تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری (MSA)

1- هدف

         هدف از روش اجرایی تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری (MSA)، تشریح چگونگی انجام مطالعات آماری به منظور تجزیه و تحلیل سیستم های مدیریت اندازه گیری مورد استفاده جهت تصدیق مشخصه های محصول می باشد.

2- دامنه كاربرد

     كلیه سیستمها و ابزار اندازه گیری كه در طرح كنترل (Control plan) به آنها اشاره می شود و برای اندازه گیری ویژگیهای خاص محصول یا كنترل فرآیندهای مربوطه مورد استفاده قرار می گیرند در دامنه کاربرد روش اجرایی تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری (MSA)  قرار میگیرند.

3- مسئولیت

     مسئولیت اجرای روش اجرایی تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری (MSA)  و تعیین اقدام اصلاحی بر عهده مدیر كنترل كیفیت می باشد و سایر بخشها ملزم به همكاری در جمع آوری داده ها و رعایت توصیه های واحد كنترل كیفیت در استفاده از ابزار هستند.

4- تعاریف

• تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری : به انجام مطالعات و بررسی های آماری به منظور شناسایی و تعیین انحراف موجود در نتایج اندازه گیریهای بعمل آمده توسط تجهیزات اندازه گیری  بازرسی و آزمون می گویند.
• تمایل : عبارتست از تفاوت بین میانگین ارقام جمع آوری شده با ارزش واقعی آنچه كه مورد اندازه گیری قرار میگیرد.
• ثبات: به جمع نوساناتی كه اندازه گیری مشخصه ای از یك قطعه و استفاده كردن از یك دستگاه اندازه گیری در یك دوره زمانی خاص حاصل میگردد گفته میشود.
• تكثیر پذیری : نشاندهنده میزان نوسانات اندازه گیری بازرسین میباشد.
• خطی بودن: ارتباط خطی عبارتست از تفاوتی كه در ارزش تمایل در منحنی مبنای عملیاتی ابزار دقیق انتظار میرود.
• تكرارپذیری : نشاندهنده نوسانات موجود در فرآیند اندازه گیری ابزار است.
• توانایی ابزار اندازه گیری : جهت ارزیابی همزمان تكرارپذیری و تمایل یك ابزار استفاده می گردد.

سایر تعاریف و اصطلاحات مطابق با نظامنامه مرجع MSA  و استانداردهای ISO 9000:2000 و ISO/TS 16949:2002 می‏باشد.

5- روش كار و مراحل اقدام

1-5-كلیات:

• كالیبره بودن تجهیزات اندازه گیری پیش نیاز انجام مطالعه بر روی تجزیه تحلیل سیستم اندازه گیری می باشد.
• كلیه اندازه گیریها جهت مطالعه بر روی سیستم های اندازه گیری در شرایط محیطی واقعی انجام می گیرند مگر اینكه صراحتاً اندازه گیری در شرایط آزمایشگاهی قید گردیده باشد.
• بایستی تعداد ارزیابان، تعداد قطعات نمونه و تعداد دفعات تكرار قرائت ها در ابتدای مطالعه تعیین شوند كه از فاكتورهای مهم در این انتخاب، اهمیت مشخصه مورد اندازه گیری می باشد. بطوریكه مثال برای ابعاد مهم ، تعداد قطعات (Parts) و تعداد دفعات تكرار قرائت ها (Trials) بیشتری لازم است.
• كلیه قطعات نمونه برداری شده بایستی كاملاً برای فرد ثبت كننده در مطالعه قابل شناسایی باشند.
• اندازه گیریهای در حین اجرای مطالعه بایستی به طریقی برنامه ریزی شوند كه شخص اندازه گیر به جهت تكرار اندازه گیری هر قطعه اطلاعی از شماره قطعه نداشته و در نتیجه نتواند اندازه قطعه نمونه را حدس بزند. در غیر این صورت موجب ورود خطای ناخواسته ناشی از اطلاع قبلی اندازه گیر از مقدار قطعه در مطالعات می شود.
• برای جلوگیری از ورود نواسانات درون قطعه ای (Within Part  Variation)، نظیر اختلاف توازی، می بایستی موضع مورد اندازه گیری روی قطعات به طریق مناسبی علامتگذاری گردیده و ارزیابان موظف گردند كه اندازه گیری قطعه را از محل علامتگذاری شده انجام دهند.

