MSA - Measurement Systems Analysis (Analiza merilnega sistema)

Za izračun MSA ultrazvočne kontrolne naprave se je uporabila analiza variabilnega merilnega sistema.

8.2.1 Analiza variabilnega merilnega sistema po korakih

1. Priskrbimo 10 vzorcev, ki predstavljajo dejanski ali pričakovan raztros procesne variacije.

Vzorci se označijo s številkami od 1 do 10.

2. Določitev 3 merilcev z oznakami A, B in C. Glede na to da je cilj ocenitev celotnega merilnega sistema je dobro izbrati takšne merilce, ki so se z merilnim sistemom že spoznali in z njim merili.

3. Kalibracija merilne naprave.

4. Priprava obrazca MSA (slika 58) (Analiza merilnega sistema) in vpis podatkov o merilu, merjeni karakteristiki, merjenem izdelku, merilcih.

5. Merilec A po naključnem vrstnem redu izmeri vseh 10 vzorcev, rezultate pa vpiše v obrazec. Enako naredita na istih vzorcih tudi merilec B in C. Pomembno je, da merilec ne pozna prej izmerjenih vrednosti vzorcev.

6. Meritve vseh 10 vzorcev izvede vsak merilec še 2-krat in vpiše rezultate v zato namenjene prostore v tabeli.

Slika 58: Zabeležene meritve vseh merilcev.

Pod obrazcem je prikazan izračun razpona, ki je razmerje med seštevkom povprečnega razpona vsakega merilca in števila merilcev, razlika maksimalnega in minimalnega povpračja vrednosti in kontrolna meja, ki je določena iz strani izvajalca analize.

8.2.2 Izračun glede na celotno variacijo

Izračun glede na celotno variacijo (TV) uporabimo v primeru, ko govorimo o »nadzoru procesa«, kjer rezultati meritve in kriteriji za odločanje določajo stabilnost procesa, smer in skladnost z naravnim raztrosom procesa (npr. SPC, spremljanje procesa, sposobnost in izboljšanje procesa), postane izbira merjencev preko celotnega območja zelo pomembna. Pomembno je, da vzorčni merjenci predstavljajo proizvodni proces.

8.2.3 Izračun MSA po korakih

1. Izračun ponovljivosti – variacija merila ali opreme EV (Repeatability – Equipment Variation).

Ponovljivost je sposobnost merilnega sistema kazati enako merilno vrednost pri ponovljeni meritvi, če se vrednost merjene veličine ni spremenila. [13]

2. Izračun obnovljivosti – variacija merilca AV (Appraiser Variation).

Obnovljivost je vezana na merilca, ki izvaja ponovljene meritve, in je razlika srednjih vrednosti meritev, izmerjenih pri istih pogojih. [13]

3. Izračun faktorja ponovljivosti in obnovljivost GRR

Faktor ponovljivosti in obnovljivosti predstavlja variacijo merilnega sistema.

𝐺𝑅𝑅 = √𝐸𝑉²+ 𝐴𝑉² (8) 4. Izračun variacije med merjenci (Part Variation – PV) in skupni odklon (Total Variation – TV).

PV – Variacija med merjenci nam pove, koliko se merjena količina v procesu spreminja.

TV – skupna variacija, ki vključuje variacije merjencev, merilne opreme in merilcev.

√𝐺𝑅𝑅²+ 𝑃𝑉² (9)

5. Izračun deleža variacije merilnega sistema glede na celotno variabilnost %GRR

%𝐺𝑅𝑅 = ^𝐺𝑅𝑅

𝑇𝑉 ∗ 100 (10)

6. Izračun ndc (Number of Distinct Categories)

Ta statistika nam pove število kategorij, na katere lahko nadzorovani proces razdelimo. Ta vrednost bi morala biti večja ali enaka 5.

