Cpk et R&R de jauge pour la mesure du contraste de marquage et de l’adhérence

Cpk et R&R de jauge pour la mesure du contraste de marquage et de l'adhérence

Points clés

• Qualifiez la mesure avant le procédé. Un indice de capabilité calculé avec une jauge non capable relève de l'arithmétique, pas de l'information.
• Les essais destructifs exigent des plans à échantillons appariés, car un même échantillon ne peut pas être mesuré deux fois.
• Les méthodes par attributs ont leur propre étude de concordance : les schémas de classification sont aussi des jauges.
• La capabilité suppose la stabilité. Calculez le Cpk sur un procédé sous contrôle, sans quoi le chiffre ne décrit rien de reproductible.

Les études de capabilité sur les procédés de décoration et de marquage sont souvent menées avec application et mal interprétées, parce qu'une étape est sautée. Le système de mesure est supposé adéquat, la capabilité est calculée à partir de la variation observée, et un indice décevant est attribué au procédé. Bien souvent, l'essentiel de cette variation appartient à la jauge.

La variation observée a deux sources

Chaque mesure combine variation du procédé et variation de mesure. Lorsque la mesure représente une part importante du total, plusieurs conséquences pratiques en découlent immédiatement : les indices de capabilité sont pessimistes, des pièces acceptables sont rejetées et des pièces inacceptables acceptées, les modifications du procédé ne peuvent être détectées de façon fiable, et les efforts d'amélioration visant le procédé ne produisent aucun résultat visible parce que le bruit domine.

Établir cette répartition est l'objet de l'analyse du système de mesure, et la faire en premier change la nature du travail qui suit. Un procédé dont la mesure consomme l'essentiel de la tolérance n'a pas encore de problème de procédé ; il a un problème de métrologie, et le corriger est généralement moins coûteux.

Le problème de l'essai destructif

Les études classiques de répétabilité et de reproductibilité de jauge reposent sur la mesure répétée d'une même pièce. L'essai d'adhérence détruit l'échantillon : le plan doit donc changer.

L'approche habituelle est celle des échantillons appariés : des pièces produites de façon adjacente dans des conditions aussi identiques que possible sont traitées comme un groupe d'échantillons nominalement équivalents, et l'analyse compare la variation au sein des groupes à la variation entre opérateurs et entre groupes. L'hypothèse d'équivalence au sein d'un groupe est porteuse, et toute véritable variation de pièce à pièce à l'intérieur de celui-ci sera imputée au système de mesure.

C'est une limite à énoncer plutôt qu'à masquer. Cela signifie que les études de jauge sur essai destructif établissent une borne supérieure de la variation de mesure plutôt qu'une valeur exacte, ce qui reste utile : si la borne supérieure est acceptable, la mesure est adéquate.

Les méthodes par attributs sont aussi des jauges

Les schémas de classification de l'adhérence et les évaluations visuelles de marquage sont des systèmes de mesure et méritent le même examen. Une analyse de concordance par attributs présente aux évaluateurs un ensemble de pièces couvrant la frontière d'acceptation, répétées dans un ordre aléatoire, et consigne si chaque évaluateur est d'accord avec lui-même lors d'une nouvelle présentation et avec les autres évaluateurs.

Les résultats sur les pièces limites sont systématiquement plus mauvais qu'on ne l'attend, et c'est précisément la zone où se prennent les décisions d'acceptation. Lorsque la concordance est faible, les options correctives sont de meilleurs étalons de référence, des critères de classification plus clairs, une formation sur des échantillons connus, ou le remplacement de la méthode par attributs par une méthode instrumentale.

Les mesures spécifiques

Contraste de marquage. La mesure instrumentale est reproductible à condition que les conditions soient fixées : type d'instrument, géométrie d'éclairage, ouverture, et emplacement de mesure par rapport au marquage et à une référence de fond définie. La texture de surface, la courbure et la brillance influent toutes sur les lectures : les pièces à surfaces marquées tridimensionnelles nécessitent donc un montage de bridage défini dans le cadre de la méthode.

Vérification des codes. La notation des codes lisibles par machine selon une norme reconnue fait partie des mesures les plus maîtrisées dans ce domaine, car les normes spécifient étroitement l'ouverture, la longueur d'onde et la géométrie. La répétabilité est généralement bonne ; la reproductibilité entre différents modèles de vérificateurs l'est moins, raison pour laquelle la spécification doit nommer la classe d'équipement.

Adhérence. Les méthodes au ruban et de quadrillage sont sensibles au lot de ruban, à la pression d'application, au temps de maintien ainsi qu'à la vitesse et à l'angle d'arrachement. L'essai d'arrachement est plus quantitatif mais sensible à l'alignement du plot, à la cuisson de l'adhésif et à la vitesse de charge. Les deux bénéficient nettement d'un montage qui retire la technique de l'opérateur du résultat.

Énergie de surface. Le test aux dynes est rapide, peu coûteux et dominé par la technique : l'âge de l'encre, la quantité appliquée, l'intervalle de lecture et le jugement de l'opérateur sur le moment où un film s'est rompu modifient tous la réponse, et la nature par paliers du jeu d'encres limite la résolution. Lorsque l'énergie de surface est un paramètre contrôlé avec une fenêtre étroite, l'instrumentation de mesure d'angle de contact offre une résolution et une répétabilité que les encres à dynes ne peuvent atteindre.

