Estabilidad de calibres: análisis visual frente a programas de capacidad

Cuando se miden varias piezas y los resultados muestran una variación inaceptable, es importante saber si la culpa es de la manufactura o del proceso de medición. Si se confía en la precisión de la medición, se puede caer en la tentación de ajustar un proceso de manufactura que, en realidad, es preciso y está bajo control.

La estabilidad del calibre implica cosas diferentes en contextos diferentes. Si se toma literalmente, puede referirse a si algo está suelto en el calibre, o también puede significar que algún otro problema del calibre ocurre aleatoriamente para causar que dos ensayos idénticos produzcan resultados diferentes.

Hay muchos programas de capacidad de calibres disponibles para ayudar a analizar de dónde pueden proceder los problemas de estabilidad. Pero puede resultar ilustrativo trazar manualmente los datos del histograma para obtener una visión pictórica de lo que está ocurriendo. Cuando se traza en un histograma, este tipo de inestabilidad suele aparecer como una distorsión de la forma de curva de campana normal esperada, muchas veces en forma de modos duales (por ejemplo, dos puntos altos) con una depresión en medio o en un nodo que está sesgado hacia un extremo u otro del intervalo de tolerancia.

Otros tipos de estabilidad se evalúan y visualizan mejor trazando los resultados en gráficos de control, en los que se comparan las mediciones de varios lotes pequeños, cada uno representado por un histograma, a lo largo de un periodo de tiempo. Para toda la serie de ensayos repetidos debe utilizarse una única pieza maestra certificada u otra pieza calificada. Esto elimina el error entre piezas como variable, por lo que la variación restante será probablemente baja. No obstante, las inspecciones pueden mostrar que la variación entre lotes es lo suficientemente significativa durante un período prolongado como para constituir un problema de medición.

La estabilidad estadística se refiere a la consistencia del rendimiento del sistema de medición de un lote a otro. Si un medidor es estadísticamente estable, cada lote o histograma tendrá una forma y un rango (R) casi idénticos, y el valor medio (barra X) de los lotes subsiguientes estará próximo entre sí. Si es estadísticamente inestable, los histogramas variarán en cuanto a su barra X, sus valores R o ambos.

Crédito: Mahr Inc.

La figura 1 muestra la inestabilidad estadística de ambos tipos. Los histogramas varían constantemente en sus rangos y formas, mientras que las dimensiones medias son claramente irregulares de un lote a otro.

La estabilidad a largo y corto plazo son confusas porque ambas requieren un esfuerzo de evaluación a largo plazo. Además, ambos describen tendencias en los valores X-bar o R a través de múltiples lotes. Si trazáramos una línea que uniera el valor de la barra X de cada histograma de la Figura 1, no observaríamos ninguna tendencia clara. Por lo tanto, no podemos hacer una evaluación significativa de la estabilidad a corto o largo plazo.

En la figura 2, los valores R son casi idénticos y los valores de la barra X están mucho más agrupados, por lo que el medidor es estadísticamente estable. Una línea que uniera los valores de la barra X mostraría una clara tendencia a lo largo del valor nominal, por lo que tenemos una buena estabilidad a largo plazo. Este gráfico considera de forma realista el rendimiento de un medidor estable.

Las figuras 3 y 4 muestran una buena estabilidad estadística, pero en la figura 3 hay un problema de estabilidad a corto plazo con un sesgo en la dirección positiva. Sin embargo, tras unas cuantas series de ensayos, las mediciones se estabilizan y permanecen así a largo plazo. El problema puede deberse a una condición de calentamiento en el propio medidor o a la contaminación que se ha depositado en el medidor durante la noche. El valor de la barra X cambia a medida que el contaminante se dispersa debido a la interacción mecánica entre el medidor y las muestras que se miden. Después de unas docenas de ensayos, todo el contaminante se dispersa y las mediciones se estabilizan.

La figura 4 ilustra la situación opuesta. El medidor es estable en el arranque y a corto plazo, pero se vuelve inestable a largo plazo a medida que los valores de la barra X aumentan. Esto puede deberse a influencias térmicas externas. Si el rendimiento se representara gráficamente durante un período más largo, los valores de la barra X podrían desviarse de nuevo hacia el valor nominal; esto indicaría probablemente que el medidor está respondiendo a medida que la planta se calienta por la mañana y luego se enfría por la tarde.

Es importante comprobar la estabilidad de los medidores para evitar realizar ajustes inadecuados en el proceso de manufactura. En algunos casos, la solución del problema puede ser tan sencilla como establecer un calendario más frecuente para la remasterización del calibrador.

En otros, podría requerir una reevaluación de todo el proceso de calibrado. Pero en todos los casos, trazar los datos para obtener resultados visuales puede ofrecer una imagen clara.