𝑛𝑑𝑐 = 1,41 ^𝑃𝑉

𝐺𝑅𝑅 (11)

Enačbo pomnožimo s 1,41, ker je ta vrednost približek vrednosti √2. [13]

8.2.4 Odločitev o sprejemljivosti variabilnega merilnega sistema

Sprejemljivost obravnavanega merilnega sistema je pogojena z izračunom odstotka napake ponovljivosti in primerljivosti glede na variacijo procesa ali glede na predpisano toleranco (GRR) in z izračunom števila potrebnih razdelkov (ndc). Za sprejemljivost obravnavanega merilnega sistema mora biti ndc več kot 5. Kriteriji za GRR so v spodnji tabeli. Odločitev o sprejemljivosti se na podlagi izračunov in primerjave s kriteriji izpiše v obrazcu.

Tabela 1: Odločitev sprejemljivosti.

% R&R napake ODLOČITEV SPREJEMLJIVOSTI

< 10 % Merilni sistem je sprejemljiv.

10 % do 30 % Merilni sistem je pogojno sprejemljiv glede na pomembnost in stroške.

Potrebna je odobritev kupca.

> 30 % Merilni sistem je nesprejemljiv.

Potrebni so ukrepi za izboljšanje sistema.

Slika 59: Izračun sprejemljivosti merilnega sistema.

8.2.5 Interpretacija rezultatov

Tabela 2: Delež variacij od skupnega odklona.

Vrsta variacije % Skupnega odklona

Ponovljivost (%EV) 29,31 % Obnovljivost (%AV) 7,76 % Ponovljivost in

obnovljivost (%GRR) 30,32 % Odklon izdelka (PV) 95,29 % Skupni odklon (TV) 100 %

Glede na rezultate velik odstotek variacije prispevajo razlike med vzorci PV (95,29), kar je zaželeno, saj s tem merilni sistem zna razlikovati med merjenimi karakteristikami.

Odstopanje zaradi variacije je 30,32 %, kar merilni sistem po kriteriju odstotka napake ponovljivosti in primerljivosti glede na variacijo procesa označi za nesprejemljivega.

Število prostostnih stopenj, ki nam povedo število kategorij, na katere lahko nadzorovani proces razdeli, znaša 4. To za proces v avtomobilski industriji ni dovolj in lahko sklepamo, da merilni sistem ne zna dovolj razlikovati med vzorci in ne doseže kriterija sprejemljivosti.

8.2.6 Grafična interpretacija podatkov

Slika 60: Graf komponente variacije.

Slika 60 prikazuje graf komponente variacije. Na njem so prikazani vsi rezultati MSA analize, ki vplivajo na sprejemljivost merilnega sistema. Največja komponenta je variacija merjenec do merjenca, kar je za sprejemljive sisteme primerno. Kljub temu pa sta Gage R%R ter ponovljivost nekoliko visoka, kar povzroči, da je naš sistem malce nad mejo nesprejemljivosti.

Slika 61: X in R karta po merilcu.

X karta (slika 61 zgoraj) po merilcu nam pove, kakšno variacijo ima sistem in s tem, koliko je bo prispeval k celotni variaciji. Pomembno pri tej karti je, da ima graf ozke meje in čim več točk izven meja, kar pomeni, da ima sistem majhno variacijo. V našem primeru jih ima 19 od 30, kar je 63,3 %.

R karta (slika 61 spodaj) po merilcu nam pove konstantnost merjenja merilcev in, variacijo merilnega sistema z razponom rezultatov. Kontrolne meje prikazujejo razpon variacije, ki je pričakovana. Po naši meritvi se vidi, da je prisotno nekonstantno merjenje tretjega merilca, saj je ena točka nad zgornjo kontrolno mejo. Večje razlike v vrednostih pa nam pokažejo, da merilci niso merili dosledno.

Slika 62: Graf rezultatov merjenja.

Graf na sliki 62 prikazuje vse rezultate merjenja merilcev na vsakem kosu. Iz njega je razvidno odstopanje meritev okoli povprečja vseh vrednosti na vsakem merjencu. Modri trikotniki na grafu prikazujejo povprečje meritev, beli kvadratki pa rezultate meritev.

Iz grafa je razvidno, da večkratne meritve na merjencih dosti variirajo. To je eden izmed razlogov za nesprejemljivost sistema. Vidno je tudi, da se povprečne meritve dosti spreminjajo in s tem predstavljajo dovolj velik razpon merjencev za boljšo analizo.