA: смещение, линейность, стабильность, повторяемость и воспроизводимость.
Если вы хотите узнать о практическом применении МСА, Эти пять свойств являются основными критериями, позволяющими определить, заслуживает ли система измерений доверия.
Эта структура важна, прежде чем проводить исследования возможностей, ужесточать контрольные пределы или принимать решение о том, как проводить исследование воспроизводимости и повторяемости измерений (Gage R&R). Процесс может выглядеть нестабильным просто потому, что измерительный прибор нестабилен, а эффективный процесс может выглядеть слабым, потому что метод измерения вносит слишком большую вариативность. В исследованиях возможностей процесса в контроле качества производства это различие предотвращает принятие ошибочных решений на основе неверных данных.
Предвзятость
Смещение — это разница между средним измеренным значением и известным эталонным значением. Оно показывает, постоянно ли система показывает завышенные или заниженные значения. Это ошибка определения местоположения, а не проблема разброса.
Простым примером служит динамометр. Если сертифицированный стандарт 10,00 Н·м многократно измеряется со средним значением 10,18 Н·м, система имеет положительное смещение. Если игнорировать это смещение, результаты измерения крутящего момента могут указывать на перетягивание или недотягивание там, где их нет.
Линейность
Линейность показывает, остается ли смещение постоянным во всем диапазоне измерений. Прибор может хорошо работать вблизи целевого значения, но становиться менее точным в нижнем или верхнем диапазоне. Это создает неравномерный риск принятия решений для различных размеров продукции или диапазонов технических характеристик.
Например, цифровой высотомер может показывать точные значения на отметке 20 мм, но завышать их на отметке 150 мм. В этом случае данные контроля коротких деталей могут быть надежными, а данные более крупных деталей — нет. Это важно, когда один прибор используется в нескольких семействах изделий или диапазонах характеристик.
Стабильность
Стабильность системы определяется по тому, изменяется ли она со временем при измерении одного и того же эталонного значения. Она выявляет дрейф, вызванный износом, окружающей средой, состоянием приспособления, проблемами с батареей или потерей калибровки. Стабильная система обеспечивает сопоставимые результаты сегодня, на следующей неделе и в следующем месяце.
Ручной штангенциркуль, используемый при входном контроле, может проходить контрольную проверку в утреннюю смену, но после нескольких недель интенсивного использования показывать постепенное смещение. Если эта тенденция не будет учтена, инженеры могут ошибочно принять качество продукции поставщика за изменение, в то время как на самом деле происходит дрейф инструмента. Стабильность особенно важна в тех случаях, когда для проведения аудитов требуются подтверждающие доказательства постоянного контроля измерений.
Повторяемость
Повторяемость — это вариация, возникающая при тот же оператор Измерения одной и той же детали проводятся несколько раз с использованием одного и того же измерительного прибора и метода. Это отражает согласованность оборудования и метода в контролируемых условиях. В большинстве исследований Gage R&R это называется вариацией оборудования.
Распространенная неисправность возникает, когда деталь трудно установить или контактное усилие непостоянно. Например, измерение отверстия может варьироваться, поскольку измерительная головка чувствительна к углу или глубине вставки. Высокая погрешность повторения означает, что сам инструмент, приспособление или метод измерения нуждаются в доработке, прежде чем обучение оператора сможет помочь.
Воспроизводимость
Воспроизводимость — это разница между разные операторы Измерение одной и той же детали одним и тем же инструментом. Это отражает, насколько хорошо метод подходит для разных оценщиков. Именно здесь часто проявляются нечеткие рабочие инструкции.
На сборочной линии электронных компонентов три инспектора могут измерять высоту паяного соединения по-разному, поскольку они выравнивают деталь под микроскопом немного по-разному. Если один оператор постоянно показывает завышенные значения, а другой — заниженные, проблема заключается не только в измерительном приборе, но и в методике измерения. Прежде чем командам начнут доверять данным контроля, им необходимы как низкая повторяемость, так и низкая воспроизводимость результатов.
Как провести исследование воспроизводимости и повторяемости измерений шаг за шагом
Прежде чем прикасаться к измерительному прибору, определите область исследования.
Если вы хотите узнать, как правильно провести исследование воспроизводимости и повторяемости измерений (Gage R&R), начните с производственного решения, которое подтверждается результатами измерений. На технологическом участке, производящем прецизионные втулки клапанов, группа контроля качества использует цифровой нутромер для проверки допуска внутреннего диаметра 25 000 ± 0,020 мм. Цель исследования состоит не в том, чтобы просто “проверить измерительный прибор”, а в том, чтобы подтвердить, достаточно ли надежна эта система измерений для выпуска продукции, регулировки и анализа производственных возможностей.
