Cpk และ Gage R&R สำหรับการวัดความคมชัดของรอยมาร์กและการยึดเกาะ

Cpk และ Gage R&R สำหรับการวัดความคมชัดของรอยมาร์กและการยึดเกาะ

ประเด็นสำคัญ

• ตรวจสอบคุณสมบัติของการวัดก่อนกระบวนการ ดัชนีสมรรถนะที่คำนวณด้วยเครื่องวัดที่ไม่มีความสามารถเป็นเพียงเลขคณิต ไม่ใช่ข้อมูล
• การทดสอบแบบทำลายต้องใช้การออกแบบด้วยตัวอย่างที่จับคู่กัน เพราะวัดชิ้นทดสอบเดียวกันสองครั้งไม่ได้
• วิธีแบบคุณลักษณะมีการศึกษาความสอดคล้องของตนเอง โครงร่างการจัดระดับก็เป็นเครื่องวัดเช่นกัน
• สมรรถนะต้องอาศัยความเสถียร คำนวณ Cpk บนกระบวนการที่อยู่ในการควบคุม มิฉะนั้นตัวเลขไม่ได้อธิบายสิ่งที่ทำซ้ำได้

การศึกษาสมรรถนะของกระบวนการตกแต่งและการมาร์กมักทำอย่างขยันขันแข็งแต่ตีความผิด เพราะข้ามไปหนึ่งขั้นตอน คือสมมติว่าระบบการวัดเพียงพอ คำนวณสมรรถนะจากความแปรผันที่สังเกตได้ และโทษกระบวนการเมื่อดัชนีน่าผิดหวัง ซึ่งความแปรผันส่วนใหญ่มักเป็นของเครื่องวัด

ความแปรผันที่สังเกตได้มีสองแหล่ง

ทุกการวัดมีทั้งความแปรผันของกระบวนการและความแปรผันของการวัดรวมกัน เมื่อการวัดมีสัดส่วนสูงของความแปรผันทั้งหมด จะเกิดผลในทางปฏิบัติหลายข้อทันที ได้แก่ ดัชนีสมรรถนะมองในแง่ร้ายเกินจริง ชิ้นส่วนที่ยอมรับได้ถูกปฏิเสธและชิ้นที่ยอมรับไม่ได้ถูกยอมรับ ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงกระบวนการอย่างเชื่อถือไม่ได้ และความพยายามปรับปรุงกระบวนการไม่เห็นผลเพราะสัญญาณรบกวนครอบงำ

การแยกสัดส่วนคือวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์ระบบการวัด และการทำเป็นอย่างแรกเปลี่ยนสิ่งที่งานต่อไปควรเป็น กระบวนการที่การวัดกินค่าความคลาดเคลื่อนไปเกือบทั้งหมดยังไม่มีปัญหากระบวนการ แต่มีปัญหาด้านมาตรวิทยา และการแก้ปัญหานั้นมักถูกกว่า

ปัญหาของการทดสอบแบบทำลาย

การศึกษาความสามารถในการทำซ้ำและทำซ้ำได้ของเครื่องวัด (Gage R&R) มาตรฐานอาศัยการวัดชิ้นส่วนเดียวกันหลายครั้ง การทดสอบการยึดเกาะทำลายชิ้นทดสอบ จึงต้องเปลี่ยนการออกแบบ

แนวทางตามปกติคือตัวอย่างที่จับคู่กัน ชิ้นส่วนที่ผลิตติดกันภายใต้เงื่อนไขที่เหมือนกันที่สุดเท่าที่ทำได้ถือเป็นกลุ่มของชิ้นทดสอบที่ควรเทียบเท่ากัน และการวิเคราะห์เปรียบเทียบความแปรผันภายในกลุ่มกับความแปรผันระหว่างผู้ปฏิบัติงานและระหว่างกลุ่ม สมมติฐานว่าเทียบเท่ากันภายในกลุ่มเป็นสิ่งที่รับน้ำหนัก และความแปรผันที่แท้จริงระหว่างชิ้นส่วนภายในกลุ่มจะถูกนับเป็นของระบบการวัด

นี่คือข้อจำกัดที่ควรระบุ ไม่ใช่ซ่อน หมายความว่าการศึกษาเครื่องวัดสำหรับการทดสอบแบบทำลายกำหนดขอบเขตบนของความแปรผันของการวัด ไม่ใช่ค่าที่แน่นอน ซึ่งยังมีประโยชน์ หากขอบเขตบนยอมรับได้ การวัดก็เพียงพอ

