estudios r&r anova
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Estudios estadísticos Anova MetrologiaTRANSCRIPT
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“LA COMPAÑÍA CON ACTITUD DE
SERVICIO”
MSAAnálisis del sistema de medición
www.mess.com.mx
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ANALISIS DEL SISTEMA DE MEDICION
OBJETIVO:El usuario obtendrá información sobre los lineamientos para evaluar la calidad de un sistema de medición e identificara las variaciones asociadas cuando este interactúa con su medio ambiente.
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CONTENIDO
Introducción Definiciones Propiedades estadísticas de sistema de medición Los efectos de la variabilidad de sistemas de medición Planeación y estrategia de las mediciones Proceso de selección de fuentes de Gages Aspectos clave en las mediciones Tipos de variaciones de los sistemas de medición Variación de localización Variación por amplitud Incertidumbre en las mediciones Preparación para un estudio de un sistema de medición
Estabilidad Sesgo Linealidad Repetibilidad y reproducibilidad (
promedios y rangos) Estudio de sistemas de medición de atributos Prácticas para sistemas de medición no
replicables Análisis de resultados
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El propósito de este documento es presentar los lineamientos para evaluar la calidad de un sistema de medición. Aunque los lineamientos son generales y suficientes para ser usados en cualquier sistema de medición, se pretende sean usados principalmente para sistemas de medición en el mundo industrial. El sistema de medición debe ser estable y consistente.
INTRODUCCIÓN
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..
INTRODUCCIÓN
APLICACIONES:•Establecer limites razonables para la calibración. •Un criterio para aceptar equipo de medición nuevo.•Una comparación de un dispositivo de medición contra otro.•Una base para evaluar un gage que se sospecha esta deficiente.•Una comparación de un equipo de medición antes y después de su reparación.
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DEFINICIONES
Medición: Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar el valor se una magnitud.
Gage: Es cualquier dispositivo usado para obtener mediciones incluyendo el pasa/no pasa.
Sistema de medición: Es el proceso completo usado para obtener mediciones. (Instrumento, Operador, Mensurando, medio ambiente)
Resolución: La más pequeña variación de la magnitud medida que produce una variación perceptible de la indicación correspondiente.
Valor de referencia: Valor de la magnitud, generalmente aceptado con una incertidumbre de medida apropiadamente pequeña.
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Exactitud de medición: Proximidad de la concordancia entre el resultado de una medición y un valor convencionalmente verdadero del mensurando.
Bias: Diferencia entre el promedio observado de las mediciones y el valor de referencia.
Estabilidad: Aptitud de un instrumento de medición para conservar sus características metrológicas durante el transcurso del tiempo.
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Linealidad: Es el cambio en el bias a lo largo del intervalo de operación normal.
Precisión: Cercanía entre lecturas repetidas.
Repetibilidad: Variación en las mediciones, obtenidas con un instrumento de medición utilizado en varias ocasiones por un operador mientras se mide una característica idéntica en la misma parte.
Trazabilidad metrológica: Propiedad de un resultado de medida por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones.
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Reproducibilidad: Variación del promedio de mediciones realizadas por diferentes operadores usando el mismo instrumento (gage) cuando se mide una característica determinada en una parte.
GRR O Gage R&R: Es el estimado combinado de la repetibilidad y reproducibilidad de un sistema de medición.
Sistema de Calibración: Conjunto de operaciones, bajo condiciones especificadas, que establece la relación entre un dispositivo de medición y un patrón trazable de valor de referencia conocido que incluye una incertidumbre asociada.
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Sensibilidad: La más pequeña entrada que resulte de una señal o resultado detectable.
Incertidumbre: Un rango estimado de valores acerca del valor medido en el cual el valor verdadero se crea en esté contenido.
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Patrón Nacional
Patrón de referencia
Patrón de trabajo
Gage para producción
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PROCESO DE MEDICION
Proceso
administrativ
o
Mediciones
Valor
Análisis
Decisión
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PROPIEDADES ESTADISTICAS DE
SISTEMA DE MEDICION
Las propiedades estadísticas que son importantes para un uso no son importantes para otro. Por ejemplo, para algunos usos de las máquinas de medición de coordenadas (MMC), las propiedades estadísticas más importantes son los sesgos y varianza “pequeños”.
