utt unidad ii r&r mat exam

5/14/2018 UTT Unidad II R&R Mat Exam - slidepdf.com

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Unidad II.- Estudios R&R

Metrología Industrial Ene. – Abr. 2010

Estudios deRepetibilidad y

Reproducibilidad





Objetivos Introducir el concepto de Análisis de Sistemas de

Medición. Definir los términos básicos de Medición. Procedimiento para ejecutar un estudio de MSA. Ejercicio.





Medición del proceso

El sistema de medición ideal produce datos verdaderos cada vez

que se mide. La calidad del sistema de medición se caracteriza por

propiedades estadísticas . El proceso de medición debe incluir:

Diseño y certificación.

Capacitación a través del tiempo.Control.Reparación y re-certificación.

PropiedadesDebe estar bajo control estadístico.

Variabilidad debe ser pequeña comparada con las especificaciones delproducto.

Variabilidad debe ser pequeña comparada con la variación del proceso Discriminación debe ser por lo menos un décimo de la especificación delproducto o de la variación del proceso.





Posibles fuentes de variación

Estudiaremos los términos de “repeatability” y “reproducibility”

como fuentes principales de error de medición.

Para poder estudiar la variación del proceso, la variación debido al

sistema de medición debe ser primeramente identificada y separadadel proceso.

Estabilidad Linealidad

Largo Plazo

Variación Proceso

Corto plazo

Variación proceso

Variación

En muestra

Variación Real Proceso

Repetibilidad Calibración

Variación por

instrumentos

Variación por

operadores

Variación de Medición

Variación de Proceso Obs.





Modelo Básico

Total

2

Product

2

Measurement System

2

La variación total es igual a la variación real delproducto mas la variación debido al sistema de

medición.





Componentes del Proceso deMedición

Herramientas de medición: Hardware.Software.

Todos los procedimientos que usanestas herramientas:

Que operadores usan estos procedimientos.Procedimientos de ajuste y manejo.Cálculos fuera de línea y manejos de datos.Frecuencia y técnica de calibración





Fuentes en la Variación deMedición

Environme

Inestabilidad mecánica

Herramientas

Medio Ambiente

Métodos de trabajo

Desgaste

Inestabilidad eléctrica

Inestabilidad del algoritmo

Facilidad de manejo de datos

Entrenamiento del operador

Frecuencia de Calibración

Estándar de mantenimiento

Tiempo de trabajo suficiente

Procedimientos estándarTécnica del operador

‘Variación en la medición’

Humedad

Limpieza

VibraciónVariación en la línea de voltaje

Fluctuaciones de temperatura





Información que se obtendrá

¿Que tan grande es el error de medición? ¿Cuales son las fuentes de ese error?

¿Es el instrumento estable a través del tiempo?

¿Es el instrumento capaz para el estudio?

¿Como mejoramos el sistema de medición?





Efectos del error de Medición.

Promedio

Variabilidad

Desviación de Sist. De Medición -Determinado a través de “Estudios de

calibración”.

A través de estudios “Gage R&R”

Exactitud

Precisión

t measuremen product total

222

t measuremen product total





Fuentes de Variación

Variabilidad delProducto

(Variabilidad real)

Variabilidad deMedición

Variabilidad Total

(Variabilidadobservada)





Terminología

Discriminación Términos relacionados con

Exactitud

Valor verdaderoDesviaciónLinealidad

Términos relacionados a Precisión

Repeatability

ReproducibilityLinealidad

Estabilidad





Discriminación

Son los números decimales que pueden ser medidos por elsistema de medición. Los incrementos de medición deben ser

cercanos a la décima parte de lo ancho de las especificacionesdel producto o de la variación del proceso.

1 2 3 4 5

Buena Discriminación

1 2 3 4 5

Pobre discriminación





Términos de exactitud.

Exactitud (Accuracy) - ¿El promedio de las

mediciones se desvía del valor verdadero? Valor verdadero

Teóricamente es el valor verdadero.NIST Standard.

Desviación (Bias) Distancia entre el promedio de todas las mediciones yel valor verdadero.





Exactitud (Accuracy)

La exactitud del instrumento es la diferencia entre el

valor promedio de las mediciones observadas y el valor verdadero o maestro.

