Fundamentos de Sistemas de Medición: Métodos Estadísticos y Evaluación de Capacidad

Conceptos Fundamentales en la Evaluación de Sistemas de Medición

A continuación, se detallan diversos métodos estadísticos y pasos cruciales para la validación y mejora de los sistemas de medición en procesos de ingeniería.

Métodos Estadísticos para Descomposición de la Variación

Método ANOVA (Análisis de Varianza)

• Permite separar en el sistema de medición lo referente a la reproducibilidad y a la repetibilidad.
• Proporciona información sobre las interacciones de un operador con otro en relación a la parte.
• Calcula las varianzas en forma más precisa.
• Se requiere una computadora para los cálculos numéricos.
• Es más preciso.

Método de Medias-Rango

• Permite separar en el sistema de medición lo referente a la reproducibilidad y a la repetibilidad.
• Los cálculos son más fáciles de realizar.

Criterios de Aceptación para el Porcentaje de Variación del Sistema (%GRR)

El porcentaje de variación del sistema (%GRR) determina la aceptabilidad del sistema de medición:

Para valor %GRR entre 10% y 30%

• Se puede aceptar el sistema de medidas en función de la importancia del sistema, aunque sería de manera condicional.

Para valor %GRR inferior a 10%

• El sistema de medida es aceptable.

Para valor %GRR mayor a 30%

• El sistema de medida necesita mejoras.
• Identificar problemas.
• Tomar acciones correctivas.

Proceso para Conocer la Variación de Cualquier Proceso

Paso 1: Definición del Proceso

• ¿Qué se debe hacer en el proceso?
• Requisitos específicos de ingeniería que definen lo que un proceso debería estar haciendo.

Paso 2: Identificación de Riesgos

• ¿Qué puede ir mal?
• Identificar los posibles problemas o fallas que puedan presentarse en el proceso (utilizando herramientas como el AMEF).

Paso 3: Evaluación Operacional

• ¿Qué hace el proceso?
• Se adquiere conocimiento de lo que el proceso está haciendo, evaluando los parámetros o resultados del mismo (Inspección).
• Asegurar que el proceso está operando en forma estable y con una variación aceptable, con respecto a los requisitos establecidos por el cliente.

Desarrollo Secuencial de un Método de Prueba

El desarrollo riguroso de un método de prueba sigue una secuencia lógica para asegurar la fiabilidad de las mediciones:

Paso 1: Planificación Inicial

• Se debe identificar el administrador del *gage*, operadores, partes y número de repeticiones a realizar.

Paso 2: Definición de Variables

• Definir las características a medir en la parte.

Paso 3: Documentación del Procedimiento

• Definir y describir el método mediante el cual se está midiendo la característica de la parte (debe estar claro para que los operadores realicen las mediciones sin dudas).

Paso 4: Ejecución de Mediciones

• Realizar las mediciones siguiendo el método establecido. Las mediciones deben hacerse de forma aleatoria con todas las partes y las repeticiones a realizar. Se debe tomar solamente una medición por parte.

Paso 5: Primera Iteración de Estudio

• Realizar el primer análisis del estudio.

Paso 6: Conclusiones Preliminares

• Concluir con los resultados obtenidos.

Paso 7: Implementación de Mejoras

• Realizar modificaciones necesarias al método si los resultados lo indican.

Paso 8: Revalidación

• Volver a tomar mediciones con el método corregido.

Paso 9: Segundo Análisis

• Realizar el segundo análisis del estudio.

Paso 10: Conclusión Final

• Concluir con los resultados finales y la validación del método.

Definiciones Clave en Metrología

Precisión

Proximidad entre las indicaciones o valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto o de objetos similares bajo condiciones específicas.

Propiedades Fundamentales que Definen un Buen Sistema de Medida

• El sistema debe mostrar adecuada discriminación y sensibilidad: Debe ser capaz de encontrar las más pequeñas variaciones. Ejemplo: Si la variación de la característica es 0.001, el equipo debería leer un cambio de 0.0001.
• El sistema de medida debe ser estable: Bajo condiciones repetidas, la variación en el sistema de medida es debida a causas comunes y no especiales.

Repetibilidad

Variación en las mediciones obtenidas con un mismo instrumento de medida cuando se usa varias veces por un operador mientras mide idénticas características en la misma parte. Corresponde a la Variación del equipo.

Reproducibilidad

Variación en el promedio de las mediciones hechas por diferentes operadores usando el mismo o diferentes instrumentos cuando se mide una característica de una parte. Corresponde a la Variación del operador.

Sistema de Medida

• Colección de instrumentos o *gages*, patrones, operarios, métodos, dispositivos, software, medio ambiente usados para cuantificar una unidad de medida o preparar la evaluación de una característica o propiedad a ser medida.
• Proceso completo para obtener mediciones.

Tipos de Variaciones en el Proceso

Variaciones en el Proceso de Dispersión (Variabilidad)

• Precisión
• Repetibilidad
• Reproducibilidad

Variaciones en el Proceso de Localización (Tendencia Central)

• Exactitud
• Sesgo (Bias)
• Estabilidad