Cpk i Gage R&R w pomiarach kontrastu znakowania i przyczepności

Cpk i Gage R&R w pomiarach kontrastu znakowania i przyczepności

Najważniejsze wnioski

• System pomiarowy należy kwalifikować przed procesem. Wskaźnik zdolności obliczony przy niezdolnym przyrządzie to arytmetyka, a nie informacja.
• Testy niszczące wymagają planów z próbkami dobranymi w pary lub grupy, ponieważ tej samej próbki nie można zmierzyć dwukrotnie.
• Metody atrybutowe mają własne badanie zgodności — schematy klasyfikacji to również przyrządy pomiarowe.
• Zdolność zakłada stabilność. Cpk należy obliczać dla procesu w stanie uregulowanym, w przeciwnym razie liczba nie opisuje niczego powtarzalnego.

Badania zdolności procesów zdobienia i znakowania są często wykonywane starannie, ale błędnie interpretowane, ponieważ pomija się jeden krok. Zakłada się, że system pomiarowy jest odpowiedni, oblicza się zdolność na podstawie obserwowanej zmienności, a rozczarowujący wskaźnik przypisuje się procesowi. Często większość tej zmienności należy do przyrządu.

Obserwowana zmienność ma dwa źródła

Każdy pomiar zawiera połączoną zmienność procesu i zmienność pomiaru. Gdy pomiar wnosi duży udział w całości, natychmiast pojawia się kilka praktycznych konsekwencji: wskaźniki zdolności są pesymistyczne, części akceptowalne są odrzucane, a nieakceptowalne przyjmowane, zmian procesu nie można wiarygodnie wykryć, a wysiłki doskonalące proces nie dają widocznych rezultatów, ponieważ dominuje szum.

Ustalenie tego podziału jest celem analizy systemu pomiarowego, a wykonanie jej na początku zmienia charakter dalszych prac. Proces, w którym pomiar zużywa większość tolerancji, nie ma jeszcze problemu procesowego; ma problem metrologiczny, a jego usunięcie jest zwykle tańsze.

Problem testu niszczącego

Standardowe badania powtarzalności i odtwarzalności przyrządu (gage R&R) opierają się na wielokrotnym pomiarze tej samej części. Badanie przyczepności niszczy próbkę, więc plan badania musi się zmienić.

Zwykłym podejściem są próbki dobrane w grupy: części wytworzone obok siebie w warunkach możliwie identycznych traktuje się jako grupę nominalnie równoważnych próbek, a analiza porównuje zmienność wewnątrz grup ze zmiennością między operatorami i między grupami. Założenie równoważności w obrębie grupy jest kluczowe, a jakakolwiek rzeczywista zmienność między częściami wewnątrz niej zostanie przypisana systemowi pomiarowemu.

Jest to ograniczenie, które należy wskazać, a nie ukrywać. Oznacza, że badania przyrządów dla testów niszczących ustalają górną granicę zmienności pomiaru, a nie jej dokładną wartość, co nadal jest użyteczne — jeśli górna granica jest akceptowalna, pomiar jest odpowiedni.

Metody atrybutowe to również przyrządy pomiarowe

Schematy klasyfikacji przyczepności i wizualne oceny oznaczeń są systemami pomiarowymi i zasługują na takie samo badanie. Analiza zgodności atrybutowej przedstawia oceniającym zestaw części obejmujący granicę akceptacji, powtarzany w losowej kolejności, i rejestruje, czy każdy oceniający zgadza się sam ze sobą przy powtórnym pokazaniu oraz z pozostałymi oceniającymi.

Wyniki dla części granicznych są rutynowo gorsze, niż ludzie oczekują, a to właśnie w tym obszarze podejmuje się decyzje o akceptacji. Gdy zgodność jest słaba, opcje naprawcze to lepsze wzorce odniesienia, jaśniejsze kryteria klasyfikacji, szkolenie na znanych próbkach lub zastąpienie metody atrybutowej instrumentalną.