El valor maestro es un estándar aceptado, con referenciarastreable (e.g., NIST)

Master

Value

Mean

Bias





Desviación (Bias)

Promedio de las diferentes mediciones son diferentes. Los Efectos de Desviación incluyen:

• Desviación por operador - diferentes operadores obtienen diferentesresultados para la misma muestra.• Desviación debido al instrumento - diferentes instrumentos obtienen

diferentes promedios para la misma muestra

Master

Value

Mean

Instrumento1

Instrumento2

Mean

Instrumento2. Desviación

Instrumento1. Desviación





Desviación (Bias), Capacidad (Cg)

Practica 1. Estudio de

Capacidad del Sistemade Medición





Linealidad

Practica 2. Estudio de

Linealidad del Sistema deMedición





Términos de precisión

Variación total en los sistemas de medición.

Medición de variación natural de medicionesrepetidas.

Repeatability y Reproducibility

MS rpt rpd

2 2 2





Precisión: Repeatability

La variación inherente del sistema de medición. Variación que ocurre cuando mediciones repetidas

se realizan sobre la misma variable bajo las mismascondiciones.

Mismo operadorMismo ajusteMismas UnidadesMismas condiciones del medio ambienteA corto tiempo

Estimado por la desviación estándar conjunta de la

distribución de mediciones repetidas. Repeatability siempre es menos que la variación

total del sistema.





Repetibilidad

Variación de mediciones sucesivas de la misma muestra, misma

característica, realizada por las mismas personas usando elmismo instrumento.

MasterValue

Mean

Buenarepetibilidad

Mean

Pobrerepetibilidad





Precisión: Reproducibilidad

La variación que resulta diferentes condiciones son usadas para realizar las mediciones.Diferentes operadoresDiferentes ajustesDiferentes unidades de pruebaDiferentes condiciones ambientalesLargo Plazo

Estimado por la desviación estándar de lospromedios de medición a partir de diferentes

condiciones de medición.





Reproducibilidad

La diferencia en el promedio de las mediciones esta realizado

por diferentes personas usando el mismo o diferentesinstrumentos cuando miden la misma muestra.

MasterValue

Buena

reproducibilidad

Operador1

Pobrereproducibilidad

Operador2

Operador3

Operador1

Operador2

Operador3





% Repetibilidad & Reproducibilidad

Observed Process Variation

Variación delSistema deMedición

%R&R = 20%

%R&R = 75%

%R&R = 100%

M t C bilit I d





Measurement Capability Index -% R&R

Nos dice que porcentaje de la Variación Total se

debe al error de medición. Incluye los términos de Repetibilidad y

reproducibilidad.Operador x Unit x Trial experiment

La meta: % R&R < 30%.

Usualmenteexpresado en %

% & R RMS

Total100





Usos de % R&R

Este parámetro estima que tan bueno es el

Sistema de Medición con respecto a la variacióntotal del proceso. % R&R es de gran utilidad cuando se realizan

estudios de mejora de procesos.

Las muestras a utilizar deben

representar total y típicamente la variación del proceso.

Errores de Medición y su efecto en





Errores de Medición y su efecto enla Capacidad del Proceso.

Mientras mas alto es el Error de

Medición mas dramático es elimpacto en la habilidad de entenderla capacidad verdadera del proceso!

Preparando un estudio de Gage





Preparando un estudio de GageR&R

1. Seleccionar Sistema

de Medición

2. Desarrollar Estrategia

de Medición

3. Tomar Muestras

4. Preparar Hoja de Datos

de Mediciones

5. Ejecutar el Estudio MSE

6. Analizar Resultados

del MSE

7. Interpretar

Resultados del MSE

8. Definir Próximos

Pasos a Seguir

• Nº de Operadores

• Nº de Mediciones

• Nº depende del tipo de prueba

• Carta R

• Carta X barra

• Discriminación

• Estabilidad

• Prejuicios del operador

• Variación de la medición

• Plan de optimización

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados





1. Seleccionar Sistema de Medición

Relacionado con la Y del proyecto y los KPI





2. Planear la Estrategia de Medición

Numero de operadoresSi el proceso usa múltiples operadores, escoja 2-4 deforma aleatoria.Si el proceso usa solo un operador, o sin ellos, losefectos de reproducibilidad se ignoran.

