Pour la partie 4 de m y Série de blogs "Apprendre de mes erreurs" , Je vais parler des systèmes de mesure et des risques que nous courons si nous ne les comprenons pas.
Nous savons tous ce qu'est un système de mesure, n'est-ce pas ? Peut-être que c'est une pompe à essence avec un affichage numérique. Ou peut-être s'agit-il d'une infirmière mesurant le pouls d'un patient, ou d'un employé d'épicerie jugeant si les bananes sont suffisamment mûres (mais pas trop mûres) pour être exposées sur le stand. Chaque "système" est utilisé pour mesurer une qualité ou une quantité, de sorte qu'un jugement résultant peut être fait.
S'il y a une chose que tous les systèmes de mesure ont en commun, c'est l'erreur. Aucun système de mesure n'est parfait, et si nous ne comprenons pas les capacités du système de mesure, nous courons le risque de faire des erreurs en fonction des résultats du système.
Au fil des ans, j'ai constaté diverses erreurs lors de la collecte et de la communication des données mesurées. Certaines de ces erreurs incluent :
- Signaler trop de chiffres sur la mesure.
- Ne pas signaler une incertitude sur la mesure.
- Utiliser une jauge qui n'est pas capable d'effectuer la mesure dont vous avez besoin.
Nous aborderons chacun d'eux dans l'ordre. Je ne veux pas que ce billet de blog devienne un guide pratique pour l'analyse des systèmes de mesure. (J'inclurai quelques références à la fin qui pointent vers des ressources utiles.) Mais je tiens à souligner quelques défauts communs avec la façon dont les gens utilisent les systèmes de mesure. Je suivrai cela avec quelques conseils sur ce qu'il faut faire si vous trouvez que votre système de mesure particulier n'est pas "assez bon".
Erreur #1 : Rapporter trop de chiffres sur une mesure
Do you believe a gas pump is accurate to three decimal points?Do you believe a gas pump is accurate to three decimal points?Do you believe a gas pump is accurate to three decimal points?Do you believe a gas pump is accurate to three decimal points?Croyez-vous qu'une pompe à essence est précise à trois décimales près ? Ce sujet particulier s'applique aux systèmes de mesure (souvent appelés «jauges» en abrégé) qui ont une lecture numérique. Prenons l'exemple de la pompe à essence mentionné plus tôt. Certaines pompes à essence lisent au 0,001 gallon le plus proche. Cela pourrait vous faire du bien ("Je reçois exactement 14,372 gallons d'essence!") Mais croyez-vous qu'il est précis à ce niveau? Je vois généralement plusieurs gouttes de gaz toucher le sol chaque fois que je tire la buse du bec de remplissage. Quelle quantité de gaz a été réellement pompée de la buse ? Combien est vraiment entré dans le réservoir? Est-ce même important d'être aussi précis ?
D'un autre côté, certains d'entre vous se souviennent peut-être des pompes à essence «à l'ancienne» qui pouvaient lire au 0,1 gallon le plus proche (si cela). En tant que consommateur en cette ère de prix de l'essence plus élevés, n'aimeriez-vous pas être un peu plus confiant quant à la quantité d'essence que vous venez de pomper, pour vous assurer de ne pas être surchargé ?
J'ai vu les deux types d'erreurs dans mon expérience industrielle. Si vous assistiez à une réunion et que quelqu'un présentait des données, comment répondriez-vous à chacune des deux affirmations suivantes ?
- "J'ai mesuré un produit A à 97,3275412 et un produit B à 98,2021929"
- "Le produit A a mesuré 97 et le produit B a mesuré 98"
Pour le public, si la première déclaration est faite, cela implique un très haut degré de précision dans les mesures. On pourrait en conclure que le produit B est nettement supérieur au produit A, et d'un montant très précis. D'un autre côté, un auditeur avisé peut se demander si le présentateur sait ce qu'il fait, car très peu de jauges peuvent produire ce genre de précision.
Si la deuxième déclaration est faite, le public peut repartir avec un sentiment "plus doux" sur la différence entre les deux produits. Le public peut être amené à commencer à se poser des questions sur la répétabilité du système de mesure, et/ou si les pièces mesurées sont vraiment différentes.
What's the proper number of digits to report?What's the proper number of digits to report?What's the proper number of digits to report?What's the proper number of digits to report?Quel est le bon nombre de chiffres à déclarer ? Alors, combien de chiffres faut-il déclarer ? Comment faites-vous pour prendre cette décision? La personne effectuant la mesure devrait-elle décider arbitrairement du nombre de chiffres à rapporter, simplement en fonction de « l'expérience » ?
Heureusement, il s'avère qu'il existe des moyens simples de comprendre cela. En fait, une méthode appelée EMP (évaluation du processus de mesure) vous donne le nombre approprié de chiffres à signaler, en fonction des performances de la jauge.Nous parlerons d'EMP un peu plus tard dans cet article.
