Två operatörer, en detalj, två värden
En detalj mäts av två operatörer med samma typ av mätdon. Den ena får ett värde nära det nominella, den andra ett värde nära gränsen. Ingen av dem har gjort fel på ett uppenbart sätt. Frågan är vilket värde man ska lita på, och om processen behöver justeras.
Svaret börjar med att se mätningen som en process i sig: mätdon, fixtur, metod, person och miljö ger tillsammans ett resultat som också varierar.
Vad mätsystemanalys undersöker
En mätsystemanalys beskriver mätsystemets egenskaper med några väldefinierade begrepp:
- Bias (systematisk avvikelse): skillnaden mellan medelvärdet av upprepade mätningar och ett referensvärde.
- Linjäritet: hur biasen förändras över mätdonets mätområde.
- Stabilitet: hur biasen och spridningen förändras över tid.
- Repeterbarhet: variationen när samma person mäter samma detalj upprepade gånger med samma mätdon. Kallas också utrustningsvariation.
- Reproducerbarhet: variationen mellan olika personer som mäter samma detaljer med samma mätdon. Kallas också operatörsvariation.
Varför mätvariationen spelar roll
Den variation ni observerar är summan av processens variation och mätsystemets variation. Uttryckt i varianser gäller, om de två är oberoende, att observerad varians är lika med processens varians plus mätsystemets varians.
Det får tre praktiska följder. En process kan justeras i onödan, eftersom mätbruset ser ut som en förändring. Detaljer nära gränserna kan felaktigt godkännas eller kasseras. Och duglighetsindex som Cp och Cpk blir lägre än processens verkliga förmåga, eftersom mätvariationen räknas in i spridningen.
Så görs en Gage R&R-studie
Gage R&R (repeterbarhet och reproducerbarhet) är den vanligaste studien för variabla mätsystem. Ett vanligt upplägg är att flera operatörer mäter samma uppsättning detaljer flera gånger var, i slumpad ordning och utan att se sina tidigare resultat. Detaljerna väljs så att de täcker processens normala variation.
Resultatet beräknas antingen med medelvärdes- och variationsbreddsmetoden eller med variansanalys (ANOVA). ANOVA visar dessutom om det finns en samverkan mellan operatör och detalj, till exempel att en operatör mäter vissa detaljer annorlunda.
Vad räknas som tillräckligt bra?
AIAG:s referensmanual för mätsystemanalys (4:e upplagan, 2010) anger allmänna riktlinjer för mätsystemets variation (%GRR) i förhållande till den totala variationen:
- Under 10 %: mätsystemet anses i allmänhet godtagbart.
- 10 till 30 %: kan vara godtagbart beroende på hur viktig tillämpningen är, vad mätdonet kostar och vad en förbättring skulle kosta.
- Över 30 %: mätsystemet anses inte godtagbart och behöver förbättras.
- Antalet särskiljbara kategorier (ndc) bör vara minst 5.
Jämförs mot processen eller mot toleransen?
Samma studie kan uttryckas i förhållande till processens variation eller till toleransen. Om mätningen används för att styra processen är jämförelsen mot processens variation den relevanta. Om den används för att godkänna eller kassera detaljer är jämförelsen mot toleransen relevant. Ange alltid vilken jämförelse ett resultat bygger på.
Kunder kan ha egna krav som är strängare än de allmänna riktlinjerna. Kontrollera alltid vad er kund kräver.
MSA före duglighet
Eftersom mätvariationen ingår i den spridning som duglighetsindex räknas på, bör mätsystemet vara känt innan en duglighetsstudie görs. Annars går det inte att veta om ett lågt Cpk beror på processen eller på mätningen.
Mätdon som bara säger godkänd eller underkänd
För attributiva mätdon, som toleranstappar och gaffeltolkar, används andra metoder: man undersöker hur väl olika bedömare kommer fram till samma resultat, och hur väl resultaten stämmer med en referens.
När en studie behövs, och vad man gör med resultatet
- När ett nytt mätdon, en ny fixtur eller en ny mätmetod införs.
- Innan en duglighetsstudie görs.
- När kunden kräver det, till exempel inför ett godkännande av en ny detalj.
- Efter reparation eller när mätresultaten börjar ifrågasättas.
- Om repeterbarheten dominerar: se över mätdonet, fixturen och underhållet.
- Om reproducerbarheten dominerar: se över mätmetoden, instruktionerna och utbildningen.
Mätsystemanalys, kalibrering och mätosäkerhet
En mätsystemanalys ersätter inte kalibrering. Kalibreringen visar om mätdonet mäter rätt mot en referens. Mätsystemanalysen visar hur mycket hela mätsystemet varierar när det används som i produktionen. Mätosäkerhet svarar på en tredje fråga: hur säkert ett enskilt mätvärde är. Alla tre behövs för att ni ska kunna lita på mätningarna, men det är mätsystemanalysen som svarar på frågan i början: är det processen eller mätningen som varierar?