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PROPIEDADES FUNDAMENTALES QUE DEFINEN UN BUEN SISTEMA
DE MEDICION
1.- El sistema de medición debe demostrar sensibilidad (discriminación) adecuada. (Regla 1 a 10)2.- El sistema de medición debe ser estable3.-Las propiedades estadísticas (errores) deben ser consistentes sobre un rango esperado y adecuadas para el propósito de las mediciones (control del producto o proceso). (La variabilidad)
4.-Para control del proceso, la variabilidad del sistema de medición debe mostrar un resolución efectiva y ser pequeño comparado con la variación del proceso de manufactura.
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Las lecturas varían una de otra debido a
causas comunes y especiales.
La combinación de errores es cuantificada con la linealidad, uniformidad, repetibilidad y reproducibilidad.
El desempeño de un sistema de medición, asi como el desempeño de un proceso ES EL EFECTO DE TODAS LAS FUENTES DE VARIACION EN EL TIEMPO.
LOS EFECTOS DE LA VARIABILIDAD DE SISTEMAS DE
MEDICION
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La planeación es la clave antes de
diseñar o comprar un equipo o sistema de medición.
No todas las características del producto y proceso requieren sistemas de medición.
Herramientas simples de medición estándar como un micrómetro o calibradores pueden no requerir esta estrategia de planeación a profundidad.
PLANEACION Y ESTRATEGIA DE LAS MEDICIONES
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Establecer el propósito de las
mediciones y como serán utilizadas Un equipo multifuncional organizado en
las etapas iniciales del desarrollo del proceso de medición es critico en el logro de esta tarea
IDENTIFICACION DEL PROPOSITO DE UN PROCESO DE MEDICION
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• ¿Quién debe estar involucrado en el análisis de las
necesidades? • ¿Por qué debe tomarse la medición y como será utilizada?• ¿Los datos deberán usarse para control, clasificación,
calificación? • ¿Qué nivel de sensibilidad se requiere?• ¿Cuál es la especificación del producto?• ¿Qué tipo de información será ofrecida con el gage y que
habilidades básicas del operador son requeridas?
ALGUNAS PREGUNTAS ADICIONALES A CONSIDERAR EN RELACION A LA PLANEACION DE
LAS MEDICIONES:
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• ¿Quién realizara el entrenamiento?• ¿Cómo son tomadas las mediciones? • ¿Serán hechas en forma manual? • ¿La localización de las partes y los posibles
dispositivos son fuentes de variación?• ¿Quién será responsable por los patrones de
calibración?• ¿Cuándo y donde serán tomadas las mediciones?• ¿La parte estará limpia, con aceite, caliente, etc?
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Esto puede ser parte del equipo de APQP.
• Concepto de ingeniería detallado• Consideraciones de mantenimiento preventivo• Especificaciones• Evaluación de cotizaciones
Liberación de documentos Calificación del proveedor
PROCESO DE SELECCIÓN DE GAGE
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• Objetivo del estudio MSA preliminar:
Repetibilidad del gage versus repetibilidad y reproducibilidad
Evaluación del sesgo y/o linealidad Evaluación del propósito del cliente para las
mediciones• Cantidad de piezas, intentos y operadores en estudio.
Criterios de aceptación.• Uso de personal del proveedor, personal suministrado por
el cliente
Calificación del proveedor
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ASPECTOS CLAVE EN LAS
MEDICIONES
El sistema de medición debe demostrar sensibilidad adecuada.
El sistema de medición debe ser estable.
Las propiedades estadísticas (errores) son consistentes sobre un rango esperado y adecuadas para el propósito de las mediciones (control del producto o proceso)
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TIPOS DE VARIACIONES DE
LOS SISTEMAS DE MEDICION
EL ERROR DE UN SISTEMA DE MEDICION
•SESGO•REPETIBILIDAD•REPRODUCIBILIDAD•ESTABILIDAD•LINEALIDAD
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Es obtener información relativa a la cantidad y tipos de variaciones de medición asociadas con un sistema de medición cuando este interactúa con su medio ambiente.
OBJETIVO DE UN ESTUDIO DE UN SISTEMA DE
MEDICION
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o Un criterio para aceptar equipo de medición nuevo.o Una comparación de un dispositivo de medición contra otro.o Una base para evaluar un gage que se sospecha esta
deficiente.o Una comparación para equipo de medición antes y después
de su reparación.o Un componente requerido para calcular la variación de
proceso y el nivel de aceptabilidad para el proceso de producción.
o Información necesaria para desarrollar una curva de desempeño de un gage (CDG) el cual indica la probabilidad de aceptar una parte de un valor verdadero.