วิธีแบบคุณลักษณะก็เป็นเครื่องวัดเช่นกัน

โครงร่างการจัดระดับการยึดเกาะและการประเมินรอยมาร์กด้วยสายตาเป็นระบบการวัด และสมควรได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดเท่ากัน การวิเคราะห์ความสอดคล้องของคุณลักษณะให้ผู้ประเมินดูชุดชิ้นส่วนที่ครอบคลุมขอบเขตการยอมรับ ซ้ำในลำดับสุ่ม และบันทึกว่าผู้ประเมินแต่ละคนสอดคล้องกับตนเองเมื่อดูซ้ำและกับผู้ประเมินคนอื่นหรือไม่

ผลกับชิ้นส่วนก้ำกึ่งมักแย่กว่าที่คาดกันเป็นประจำ และนั่นคือช่วงที่ใช้ตัดสินการยอมรับพอดี เมื่อความสอดคล้องต่ำ ทางแก้คือมาตรฐานอ้างอิงที่ดีขึ้น เกณฑ์การจัดระดับที่ชัดเจนขึ้น การฝึกอบรมกับตัวอย่างที่ทราบผล หรือเปลี่ยนวิธีแบบคุณลักษณะเป็นวิธีที่ใช้เครื่องมือวัด

การวัดเฉพาะแต่ละอย่าง

ความคมชัดของรอยมาร์ก การวัดด้วยเครื่องมือทำซ้ำได้หากเงื่อนไขคงที่ ได้แก่ ชนิดเครื่องมือ รูปทรงการส่องสว่าง รูรับแสง และตำแหน่งวัดเทียบกับรอยมาร์กและกับพื้นหลังอ้างอิงที่กำหนด พื้นผิว ความโค้ง และความเงาล้วนมีผลต่อค่าที่อ่านได้ ชิ้นส่วนที่มีผิวมาร์กสามมิติจึงต้องมีการจัดวางอุปกรณ์จับยึดที่กำหนดเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการ

การตรวจสอบรหัส การจัดเกรดรหัสที่เครื่องอ่านได้ตามมาตรฐานที่ยอมรับเป็นหนึ่งในการวัดที่ทำงานได้ดีกว่าในด้านนี้ เพราะมาตรฐานกำหนดรูรับแสง ความยาวคลื่น และรูปทรงอย่างเข้มงวด การทำซ้ำโดยทั่วไปดี แต่การทำซ้ำได้ระหว่างเครื่องตรวจสอบต่างรุ่นน้อยกว่า จึงเป็นเหตุผลที่ข้อกำหนดควรระบุชั้นของอุปกรณ์

การยึดเกาะ วิธีเทปและแบบตารางไวต่อล็อตเทป แรงกด เวลากดค้าง และอัตราและมุมดึงออก การทดสอบแรงดึงออกเป็นเชิงปริมาณมากกว่าแต่ไวต่อการจัดแนวดอลลี การบ่มกาว และอัตราการรับน้ำหนัก ทั้งสองวิธีได้ประโยชน์อย่างมากจากอุปกรณ์จับยึดที่ตัดเทคนิคของผู้ปฏิบัติงานออกจากผลลัพธ์

พลังงานพื้นผิว การทดสอบไดน์เร็ว ราคาถูก และเทคนิคเป็นตัวกำหนดหลัก อายุหมึก ปริมาณที่ใช้ ช่วงเวลาอ่านค่า และการตัดสินของผู้ปฏิบัติงานว่าฟิล์มขาดเมื่อใด ล้วนเลื่อนคำตอบ และลักษณะเป็นขั้นของชุดหมึกจำกัดความละเอียด เมื่อพลังงานพื้นผิวเป็นพารามิเตอร์ควบคุมที่มีช่วงแคบ เครื่องมือวัดมุมสัมผัสให้ความละเอียดและการทำซ้ำที่หมึกไดน์ให้ไม่ได้

สมรรถนะต้องอาศัยความเสถียรก่อน

ดัชนีสมรรถนะที่คำนวณบนกระบวนการที่ไม่เสถียรอธิบายส่วนผสมของสถานะ ไม่ใช่กระบวนการ และจะไม่ทำนายผลผลิตในอนาคต การทำแผนภูมิควบคุมของการวัดตลอดช่วงเวลาหนึ่ง เพื่อยืนยันว่าไม่มีการเลื่อน แนวโน้ม และสาเหตุพิเศษ เป็นข้อกำหนดเบื้องต้น ไม่ใช่การปรับแต่งเพิ่มเติม