La capabilité exige d'abord la stabilité

Un indice de capabilité calculé sur un procédé instable décrit un mélange d'états plutôt qu'un procédé, et ne prédira pas la production future. Suivre la mesure sur carte de contrôle pendant une période, en confirmant l'absence de dérives, de tendances et de causes spéciales, est un préalable et non un raffinement.

La forme de la distribution compte aussi. Les données d'adhérence et de contraste sont fréquemment asymétriques ou bornées — une échelle de classification a un plafond, le contraste a des limites physiques — et les indices de théorie normale appliqués à des données fortement non normales peuvent être sensiblement faux dans un sens comme dans l'autre. Tracer les données avant de calculer quoi que ce soit est la protection la moins coûteuse qui soit.

La plupart des exigences ici sont unilatérales : contraste au-dessus d'un minimum, adhérence au-dessus d'un seuil, énergie de surface au-dessus d'un niveau. L'indice unilatéral approprié s'applique, et il vaut la peine d'indiquer explicitement quelle limite est évaluée plutôt que de rapporter un chiffre bilatéral calculé par rapport à une borne supérieure inventée.

Que faire d'un mauvais résultat

Un résultat de capabilité faible a trois responsables possibles et l'analyse doit identifier lequel. Si la variation de mesure domine, améliorez la mesure — montage, discipline de méthode, meilleure instrumentation, formation. Si la moyenne du procédé se situe près de la limite, centrez-la, ce qui est généralement le moins coûteux des trois. Si la variation du procédé est réellement large, il faut en trouver les sources, qui pour ces procédés sont typiquement la variation entre lots de matière, la couverture et la constance du traitement, les différences de géométrie de pièce à pièce et la dérive entre les intervalles de maintenance.

Distinguer ces trois cas est toute la valeur de l'analyse de mesure faite en premier. Sans elle, chaque mauvais chiffre de capabilité produit la même réponse — resserrer le procédé — et environ une fois sur trois cette réponse vise la mauvaise cible.

Un échantillonnage qui reflète les vraies sources de variation

Une étude de capabilité n'est représentative que dans la mesure des pièces qui y ont été intégrées, et les études sur les lignes de décoration sont fréquemment menées sur une seule série de production, à partir d'un seul lot de résine, sur un seul poste, avec un seul opérateur, en une seule semaine. L'indice obtenu décrit cette série plutôt que le procédé.

La variation qui compte réellement sur ces lignes se situe entre lots de résine et de colorant, entre empreintes d'un outillage multi-empreintes, entre positions de montage, entre postes et opérateurs, et à travers les intervalles de maintenance. Un plan d'échantillonnage qui couvre délibérément ces sources donne un chiffre de capabilité qui prédit la production future ; celui qui les maintient toutes constantes donne un chiffre optimiste qui ne sera pas reproduit.

L'approche pratique est un schéma de sous-groupes rationnels : de petits sous-groupes prélevés assez fréquemment pour capter la variation à court terme, sur une période assez longue pour inclure les cycles de lots et de maintenance. Elle prend plus de temps qu'une étude sur une seule série, et c'est la différence entre un chiffre qui étaye une décision et un chiffre qui étaye un rapport.

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Questions fréquentes

Pourquoi l'analyse du système de mesure précède-t-elle la capabilité ?

Parce que la variation observée est la somme de la variation du procédé et de la variation de mesure. Si le système de mesure représente une part importante de la tolérance, l'indice de capabilité calculé décrit surtout la jauge, et les efforts d'amélioration visant le procédé ne le feront pas bouger. Qualifier d'abord la mesure indique quel problème vous avez réellement.

Comment réaliser un R&R de jauge sur un essai destructif ?

En utilisant des échantillons appariés à la place de la mesure répétée. Des pièces produites de façon adjacente dans des conditions identiques sont traitées comme nominalement identiques, et l'analyse compare la variation intra-groupe et la variation entre opérateurs. L'hypothèse d'équivalence des membres du groupe joue un rôle réel et doit être énoncée, car la variation de pièce à pièce au sein du groupe apparaît comme de la variation de mesure.

Les méthodes de classification visuelle nécessitent-elles ce traitement ?

Oui. Un schéma de classification tel qu'une cotation d'adhérence par quadrillage est une jauge, et une analyse de concordance par attributs établit si les évaluateurs sont d'accord entre eux et avec eux-mêmes lors d'un nouvel examen. Les taux de désaccord sur les pièces limites sont fréquemment élevés et méritent d'être connus avant d'utiliser la méthode pour l'acceptation.

Qu'est-ce qui rend la mesure de l'énergie de surface difficile à qualifier ?

Le test aux dynes est rapide et dépendant de la technique : l'âge de l'encre, la quantité appliquée, le temps de lecture et le jugement de l'opérateur modifient tous le résultat, et la mesure est par paliers plutôt que continue, ce qui limite la résolution. Les instruments de mesure d'angle de contact offrent une meilleure résolution et répétabilité lorsque l'application le justifie.

Le Cpk a-t-il un sens pour une spécification unilatérale ?

Oui, en utilisant l'indice unilatéral correspondant, puisque la plupart des exigences de marquage et d'adhérence sont à minimum seul — contraste au-dessus d'un seuil, adhérence au-dessus d'une valeur. Ce qui compte davantage, c'est que le procédé soit stable et la distribution comprise, car les données d'adhérence et de contraste sont fréquemment asymétriques et les indices fondés sur la loi normale peuvent induire en erreur.

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