Análise do sistema de medição (Measurement System Analysis - MSA)

A análise do sistema de medição (Measurement System Analysis) é um experimento especialmente designado que busca identificar os componentes de variação na medição.

Não só os processos de fabricação dos produtos podem variar, o processo de obtenção das medidas e dados podem também ter variação efeitos na produção. A MSA avalia os métodos de testes e instrumentos de medição, o processo inteiro de obtenção de medidas para garantir a integridade dos dados usados para a análise e para a compreensão das implicações dos erros de medição em decisões sobre produtos ou processos.

A MSA analisa o conjunto: equipamento, operações, procedimentos, software e pessoal que afeta a qualidade do produto.

Uma Análise do Sistema de Medição considera o seguinte:

    Seleção da medição e abordagens corretas

•   Avaliação do dispositivo de medição

•   Avaliação de procedimentos e operadores

•   Avaliação de quaisquer interações na medição

• Cálculo da incerteza de medição de dispositivos de medição   individuais e/ou sistemas de medição

Fatores que afetam o sistema de medição

Estes fatores incluem:

•   Equipamento: medição, instrumento, calibração, fixação, etc.

•   Pessoas: operadores, treinamento, formação, habilidades, cuidados

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    Processo: método de teste, especificação

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  Amostras: materiais, itens a serem testados (por vezes chamados “peças”), planos de amostragem, preparação de amostras, etc.

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 Ambiente: temperatura, umidade, condicionamento, pré-condicionamento

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   Gestão: programas de treinamento, sistema metrológico, apoio ao pessoal, apoio ao sistema de gestão da qualidade, etc.

Estes fatores podem ser plotados do diagrama de causa e efeito de Ishikawa (“espinha de peixe”) para ajudar a identificar possíveis fontes de variação nas medições.

Objetivos do MSA

•  Incerteza de medição:

A incerteza está relacionada a um valor de medição, que é o resultado da medição, e não ao valor verdadeiro do mensurando, o qual na prática não é conhecido. O resultado da medição é apenas a melhor estimativa de tal valor verdadeiro e, na ausência de efeitos sistemáticos, geralmente é obtido pela média aritmética de N medições repetidas do mesmo mensurando.

A incerteza caracteriza ainda uma faixa de dispersão ou intervalo, e não um valor pontual. Nesse sentido, a incerteza não deve ser confundida com “erro”, pois esse último é um valor pontual e não uma faixa e usualmente pode ser corrigido, quando aplicado um fator de correção adequado. Já a incerteza é a dúvida remanescente associada ao resultado da medição. Ela mede o grau de desconhecimento sobre aquilo que está sendo medido.

Por fim, cabe ressaltar que a incerteza corresponde a uma faixa de valores que podem ser atribuídos fundamentadamente ao mensurando, isto é, de uma forma fundamentada e realista, não devendo ser entendida como uma “faixa de segurança”. Ou seja, a incerteza não deve, por um lado, ser subestimada e, por outro, tampouco deve ser superestimada.

•  Acurácia e precisão:

Acurácia está diretamente relacionada com “exatidão”, ou seja, o quão próximo se está do “valor correto” de uma medição.

Precisão, por outro lado, está relacionada à repetitividade, ou seja, quantas vezes podemos obter o mesmo resultados após repetidas medições, independentemente do valor medido estar próximo do correto ou não.

•  Tendência:

A diferença entre a média das medidas de uma grandeza e o valor de referência para a grandeza medida, realizadas por um avaliador com o mesmo equipamento e método.

No estudo de tendência, segundo o manual do MSA, o valor “0” (zero) deve estar contido no intervalo de confiança, contido entre os limites inferior e superior.

•  Estabilidade:

Avalia se os resultados obtidos com o sistema de medição (Equipamento, Pessoas, Processo, Amostras, Ambiente e Gestão) se mantém ao longo do tempo. É avaliado conforme o CEP – Controle Estatístico do Processo.

•   Linearidade:

A linearidade mede a variação da tendência para diferentes valores de referência na faixa de interesse. A linearidade é avaliada via a inclinação da reta formada pelos diferentes valores de referência em relação à respectiva tendência. Quanto menos inclinada a reta, melhor será a qualidade do sistema de medição.

Avalia se os resultados se mantém ao longo da faixa de utilização do equipamento ou faixa de medição.

Para avaliarmos a tendência e linearidade, vamos tomar o ajuste da tendência em relação ao valor de referência:

Tendência = a + b*(valor de referência) + Erro de ajuste

   - Coeficiente de Determinação (R2): grau de ajuste da reta;

   - Intercepto (a);

   - Inclinação (b);

•   Repetitividade:

A Repetitividade avalia a precisão com relação ao equipamento.

•   Reprodutibilidade:

A Reprodutibilidade avalia a precisão com relação aos operadores

Critérios de avaliação R&R:

Número de Categorias Distintas (ndc)  ≥ 5. Isto quer dizer que o sistema de medição é capaz de identificar 5 tipos distintos de peças dentro do campo de variação do processo. Se um sistema de medição é avaliado pela tolerância, o índice ndc não deve ser considerado.

Variação total: Sistema de medição utilizado durante o processo produtivo.

•         

    %RR menor que 10% → sistema de medição aceitável.

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   %RR entre 10% e 30% → sistema de medição marginal, podendo ser aceito dependendo da situação, custos, etc.

• %RR maior que 30% → sistema de medição inaceitável, sendo necessário melhorá-lo ou substituí-lo.

•  Estudos de atributo

Um sistema de medição por atributo (exemplo: calibrador tampão), classifica a peça em defeituosa ou não. Um dos principais objetivos da análise de sistemas de medição por atributo está na compreensão e prevenção dos erros de classificação. Para isto, propomos os seguintes passos para analisar um sistema de medição por atributo:

1. Analisar criticamente o relatório de calibração do dispositivo de medição;

2. Preparar uma norma interna de uso, manuseio e interpretação do dispositivo de medição. Treinar todos os usuários;

3. Realizar a coleta de dados para análise do sistema de medição;

4. Calcular o grau de concordância em relação ao(s);

a. Sistema referência: avaliar o projeto e a aplicabilidade do dispositivo;

b. Operadores: avaliar a consistência do dispositivo e o treinamento no uso e manuseio;

5. Taxa de erro: probabilidade do operador aprovar uma peça que não atende as especificações;

6. Taxa de falso alarme: probabilidade do operador reprovar uma peça que atende as especificações;

7. Método de Detecção de Sinais: calcular as regiões com maior probabilidade de falha do sistema de medição por atributo. 

Como estimar a variabilidade do sistema de medição

•    Realizando estudos práticos para cálculo da Tendência, Estabilidade, Linearidade, Repetitividade e Reprodutibilidade, Estudos de atributos.

Fábio Carvalho