تجزیه و تحلیل سیستم اندازه گیری Measurement System Analysis (MSA)

در سیستم اندازه گیری اندازه گیری هایی صورت میگیرد که خروجی آنها داده ها و اندازه ها میباشد. در واقع سیستم اندازه گیری را میتوان فرآیندی پنداشت که خروجی آن اندازه ها میباشد.

یکی از دلایل اهمیت تجزیه و تحلیل سیستم اندازه گیری این است که در واقع این اطمینان را به ما میدهد که داده های ناشی از اندازه گیری آیا قابل اطمینان هستند؟

در واقع بر اساس ضرب و المثل«Garbage In, Garbage Out» اگر این سیستم درست کار نکند داده های ناشی از اندازه گیری هم قابل اطمینان نیستند و نمیتوان روی آنها تحلیلی انجام داد. در واقع میتوان گفت این سیستم لازمه و پیش نیازی بر کنترل فرآیند آماری است.

v در استاندارد TS به وضوح به داشتن چنین سیستمی اشاره نموده است.

برای تجزیه و تحلیل سیستم اندازه گیری نیاز به وجود پیشنیازهای زیر باشد:

ü کالیبره بودن ابزار

ü دقت تمایز ابزار حداقل 10 محدوده ی تلرانس باشد.

تجزیه و تحلیل سیستم اندازه گیری دارای مزیت های زیر میباشد:

1. ارزیابی وسایل و ابزار آلات
2. مبنایی برای تعین زمان کالیبراسیون
3. اطمینان از صحت مقادیر اندازه گیری شده

در جدول ارایه شده در زیر تفاوت این دو با یکدیگر بیان شده اند:

نوساناتی که در اندازه های حاصل شده از قطعات تولیدی وجود دارد میتواند ناشی از دو مورد زیر باشد:

• تفاوت بین قطعات : که این امر در واقع ناشی از فرآیند تولید است و بایستی به کمک کنترل فرآیند آماری (SPC) بررسی شود.
• ü تفاوت در اندازه گیری: این امر میتواند ناشی از روش های ناصحیح اندازه گیری باشد و این مورد توسط تجزیه و تحلیل سیستم اندازه گیری (MSA) کنترل میگردد.

پراکندگی ناشی از سیستم اندازه گیری + پراکندگی ناشی از فرآیند تولید = کل پراکندگی

سیستم اندازه گیری نیز در واقع از یک توزیع احتمالی پیروی میکند. دو نوع خطای مهم در این سیستم ها به صورت زیر تعریف میشود:

• صحت (Acurrecy): تفاوت اندازه ی بدست آمده با اندازه ی واقعی قطعه را بررسی میکند. این خطا در واقع میانگین اندازه های بدست آمده را تجزیه و تحلیل میکند.
• دقت (Precision): نوسانات مشاهده شده در هنگام اندازه گیری مکرر یک قطعه توسط یک ابزار. در واقع این نوع خطا، پراکندگی داده ها را بررسی میکند.

در زیر تفاوت این دو خطا بیان شده است:

سیستم اندازه گیری ایده آل: در این نوع سیستم گرایش صفر، نوسان صفر و امکان طبقه بندی نادرست (قطعه ی معیوب پذیرفته شود و قطعه ی سالم رد شود) وجود ندارد.

در زیر شکلی از سیستم ایده آل و سیستم واقعی ترسیم شده است:

در زیر نمودار ایشی کوا برای علل خطای اندازه گیری ارایه شده است:

سیستم اندازه گیری خود به دو دسته ی زیر تقسیم میشود:

• سیستم اندازه گیری کمی
• سیستم اندازه گیری کیفی

در زیر تنها به به بررسی سیستم اندازه گیری کمی پرداخته میشود:

اجزای صحت سیستم اندازه گیری

خطای صحت در سیستم های اندازه گیری خود به سه جزء زیر تقسیم میشود:

تمایل (Bias): تفاوت بین میانگین مقادیر مشاهده شده و مقدار مبنا

برای محاسبه ی تمایل میتوان از روش زیر بهره جست:

روش محاسبه: ابتدا بایستی قطعه ای انتخاب شود کهاندازه ی یکی از مشخصه های آن به طور دقیق معلوم باشد. این اندازه را تحت عنوان اندازه ی مبنا (اندازه ی مرجع) میشناسیم . حال این قطعه توسط یک اپراتور و یک ابزار به تعداد 10 بار اندازه گیری میشود. میانگین این مشاهدات گرفته میشود و سپس به کمک فرمول فوق مقدار تمایل را محاسبه میکنیم.

ارتباط خطی: در واقع بررسی میکند که آیا اندازه های بدست آمده در تمام محدوده ی اندازه گیری ابزار تاچه حد صحیح است. زمانی کاربرد دارد که یک ابزار برای اندازه گیری قطعات مختلف با اندازه های متفاوت به کار بسته میشود.
بایستی مقادیر تمایل برای تمام محدوده ی اندازه گیری ابزار بدست آید و اگر این مقادیر دارای پراکندگی کمی بود (تقریبا همگی دارای تمایل یکسانی بودند) میتوان گفت عملکرد ابزار در این مورد قابل قبول است.

برای محاسبه ی تمایل میتوان از روش زیر بهره جست:

5 قطعه ی مختلف که اندازه ی آنها کل محدوده ی اندازه گیری را میپوشاند و اندازه ی واقعی (اندازه ی مبنا) آنها نیز مشخص است انتخاب نموده و سپس هر قطعه را 12 بار توسط ابزار مد نظر اندازه گیری میکنیم. و برای هر کدام از قطعات نیز بایستی میزان تمایل اندازه گیری شود.
پایداری : این جزء در واقع میزان دقت سیستم اندازه گیری را در دراز مدت اندازه گیری میکند. در واقع در گذر زمان از نظر آماری سیستم اندازه گیری تحت کنترل است و تنها علل برای نوسانات سیستم اندازه گیری علل تصادفی است.

دقت اندازه گیری از اجزای زیر تشکیل شده است.

تکرار پذیری (Repeatability) : یک قطعه توسط یک ابزار و یک اپراتور چندین بار اندازه گیری میشود. در واقع به دنبال بررسی نوسانات ناشی از اندازه گیری مکرر (پراکندگی ابزار) میباشیم.

تکثیر پذیری (Reproduciability): یک قطعه توسط یک ابزار توسط چندین اپراتور اندازه گیری میشود. در واقع به دنبال پراکندگی ناشی از اپراتورها در سیستم هستیم.

ترکیب تکرار پذیری و تجدید پذیری گیج (GR&R) را تشکیل میدهد.

• v در تمام موارد فوق بایستی دقت نمود که تنها با یک ابزار کار میکنیم.