2-5- تواتر انجام MSA :

• به هنگام اضافه شدن ابزار جدید به سیستم اندازه گیری.
• به هنگام ورود نیروی جدید کنترل کیفیت.
• به هنگام تحت کنترل قرار گرفتن پارامتر جدید

3-5- تهیه MSA Plan

             واحد كنترل كیفیت براساس اولویت های ذیل اقدام به تهیه برنامه انجام مطالعات ( ثبت در فرم MSA PLAN  )  (FA-QC-FR-0101)  بر روی كلیه سیستم های اندازه گیری اشاره شده در طرحهای كنترلی می نماید.

• اولویت اول : مشخصه هایی از محصول كه بر روی آنها SPC انجام می گیرد با مشخصه هایی كه مورد درخواست مشتری می­باشند.
• اولویت دوم : مشخصه های ویژه محصول
• اولویت سوم : سایر مشخصه های محصول

4-5-مطالعه سیستم های اندازه گیری كمی :

1-4-5- توانایی ابزار اندازه گیری : C_gk  , C_g

با محاسبه شاخصهای توانایی ابزار اندازه گیری ، می توان تغییرات ذاتی هر وسیله اندازه گیری را بررسی نمود . با استفاده از شاخصهای Cgk  , Cg می توان تكرار پذیری و تمایل یك ابزار را به طور همزمان ارزیابی كرد . این شاخصها معمولا برای ابزارهای جدید و یا از تعمیر برگشته و نیز برای تصدیق روش اندازه گیری به كار می روند .

1-1-4-5- محاسبه شاخص توانایی ابزار اندازه گیری :

• ابتدا یك قطعه مرجع كه با عدد اسمی نقشه پارامتر مورد بررسی هم اندازه است انتخاب می شود . اندازه این قطعه مرجع نباید در طی ارزیابی تغییر كند .
• نحوه انتخاب قطعه مرجع به این صورت است كه در ارتباط با پارامتر مورد نظر توسط ابزار اندازه‏گیری، با دقت 10 برابر در طی 10 مرحله اندازه‏گیری شده و میانگین مقادیر مشاهده شده به عنوان اندازه واقعی پارامتر مورد نظر در نظر گرفته می‏شود.
• لازم به توضیح است كه در هر مرحله مطالعه سیستم نیاز به انتخاب نمونه مرجع باشد مطابق روش فوق عمل می‏گردد.
• بهتر است قطعه مرجع 50 بار و در صورت عدم امكان حداقل 25 بار اندازه گیری شود . پس از هر بار اندازه گیری ، قطعه مرجع را بر زمین گذاشته ، سپس آن را برداشته و اندازه گیری بعدی را انجام دهید . ( اگر از فیكسچر استفاده می كنید ، پس از هر دفعه اندازه گیری ، قطعه را از فیكسچر در آورده و دوباره درون فیكسچر قرار دهید .
• نتایج را در فرم محاسبه توانایی ابزار اندازه گیری Bias،Cgk , Cg  (FA-QC-FR-0106) ( بر اساس حدود تلرانس و بر اساس حدود فرآیند) ثبت نموده و محاسبات را انجام دهید .
• نتایج را با حداقل معیار پذیرش ) بر اساس حدود تلرانس = 1 ، بر اساس حدود فرآیند = 33/1) مقایسه نماید .
• جهت انتخاب اپراتورها جهت انجام اندازه‏گیری از بازرسین كنترل كیفیت كه توانایی كار با ابزار اندازه گیری را دارند استفاده می‏گردد.

2-4-5- تمایل (Bias):

تمایل عبارت است از تفاوت میان میانگین اعداد اندازه گیری شده و ارزش مرجع مشخصه ای از یك قطعه كه مورد اندازه گیری قرار می گیرد.