Перед началом работы необходимо точно зафиксировать метод измерения в том виде, в котором его используют операторы в цеху. Это включает в себя очистку деталей, температурные условия, крепление, место измерения, обнуление измерительного прибора и правила считывания показаний. Если какой-либо из этих условий изменится в ходе исследования, вы можете в итоге измерить вариативность метода, а не истинную вариативность оборудования или квалификации оценщика.
Выберите компоненты, которые соответствуют реальному диапазону технологического процесса.
Выбор деталей Именно здесь многие исследования незаметно терпят неудачу. Для этой обрабатывающей ячейки инженер должен отобрать 10 деталей, охватывающих фактический диапазон параметров процесса, включая детали, находящиеся в нижней, средней и верхней части диапазона спецификаций и параметров процесса. Если все 10 деталей практически идентичны, исследование недооценит способность системы различать отличия между отдельными деталями.
Используйте серийные детали, а не эталонные образцы, если только для конкретного применения не требуются эталонные образцы. Цель состоит в том, чтобы МСА Контроль качества на производстве заключается в проверке измерительной системы в реалистичных условиях. Каждая деталь должна быть уникально промаркирована таким образом, чтобы оценщики не могли определить ее ожидаемый размер.
Выберите оценщиков и разработайте план судебного разбирательства.
Выбирать 2-3 оценщика которые обычно выполняют или контролируют измерения. В этом примере с обрабатывающим цехом команда выбирает одного специалиста по контролю качества, одного оператора станка и одного руководителя смены, потому что именно эти люди фактически используют результаты для приемки и корректировки процесса. Избегайте выбора только самых квалифицированных инспекторов, поскольку это может создать впечатление, что исследование проведено лучше, чем в повседневной работе.
Стандартная схема перекрестного исследования использует 10 частей, 3 эксперта и 2-3 повторных испытания. по части, производя 60–90 показаний. Каждый оценщик измеряет каждую деталь несколько раз, используя один и тот же измерительный прибор и метод. Такая структура позволяет отделить вариативность деталей от повторяемости и воспроизводимости.
Рандомизировать последовательность измерений
Рандомизация Это крайне важно, поскольку операторы учатся, запоминают и компенсируют ошибки. Если оценщик А измеряет детали с 1 по 10 по порядку, а затем повторяет тот же порядок, память может уменьшить видимые отклонения и исказить результат. В исследовании вентиля инженер готовит лист с рандомизированной последовательностью для каждого испытания, чтобы ни один оценщик не знал, какая деталь будет следующей или измерялась ли она ранее.
Важно также соблюдать принцип "слепого метода". Не позволяйте оценщикам видеть предыдущие показания, обсуждать результаты или сравнивать детали во время исследования. Даже незначительные признаки, такие как расположение деталей в стопке по размеру, могут исказить данные.
Дисциплина контроля сбора данных
Во время проведения исследования относитесь к нему как к контролируемому испытанию, а не как к обычной проверке. На протяжении всего процесса следует использовать один и тот же измерительный прибор, одно и то же приспособление, одну и ту же рабочую инструкцию и одинаковые условия окружающей среды. Если батарея измерительного прибора выйдет из строя, температура в помещении резко изменится или в процессе работы будет установлено другое приспособление, следует остановить и перезапустить исследование, а не менять условия.
Записывайте каждое показание точно так, как оно отображается, включая десятичные знаки, без округления или “исправления” необычных значений. Также регистрируйте, кто производил измерение, в каком эксперименте оно проводилось и любые аномальные события, которые могли повлиять на анализ. Надлежащая дисциплина в работе с данными предотвращает споры в дальнейшем, когда команда будет проверять, связана ли проблема с измерительным прибором, методом или выполнением измерений.
Как интерпретировать результаты измерений воспроизводимости и повторяемости измерений и избежать распространенных ошибок при проведении анализа механических параметров.
Рассматривайте GRR как индикатор риска принятия решений.
После того, как вы освоите методику проведения исследования воспроизводимости и точности измерений (Gage R&R), следующий вопрос заключается в том, достаточно ли точны полученные данные для принятия решения, основанного на показаниях измерительного прибора. В примере с обрабатывающей ячейкой команда измерила критический диаметр отверстия, используя 10 деталей, 3 экспертов и 3 испытания. Результаты их исследования показали следующее: GRR = 22%, Это немедленно сигнализирует о том, что измерительная система добавляет слишком много шума для элемента с жесткими допусками. Это не делает измерительный прибор автоматически бесполезным, но означает, что сигналы процесса, результаты проверки работоспособности и решения о прохождении/непрохождении несут в себе больше риска, чем предполагают многие команды.
