Alla detaljer är godkända, men kunden är inte nöjd
En leverantör har levererat detaljer i ett år utan en enda underkänd. Ändå får de en fråga från kunden: varför ligger så många detaljer nära den övre gränsen, och hur säkra är ni på att nästa leverans också klarar sig? Varje detalj var godkänd, men kunden ser något som toleransgränserna inte visar: att processen ligger trångt.
Toleransgränserna svarar på en fråga, om detaljen är godkänd. Det är en viktig fråga, men inte den enda.
Vad UTG och ÖTG är
UTG står för undre toleransgräns och ÖTG för övre toleransgräns. På engelska heter de lower specification limit (LSL) och upper specification limit (USL). De anger det största och minsta värde som en egenskap får ha för att detaljen ska vara godkänd. ISO 3534-2 kallar dem specifikationsgränser.
Gränserna kan anges på två sätt:
- Absolut: till exempel UTG = 47,90 mm och ÖTG = 48,10 mm.
- Relativt ett nominellt värde: till exempel 48,00 ± 0,10 mm, eller 20,00 +0,10/0 mm. Gränserna räknas då från det nominella värdet.
Avståndet mellan gränserna, ÖTG - UTG, kallas toleransvidd eller tolerans. Vissa egenskaper har bara en gräns, till exempel en ytjämnhet som inte får överstiga ett värde eller en hållfasthet som inte får understiga ett. Då talar man om en ensidig tolerans.
Toleransgränser och styrgränser
Toleransgränserna kommer från konstruktionen och beskriver vad kunden kräver. Styrgränserna räknas fram ur processens egna data och beskriver vad processen normalt gör. Det är två helt olika saker, och de ska inte ritas in som om de vore utbytbara.
En process kan ge en signal mot styrgränserna trots att alla detaljer är godkända, vilket är en tidig varning. Och en stabil process kan tillverka detaljer utanför tolerans, vilket betyder att processen inte är tillräckligt bra för kravet, inte att den har förändrats.
En viktig skillnad: toleransgränserna gäller enskilda detaljer. Ett medelvärde av fem detaljer kan ligga inom tolerans medan en av detaljerna ligger utanför. Jämför därför alltid enskilda värden med toleransgränserna.
Hur väl ryms processen?
Att alla detaljer hittills har varit godkända säger lite om hur stor marginalen är. Det är vad duglighetsindex beskriver. Cp och Cpk jämför processens spridning, uttryckt i standardavvikelser, med avståndet mellan toleransgränserna:
- Cp = (ÖTG - UTG) / (6σ): hur många gånger spridningen ryms i toleransen.
- Cpk = min(ÖTG - μ, μ - UTG) / (3σ): samma sak, men med hänsyn till var medelvärdet μ ligger.
Exempel, med värden som bara visar räknesättet: toleransen är 48,00 ± 0,10, alltså UTG = 47,90 och ÖTG = 48,10. Processens standardavvikelse är 0,02. Då är Cp = 0,20 / 0,12 ≈ 1,67. Ligger medelvärdet på 48,04 är avståndet till ÖTG 0,06 och till UTG 0,14. Cpk = 0,06 / 0,06 = 1,00. Processen har god spridning, men ligger för nära den övre gränsen.
Mätosäkerhet nära gränsen
Ett värde nära en toleransgräns är osäkert, eftersom själva mätningen har en osäkerhet. Ett värde som ser godkänt ut kan i verkligheten ligga utanför, och tvärtom. Hur stor mätvariationen är i förhållande till toleransen visar en mätsystemanalys. Det behövs en regel för hur beslut fattas nära gränsen, och den bör vara överenskommen med kunden.
Vanliga missförstånd
“Godkänd är godkänd.” För den enskilda detaljen, ja. Men en process som ligger nära en gräns kommer förr eller senare att tillverka detaljer utanför.
“Toleransen kan användas som styrgräns.” Om ni justerar processen först när ett värde närmar sig toleransgränsen reagerar ni sent, och på fel signal. Styrgränser ger en tidigare och mer rättvisande varning.
“En snävare intern tolerans är samma sak som en styrgräns.” En intern varningsgräns innanför toleransen kan vara praktisk, men den räknas inte fram ur processens spridning och har inte samma statistiska betydelse.
Sammanfattning
UTG och ÖTG är kundens krav och avgör om en detalj är godkänd. De beskriver inte processen. För att veta om processen är stabil behövs styrgränser, och för att veta hur väl den klarar kravet behövs duglighetsindex.