รูปร่างของการแจกแจงก็สำคัญเช่นกัน ข้อมูลการยึดเกาะและความคมชัดมักเบ้หรือมีขอบเขต โครงร่างการจัดระดับมีเพดาน ความคมชัดมีขีดจำกัดทางกายภาพ และดัชนีตามทฤษฎีแบบปกติที่ใช้กับข้อมูลที่ไม่เป็นแบบปกติอย่างมากอาจผิดอย่างมากในทั้งสองทิศทาง การพล็อตข้อมูลก่อนคำนวณอะไรเป็นการป้องกันที่ถูกที่สุดที่มี

ข้อกำหนดส่วนใหญ่ในที่นี้เป็นแบบด้านเดียว ความคมชัดสูงกว่าค่าต่ำสุด การยึดเกาะสูงกว่าเกณฑ์ พลังงานพื้นผิวสูงกว่าระดับหนึ่ง ควรใช้ดัชนีด้านเดียวที่เหมาะสม และควรระบุอย่างชัดเจนว่าประเมินขีดจำกัดด้านใด แทนการรายงานตัวเลขสองด้านที่คำนวณเทียบกับขอบเขตบนที่กุขึ้น

จะทำอย่างไรกับผลที่ไม่ดี

ผลสมรรถนะที่อ่อนมีเจ้าของที่เป็นไปได้สามฝ่าย และการวิเคราะห์ควรระบุว่าฝ่ายใด หากความแปรผันของการวัดครอบงำ ให้ปรับปรุงการวัด ได้แก่ อุปกรณ์จับยึด วินัยของวิธีการ เครื่องมือที่ดีขึ้น และการฝึกอบรม หากค่าเฉลี่ยของกระบวนการอยู่ใกล้ขีดจำกัด ให้ปรับให้อยู่ตรงกลาง ซึ่งมักถูกที่สุดในสามทาง หากความแปรผันของกระบวนการกว้างจริง ต้องหาแหล่งที่มา และสำหรับกระบวนการเหล่านี้มักเป็นความแปรผันของล็อตวัสดุ การครอบคลุมและความสม่ำเสมอของการปรับสภาพ ความแตกต่างของรูปทรงระหว่างชิ้นส่วน และการเลื่อนระหว่างรอบการบำรุงรักษา

การแยกแยะสามกรณีนั้นคือคุณค่าทั้งหมดของการทำการวิเคราะห์การวัดก่อน หากไม่ทำ ตัวเลขสมรรถนะที่ไม่ดีทุกตัวจะได้รับการตอบสนองเหมือนกัน คือทำให้กระบวนการเข้มงวดขึ้น และประมาณหนึ่งในสามของเวลาการตอบสนองนั้นมุ่งผิดจุด

การสุ่มตัวอย่างที่สะท้อนแหล่งความแปรผันจริง

การศึกษาสมรรถนะเป็นตัวแทนได้เท่ากับชิ้นส่วนที่ใช้เท่านั้น และการศึกษาบนสายการตกแต่งมักทำกับการผลิตรอบเดียว จากล็อตเรซินเดียว ในกะเดียว ผู้ปฏิบัติงานคนเดียว ภายในหนึ่งสัปดาห์ ดัชนีที่ได้จึงอธิบายรอบนั้น ไม่ใช่กระบวนการ

ความแปรผันที่สำคัญจริงบนสายเหล่านี้คือระหว่างล็อตเรซินและสารให้สี ระหว่างโพรงของแม่พิมพ์หลายโพรง ระหว่างตำแหน่งอุปกรณ์จับยึด ระหว่างกะและผู้ปฏิบัติงาน และตลอดรอบการบำรุงรักษา แผนการสุ่มตัวอย่างที่ตั้งใจครอบคลุมแหล่งเหล่านั้นให้ตัวเลขสมรรถนะที่ทำนายผลผลิตในอนาคตได้ แผนที่ตรึงทุกอย่างให้คงที่ให้ตัวเลขในแง่ดีที่จะไม่เกิดซ้ำ

แนวทางเชิงปฏิบัติคือโครงร่างการแบ่งกลุ่มย่อยอย่างมีเหตุผล กลุ่มย่อยเล็กๆ ที่เก็บบ่อยพอจะจับความแปรผันระยะสั้น ตลอดช่วงเวลานานพอที่จะรวมรอบล็อตและรอบการบำรุงรักษา ใช้เวลาเสร็จนานกว่าการศึกษารอบเดียว และเป็นความแตกต่างระหว่างตัวเลขที่รองรับการตัดสินใจกับตัวเลขที่รองรับเพียงรายงาน

บทความที่เกี่ยวข้อง

• การเขียนข้อกำหนดที่บังคับใช้ได้
• IQ, OQ และ PQ สำหรับการมาร์กด้วยเลเซอร์
• การพิสูจน์ว่าเป็นไปตามข้อกำหนด
• การทดสอบไดน์และพลังงานพื้นผิว
• FMEA สำหรับสายการมาร์กหรือการตกแต่ง

ต้องการความช่วยเหลือในเรื่องนี้?