Generalmente 10 muestras para medir. Cada muestra se mide 2-3 veces por cada

operador.





3. Tomar Muestras

Regla del tamaño de muestra Seleccione suficientes muestras de tal manera que(numero de muestras) x (numero de operadores) > 15Si prácticamente no es posible, escoja el numero de

intentos de tal manera que :Si S x O < 15, intentos = 3Si S x O < 8, intentos = 3 to 4Si S x O < 5, intentos = 4 to 5Si S x O < 4, intentos = 6 to 6

S: Muestras, O: Operadores

Selección de muestras bajo





Selección de muestras bajoestudio.

Las muestras deben extraerse del proceso de tal maneraque cubran la variación normal del proceso.

Ejemplo: Si produce un material con un promedio de 9.00 y unsigma de 0.01, obtenga las muestras que tengan valores que esténentre 8.97 - 9.03 (99% del rango).

CUIDADO!

Si produce el mismo material con diferentes especificaciones conel mismo proceso, sub -agrúpelos y ejecute después el estudio deR&R.Ejemplo:

Un proceso produce un material con valor medio de 70.0, 85.0, y

90.5 y tolerancia de +/- 0.50, y todas las medimos con el mismosistema...Ejecute 3 estudios - uno para cada ensayo

Si junta los tres procesos, el resultado de R&R será muy bajo

Pruebas Destructivas guía para





Pruebas Destructivas guía paraselección de muestras

La selección de muestras es todo un tema decontroversia cuando se trata de muestrasdestructivas o sistemas de medición en línea.

La selección de muestras puede realizarse de talmanera que se minimice la variabilidad entrepartes, tomando los siguientes puntos en

consideración:Recolecte un numero de muestras “Maestras”

necesarias para el estudio.Subdividirlas en suficientes sub-muestras de talmanera que cumpla las reglas: Operador X muestras XIntentos.

Asumir La variabilidad de muestras mas pequeñas esdespreciable y pueden ser ignoradas.

Pruebas destructivas Ejemplo de





Pruebas destructivas Ejemplo deSelección de Muestras

Asuma que tenemos 2 operadores, 2 intentos (Trial), 10

muestras (samples) para llevar a cabo un estudio.Necesitaríamos 10 muestras “maestras” y 2 x 2 x 10 =40

muestras mas pequeñas. 1

6

2 3 4 5

7 8 9 10





Métodos de pruebas destructivas

Procedimiento

Para cada combinación Operador / Intento / Muestra,seleccione de manera aleatoria una muestra maspequeña representativa del grupo bajo estudio.Cada operador ejecuta las medicionesindependientemente.

NO MEZCLE LAS SUBMUESTRAS!

4 Matriz de Datos en Minitab para un





4. Matriz de Datos en Minitab para unGage R&R.

Realicemos una tabla de datos de un estudio

consistente de 3 operadores, 10 muestras y dosintentos de mediciones por cada muestra. Vamos a crear un archivo de Minitab con las

siguientes columnas:MuestraOperadorIntentoMedición

Usaremos el procedimiento de Minitab llamadoCreate Gage R&R studty worksheet para realizaruna tabla correcta.

Resultado del archivo de Minitab





Resultado del archivo de Minitabpara el Gage R&R





5. Ejecutar el estudio R&R

Calibrar el instrumento, o asegurarse que ha sido calibrado. Que el operador 1 mida todas las muestras una vez de manera

aleatoria. Que el operador 2 mida todas las muestras una vez de manera

aleatoria. Repetir lo anterior hasta que todos los operadores hayan medido las

muestras una vez (este es el intento 1). Repita los pasos del 2 al 4 para el numero de intentos requeridos. Use el formato que el instructor proveerá para determinar el estudio

estadístico R&R.Repeatability (Repetibilidad).Reproducibility (Reproducibilidad).

Desviación estándar de cada uno de los antes mencionados% R&R.P/T Ratio.

Analice los resultados y determine el curso de acción, si acaso.