Erreur #2 : ne pas signaler l'incertitude sur une mesure
En continuant avec l'exemple ci-dessus, il y a un autre problème avec l'énoncé des valeurs mesurées. Notre système de mesure est imparfait (à un degré ou à un autre). Disons que nous utilisons notre jauge pour mesurer une pièce, encore et encore. Les mesures ne seront pas les mêmes, car nous avons des erreurs aléatoires dans notre jauge. On obtient les valeurs suivantes pour les 3 premières lectures sur cette pièce unique :
98,2
97,3
98,5
Alors, quelle est la valeur mesurée pour cette pièce ? En supposant que la pièce elle-même ne change pas entre les lectures, la jauge doit introduire une variation dans les lectures. De plus, que se passerait-il si la limite de spécification inférieure pour cette pièce était de 98. Est-ce une bonne pièce ou une mauvaise pièce ? Comment devrions-nous rapporter une valeur mesurée pour cette pièce ?
Si nous pouvions comprendre la capacité de notre jauge, nous serions capables d'exprimer une incertitude pour la jauge. Par exemple, une seule mesure peut avoir une incertitude de ± 2,1 unités, de sorte que notre mesure rapportée peut être de 98,2 ± 2,1 unités. Cela donne au consommateur de l'information une idée à quel point cette mesure était bonne (ou mauvaise !).
Comment obtient-on cette incertitude de jauge ? L'incertitude est basée sur l'erreur totale de la jauge, qui est due à l'erreur de l'appareil de mesure et à l'erreur due à l'opérateur de la jauge (souvent appelée répétabilité et reproductibilité de la jauge, ou GR&R), ainsi que le niveau de confiance que vous souhaitez rapport. Vous pouvez choisir 95 % de confiance ou 99 % de confiance, ou vous pouvez spécifier quelque chose comme l'erreur médiane pour le système de mesure. (Bien sûr, assurez-vous que votre public est conscient de ce critère d'incertitude lors de la publication de vos données !)
Nous parlerons un peu plus de Gauge R&R dans les sections suivantes. Pour l'instant, la morale de cette partie de l'histoire est la suivante : Ne rapportez jamais une valeur mesurée sans rapporter également l'incertitude qui l'accompagne !
Erreur #3 : Utiliser un système de mesure incapable de faire vos mesures
Ce sujet peut sembler être une erreur évidente, mais j'ai vu des systèmes de mesure qui ont une variabilité inacceptablement élevée qui sont encore utilisés. Les raisons varient de la simple ignorance de la capacité de la jauge à "C'est ce que nous avons toujours fait" à "C'est la seule jauge que nous ayons".
L'utilisation d'une jauge aussi incapable peut entraîner une multitude de problèmes.Par exemple:
- Si la mauvaise jauge est utilisée pour filtrer les pièces d'une chaîne de production, nous courons le risque de jeter les bonnes pièces et/ou d'accepter les mauvaises pièces, ce qui coûte de l'argent à l'entreprise.
- Si la mauvaise jauge est utilisée pour surveiller si un processus de production est "sous contrôle", nous courons le risque soit (1) de masquer une situation hors de contrôle parce que la jauge ajoute du bruit de masquage au système, soit (2) de dépenser temps à essayer de résoudre une situation hors de contrôle alors que le problème est en réalité un bruit de mesure.
- Si vous utilisez la mauvaise jauge dans un environnement de R&D, nous risquons de ne pas détecter les différences entre les améliorations potentielles car la jauge est incapable de mesurer de petites (mais précieuses) différences.
Comprendre ce que votre jauge est capable de mesurer est essentiel pour une utilisation efficace de la jauge ! La section suivante présente quelques méthodes simples et courantes pour évaluer les performances de la jauge.
Le début d'une solution : Comprendre votre système de mesure
Si vous avez vu l'une des erreurs décrites ci-dessus, rassurez-vous : il existe des outils disponibles pour résoudre tous les problèmes d'une manière ou d'une autre. Deux de ces outils (Gauge R&R et EMP) sont brièvement décrits ci-dessous.
Jauge R&R
Gauge R&R signifie Gauge Repeatability and Reproductibility, où la « répétabilité » représente les erreurs dues à l'instrument de mesure lui-même, et la « reproductibilité » représente les erreurs dues aux opérateurs utilisant l'instrument de mesure.
La jauge R&R est née il y a des décennies pour répondre au besoin de mesurer les processus de production. Il évalue les performances de la jauge soit par rapport aux limites des spécifications, soit par rapport à un éventail de pièces utilisées pour étudier la jauge. Essentiellement, vous voulez que la variabilité de votre jauge R&R soit faible par rapport à la gamme de spécifications ou à la gamme de pièces, afin de minimiser sa contamination de la mesure des valeurs réelles des pièces.
