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 Manual de MSA-Análisis de Sistemas de Medición 

 

Introducción

El propósito del Manual MSA es proporcionar una guía para evaluar la calidad de un sistema de medición. Esta herramienta al igual que el APQPPPAP, FMEA y SPC es considerada parte de las Core Tools del sector automotriz y es un requerimiento de la especificación técnica ISO/TS 16949.

Sistemas de medición.
El Manual MSA desarrollado por la AIAG, trata con sistemas de medición, entendidos estos como el conjunto de instrumentos o gages, patrones, operaciones, métodos, dispositivos, software, personal, medio ambiente y supuestos usados para cuantificar una unidad de medida o preparar la evaluación de una característica o propiedad a ser medida. Es el proceso completo usado para obtener mediciones.

Calidad de las mediciones.
El concepto básico del MSA es la calidad de las mediciones, que son las propiedades estadísticas de mediciones múltiples obtenidas de un sistema de medición operando en condiciones estables.

Bias y varianza.
Son las propiedades estadísticas más comúnmente usadas para caracterizar la calidad de los datos. Bias se refiere a la localización de los datos en relación al valor de referencia (máster). La varianza se refiere a la dispersión de los datos.

Una de las razones más comunes de la baja calidad de los datos es la excesiva variación del sistema de medición.

Una proporción importante de esta variación puede deberse a la interacción del sistema de medición y su medio ambiente. Por ejemplo, un sistema usado para medir el volumen de líquido de un depósito puede ser sensible a los cambios de temperatura ambiente. Entonces, los cambios en volumen detectados pueden deberse a cambios en la temperatura ambiente y a cambios propiamente del volumen.

Si la variación debida a factores del medio ambiente es muy grande puede enmascarar la variación en el proceso, y en ese caso los datos del sistema de medición no son útiles. Una de las partes más importantes del estudio de sistemas de medición va dirigido a monitorear y controlar su variación.

Esto significa, entre otras cosas, que se debe aprender cómo interactúa el sistema de medición con su medio ambiente para que sean generados solamente datos de calidad aceptable. Esto es muy similar al enfoque que se aplica para entender y controlar la variación de un proceso de manufactura.

Por lo tanto, un proceso de medición puede ser visto como un proceso de manufactura que produce números (datos) como resultados.

El ver un sistema de medición de esta manera es útil porque nos permite traer todos los conceptos, filosofía y herramientas que han sido ya demostradas ser útiles en el área de control estadístico de los procesos.

Durante el proceso de medición se detecta la variación del proceso, a fin de tener conocimiento de:

  • Lo que el proceso debiera estar haciendo
    • Lo que puede estar mal
    • Lo que el proceso está haciendo

CONCEPTOS

Medición

Asignación de valores a objetos materiales para representar las relaciones entre ellos con respecto a cierta propiedad en particular.

Gage

Cualquier dispositivo usado para obtener mediciones. Se usa con frecuencia para referirse específicamente a dispositivos usados en piso. Incluye dispositivos pasa/no pasa.

Estándar

  • Base aceptada para comparación
  • Criterio de aceptación
  • Valor de referencia
  • Valor conocido aceptado como valor verdadero, bajo límites de incertidumbre establecidos.

Discriminación, legibilidad, resolución

La más pequeña unidad legible o límite de detección. Es la escala más pequeña de un instrumento de medición.

Resolución efectiva

Sensibilidad de un sistema de medición con respecto a la variación del proceso para una aplicación en particular.

Valor de referencia

Valor aceptado de un artefacto. Requiere una definición operacional. Es usado como un sustituto del valor verdadero.

Valor verdadero

Valor real de un artefacto. Es desconocido y no se puede conocer.

Exactitud

“Cercanía” al valor verdadero o a un valor de referencia aceptado.

Bias

Diferencia entre el promedio de mediciones observado y el valor de referencia. Es un componente del error sistemático del sistema de medición.

Estabilidad

Cambio de bias a través del tiempo. Un proceso de medición estable está en control estadístico con respecto a la localización.

Linealidad

Cambio en el bias sobre el rango de operación normal.

Precisión

Cercanía una a otra de lecturas repetidas.

