badanie gage r&r

Celem analizy Gage R&R (GRR) jest poznanie zmienności systemu pomiarowego w stosunku do tolerancji lub do zmienności procesu. Innymi słowy, chcemy się dowiedzieć, jak znaczną część obserwowanej w procesie zmienności wyjaśnia system pomiarowy. Choć metodologia tego badania

 jest dosyć dobrze opisana, w trakcie jego przeprowadzania często popełniane są podstawowe błędy, które z kolei prowadzą do niekorzystnego wyniku. Z drugiej strony, nieudana analiza GRR może dostarczyć cennych informacji do doskonalenia systemu pomiarowego. Przedstawione rady nie są uporządkowane według ważności ale według kolejności problemów, które można napotkać w trakcie przygotowania i przeprowadzania oceny systemu pomiarowego dla cech mierzalnych, w badaniach powtarzalnych. W poniższych uwagach używane jest określenie „części”. Jeżeli badanie nie dotyczy produkcji sztukowej (np. produkcja granulatu), w miejsce słowa „części” należy podstawić słowo „próbki”.

1. Dobierz części tak, aby odzwierciedlały zmienność procesu

Częstym błędem jest pobieranie do badania Gage R&R (GRR) dowolnych 10 części. Tak mała liczba sztuk nie gwarantuje jednak, że obejmą one całą zmienność proces (przedział wartości, w którym oscyluje dana charakterystyka). W skrajnym przypadku może to być 10 bardzo do siebie podobnych próbek, co spowoduje, że stosunek zmienności między częściami (PV) do szumu wnoszonego przez system pomiarowy (GRR) będzie niekorzystny, a to z kolei doprowadzi do zbyt wysokiej wartość %GRR oraz zbyt niskiej wartości współczynnika NDC. Krótko mówiąc, próbki do badania GRR nie powinny być dobierane losowo, ale celowo. Im większa zmienność między częściami, tym większa szansa na dobry wynik badania.

2. Oznacz części przed badaniem

Każda część powinna otrzymać niepowtarzalny numer, który zapewni, że uzyskany wynik pomiaru trafi do właściwej kolumny arkusza. Na przykład pomyłkowe wpisanie wyniku pomiaru części 3 do kolumny przeznaczonej na część 8 prawie na pewno spowoduje silne zaburzenie wyników i słaby wynik końcowy badania.

3. Możliwie dokładnie ustal przebieg pomiaru

Jednoznacznie określ procedurę pomiarową. Ustal miejsce pomiaru, siłę docisku, sposób przyłożenia narzędzia, sposób zamocowania części itp. Im mniej dowolności w tych kwestiach, tym większa będzie powtarzalność pomiarów. Zadbaj, by tak zdefiniowana procedura została wprowadzona w instrukcjach pomiarowych stosowanych w produkcji – jeżeli pomiary w warunkach produkcyjnych będą przebiegały inaczej, uzyskana ocena systemu pomiarowego będzie niewiarygodna.

Uważaj na części symetryczne i ich orientację w trakcie pomiaru. Jeżeli położenie części w pomiarze nie jest jednoznaczne z powodu jej symetryczności (okrągła tarcza, wałek, kwadratowa płytka itp.), oznacz miejsce, w którym ma być wykonywany pomiar.

4. Przeprowadź badanie w warunkach jak najbardziej zbliżonych do rzeczywistych warunków pomiarowych

Często zapominamy, że celem badania GRR nie jest uzyskanie dobrego wyniku (jak to! przecież klient wymaga, żeby %GRR był niższy niż 10%) ale poznanie wpływu systemu pomiarowego na ocenę procesu lub produktu. Z tego względu nie należy przeprowadzać badania GRR w warunkach „laboratoryjnych”, w których operatorzy mają lepsze oświetlenie, więcej czasu i mniej zakłóceń z otoczenia, ale wręcz przeciwnie – jeżeli pomiar wykonywany jest na hali, przy kiepskim oświetleniu i operator ma na niego tylko 15 sekund, warunki badania GRR powinny odtworzyć wszystkie te czynniki.

5. Operatorzy nie powinni wiedzieć, którą część mierzą

Oznaczenia części, o których wspomniano w poradzie 2, powinny być niewidoczne dla operatorów w trakcie pomiaru. Jeżeli to możliwe, numer powinien być zapisany na spodzie części, którego operator nie widzi. W przypadku gdy jest to niemożliwe, można zastosować pisak fluorescencyjny, widoczny tylko w świetle ultrafioletowym. Jest to istotne, aby uniknąć efektu interakcji. Może ona wystąpić, jeżeli operator zapamięta poprzedni pomiar danej części a następnie świadomie bądź nieświadomie będzie dążył do jego powtórzenia.