Las aplicaciones de tal estudio ofrecen lo siguiente:
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Variación del proceso de medición
Localización
Amplitud
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Variación de localización
Exactitud: En relación a que tan cerca se ha acordado entre el promedio de un o mas resultados medidos y un valor de referencia.
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Variación de localización
Sesgo: Es a menudo referido como exactitud pero no es recomendable. Es la diferencia entre el valor verdadero (valor referencia) y el promedio observado de las mediciones sobre la misma característica y la misma parte.
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Variación de localización
Estabilidad: Es la variación total en las mediciones obtenidas con un sistema de medición sobre el mismo master, una misma característica y en un periodo de tiempo extenso.
La estabilidad es un cambio del sesgo en el tiempo.
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Variación de localización
Linealidad: La linealidad puede tomarse como un cambio de sesgo con respecto al tamaño.
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Variación de amplitud
Precisión: La precisión describe el efecto neto de la discriminación, sensibilidad y respetabilidad sobre el rango de operaciones (tamaño, rango y tiempo) del sistema de medición.
Repetibilidad: Es la variación en las mediciones obtenidas con un instrumento de medición cuando se usa varias veces por un evaluador y midiendo la misma característica y sobre la misma parte. Comúnmente EV.
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Variación de amplitud
Reproducibilidad: Es la variación en el promedio de las mediciones hechas por diferentes evaluadores usando el mismo equipo de medición cuando se mide la misma característica y sobre la misma parte.
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R&R de Gages o RRGs
El R&R de un Gage es un estimativo de la variación combinada de la repetibilidad y la reproducibilidad. Estableciendo de otra manera, el RRG es la varianza e igual a la suma de las varianzas dentro y entre sistemas.
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Incertidumbre de las mediciones
Incertidumbre en las mediciones es un término usado internacionalmente para describir la calidad de un valor de medición. Aun y cuando este término ha sido tradicionalmente reservado para muchas de las mediciones de alta exactitud ejecutadas en laboratorios de metrología y gages, las normas de sistemas de calidad tales como, QS - 900 o ISO / TS 16949 requieren que, “Incertidumbre en las mediciones sea conocida y consistente con la habilidad requeridas de las mediciones de cualquier equipo de inspección, medición o prueba”.
. La incertidumbre en las mediciones es normalmente reportada como una cantidad bilateral.
Medición verdadera = medición observada (resultado) +/- U
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PREPARACIÓN PARA UN ESTUDIO
DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN.
El enfoque a usar debería planearse
El número de evaluadores, número de partes de la muestra y número de lecturas repetidas debería determinarse por anticipado.
Los evaluadores elegidos deberían ser seleccionados de aquellos que normalmente operen el instrumento.
La sección de las partes de una muestra es crítico para un análisis apropiado y depende totalmente del diseño del estudio MSA.
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Deben seleccionarse muestras (o
estándares),aunque no necesitan cubrir el rango completo de proceso.
La evaluación del sistema de medición se basa en las tolerancias de la característica.
Si la partes de la muestra NO representan el proceso de producción, el TV debe ser ignorado en la evaluación.
El instrumento debería contar con una discriminación tal que permita al menos un décimo de la variación del proceso esperado de la característica sea leído directamente.
Las mediciones deberán tomarse en un orden aleatorio.
Notas:
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Los valores de mediciones deberían registrarse en un límite práctico con la discriminación del instrumento.
Los dispositivos mecánicos deben leerse y registrarse con las unidades más pequeñas de la discriminación de la escala.
Para lecturas electrónicas, el plan de mediciones debe establecer una política común para registrar el digito de la derecha más significativo del display.
El estudio debería ser administrado y observado por una persona que entendía la importancia de conducir un estudio confiable.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Los resultados deberían evaluare para determinar su el dispositivo de medición es aceptable para su aplicación esperada. Un sistema de medición debería ser estable antes de ser válido cualquier análisis adicional.
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Los criterios de aceptación final
para sistemas de medición
Dependen del medio ambiente y propósito del sistema de medición y deberían ser acordados con el cliente.
Debajo de un error de 10% - generalmente considerado como un sistema de edición aceptable.
Entre el 10% y el 30% de error – puede ser aceptable y en base a la importancia de la aplicación, costo del dispositivo de medición, costos de reparación, etc.
Arriba del 30% - considerado como no aceptable – deberían hacerse esfuerzos por mejorar el sistema de medición.
Además, el número de categorías distintas (ndn) 32 el proceso puede dividirse por el sistema de medición y este debe ser mayor o igual a 5.
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ERROR DE LOCALIZACIÓN.