• نمونه مرجع را انتخاب می‏كنیم
• بایستی یك ارزیاب، نمونه را به روش معمولی حداقل ده بار اندازه گیری نماید.
• میانگین مقادیر مشاهده شده محاسبه می‏گردد.
• تمایل با توجه به رابطه ذیل بدست می آید:
• مقدار مرجع – میانگین اندازه گیریهای انجام شده = Bias
• نحوه بررسی ابزار، روشها و معیارهای پذیرش به طور كامل در نظامنامه مرجع MSA تشریح شده است. برای مطالعه تمایل از فرم محاسبه توانایی ابزار اندازه گیری Bias،Cgk , Cg (FA-QC-FR-0106)  استفاده می گردد .
• پس از محاسبه تمایل در صورتی كه حدود بالا و پایین تمایل بین صفر و یك باشد ، تمایل مورد پذیرش قرار می گیرد .

توجه 1: وجود تمایل در یك سیستم اندازه گیری ممكن است به دلایل ذیل انجام گردد.

• خطا در تعیین مقدار مرجع (بایستی روش تعیین مقدار مرجع را بررسی نمود.)
• فرسودگی ابزار اندازه گیری (این حالت را می توان با توجه به آنالیز ثبات تشخیص داد و پیشنهاد می گردد زمانبندی تعمیر یا سرویس ابزار را تنظیم نمائید.)
• ابزار بدرستی كالیبره نشده است (روش كالیبراسیون ابزار بررسی می گردد.)
• ابزار بطور صحیح توسط ارزیاب استفاده نمی گردد. (دستورالعمل اندازه گیری بررسی نمی گردد.)
• عدم صحیح بودن روش تنظیم ابزار

توجه 2: در صورتیكه میزان تمایل یك ابزار قابل قبول نباشد از ابزار می توان در صورت توافق با مشتری و با توجه به بالا بودن ریسك اشتباه اپراتور استفاده نمود. در غیر اینصورت ابزار اندازه‏گیری مورد استفاده قرار نمی‏گیرد.

3-4-5- ارتباط خطی : Linearity

در صورتیكه یك ابزار اندازه گیری چند منظوره بوده و نقاط مختلف گستره آن مورد استفاده قرار گیرد محاسبه تمایل یك نقطه كافی نبوده و تمایل ابزار بایستی در نقاط مختلف گستره عملیاتی آن مورد تجریه و تحلیل قرار گیرد.

• حداقل پنج قطعه را كه اندازه های آنها با توجه به نوسانات فرآیند كل دامنه عملیاتی (Operating Range) ابزار را پوشش دهد، انتخاب نمائید.
• هریك از قطعات را به منظور بدست آوردن مقادیر مرجع بایك ابزار اندازه گیری با دقت بالاتر، مورد اندازه گیری قرار دهید.
• هریك از قطعات را حداقل 10 مرتبه با ابزار مورد نظر و یكی از ارزیابهایی كه ابزار را مورد استفاده قرار می دهند اندازه گیری می نمائید.

 توجه : قطعات را بصورت تصادفی در اختیار ارزیاب قرار دهید تا از ورود خطای ناشی از اطلاع قبلی ارزیاب از مقدار قطعه در مطالعه جلوگیری شود.

• میانگین اندازه گیریهای مكرر و تمایل هر یك از قطعات را بصورت جداگانه محاسبه نمائید.
• تمایل هریك از قطعات را با توجه به مقادیر مرجع آنها بر روی یك نمودار رسم نمائید.
• خط رگرسیون حاصل از نقاط را رسم نمائید.
• خطوط تمایل بالایی و پایینی را رسم نمائید.

توجه : نحوه محاسبه خط رگرسیون و خطوط بالاو پایین با توجه به روابط داده شده در فرم مطالعه ارتباط خطی(FA-QC-FR-0102) انجام می گیرد و محاسبات و رسم نمودار مطابق با نرم افزار Minitab انجام می‏شود.

