Analýza systému měření Measuring System Analysis ČVUT - Fakulta strojní Ústav technologie obrábění, projektování a metrologie Ing. Libor Beránek, Ph.D. Strojírenská metrologie MSA Analýza systému měření Measuring System Analysis

Six Sigma Definice Měření Analýza Zlepšování Ověřování -Plánování produkce -Plánování kapacity -Procesní mapy -MSA -Časové studie -Fish Bone diagram -Proces a cyklus -Testování hypotéz -FMEA -ANNOVA -Kanban -Procesní audit -Plánování kontroly -Takt -Vizuální kontrola Six sigma je strategie řízení, původně vyvinutá společností Motorola. Rozpracována byla ještě poté společnostmi Allied Signal (dnes Honeywell) a GE. Dnes se používá v různých odvětvích průmyslu. Six Sigma si klade za cíl identifikovat a odstranit příčiny defektů a chyb v procesech výroby a obchodu Six Sigma je nástroj určený pro zvyšování kvality procesů, firmy jako celku. Je zaměřený na vyhledávání slabých míst (bottleneck), jejich odstraňování. Klade si za cíl rovněž pomoci snížit náklady firemních procesů a zvýšit zisk.

6 Sigma - DMAIC Define – udává kontext a cíle projektu Measure – měření základních parametrů analyzovaného procesu Součát MSA Analyze – pochopení základní kauzality z předchozích kroků Improve – nalézt zlepšení Control – zavést plánovanou kontrolu procesu (systému) pro vylepšený proces Six Sigma využívá při změně a vytváření firemních procesů na cestě k zisku celou řadu nástrojů, které znáte z obecného zajišťování kvality a také ze zajišťovaní systému jakosti dle ISO 9000. Každý six sigma projekt následuje metodu zvanou DMAIC (Define Measure Analyze Improve Control)

Co je Six Sigma? Stupnice Sigma Sigma Procento vadných Vadných v milionu 1 69 691462 2 31 308538 3 6,7 66807 4 0,62 6210 5 0,023 233 6 0,00034 3,4 7 0,0000019 0,019 Horní limit Spodní limit Cíl Každý proces v přírodě se vyskytuje s jistou odchylkou kolem určité hodnoty. Sigma je směrodatná odchylka charakteristik procesu. Pokud charakteristika funguje s 93,3% úspěšností řekneme, že operuje ve třech sigma. Pokud funguje se 19 defekty v rámci milionu, což odpovídá 0,0000019% chyb, operuje v rámci šesti sigma. CTX = Critical to X CTX specifikace

Measurement System Analysis Hodnota obdržená z nekonečného množství vzorků Výsledek měření Skutečná hodnota Měřící systémy používáme každý den při výrobě, vývoji, marketingu a obchodě. Atributy, které jsou měřeny zahrnují vzdálenosti, teploty, síly, odpory, prodeje a tisíce dalších. Measurement System Analysis (MSA), je metodou, která má identifikovat komponenty rozdílnosti měření. Je používána ke kvantifikaci dopadu chyby měření a zajištění integrity dat sloužíchích k analýze. jako s každým procesem neodmyslitelně souvisejí odchylky, u procesu měření to platí rovněž. Proto se musíme ujistit, že pokud děláme rozhodnutí závisející na datech, musí být tyto data přesná. Ačkoliv chybu měření neumíme absolutně eliminovat, účelem MSA je zajistit, aby odchylka měření byla relativně mnohem menší než odchylka pozorovaného objektu. MSA je důležitým předpokladem pro analýzu dat. To protože měřící systém, který není přesný může vést ke špatným závěrům či rozhodnutím. Systematická náhodná chyba

Pozorovaná variace procesu Skutečná variace procesu Variace měření Variace zařízení Odchylka Linearita Reprodukovatelnost Stabilita Opakovatelnost

Zdroje variability systému měření

Umístění (průměrná naměřená hodnota vs. skutečná hodnota) Stabilita se vztahuje na schopnost měřícího systému produkovat stejné hodnoty probíhajícího měření při měření totožného vzorku. (drift nuly) Odchylka (Bias) - která se vztahuje k přesnosti, odpovídá vzdálenosti mezi průměrnou hodnotou měření a skutečnou hodnotou (True Value) totožného vzorku nebo součástky. Linearita (Linearity) je mírou konzistence odchylky (Bias) přes rozsah měřícího zařízení. Testujeme ji tak, že vyneseme naměřené hodnoty do grafu a proložíme jimi přímku.