La R&R de la jauge est un processus relativement simple, impliquant souvent trois opérateurs mesurant 10 pièces à plusieurs reprises. Il en résulte des estimations de la quantité de variabilité de jauge par rapport aux spécifications ou aux pièces. La proportion de la variabilité de la jauge par rapport à la variabilité totale peut alors être utilisée pour juger de la performance de la jauge. Il existe de nombreuses références pour Gauge R&R. Plusieurs seront répertoriés dans les références à la fin de cet article.
PEM
Il y a plusieurs années, Donald Wheeler a jeté un nouveau regard sur le Gauge R&R traditionnel. En l'appelant Evaluating the Measurement Process (ou EMP), Wheeler a examiné le système de mesure pour déterminer s'il était susceptible de détecter si un processus devenait "hors de contrôle". (Noter que JMP recommande d'utiliser EMP comme pratique standard, bien que EMP et Gauge R&R soient disponibles dans le logiciel.)
Rappelez-vous que le fait qu'un processus soit maîtrisé ou non ne dépend pas des spécifications du produit ou des gammes de pièces, mais simplement de la variation normale lorsque le processus fonctionne bien (c'est-à-dire qu'il est maîtrisé). Le processus d'évaluation de Wheeler détermine la probabilité d'attraper des conditions hors de contrôle pour une jauge donnée. En cours de route, Wheeler développe des éléments tels que «l'erreur de jauge médiane», qui est utile pour établir l'incertitude à signaler avec les mesures de jauge. Il détermine également le nombre approprié de chiffres significatifs à utiliser lors du rapport des mesures de jauge. Le processus d'exécution d'un EMP (opérateurs multiples, pièces multiples, mesures répétées) est le même qu'un GR&R traditionnel, mais les calculs qui en découlent diffèrent. JMP gère tout cela automatiquement pour vous.
Comme pour Gauge R&R, vous pouvez trouver des références pour EMP à la fin de cet article de blog.
Ma jauge n'est pas assez bonne - Que dois-je faire maintenant ?
Comme je suis sûr que vous l'avez déjà compris, toutes les jauges ne sont pas adéquates pour les mesures que nous voulons collecter. Alors maintenant, qu'est-ce qu'on fait?
Il y a plusieurs options que nous pouvons envisager. Chacun a des avantages et des inconvénients. Certains impliquent l'utilisation de la jauge actuelle, tandis que d'autres nécessitent de trouver un nouveau système de mesure.
Les options d'utilisation de la même jauge incluent la mesure répétée de pièces, la mesure de plus de pièces, l'amélioration de la formation des opérateurs et l'amélioration de la fixation. Regardons chacun d'eux.
Mesurer les pièces à plusieurs reprises
Vous voudrez peut-être profiter de la mesure de la même pièce plusieurs fois. Le calcul de la moyenne de plusieurs mesures fournit une meilleure estimation de la valeur réelle de la mesure d'une pièce individuelle.
Essentiellement, ce que nous faisons est de redéfinir le « système de mesure » de sorte que le processus de mesure comprend la réalisation de plusieurs mesures sur une pièce donnée, dans le cadre du processus de mesure standard. Notez que "plusieurs mesures" signifie recommencer à zéro à chaque fois, donc par exemple une pièce devrait être retirée et remplacée dans le luminaire afin de tenir compte des erreurs de montage, etc., sinon vous risquez de biaiser vos mesures dans une direction ou un autre.
Bien sûr, plusieurs mesures peuvent entraîner plus de temps pour effectuer les mesures, ce qui est une dépense en soi. Et si cela limite les taux de production, vous devrez peut-être de toute façon créer des jauges en double. Cela ne fonctionnera pas non plus si le test lui-même est destructeur pour la pièce testée.
Mesurer plus de pièces
Semblable à "Faire plus de mesures" décrit ci-dessus, l'augmentation du nombre de parties (c'est-à-dire la taille de l'échantillon) peut également améliorer votre estimation de la moyenne de la population. Dans ce cas, nous considérons essentiellement que la variance totale de toutes les pièces est constituée de la variance des pièces elle-même plus la variance R&R de la jauge, de sorte que la variance totale sera gonflée. La procédure du système de mesure impliquerait alors de mesurer N parties à chaque fois, ce qui nous donne une meilleure estimation de la moyenne de la population, même avec la variance de jauge élevée.
Bien sûr, l'inconvénient est que la mesure d'un plus grand nombre de pièces prend plus de temps et (dans le cas des tests destructifs) coûte plus cher en termes d'échantillons de pièces. Néanmoins, la moyenne peut être utilisée lors de la comparaison de deux échantillons ou plus via des tests t et ANOVA, ou lors de l'exécution de cartes de contrôle de processus.