• ارتباط خطی در صورتی قابل قبول است كه :
• خط تمایل صفر بطور كامل بین خطوط بالایی و پایینی تمایل قرار گیرد(برقرار بودن این حالت بیانگر این است كه میزان تمایل برای كلیه مقادیر مرجع درنظر گرفته شده قابل قبول است.)

4-4-5- ثبات : Stability

• نمونه مرجع را انتخاب می‏كنیم

توجه : دانستن مقدار مرجع نمونه انتخاب شده جهت مطالعات ثبات ضروری نمی باشد.

• براساس یك دوره تناوب (روزانه، هفتگی) نمونه مرجع را سه تا پنج بار اندازه گیری نمائید (ثبت در فرم مطالعات ثبات (FA-QC-FR-0105)). اندازه نمونه و ثبات اندازه گیری باید براساس شناخت سیستم اندازه گیری باشد. فاكتورهای مؤثر در این مورد می تواند شامل دوره كالیبراسیون یا تعمیرات لازم، فركانس استفاده از سیستم اندازه گیری و شرایط كاری و فشار وارده بر سیستم اندازه گیری باشد.

توجه : قرائت ها لازم است در زمانهای مختلفی انجام گیرد تا بیانگر شرایط واقعی استفاده از سیستم اندازه گیری باشد بطوریكه گرم شدن دستگاه و سایر شرایط محیطی در استفاده از سیستم اندازه گیری لحاظ شده باشند.

• داده ها را به ترتیب زمان اندازه گیری در یك نمودار( X , R ) رسم نمائید.
• حدود كنترلی را محاسبه نمائید و حالات خارج از كنتر ل با شرایط عدم ثبات را بررسی نمائید. لازم به توضیح است بررسی تحت كنترل بودن نمودار در روش اجرایی كنترل فرآیند آماری (FA-QC-PR-0009) ذكر گردیده است.

توجه : طراحی آزمایشگاها (DOE) یا سایر تكنیك های حل مسئله ممكن است برای تعیین عوامل مؤثر در بی ثباتی سیستم اندازه گیری بكار گرفته شوند.

5-4-5- تكرارپذیری و تكثیر پذیری: Repeatability And Reproducibility

روش میانگین و دامنه، یك روش ریاضی است كه می تواند هم تكرارپذیری و هم تكثیر پذیری را برای یك سیستم اندازه گیری برآورد كند ولی نمی توان تقابل بین این دو شاخص را برآورد نماید.

مراحل انجام جهت محاسبه Gauge R&R بصورت زیر است:

• تهیه 10 قطعه نمونه بطوریكه بیانگر دامنه واقعی یا قابل انتظار از نوسانات فرآیند باشد. (حداقل تعداد قطعات باید بیش از 5 باشد)
• انتخاب ارزیاب ها
• قبل از MSA لازم است ابزار اندازه گیری كالیبره شود.(بجز مواردی كه نقطه برآورد تكرارپذیری و تكثیرپذیری بدون درنظر گرفتن صحت اندازه گیری مطرح است.)
• شماره گذاری قطعات بطوریكه شخص ثبت كننده كاملاً قطعات را از یكدیگر تشخیص و ارزیابها از شماره و از اندازه قطعات اطلاعی نداشته باشند.
• بایستی ارزیاب A ده قطعه را بصورت اتفاقی اندازه گرفته و شخص ثبت كننده نتایج را در فرم مطالعه تكرارپذیری و تكثیر پذیری (G R&R )  (FA-QC-FR-0103) یاداشت نماید و سپس ارزیاب B,C نیز بدون دیدن قرائت های یكدیگر، ده قطعه را اندازه گیری نمائید و  ثبت كننده نتایج را در فرم مطالعه تكرارپذیری و تكثیر پذیری (G R&R)   (FA-QC-FR-0103) یاداشت نماید .
• سپس بایستی نمونه ها با یك ترتیب تصادفی توسط شخص ثبت كننده انتخاب و توسط ارزیابها اندازه گیری شده و داده های نوبت دوم ثبت شوند.
• اگر آزمون سه بار مورد احتیاج است، این سیكل تكرار می شود .

