Cpk e Gage R&R per la misura di contrasto della marcatura e adesione

Cpk e Gage R&R per la misura di contrasto della marcatura e adesione

Punti chiave

• Qualificare la misura prima del processo. Un indice di capacità calcolato con uno strumento non idoneo è aritmetica, non informazione.
• Le prove distruttive richiedono disegni a campioni abbinati, perché lo stesso provino non può essere misurato due volte.
• I metodi per attributi hanno un proprio studio di concordanza: anche gli schemi di classificazione sono strumenti di misura.
• La capacità presuppone la stabilità. Calcolare il Cpk su un processo sotto controllo, altrimenti il numero non descrive nulla di ripetibile.

Gli studi di capacità sui processi di decorazione e marcatura sono spesso eseguiti con diligenza e interpretati in modo scorretto, perché si salta un passaggio. Si presume che il sistema di misura sia adeguato, la capacità viene calcolata dalla variazione osservata e un indice deludente viene attribuito al processo. Spesso la maggior parte di quella variazione appartiene allo strumento.

La variazione osservata ha due fonti

Ogni misura contiene insieme variazione di processo e variazione di misura. Quando la misura contribuisce con una quota elevata del totale, ne derivano subito varie conseguenze pratiche: gli indici di capacità sono pessimistici, componenti accettabili vengono scartati e non accettabili accettati, le modifiche di processo non possono essere rilevate in modo affidabile e gli sforzi di miglioramento rivolti al processo non producono risultati visibili perché domina il rumore.

Stabilire la ripartizione è lo scopo dell'analisi del sistema di misura e farlo per primo cambia ciò che il lavoro successivo dovrebbe essere. Un processo la cui misura consuma la maggior parte della tolleranza non ha ancora un problema di processo; ha un problema di metrologia e risolverlo è di solito meno costoso.

Il problema della prova distruttiva

Gli studi standard di ripetibilità e riproducibilità (gage R&R) si basano sulla misura dello stesso componente più volte. La prova di adesione distrugge il provino, quindi il disegno dello studio deve cambiare.

L'approccio abituale è quello dei campioni abbinati: componenti prodotti in sequenza in condizioni il più possibile identiche sono trattati come un gruppo di provini nominalmente equivalenti e l'analisi confronta la variazione all'interno dei gruppi con la variazione tra operatori e tra gruppi. L'ipotesi di equivalenza all'interno di un gruppo è portante e qualsiasi reale variazione da componente a componente al suo interno verrà attribuita al sistema di misura.

È un limite da dichiarare, non da nascondere. Significa che gli studi gage sulle prove distruttive stabiliscono un limite superiore della variazione di misura anziché un valore esatto, il che resta utile: se il limite superiore è accettabile, la misura è adeguata.

Anche i metodi per attributi sono strumenti di misura

Gli schemi di classificazione dell'adesione e le valutazioni visive delle marcature sono sistemi di misura e meritano lo stesso rigore. Un'analisi di concordanza per attributi presenta ai valutatori un insieme di componenti che copre il confine di accettazione, ripetuto in ordine casuale, e registra se ciascun valutatore concorda con se stesso alla ripresentazione e con gli altri valutatori.

I risultati sui componenti al limite sono regolarmente peggiori di quanto ci si aspetti, ed è proprio la regione in cui si prendono le decisioni di accettazione. Dove la concordanza è scarsa, le azioni correttive sono migliori campioni di riferimento, criteri di classificazione più chiari, formazione su campioni noti oppure la sostituzione del metodo per attributi con uno strumentale.

Le misure specifiche

Contrasto della marcatura. La misura strumentale è riproducibile a condizione che le condizioni siano fissate: tipo di strumento, geometria di illuminazione, apertura e posizione di misura rispetto alla marcatura e a un riferimento di fondo definito. Texture superficiale, curvatura e brillantezza influenzano tutte le letture, quindi i componenti con superfici marcate tridimensionali richiedono un assetto di fissaggio definito come parte del metodo.

Verifica dei codici. La classificazione dei codici leggibili da macchina secondo una norma riconosciuta è tra le misure più ben comportate in quest'area, perché le norme specificano con rigore apertura, lunghezza d'onda e geometria. La ripetibilità è in genere buona; la riproducibilità tra modelli diversi di verificatore lo è meno, ed è per questo che la specifica dovrebbe indicare la classe dell'apparecchiatura.

Adesione. I metodi con nastro e su reticolo (cross-hatch) sono sensibili a lotto del nastro, pressione di applicazione, tempo di permanenza e velocità e angolo di rimozione. La prova di strappo (pull-off) è più quantitativa ma sensibile ad allineamento del dolly, polimerizzazione dell'adesivo e velocità di carico. Entrambe traggono notevole beneficio da un fissaggio che elimini dal risultato la tecnica dell'operatore.

Energia superficiale. La prova con dyne è rapida, economica e dominata dalla tecnica: età dell'inchiostro, quantità applicata, intervallo di lettura e giudizio dell'operatore su quando un film si è rotto spostano tutti la risposta e la natura a gradini della serie di inchiostri limita la risoluzione. Dove l'energia superficiale è un parametro controllato con una finestra stretta, la strumentazione per l'angolo di contatto offre una risoluzione e una ripetibilità che gli inchiostri dyne non possono dare.