Repetibilidad

Variación en las mediciones obtenidas con un instrumento de medición cuando se usa varias veces por un mismo evaluador, midiendo la misma característica en la misma parte. Se hace referencia a ella como la variación del equipo, capacidad o potencial del instrumento o variación propia del sistema.

Reproducibilidad

Variación en el promedio de mediciones hechas por diferentes evaluadores usando el mismo equipo de medición, en la misma característica y en la misma parte. Para calificación de productos y procesos, el error puede provenir del evaluador, del medio ambiente o del método. Se hace referencia a ella como variación del evaluador.

Estudios de Repetibilidad y Reproducibilidad (Gage R&R – GRR)

Estimación combinada de la repetibilidad y reproducibilidad del sistema de medición. Es una medición de la capacidad del sistema. Dependiendo del método usado, puede o no incluir los efectos del tiempo.

Se aceptan tres métodos para desarrollar los GRR:

  • Rango
  • Promedios y rango
  • ANOVA

Capacidad del sistema de medición

Estimación de corto plazo de la variación del sistema de medición. Por ejemplo, GRR, incluyendo gráficas.

Desempeño del sistema de medición

Estimación de largo plazo de la variación del sistema de medición. Por ejemplo, método de la carta de control. Considera la variación total.

Sensibilidad

La entrada más pequeña que resulta en una señal de salida detectable. Respuesta de un sistema de medición a los cambios en la característica medida. Está determinada por el disño del gage (discriminación), por la calidad inherente del equipo (fabricante), el mantenimiento y las condiciones de operación.

Consistencia

El grado de cambio de la repetibilidad a través del tiempo. Un proceso de medición consistente está dentro de control estadístico con respecto al ancho (variabilidad).

Uniformidad

Es el cambio en repetibilidad sobre el rango normal de operación. Es la homogeneidad de la repetibilidad.

Incertidumbre de medición

Es un estimado del rango de valores en los cuales se cree que el valor verdadero se encuentra contenido. Se usa para describir la calidad del valor medido.

Estándares y trazabilidad

La mayoría de los páises industrializados mantienen una institución que representa el más alto nivel de autoridad en metrología. Normalmente proporcionan servicios de medición y mantienen estándares de medición para apoyar a la industria en disponer de mediciones trazables. Estas instituciones nacionales mantienen relaciones entre ellas y establecen Acuerdos de Reconocimiento Mutuo (Mutual Recognition Arrangements – MRAs).

Trazabilidad

Definición de ISO: Es la propiedad de una medición o el valor de un estándar mediante el cual puede relacionarse con referencias establecidas, usualmente estándares nacionales o internacionales a través de una cadena no interrumpida de comparaciones, todas las cuales tienen incertidumbres establecidas.

La trazabilidad puede ligarse a valores de referencia o “estándares consensados” entre el cliente y el proveedor.

No todas las organizaciones tienen laboratorios de metrología dentro de sus instalaciones, y dependen de laboratorios independientes para servicios de calibraciones de trazabilidad. En estos casos se debe asegurar que el laboratorio externo esté acreditado. De acuerdo a ISO/IEC 17025.

Sistemas de calibración
Es un conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre un dispositivo de medición y un estándar trazable de valor de referencia y de incertidumbre conocidos. La calibración puede también incluir etapas para detectar, correlacionar, reportar o eliminar mediante ajustes cualquier discrepancia en la exactitud del dispositivo de medición comparado.

Cada evento de calibración incluye todos los elementos necesarios, incluyendo: estándares, equipo de medición por verificar, métodos y procedimientos de calibración, registros y personal calificado. El sistema de calibración es parte del sistema de gestión de calidad de una organización y debe ser incluido en los requerimientos de las auditorías internas.

AUTOR

Rafael Antona

Rafael Antona es licenciado en CC. Químicas en la especialidad de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica por la Universidad Complutense de Madrid (U.C.M), Curso Superior en Ingeniería de Calidad por la Fundación Confemetal y Master MBA por el ICADE Business School de la Universidad Pontificia de Comillas. Con una dilatada experiencia nacional como internacional en implantación de  Gestión de Proyectos de Sistemas de Información, Consultoría de Sistema de Gestión  y Modelos de Excelencia es Sales&Business Development Director de SoftExpert Software España. 

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