1-5-4-5- تحلیل نتائج بوسیله آنالیز گرافیكی:

      آنالیز گرافیكی ما را قادر می سازد چشم انداز بهتری به مدل نوسانات و روابط فیمابین داشته باشیم.

داده های سیستم اندازه گیری را می توان بصورت گرافیكی توسط نمودارهای كنترل نشان داد. نمودار كنترل دامنه برای تعیین این است كه فرآیند تحت كنترل است یا خیر؟

اگر در نمودار دامنه، كلیه دامنه ها در حدود  كنترل قرار گیرد بیانگر این است كه كلیه ارزیابها از یك روش استفاده می نمایند.

همچنین به علت اینكه فضای بین حدود كنترل در نمودار میانگین، نمایانگر حساسیت اندازه گیری   (NIOSE) است بایستی حداقل نیمی از میانگین ها خارج از حدود كنترلی قرار گیرند.

اگر تعداد نصف یا بیشتر میانگین هاخارج از حدود كنترل نیفتد، سیستم اندازه گیری دارای قدرت تفكیك مناسب جهت نشان دادن نوسانات قطعه به قطعه نبوده ویا نمونه های گرفته شده از فرآیند بطور صحیحی نوسانات فرآیند را نشان نمی دهند. به عبارت دیگر نمونه ها بدرستی انتخاب نشده اند.

2-5-4-5- معیار پذیرش سیستم اندازه گیری جهت  تكرار پذیری و تكثیر پذیری:

در صورتیكه Gauge R&R:

• زیر 10% باشد سیستم اندازه گیری قابل قبول است.
• بین 10% تا 20% باشد براساس اهمیت كاربرد ابزار اندازه گیری، هزینه تعمیرات و یا جایگزینی و با توجه به میزان قابلیت فرآیند می تواند قابل قبول باشد.
• بالای 20% باشد، سیستم اندازه گیری قابل قبول نبوده و نیاز به انجام اقدامات اصلاحی مطابق روش اجرایی اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه (FA-QA-PR-0002) دارد.

توجه: در صورتیكه میزان Gauge R&R بیشتر از 10% باشد، در صورت لزوم انجام اقدام اصلاحی، لازم است به مقادیر فاكتورهای AV و EV توجه نمود كه این مقادیر نشان دهنده این است كه منشا افزایش Gauge R&R ناشی از ابزار ارزیاب یا هر دوی آنهاست. در صورت عدم تأیید یا مشروط شناخته شدن سیستم اندازه گیری، اقدام بعدی می تواند یك اقدام اصلاحی یا یك برنامه بهبود باشد.

توجه : در صورتی كه مشتری الزام دیگری را تعیین نماید ، شركت ایپكو خود را ملزم به اجرای آن می داند .

6-4-5- مطالعه سیستم های اندازه گیری وصفی :

در مطالعه سیستم های وصفی، تأكید بر روی قابلیت یا كارایی اپراتور در شناسایی قطعات منطبق و نامنطبق در تكرارهای متعدد می باشد.

1-6-4-5- نحوه جمع آوری داده های وصفی:

• درهنگام جمع آوری داده های وصفی، قطعات باید تحت نظارت رئیس كنترل كیفیت تحت عنوان منطبق ارزیابی شوند. قطعات باید بگونه ای انتخاب گردند كه یك دوم قطعات كاملاًمنطبق، یك دوم كاملاً نامنطبق باشند.
• تعداد قطعات مورد نیاز و همچنین حداقل تكرار اندازه گیریهای روی هر قطعه برای انجام MSA با استفاده از داده های وصفی در جدول صفحه بعدی آمده است:

2-6-4-5- شاخص های محاسباتی :

• كارایی (E)

كارایی عبارتست از توانایی یك اپراتور در شناسایی صحیح قطعات منطبق، این شاخص با عددی بین صفر و یك بیان می شود. بگونه ای كه در آن عدد یك بهترین حالت و عدد صفر بدترین حالت را نشان می دهد:

فرصتهای شناسایی صحیح  برابر است با حاصلضرب تعداد قطعات استفاده شده در آزمایش در تعداد دفعاتی كه هریك از قطعات مورد بازرسی قرار گرفته اند .