6. Operatorzy powinni mierzyć części w losowej kolejności

Nie należy mierzyć części zawsze w tej samej kolejności, bo to również może spowodować efekt interakcji. Przed każdą serią pomiarową najlepiej wymieszać wszystkie części. Można też zastosować pełną randomizację serii i i operatorów opisaną w poradzie nr 9.

7. Operatorzy nie powinni wykonywać wszystkich serii pomiarowych jedna po drugiej

W typowym badaniu GRR każdy operator mierzy 10 części, po czym czynność tę powtarza dwukrotnie, czyli realizuje w sumie trzy serie pomiarowe. Jednak w typowym badaniu GRR uczestniczy od 2 do 3 pomiarowców. Ważne jest więc, aby po wykonaniu pierwszej serii pomiarów przez operatora A, kolejne serie pomiarów wykonali operatorzy B a potem C. Dopiero po zakończeniu pierwszej serii przez wszystkich operatorów kolejną serię powinien wykonać operator A.

Takie podejście jest istotne ze względu na wyeliminowanie efektu interakcji (operator „ma czas” zapomnieć swoje poprzednie wyniki) ale również ze względu na potencjalny brak stabilności systemu pomiarowego (np. nagrzewanie się w trakcie badania). Przykładowo, gdyby każdy operator wykonywał wszystkie trzy serie jedna po drugiej, to każdy dokonywałby pomiarów w inaczej zachowującym się systemie pomiarowym. Mogłoby to spowodować różnice między poszczególnymi pomiarowcami a tym samym doprowadzić do błędnego wniosku, że mierzą oni inaczej (wysoka wartość AV).

Problem ten czasami dotyczy również samych części, które, wbrew przyjętym założeniom, mogą zmieniać swoje właściwości w trakcie pomiaru, co z kolei powoduje brak powtarzalności.

8. Operatorzy nie powinni sami wprowadzać swoich wyników

Jeżeli operatorzy będą sami wpisywać własne wyniki i jednocześnie będą mieli wgląd do poprzednich, mogą próbować poprawiać bieżący wynik, aby był bardziej zgodny z poprzednim. To również może znacząco zaburzyć badanie i wywołać interakcję. Optymalna rozwiązanie polega na wytypowaniu niezależnej osoby rejestrującej, która sama nie dokonuje pomiarów. Operator powinien wykonywać i podać sam pomiar, natomiast osoba rejestrująca powinna sprawdzić, która to część i umieścić wynik w odpowiedniej rubryce arkusza.

9. Jeżeli przewidujesz problemy ze stabilnością lub interakcją, randomizuj kolejności pomiarów nawet w obrębie serii pomiarowych.

Oznacza to, że wszyscy trzej operatorzy powinni wykonywać swoje serie pomiarowe jednocześnie. W tym celu można przygotować 30 karteczek oznaczonych literami od A do C i liczbami od 1 do 10 (np. A1, B6, C4, A7 itp.), gdzie litera oznacza operatora a liczba mierzoną część. Operatorzy powinni losować karteczki aż do wyczerpania – co oznacza zakończenie jednej serii pomiarowej. Użytkownicy programu Minitab mogą skorzystać z funkcji randomizacji badania GRR, co pozwala uniknąć zabawy w przygotowanie loterii.

10. Upewnij się, czy w trakcie pomiarów lub zapisów nie pojawiły się grube błędy.

W większości formularzy GRR opracowanych w programie Excel pojawia się wartość UCLR. Po zakończeniu pomiarów sprawdź, czy rozstępy uzyskiwane przez poszczególnych operatorów przy pomiarze tych samych części nie przekraczają limitu wyznaczonego przez UCLR. Takie przypadki  mogą oznaczać, że w procesie wystąpiły przyczyny specjalne. Przejrzyj zapisy poszczególnych operatorów poszukując zbyt wysokich rozstępów. Jeżeli przekraczają one wartość UCLR o nie więcej niż 20%, może to być spowodowane brakiem powtarzalności jednego z operatorów. Jeżeli różnice są większe, upewnij się, że podczas wpisywania wyników nie doszło do pomyłki (np. błędnie wpisana cyfra, wartość wpisana w niewłaściwej kolumnie itp.). Jeżeli nie masz pewności, że błąd powstał przy wpisywaniu a przekroczenie granicy interwencji jest znaczące, powtórz całą serię pomiarową, w której pojawił się błędny wynik.

 

 

Piotr Stokłosa

pstoklosa@pronost.pl