MSA (Análisis de Sistema de





Ejemplo Se recolectaron 10 muestras donde se midió el diámetro de un aparte “A”, cada pieza

se midió 2 veces por 3 diferentes operadores, el producto tiene una tolerancia de 8

Entrada Archivo: Gauge R&R.MTW

MSA (Análisis de Sistema demedición)






Stat Quality Tools Gauge Study Gage R&R Study (crossed)

① AsignarParte

Pasos

②Asignar operadores

③Asignar la característicade Calidad

⑥ OK


④ Asignar Tolerancia

⑤ OK





Salida obtenida en el Minitab

Minitab produce información tanto analítica

como grafica.Resultado analítico.Tabla de ANOVA.Componentes de Variación.Tabla de contribución en porcentajes.

Resultado grafico.grafica X-Bar / R.Componentes de variación.Grafica de interacción de Operador X Muestra.

Grafica de operadores y de muestras. Revisemos primero los resultados analíticos y

luego los gráficos.






Resultado Descriptivo

4.4 %R&R

4.1 Precisión

4.2 Repetibilidad

4.3 Reproducibilidad

4.5 P/T

%R&R, P/T : Índice de capacidad de medición, para evaluar la precisión%R&R : % de variación debido a la medición, del total de variación→ %R&R < 30% : se puede confiar en el instrumento de medición.P/T : % de variación debido a la medición, del total de tolerancia de Spec.→ P/T < 30% L Se puede confiar en el instrumento de medición.

4.4 4.5

Precisión( Variación debido a la medición)

%R&R, P/T son los metodos para evaluar

la precisión. → La precisión se clasificaen repetibilidad y la reproducibilidad.

4.1

Repetibilidad Variación debido al instrumento.

4.2

Reproducibilidad

Variación debido al operador(medidor)

4.3

Medidor







Resultado Grafico







4.1 Presición 4.2 Repetibilidad 4.3 Reproducibilidad

4.4 %R&R

4.5 P/T

Components of Variation

El resultado de análisis de la Ventana de Sesión esta graficado en el histograma.Los paretos representan presición, repetibilidad y reproducibilidad,basado en %R&R, P/T.Cuanto menor es el tamaño de los paretos de presición, repetibilidad yreproducibilidad son mejor.

Análisis gráfico

S ( á s s de S ste a demedición)






R Chart by Medidor- Cada punto representa el valor R(=El mayor valor - el

menor valor), de las mediciones repetidas de cadamedidor.

- Se desea que todo punto este dentro de UCL y LCL.- Al evaluar a los medidores, cuanto menor es el valor de

R se puede decir que es un medidor preciso.En este R Chart, el valor R de Luis es menor que losotros operadores, se puede decir que el es maspreciso que los otros.

Xbar Chart by Medidor- Cada punto representa el promedio de los valores

medidos, de las mediciones repetidas de cadamedidor.

- La amplitud de UCL y LCL representa la amplitud devariación de la medición.

- Se desea que todos los puntos esten fuera de UCL yLCL, y que tengan forma uniforme.O sea, se desea que la variación debido al productosea mayor que la variación debida a la medición.

Análisis gráfico

S ( á s s de S ste a demedición)

MSA (Análisis de Sistema de medición)





By Parte- Demuestra el promedio y la dispersión de los valores

del diámetro de cada parte.- Se desea que la dispersión de los valores de

diámetro de cada parte sea pequeño.

By Medidor- Demuestra el promedio y la dispersión de los valores

del diámetro de cada medidor.- Se espera que el promedio de los medidores sean

iguales.

By Medidor*Parte- Demuestra el valor del diámetro de cada parte por

medidor.- Se desea que las líneas sean paralelas.

Al haber cruce de las líneas se puede decir que hayinteracción entre medidor y la parte

Análisis gráfico

MSA (Análisis de Sistema de medición)

6. Analizar Resultados del Gage





6. Analizar Resultados del GageR&R.

• % R&R (para los esfuerzos en la mejora de procesos)

• CUIDADO! - revise el numero de Distinct Categories !Debe ser al menos 5 para su uso en la mejora delproceso!