El sesgo y la linealidad.
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GUIA Y LINEAMIENTOS PARA LA
DETERMINACION DE LA ESTABILIDAD
Obtén una muestra y establece sus valores de referencia en relación a un estándar rastreable.
• Es deseable contar con muestras master para valores mínimos, máximos y medios de las mediciones esperadas.
• Sobre una base periódica (diariamente, semanalmente), mide la muestra master de 3 a 5 veces. El tamaño de la muestra y frecuencia debiera basarse en el conocimiento del sistema de medición. Algunos factores pudieran incluir que tan frecuente sea requerida la calibración o reparación, que tan frecuente sea usado el sistema de medición y que tan extremas son las condiciones de operación.
• Las lecturas necesitan tomarse en diferentes tiempos para representar cuando el sistema de medición está realmente siendo usado. Esto tomara en cuenta calentamientos, medio ambiente u otros factores que pudieran cambiar durante el día.
• Graficar los datos en una gráfica de control &R o & s bajo el orden de tiempo.
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Establecer límites de control y evaluar condiciones fuera de control o inestables usando el análisis estándar de graficas de control.
Análisis de Resultados-Gráfico
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Además del análisis normal de graficas d control, no existe un análisis numérico y específico para estabilidad.Si el proceso de medición es estable, los datos pueden usarse para determinar el sesgo del sistema de medición.
Análisis de resultados- numéricos
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SESGO
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Es la diferencia entre el promedio de las
mediciones y el valor de referencia.
QUE ES?REPRESENTACION GRAFICA DEL SESGO
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BIAS (Repetibilidad)
Comúnmente referida como variación del equipo (VE)
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¿QUÉ SE OBSERVA?
• Variación de la mediciones obtenidas con un instrumento cuando se use varias veces por un usuario y midiendo la misma característica y la misma pieza.
• La variación sobre intentos sucesivos (en el corto plazo) y bajo condiciones de medición definidas y establecidas
• Habilidad o potencial de un instrumento (gage)
Variación dentro del sistema.
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METODO DE EVALUACION
• Calibrar o ajustar el instrumento• Tener un operario experto• Obtener una muestra estándar o patrón rastreable.• Medir en condiciones controladas n≥10 veces • (mess 15)• Calcular por defaul de α=0.05(confiabilidad del
95%)
GUIA Y LINEAMIENTOS PARA DETERMINAR EL SEGO
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Grafica los datos como histograma en relación al valor de referencia. Revisa el histograma, usando el conocimiento del tema en cuestión, para determinar si causas especiales o anomalías están presentes.
Resultados del análisis gráfico.
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Calcula el promedio de la “n” lecturas.Calcula la desviación estándar de la repetibilidad.Determina el estadístico “t” para el sesgo. Sesgo es igual a la medición de los promedios observados –valor de referencia.El sesgo es aceptable en el nivel de si cero cae dentro de los límites de confiabilidad 1-alfa y alrededor del valor del sesgo. Debiera obtenerse un acuerdo con el cliente si se utiliza un nivel diferente al valor por defaul de 0.05 (confiabilidad del 95%)
Resultados De análisis numérico.
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Cuando se acepta un
BIAS?
El sesgo es aceptable en el nivel de α si cero cae dentro de los limites de confiabilidad 1-alfa y alrededor del valor del sesgo.
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REPRODUCIBILIDAD
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¿A QUE SE REFIERE?
Comúnmente referido como variación de los usuarios (VU)
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¿QUE SE OBSERVA?
• Variación en el promedio de las mediciones realizadas por diferentes usuarios usando el mismo gage y midiendo la misma característica.
• Variación (condiciones) entre sistemas
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R&R Repetibilidad y
Reproducibilidad
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¿QUE ES?
Estimativo combinado de la repetibilidad y reproducibilidad de un sistema de medición.
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¿QUE OBSERVAMOS?
Capacidad de un sistema de medición; dependiendo del método usado, pueden o no incluirse los efectos del tiempo.
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• Calibrar o ajustar el instrumento• Obtener 10 muestras del la
producción• Seleccionar 3 operarios• Medir 3 intentos por cada operario• Calcular por el método ANOVA• Calcular a 6 sigma
METODO DE EVALUACION
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SIGMA
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• Es una técnica estadística para el estudio de varianzas.
¿QUE ES Y POR QUE EL ANOVA ?
Por que se evalúan 4 categorías1. Partes
2. Evaluadores
3. Iteración entre las partes y evaluadores
4. Error de replicación debida al gage