Konkretne pomiary

Kontrast znakowania. Pomiar instrumentalny jest powtarzalny pod warunkiem ustalenia warunków: typu przyrządu, geometrii oświetlenia, apertury oraz położenia pomiaru względem oznaczenia i określonego tła odniesienia. Faktura powierzchni, krzywizna i połysk wpływają na odczyty, więc części z trójwymiarowymi powierzchniami znakowanymi wymagają zdefiniowanego sposobu mocowania jako elementu metody.

Weryfikacja kodów. Ocena kodów maszynowo czytelnych według uznanej normy należy do lepiej zachowujących się pomiarów w tej dziedzinie, ponieważ normy ściśle określają aperturę, długość fali i geometrię. Powtarzalność jest na ogół dobra; odtwarzalność między różnymi modelami weryfikatorów jest mniejsza, dlatego specyfikacja powinna wskazywać klasę sprzętu.

Przyczepność. Metody z taśmą i siatką nacięć są wrażliwe na partię taśmy, docisk przy nakładaniu, czas przytrzymania oraz prędkość i kąt zdejmowania. Badanie odrywania jest bardziej ilościowe, ale wrażliwe na ułożenie trzpienia, utwardzenie kleju i szybkość obciążania. Obie metody znacznie zyskują na mocowaniu, które usuwa technikę operatora z wyniku.

Energia powierzchniowa. Test dyne jest szybki, tani i zdominowany przez technikę: wiek tuszu, nałożona ilość, odstęp odczytu i ocena operatora, kiedy warstwa pękła, przesuwają wynik, a schodkowy charakter zestawu tuszów ogranicza rozdzielczość. Gdy energia powierzchniowa jest parametrem kontrolowanym o wąskim oknie, aparatura do pomiaru kąta zwilżania zapewnia rozdzielczość i powtarzalność, jakich tusze dyne nie zapewnią.

Zdolność wymaga najpierw stabilności

Wskaźnik zdolności obliczony dla procesu niestabilnego opisuje mieszaninę stanów, a nie proces, i nie przewidzi przyszłej produkcji. Prowadzenie karty kontrolnej pomiaru w danym okresie i potwierdzenie braku przesunięć, trendów i przyczyn specjalnych jest warunkiem wstępnym, a nie udoskonaleniem.

Ważny jest także kształt rozkładu. Dane o przyczepności i kontraście są często skośne lub ograniczone — skala klasyfikacji ma sufit, kontrast ma granice fizyczne — a wskaźniki oparte na teorii rozkładu normalnego stosowane do silnie nienormalnych danych mogą być istotnie błędne w obu kierunkach. Wykreślenie danych przed obliczeniem czegokolwiek jest najtańszym dostępnym zabezpieczeniem.

Większość wymagań jest tu jednostronna: kontrast powyżej minimum, przyczepność powyżej progu, energia powierzchniowa powyżej poziomu. Stosuje się odpowiedni wskaźnik jednostronny i warto wyraźnie stwierdzić, która granica jest oceniana, zamiast podawać wartość dwustronną obliczoną względem wymyślonej górnej granicy.

Co zrobić ze słabym wynikiem

Słaby wynik zdolności może mieć trzech możliwych właścicieli, a analiza powinna wskazać, który. Jeśli dominuje zmienność pomiaru, należy poprawić pomiar — mocowanie, dyscyplinę metody, lepszą aparaturę, szkolenie. Jeśli średnia procesu leży blisko granicy, należy ją wycentrować, co jest zwykle najtańszym z trzech działań. Jeśli zmienność procesu jest rzeczywiście szeroka, trzeba znaleźć jej źródła, a w przypadku tych procesów są to zwykle zmienność partii materiału, zasięg i powtarzalność obróbki, różnice geometrii między częściami oraz dryf między przeglądami konserwacyjnymi.

Rozróżnienie tych trzech przypadków to cała wartość wykonania najpierw analizy pomiaru. Bez niej każda słaba liczba zdolności wywołuje tę samą reakcję — zaostrzenie procesu — a mniej więcej w jednej trzeciej przypadków reakcja ta jest skierowana na zły cel.

Pobieranie próbek odzwierciedlające rzeczywiste źródła zmienności

Badanie zdolności jest tak reprezentatywne, jak części, które do niego weszły, a badania na liniach zdobienia są często prowadzone na jednej serii produkcyjnej, z jednej partii żywicy, na jednej zmianie, z jednym operatorem, w ciągu jednego tygodnia. Uzyskany wskaźnik opisuje tę serię, a nie proces.