G fi X / R d l G R&R





Grafica X / R del Gage R&R

Misc:

Tolerance:

Reported by:

Date of study:

Gage name:

0

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

321

Xbar Chart by Operator

S a m p l e M e a n

X=0.80753.0SL=0.8796

-3.0SL=0.7354

0

0.15

0.10

0.05

0.00

321R Chart by Operator

S a m p l e R a n g e

R=0.03833

3.0SL=0.1252

-3.0SL=0.00E+00

Gage R&R (ANOVA) for Measurement

• La grafica de Rangos puede ayudar aidentificar discriminación inadecuada.

• Queremos al menos 5 posibilidades devalores dentro de los limites de control.

• Queremos ver variaciónen la grafica X fuera delos Limites de Control.

• Esto indica variación deMuestra-a-Muestra.

•Si no es así, no seobtuvieron muestrasrepresentativas a lo largodel rango de producciónnormal.

Grafica X del Gage R&R





Grafica X del Gage R&R

0

1.1

1.00.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

321

Xbar Chart by Operator

S a m p l e M e a n

X=0.80753.0SL=0.8796

-3.0SL=0.7354

• Queremos ver variación

en la grafica X fuera delos Limites de Control.

• Esto indica variación de

Muestra-a-Muestra.• Si el promedio para cada

operador es diferente, lareproducibilidad essospechosa.

Grafica R del Gage R&R





Grafica R del Gage R&R

0.15

0.10

0.05

0.00

321

R Chart by Operator

S a m p l e R a n g

e

R=0.03833

3.0SL=0.1252

-3.0SL=0.00E+00

• Sospeche de una discriminación inadecuada si: – tiene menos de 5 distintos niveles dentro de los Limites de Control – 5 o mas niveles para el rango pero mas de la cuarta parte de los valoresson cero.

• La repetibilidad (Repeatability) esta cuestionada si muestra condicionesfuera de control.

• Si el rango de un operador esta fuera de control y otro no, entoncessospeche del método de medición.

• Si todos los operadores tienen rangos fuera de control, el sistema es muysensitivo a la técnica del operador.

Indicadores en la grafica X





Indicadores en la grafica X

Si el promedio para cada operador es diferente,

la reproducibilidad es sospechosa. Queremos que la mayoría de los promedios

caigan fuera de los limites de control pero demanera consistente para todos los operadores.

Esto indicara mas variación de muestra-a-muestra locual es lo deseado en el estudio.

Queremos ver que la mayoría de los puntoscaigan fuera de los limites de control.

Si este es el caso Y la Grafica de Rango esta bajo

control, entonces estaremos listos para determinar elporcentaje de la variación del proceso que se consumepor el sistema de medición.

Indicadores de la Grafica de





Indicadores de la Grafica deRango.

Sospeche de una discriminación inadecuada si:la grafica de rango tiene menos de 5 distintos nivelesdentro de los Limites de Control5 o mas niveles para el rango pero mas de la cuartaparte de los valores son cero.

La repetibilidad (Repeatability) esta cuestionada

si la grafica de Rango muestra condiciones fuerade control. Si el rango de un operador esta fuera de control y

otro no, entonces sospeche del método de

medición. Si todos los operadores tienen rangos fuera de

control, el sistema es muy sensitivo a la técnicadel operador.

Grafica de interacción Operador-





10987654321

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

Sample

Operator

A v e r a g e

12

3

• Se grafica una línea por cada operador y muestra• Interacciones significativas se indican con aquellas líneas cruzadas

entre operadores.• Se desea que las líneas de todos los operadores sean paralelas

para todas las muestras.• Si existe interacción, hay que entender su naturaleza y resolverla.

Grafica de interacción OperadorMuestra.

Componentes de Variación





%Total Var

%Study Var

%Toler

Part-to-PartReprodRepeatGage R&R

200

100

0

P e r c e n t

• Es una representación grafica de los datos ya discutidos en la secciónanalítica.

• Queremos que las graficas correspondiente a Gage R&R sean lo maspequeñas posible, mientras que la de Part-to-Part (Muestra-a-Muestra) seamas grande.

Componentes de Variación.

Por operador.





321

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

Operator

Por operador.