Общий набор правил довольно прост: значения ниже 10%, как правило, допустимы, значения от 10% до 30% — условно допустимы в зависимости от применения, а значения выше 30% обычно неприемлемы. При выпуске продукции заказчик ППАП Если результат проверки по стандарту 22% связан с дефектом отверстия, имеющим узкие допуски, большинство инженеров по качеству должны с осторожностью относиться к среднему диапазону. Если тот же результат 22% связан с дефектом отверстия, используемым в окончательной сборке, команде следует улучшить систему измерений, прежде чем доверять возможностям или тенденциям контроля. Если это только для грубой внутрипроизводственной проверки, коммерческий риск может быть ниже, но ограничение все равно необходимо задокументировать.
Разделите повторяемость и воспроизводимость.
Общий показатель GRR указывает на масштаб проблемы, но соотношение повторяемости и воспроизводимости показывает, где следует действовать. В исследовании на обрабатывающем участке повторяемость объясняла большую часть вариаций, в то время как различия между оценщиками были незначительными. Это указывает в первую очередь на калибр, оснастку, метод контакта или позиционирование детали, а не только на обучение оператора. Если бы вместо этого доминировала воспроизводимость, команда в первую очередь сосредоточилась бы на стандартизации работы, последовательности измерений и методике оценки.
Интерпретируйте GRR и NDC вместе.
Инженерам ни в коем случае нельзя читать GRR, не проверив при этом... НДК, NDC, или количество различных категорий. Показатель NDC демонстрирует, может ли измерительная система надежно разделять различия между деталями на полезные группы; на практике NDC должен быть не менее 5, а многие команды предпочитают 10 или более для более четкой дифференциации. В примере с обрабатывающей ячейкой исследование показало NDC = 3, что означает, что система не смогла четко различить достаточно значимых различий между выбранными деталями. Умеренный GRR в сочетании со слабым NDC говорит о том, что система не только зашумлена, но и плохо ранжирует детали для анализа процесса.
Избегайте самых распространенных ошибок в учебе.
Одна из распространенных ошибок заключается в следующем: плохой ассортимент деталей. Если бы бригада обрабатывающих предприятий выбрала 10 практически идентичных отверстий из одного стабильного часа производства, разница между деталями была бы искусственно мала, что ухудшило бы результаты измерения и снизило бы значение NDC. Более качественное исследование включало бы детали, охватывающие фактический рабочий диапазон, особенно вблизи пределов допуска.
Ещё одна ошибка — использование некалиброванный или плохо обслуживаемый измерительный прибор. Исследование не сможет спасти микрометр, пневматический манометр или нутромер, если они изношены, имеют смещение или повреждены контакты. Перед началом работы МСА, Подтвердите состояние калибровки, разрешение и состояние приспособления.
Последняя серьезная проблема заключается в следующем: непоследовательность выполнения и зависимость от электронных таблиц. Если оценщики проводят измерения в разных положениях, очищают детали по-разному или видят предыдущие показания, воспроизводимость будет искажена. Ручное ведение электронных таблиц добавляет риски, связанные с контролем версий и формулами, поэтому даже когда команды понимают, что такое анализ измерительной системы, слабая дисциплина исследования все равно может привести к вводящим в заблуждение выводам.
Заключение: Стандартизация рабочих процессов MSA с помощью Jodoo
Анализ измерительной системы Это полезно только тогда, когда становится контролируемой процедурой, а не разовым статистическим упражнением. На практике это означает, что ваша схема исследования, исходные показания, логика расчетов, комментарии рецензентов и история утверждений должны быть задокументированы и отслеживаемы. Для команд, работающих в соответствии с PPAP, IATF 16949 или требованиями аудита заказчика, слабый контроль документации может подорвать даже технически обоснованное исследование Gage R&R.
Главный вывод прост: прежде чем доверять возможностям процесса, тенденциям статистического контроля процессов или решениям по контролю качества, необходимо быть уверенным в самой измерительной системе. Это включает в себя понимание пяти свойств анализа измерительных систем, проведение исследований повторяемости и воспроизводимости измерений с должной дисциплиной и интерпретацию результатов таким образом, чтобы это приводило к корректирующим действиям. Качественный измерительный прибор важен, но именно повторяемый процесс анализа измерительных систем обеспечивает сохранение его работоспособности с течением времени.
Будучи платформой для бережливого производства без использования кода, Jodoo позволяет командам контроля качества создавать цифровые формы MSA, последовательно фиксировать показания и производить расчеты. ГРР и НДК Автоматически направлять исследования на рассмотрение и утверждение, а также хранить все записи в базе данных с возможностью поиска. Если вы хотите стандартизировать MSA без использования электронных таблиц, вы можете начать бесплатную пробную версию или заказать демонстрацию изучить шаблон рабочего процесса MSA.