The Sabreen Group ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างเป็นอิสระสำหรับการวิเคราะห์ระบบการวัดและการศึกษาสมรรถนะกระบวนการของงานตกแต่ง ทีมบริการด้านวิศวกรรมทำงานร่วมกับผู้ผลิตในการพัฒนากระบวนการ การตรวจสอบคุณสมบัติวัสดุ และการแก้ไขปัญหาในการผลิต ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้งาน

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดการวิเคราะห์ระบบการวัดจึงมาก่อนสมรรถนะ

เพราะความแปรผันที่สังเกตได้คือผลรวมของความแปรผันของกระบวนการและความแปรผันของการวัด หากระบบการวัดกินสัดส่วนสูงของค่าความคลาดเคลื่อน ดัชนีสมรรถนะที่คำนวณได้ส่วนใหญ่จึงอธิบายเครื่องวัด และความพยายามปรับปรุงกระบวนการจะไม่ทำให้ค่าขยับ การตรวจสอบคุณสมบัติของการวัดก่อนบ่งชี้ว่าปัญหาที่เผชิญอยู่จริงคืออะไร

ทำ Gage R&R บนการทดสอบแบบทำลายอย่างไร

ใช้ตัวอย่างที่จับคู่กันแทนการวัดซ้ำ ชิ้นส่วนที่ผลิตติดกันภายใต้เงื่อนไขเดียวกันถือว่าเหมือนกันตามที่ควรเป็น และการวิเคราะห์เปรียบเทียบความแปรผันภายในกลุ่มกับระหว่างผู้ปฏิบัติงาน สมมติฐานว่าสมาชิกในกลุ่มเทียบเท่ากันมีบทบาทจริงและควรระบุไว้ เพราะความแปรผันระหว่างชิ้นส่วนภายในกลุ่มปรากฏเป็นความแปรผันของการวัด

วิธีจัดระดับด้วยสายตาต้องได้รับการปฏิบัติแบบนี้หรือไม่

ต้อง โครงร่างการจัดระดับ เช่น การให้คะแนนการยึดเกาะแบบตาราง เป็นเครื่องวัด และการวิเคราะห์ความสอดคล้องของคุณลักษณะระบุว่าผู้ประเมินสอดคล้องกันเองและกับตนเองเมื่อดูซ้ำหรือไม่ อัตราความไม่ลงรอยกับชิ้นส่วนก้ำกึ่งมักสูง และควรรู้ก่อนใช้วิธีนั้นเพื่อการยอมรับ

อะไรทำให้การตรวจสอบคุณสมบัติของการวัดพลังงานพื้นผิวยาก

การทดสอบไดน์รวดเร็วและขึ้นกับเทคนิค อายุหมึก ปริมาณที่ใช้ เวลาอ่านค่า และการตัดสินของผู้ปฏิบัติงานล้วนเลื่อนผล และการวัดเป็นแบบขั้นไม่ต่อเนื่อง ซึ่งจำกัดความละเอียด เครื่องมือวัดมุมสัมผัสให้ความละเอียดและการทำซ้ำที่ดีกว่าเมื่อการใช้งานสมควร

Cpk มีความหมายสำหรับข้อกำหนดด้านเดียวหรือไม่

มี โดยใช้ดัชนีด้านเดียวที่เกี่ยวข้อง เพราะข้อกำหนดการมาร์กและการยึดเกาะส่วนใหญ่กำหนดเพียงค่าต่ำสุด เช่น ความคมชัดสูงกว่าเกณฑ์ การยึดเกาะสูงกว่าค่าหนึ่ง สิ่งที่สำคัญกว่าคือกระบวนการต้องเสถียรและเข้าใจการแจกแจง เพราะข้อมูลการยึดเกาะและความคมชัดมักเบ้ และดัชนีที่อิงการแจกแจงแบบปกติอาจทำให้เข้าใจผิด

---