Zmienność, która naprawdę ma znaczenie na tych liniach, występuje między partiami żywicy i barwnika, między gniazdami narzędzia wielogniazdowego, między pozycjami w uchwycie, między zmianami i operatorami oraz w kolejnych przeglądach konserwacyjnych. Plan pobierania próbek, który celowo obejmuje te źródła, daje wartość zdolności przewidującą przyszłą produkcję; ten, który utrzymuje je wszystkie na stałym poziomie, daje optymistyczną liczbę, której nie uda się odtworzyć.

Praktycznym podejściem jest racjonalne podgrupowanie: małe podgrupy pobierane na tyle często, aby uchwycić zmienność krótkoterminową, w okresie na tyle długim, aby objąć cykle partii i konserwacji. Wykonanie takiego badania trwa dłużej niż badanie jednej serii i jest różnicą między liczbą, która wspiera decyzję, a liczbą, która wspiera raport.

Powiązane artykuły

• Pisanie egzekwowalnej specyfikacji
• IQ, OQ i PQ dla znakowania laserowego
• Udowodnienie spełnienia specyfikacji
• Test dyne i energia powierzchniowa
• FMEA dla linii znakowania lub zdobienia

Potrzebna pomoc w tej sprawie?

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie analizy systemów pomiarowych i badań zdolności procesów dla operacji zdobienia. Nasz zespół ds. usług inżynieryjnych współpracuje z producentami przy opracowywaniu procesów, kwalifikacji materiałów i rozwiązywaniu problemów produkcyjnych. Skontaktuj się z nami, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego analiza systemu pomiarowego poprzedza zdolność?

Ponieważ obserwowana zmienność jest sumą zmienności procesu i zmienności pomiaru. Jeśli system pomiarowy odpowiada za duży udział tolerancji, obliczony wskaźnik zdolności opisuje głównie przyrząd, a działania doskonalące proces go nie poprawią. Zakwalifikowanie pomiaru w pierwszej kolejności pokazuje, jaki problem faktycznie występuje.

Jak wykonuje się gage R&R dla testu niszczącego?

Stosując próbki dobrane w grupy zamiast powtarzanego pomiaru. Części wytworzone obok siebie w identycznych warunkach traktuje się jako nominalnie identyczne, a analiza porównuje zmienność wewnątrz grup i między operatorami. Założenie, że członkowie grupy są równoważni, odgrywa realną rolę i powinno zostać wskazane, ponieważ zmienność między częściami w grupie pojawia się jako zmienność pomiaru.

Czy wizualne metody klasyfikacji wymagają takiego podejścia?

Tak. Schemat klasyfikacji, taki jak ocena przyczepności metodą siatki nacięć, jest przyrządem pomiarowym, a analiza zgodności atrybutowej ustala, czy oceniający zgadzają się ze sobą i sami ze sobą przy powtórnej ocenie. Odsetek niezgodności dla części granicznych bywa wysoki i warto go znać, zanim metoda zostanie użyta do akceptacji.

Dlaczego pomiar energii powierzchniowej trudno zakwalifikować?

Test dyne jest szybki i zależny od techniki: wiek tuszu, ilość nałożona, czas odczytu i ocena operatora przesuwają wynik, a pomiar ma charakter schodkowy, a nie ciągły, co ogranicza rozdzielczość. Aparatura do pomiaru kąta zwilżania zapewnia lepszą rozdzielczość i powtarzalność tam, gdzie zastosowanie to uzasadnia.

Czy Cpk ma sens przy specyfikacji jednostronnej?

Tak, przy użyciu odpowiedniego wskaźnika jednostronnego, ponieważ większość wymagań dotyczących znakowania i przyczepności to wymagania tylko minimalne — kontrast powyżej progu, przyczepność powyżej wartości. Ważniejsze jest, aby proces był stabilny, a rozkład zrozumiały, ponieważ dane o przyczepności i kontraście są często skośne, a wskaźniki oparte na rozkładzie normalnym mogą wprowadzać w błąd.

---