Variace - Rozsah Opakovatelnost (Repeatability) Reprodukovatelnost (Reproductibility) Opakovatelnost (Repeatability) Opakovatelnost je běžně označovaná jako variabilita „operátora“. Opakovatelnost je variabilita výsledků měření v po sobě (krátkodobě) jdoucích zkouškách, provedených jedním měřidlem, stejným Reprodukovatelnost (Reproductibility) běžně označovaná jako „variabilita mezi operátory“ je variabilita průměrů měření provedených různými operátory při použití stejného měřidla při měření stejného znaku u jednoho dílu. Zamyslíme-li se nad možným dopadem vysoké variace měřícího systému a tento systém není správně ohodnocen a upraven během fáze měření v DMAIC procesu, máme velkou šanci, že tým pracovníků bude mystifikován variací během fáze analyzování. Budou totiž hledat příčinu variace všude jinde, jen ne v přístroji samotném. Správné a přesné Nesprávné a přesné Nesprávné a nepřesné Správné ale nepřesné

Požadavky na MS Stabilita v průběhu měření Malá variabilita zařízení v porovnání s variabilitou procesu (vzorku) Malá variabilita zařízen v porovnání s tolerancemi procesu (vzorku) MS= Measuring System Rozlišení (Resolution) měřícího zařízení musí být relativně menší než nejmenší tolerance nebo rozptyl procesu (vzorku) (Variation). Jako zaužívané pravidlo se bere rozlišení nejméně jedné desetiny nejmenší tolerance nebo rozptylu procesu (vzorku). Pokud ani pak není rozlišení dost jemné, variabilita procesu (vzorku) variabilita procesu nebude zařízením rozlišena

Základy MSA Určete počet měřících zařízení, vzorků a počet opakování měření. Zkalibrujte přístroj Zaškolený presonál Zdokumentování metody Určete počet měřících zařízení, vzorků a počet opakování měření. Vyšší hodnoty vzorků a opakování měření dávají výsledky s vyšší mírou spolehlivosti, ale musíme brát v úvahu i čas měření a jeho cenu. Zkalibrovat přístroj – ujistěte se, že přístroj je zkalibrován v celém rozsahu měřící stupnice. Mějte na mysli, že Gage R&R a přesnost jsou dvě odlišné věci. Použijte personál, který běžně kontrolu provádí, a který je seznámen s vybavením a procedurami Ujistěte se, že je dána a řádně zdokumentována metoda měření, kterou tento personál používá

Základy MSA Vyberte reprezentativní vzorky Označte přesně polohu měření na každé součásti Adekvátní rozlišení MS Nahodilé očíslování vzorků Vyberte reprezentativní vzorky, které budou zastupovat rozptyl celého procesu. Toto je kritický bod. Pokud rozptyl procesu není úplně reprezontován, stupeň chyby měření může být nadhodnocený. Pokud je to možné, označte přesně polohu měření na každé součásti, aby minimalizovala dopad chyby měření Ujistěte se, že měřící zařízení má adekvátní rozlišení, jak bylo zmíněno výše v požadavcích na měření Součásti (vzorky) by měly být očíslovány a měření by mělo probíhat v nahodilém pořadí a obsluha nesmí vědět čísla přiřazená k součástkám ani hodnoty předchozích meřeních. Třetí strana dělá záznam.

Gage R&R Repeatability (opakovatelnost) – variace měřícího zařízení Reproducibility (reprodukovatelnost)– variace osob užívajích tato zařízení Celkový Gage R&R, který kombinuje efekty (1) a (2) Gage R&R (Gage Repeatability a Reproducibility) znamená množství variace měření zavedené měřícím systémem, který se skládá z měřícího systému samotného a obsluhy, která jej používá. Celkový Gage R&R je běžně vyjadřován jako procento z předepsané tolerance zkoumaného výrobku.