• Esta grafica muestra el valor promedio (Circulo rojo) y la variaciónde los datos de las mediciones de las muestras por cada operador.

• Queremos que el agrupamiento sea similar a través de todos losoperadores y tengamos una línea roja horizontal para todos ellos.

Por muestra (Part).





Por muestra (Part).

• La grafica muestra el promedio (circulo rojo) y la variación de losvalores de medición para cada muestra.

• Queremos ver variación mínima para cada muestra, perovariación entre las diferentes muestras.

10987654321

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

Sample

Reporte de Gage R&R





Reporte de Gage R&R

• % R&R (área de oportunidad para la mejora del proceso).

• % P/T (área de oportunidad para la mejora en el sistema demedición).

• Cuidado - al menos debe ser 5 para su uso en la mejora delproceso!

Linealidad





Linealidad

Practica 3. Estudio deRepetibilidad del Sistema

de Medición

Linealidad




Metrología Industrial Ene. –

Abr. 2010

ea dad

Practica 4. Estudio deRepetibilidad yReproducibilidad del

Sistema de Medición

GR&R Metrics - AdicionalM i





Abr. 2010

8% 2% 10

30% 28% 57.7%

P/T

Ratio

R&R%Contribution(Ratio of Variances)

Number ofDistinct

Categories(Discrimination

Index)

%StudyVariation

R e d

Y e l l o w

G r e e n

14%

%R&R de contribución es estadísticamente mas confiable que el %Study Variation el ultimo esta basado en la desviación estándar, elcual no es tan seguro

Metrics

Estabilidad





Abr. 2010

Time 1Time 1

Time 2

Evaluación de la diferencia de exactitud o precisión a

través del tiempo.Valor

maestro.Valor

maestro.

Buenaestabilidad

Estabilidad

pobre

Time 3Time 3

Time 2

Evaluación del Sistema deM di ió





Abr. 2010

Medición.

¿Existen procedimientos escritos de inspección/medición?

¿Se tiene un mapeo del proceso (process map) detallado? ¿Existen sistemas de medición definidos? ¿Existen operadores entrenados o certificados? ¿Se tienen los instrumentos calibrados de una manera

consistente? ¿Rastreabilidad de Exactitud? ¿Rastreabilidad de R&R? ¿Rastreabilidad de Desviación (Bias)? ¿Rastreabilidad de Linealidad?

¿Rastreabilidad de Discriminación? ¿Correlación con el proveedor o el cliente según sea lo

apropiado?

Resumen





Abr. 2010

Resumen

Se deben de analizar los sistemas de medición ANTES deproceder a las actividades de Mejora del Proceso. Esto es

muy IMPORTANTE. Sea cuidadoso cuando seleccione las muestras tanto en el

rango normal de proceso de producción, además de eltamaño de muestra.

Analice los efectos del sistema de medición para elOperador, la muestra, y sus intentos de medición.

Asegúrese que el sistema de medición tenga la suficientediscriminación de manera que sea útil al propio sistema.

Siempre genere un reporte del GR&R para documentar loque se encontró, sus métodos, y las oportunidades demejora.

La variación total incluye el Error de Medición - trate deminimizar el error producida por el sistema de medición.

Procedimiento para el ejercicio deGR&R




p jGR&R En equipo seleccionara 3 operadores que medirán las monedas, 1

Capturista de datos y un proveedor de materiales. Elaborar la hoja de registro de datos en minitab. Requiere de tres operadores. 10 Monedas para medir y un Vernier (pulgadas) Cada moneda se mide 2 veces por cada operador (2 intentos) Que el operador 1 mida todas las monedas una vez de manera aleatoria. Que el operador 2 mida todas las monedas una vez de manera aleatoria. El intento 1 se completa una vez que los 3 operadores hayan medido las

monedas. Repita los pasos del 6 al 7 para el numero de intentos requeridos. Reporte los resultados gráficos y descriptivos de:

Repeatability (Repetibilidad).Reproducibility (Reproducibilidad).Desviación estándar de cada uno de los antes mencionados.% R&R.

Analice los resultados y determine el curso de acción, si acaso.

utt unidad ii r&r mat exam

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