• احتمال عدم تشخیص قطعه منطبق Pfa

احتمال عدم تشخیص قطعه منطبق عبارتست از شانس رد یك قطعه منطبق :

فرصتهای شناسایی قطعات منطبق برابر است با حاصلضرب تعداد قطعات منطبق استفاده شده در آزمایش در تعداد دفعاتی كه هریك از قطعات مورد بازرسی قرار گرفته اند.

• احتمال عدم تشخیص قطعه نامنطبق ( Pmiss )

احتمال عدم تشخیص قطعه نامنطبق عبارتست از شانس پذیرش یك قطعه نامنطبق :

فرصتهای شناسایی قطعات نامنطبق برابر است با حاصلضرب تعداد قطعات نامنطبق استفاده شده در آزمایش در تعداد دفعاتی كه هریك از قطعات مورد بازرسی قرار گرفته اند.

7-4-5- انجام آزمایش و ثبت نتایج:

• رئیس كنترل كیفیت باید قطعات را شماره گذاری نماید و هر قطعه را بطور تصادفی در هر آزمایش انتخاب نموده و در اختیار بازرس كنترل كیفیت قرار دهد.
• نتایج حاصل از انجام آزمایشات هر بازرس توسط كنترل كیفیت در فرم مطالعه سیستم اندازه گیری وصفی (FA-QC-FR-0104) ثبت نمی گردد.
• رئیس كنترل كیفیت موظف است نتائج حاصل از انجام آزمایشات را با توجه به شاخص های ذكر شده مورد تجریه و تحلیل قرار داده و نسبت به رد یا قبول سیستم اندازه گیری تصمیم گیری نماید.جهت انجام تجزیه تحلیل لازم است پارامترهای ذیل مورد محاسبه قرار گیرند.

– شناسایی صحیح قطعات منطبق :

تعداد قطعات منطبقی كه به درستی بوسیله بازرس تشخیص داده است.

– شناسایی صحیح قطعات نامنطبق :

تعداد قطعات نامنطبقی كه بدرستی بوسیله بازرس تشخیص داده شده است.

– كل شناسایی صحیح:

برابر است با كل شناسایی صحیح قطعات منطبق و نامنطبق

– تعداد عدم تشخیص قطعه منطبق :

برابر است با تعداد دفعاتی كه قطعات منطبق به اشتباه اعلام شده اند.

– تعداد عدم تشخیص قطعه نامنطبق:

برابر است با تعداد دفعاتی كه قطعات نامنطبق به اشتباه منطبق اعلام شده اند.

– كل بازرسی ها :

برابر است با مجموع شناسایی صحیح بعلاوه تعداد عدم تشخیص قطعه منطبق بعلاوه تعداد عدم تشخیص قطعه نامنطبق كه باید با كل بازرسی ها برابر باشد. (تعداد قطعات ضربدر تعداد تكرار بازرسی برای هر قطعه)

8-4-5- معیار ارزیابی و تحلیل نتایج:

• چنانچه نتائج برای بازرسی گیج كنترلی غیر قابل قبول یا حاشیه ای باشد باید اقدامات اصلاحی برای آموزش اپراتور یا بازنگری در مورد كالیبراسیون گیج انجام گیرد.
• پس از انجام اقدامات اصلاحی باید مطالعات مجدداً تكرار شود.

6- مدارك ذیربط

• روش اجرایی كنترل فرآیند آماری

• فرم MSA PLAN

• فرم مطالعه ارتباط خطی

• فرم مطاله سیستم اندازه‏گیری وصفی

• فرم گزارش تجزیه و تحلیل تكرار پذیری و تجدید پذیری Gauge R&R موجود نیست

• فرم محاسبه توانایی ابزار اندازه گیری Bias،Cgk , Cg

• فرم محاسبات ثبات  موجود نیست