La capacità richiede prima la stabilità

Un indice di capacità calcolato su un processo instabile descrive una miscela di stati anziché un processo e non prevede la produzione futura. Tracciare carte di controllo della misura per un periodo, confermando l'assenza di spostamenti, tendenze e cause speciali, è un prerequisito e non un affinamento.

Conta anche la forma della distribuzione. I dati di adesione e di contrasto sono spesso asimmetrici o limitati (una scala di classificazione ha un tetto, il contrasto ha limiti fisici) e gli indici basati sulla teoria normale applicati a dati fortemente non normali possono essere sostanzialmente errati in entrambe le direzioni. Rappresentare graficamente i dati prima di calcolare qualsiasi cosa è la salvaguardia più economica disponibile.

La maggior parte dei requisiti in questo ambito è unilaterale: contrasto sopra un minimo, adesione sopra una soglia, energia superficiale sopra un livello. Si applica il corrispondente indice unilaterale ed è opportuno dichiarare esplicitamente quale limite viene valutato, anziché riportare un valore bilaterale calcolato rispetto a un limite superiore inventato.

Che cosa fare con un risultato scadente

Un risultato di capacità debole ha tre possibili responsabili e l'analisi dovrebbe identificare quale. Se domina la variazione di misura, migliorare la misura: fissaggio, disciplina del metodo, strumentazione migliore, formazione. Se la media di processo è vicina al limite, centrarla, il che è di solito la più economica delle tre azioni. Se la variazione di processo è realmente ampia, occorre trovarne le fonti e, per questi processi, sono in genere la variazione tra lotti di materiale, la copertura e la costanza del trattamento, le differenze geometriche tra componenti e la deriva tra un intervallo di manutenzione e l'altro.

Distinguere questi tre casi è l'intero valore dell'eseguire prima l'analisi della misura. Senza di essa, ogni cattivo valore di capacità produce la stessa risposta (stringere il processo) e circa una volta su tre tale risposta è rivolta alla cosa sbagliata.

Un campionamento che rifletta le reali fonti di variazione

Uno studio di capacità è rappresentativo solo quanto i componenti che vi sono entrati e gli studi sulle linee di decorazione vengono spesso eseguiti su una sola produzione, da un solo lotto di resina, su un solo turno, con un solo operatore, in una sola settimana. L'indice che ne risulta descrive quella produzione e non il processo.

La variazione che conta davvero su queste linee è quella tra lotti di resina e di colorante, tra cavità di uno stampo multicavità, tra posizioni di fissaggio, tra turni e operatori e lungo gli intervalli di manutenzione. Un piano di campionamento che copre deliberatamente queste fonti fornisce un valore di capacità che prevede la produzione futura; uno che le mantiene tutte costanti fornisce un numero ottimistico che non verrà riprodotto.

L'approccio pratico è uno schema di sottogruppi razionali: piccoli sottogruppi prelevati con frequenza sufficiente a cogliere la variazione a breve termine, in un periodo abbastanza lungo da includere i cicli dei lotti e della manutenzione. Richiede più tempo di uno studio su una sola produzione ed è la differenza tra un numero che supporta una decisione e un numero che supporta un rapporto.

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Domande frequenti

Perché l'analisi del sistema di misura viene prima della capacità?

Perché la variazione osservata è la somma di variazione di processo e variazione di misura. Se il sistema di misura assorbe una quota elevata della tolleranza, l'indice di capacità calcolato descrive per lo più lo strumento e gli sforzi di miglioramento rivolti al processo non lo faranno muovere. Qualificare prima la misura indica quale problema si ha realmente.

Come si esegue il gage R&R su una prova distruttiva?

Usando campioni abbinati al posto di misure ripetute. I componenti prodotti in sequenza in condizioni identiche sono trattati come nominalmente identici e l'analisi confronta la variazione all'interno dei gruppi e tra operatori. L'ipotesi che i membri del gruppo siano equivalenti ha un peso reale e va dichiarata, perché la variazione da componente a componente all'interno del gruppo compare come variazione di misura.

I metodi di classificazione visivi richiedono questo trattamento?

Sì. Uno schema di classificazione come una valutazione dell'adesione con cross-hatch è uno strumento di misura e un'analisi di concordanza per attributi stabilisce se i valutatori concordano tra loro e con se stessi alla ripetizione della valutazione. I tassi di disaccordo sui componenti al limite sono spesso elevati ed è utile conoscerli prima di usare il metodo per l'accettazione.

Che cosa rende difficile qualificare la misura dell'energia superficiale?

La prova con dyne è rapida e dipende dalla tecnica: età dell'inchiostro, quantità applicata, tempo di lettura e giudizio dell'operatore spostano tutti il risultato e la misura è a gradini anziché continua, il che limita la risoluzione. Gli strumenti per l'angolo di contatto offrono risoluzione e ripetibilità migliori dove l'applicazione li giustifica.

Il Cpk ha senso per una specifica unilaterale?

Sì, usando l'indice unilaterale pertinente, poiché la maggior parte dei requisiti di marcatura e adesione prevede solo un minimo: contrasto sopra una soglia, adesione sopra un valore. Ciò che conta di più è che il processo sia stabile e la distribuzione compresa, poiché i dati di adesione e di contrasto sono spesso asimmetrici e gli indici basati sulla normalità possono trarre in inganno.

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