Améliorer la formation des opérateurs
Selon les résultats de votre évaluation de jauge, vous pouvez constater qu'une grande partie de la variance provient d'un ou de plusieurs opérateurs. Bien que vous deviez faire attention à ne gêner personne, vous pouvez souvent trouver des moyens de recycler vos opérateurs pour qu'ils effectuent de meilleures mesures. Parfois (par exemple si les yeux de quelqu'un ne sont pas assez bons pour effectuer avec précision une tâche donnée), vous devrez peut-être remplacer cet opérateur par quelqu'un de plus capable d'effectuer les mesures.
Améliorer le montage
Parfois, une pièce doit être montée dans un montage avant que la mesure ne soit effectuée, et l'orientation de la pièce (par exemple) affecte la mesure. Dans ce cas, vous devrez étudier la conception du luminaire et supprimer sa variabilité.
Une mise en garde : Supposons que vous mesurez le diamètre d'une pièce et que vous placez votre pièce dans un appareil pour la mesure. Si la fixation oriente toujours la pièce de la même manière (dans un sens angulaire), vous pouvez obtenir une variabilité de mesure bien meilleure. Cependant, si toutes les pièces sont "en forme d'œuf" et que vous orientez toujours la pièce de manière à ce que le diamètre le plus large soit mesuré, vous pouvez avoir une grande répétabilité de mesure tout en manquant la propriété réelle que vous essayez de détecter !
Voilà donc les options pour utiliser la même jauge. Il existe également des options pour changer de jauge : acheter une nouvelle jauge, construire une nouvelle jauge et trouver une autre quantité à mesurer. Examinons chacune de ces options.
Acheter une nouvelle jauge
Cela peut sembler évident, mais si l'ancienne jauge n'est pas assez bonne, pouvons-nous simplement acheter une meilleure jauge ? Cela peut impliquer d'explorer le fonctionnement de l'ancienne jauge. Peut-on acheter un capteur plus précis ? La variance provient-elle de l'électronique de conditionnement du signal ? Devons-nous remplacer l'ensemble du système de mesure ou le remplacement de pièces individuelles réduit-il nos variations ?
Souvent, l'achat d'une nouvelle jauge est la solution la plus simple, même si l'achat du nouveau système peut coûter cher (en particulier si plusieurs jauges doivent être remplacées) et peut prendre du temps en termes de commande et de qualification du nouveau système de mesure.
Créer une nouvelle jauge
You may be able to build a better gauge, if you have the resources.You may be able to build a better gauge, if you have the resources.You may be able to build a better gauge, if you have the resources.You may be able to build a better gauge, if you have the resources.Vous pourrez peut-être construire une meilleure jauge, si vous avez les ressources. Parfois, la précision de jauge que vous recherchez n'existe tout simplement pas dans le commerce. Si vous avez une expertise interne dans le développement de systèmes de mesure (ou dans le développement de fixations spéciales pour votre processus ou produit particulier), vous pourrez peut-être utiliser ces ressources pour construire une meilleure jauge. Alternativement, vous pourriez trouver un magasin de personnalisation spécial qui pourrait faire ce genre de travail pour vous. Comme pour le simple achat d'une nouvelle jauge, cela coûtera à la fois du temps et de l'argent.
Une mise en garde pour construire votre propre jauge : On peut s'attendre à ce que vous souteniez cette jauge à l'avenir. Cela pourrait être considéré comme positif (c'est-à-dire la sécurité d'emploi) ou comme négatif (responsabilité supplémentaire qui pourrait ne pas être gratifiante pour vous). Quoi qu'il en soit, si vous envisagez de construire une nouvelle jauge, tenez compte du soutien supplémentaire et/ou des problèmes de transition qui pourraient accompagner l'entreprise.
Trouver une quantité différente à mesurer
Avez-vous vraiment réfléchi à ce que vous mesurez ?Y a-t-il une autre quantité qui pourrait être mesurée à la place ?Par exemple, les dispositifs de traînée linéaire pour mesurer le frottement entre les pièces peuvent être capricieux.Au lieu d'une traînée linéaire, que diriez-vous de faire des disques de matériaux et de mesurer le couple pour faire tourner les surfaces planes les unes contre les autres ?Ou que diriez-vous d'utiliser un scanner laser pour mesurer la rugosité de surface ?Il y a souvent plus d'une façon de cuisiner un œuf !Encore une fois, le coût et le temps sont des problèmes.
Ressources
Si vous souhaitez en savoir plus sur l'analyse des systèmes de mesure, voici quelques liens et références utiles :
Et bien sûr, vous êtes toujours les bienvenus à me contacter pour obtenir de l'aide.
À venir
Je prévois d'aborder tous les sujets suivants au fur et à mesure. J'espère que tu peux nous rejoindre!
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