Praktický příklad Výchozí zadání Těsnost dveřního rámu Název měřidla mikrometr Typ měřidla 0,0-20 mm Vzorek 10ks, 3 měření Kontrolor A Josef Kontrolor B Karel Kontrolor C Milena Specifikace 4,0 +/- 0,75mm

  Průměrná hodnota Kontrolor Vzorek 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 4,1 3,8 3,5 4,5 3,9 3,7 3,6 4,2 3,940 3,960 3,4 4,4 3,920 Průměrná hod. 4,033 4,133 3,733 3,467 4,467 3,933 3,767 4,100 3,633 Xa Rozsah 0,100 0,000 Ra 0,090 B 3,910 4,3 4,000 3,433 4,400 3,867 3,800 4,233 3,600 Xb 3,937 0,200 0,300 Rb 0,180 C 3,870 3,860 3,950 4,433 3,700 3,533 4,200 Xc 3,893 Rc 0,150 X 3,923 4,0222 4,0444 3,7444 3,4556 4,4333 3,8889 3,7556 4,1111 3,5889 4,1889 Rp 0,978 Variace roszahu # Vzorku D4 Rdoublebar x (D4) = UCLR 3,267 0,1400 2,575 0,361 Pozn: LCL je nula pro < 8 vzorků SUM 0,420 Rdoublebar A2 Xbar + ( Rbar x A2) UCLX 1,880 3,9233 1,023 4,067 Xbar - LCLX 3,780 Max. X Tolerence = 0,5 # Vzorku - n Min. X X Diff 0,047 # kontrol. - r Instructions:                       Add reference information to cells highlighted in light yellow:                                       2) Add required information to all cells highlighted in gold:               Note: Sample data is only required for the number of samples and trials actually run - you may leave some gold boxes empty.                           3) Results are shown in cells highlighted in light blue:                                         4) Manually adjust the scale on the Averages Chart so the control limits are wide enough to see the variation.                              

opakovatelnost - variace zařízení (EV)   % EV = 100 (EV/TV) 25,98% EV = R1 * K1 K1 (3 měření)= 3,05 0,427 Procento tolerance: 100(EV/Tol) = 85,4% reprodukovatelnost - variace kontrolora (AV) % AV 100(AV/TV) AV = 𝑋 𝑑𝑖𝑓𝑓 ∙𝐾2 2 − 𝐸𝑉 2 𝑁𝑅 6,02% 0,098987 K2 (3 hodnotitelé)= 2,70 19,8% opakovatelnost a reprodukovatelnost (R&R) % R&R 100(R&R/TV) 26,67% R&R = 𝐸𝑉 2 + 𝐴𝑉 2 R 0,438323 87,7% variace vzorku (PV) % PV 100(PV/TV) 96,38% PV = Rp x K3 vzorků K3 1,584 10 1,62 316,8% celková variace TV = 𝑅&𝑅 2 + 𝑃𝑉 2 1,643528 Variace měřícího zařízení (reprodukovatelnost) se rovná 25,98% z celkové variace a 28% z předepsané tolerance výrobku. Variace obsluhy (reprodukovatelnost) se rovná 6,02% z celkové variace a 7% z předepsané tolerance výrobku. Celková variace reprodukovatelnosti a opakovatelnosti (Gage R&R) kombinovaná (Gage R&R) (nelze je přímo sečíst!) je 26,67% z celkové variace a 29% z předepsané tolerance výrobku.

Výsledný rozptyl měření

Výsledek měření http://www.moresteam.com/toolbox/t403.cfm – spreadsheet ke stažení

Závěrečné zhodnocení R&R < 10% systém měření vyhovuje 10% ≤ R&R ≤ 30% systém měření muže být vyhovující, ale bude záležet na konkrétní aplikaci R&R > 30%, systém měření se NESMÍ používat!!!