Avances en metrología: calidad y eficiencia de la producción

Los avances en metrología para la manufactura conducen a su vez a mejoras en los procesos de producción.
Crédito: George Schuetz

Si miramos hacia atrás en los últimos 50 años, se han producido grandes avances en la producción industrial moderna que proporcionan una mayor precisión y productos más fiables.

Ya sea en los automóviles, la electrónica de consumo, la medicina o la aviación, el ajuste, los acabados, las capacidades y la fiabilidad son realmente increíbles hoy en día sin que haya señales de que los procesos se vayan a estancar. Hay un impulso constante para hacer las cosas mejor, más rápido y con menos costo.

El resultado de estas tendencias de manufactura pone los mismos requisitos en el proceso de medición. La medición ha tenido que evolucionar y mantenerse a la vanguardia para satisfacer las nuevas y más estrictas demandas de producción. Por ello, hemos visto grandes mejoras en el rendimiento, la facilidad de uso para la inspección en el punto de uso, la recopilación de datos y un cambio hacia muchos sistemas ópticos sin contacto.

Gran parte de este crecimiento se refleja en el campo de la metrología. La metrología es un término y una ciencia que se ha generalizado en las industrias de la manufactura y la inspección, pasando de los primeros controles empíricos a las mediciones dimensionales con una base más científica.

Definición y componentes clave de la metrología

Pero, ¿qué es realmente la metrología? La metrología es la ciencia de la medición destinada a establecer un entendimiento común para muchas actividades. Se compone de varias áreas, pero hay tres focos principales:

• El establecimiento de normas de medición aceptadas y definidas internacionalmente
• El uso de equipos de medición para correlacionar la medida en que los datos del producto y del proceso se ajustan a la especificación
• La calibración periódica del equipo de medición, trazable a las normas internacionales

Todo ello depende de la teoría de la medición y de la realización de una medición.

A menudo, sólo se piensa en el resultado de la medición, normalmente un número y una unidad (por ejemplo, 20 mm o 20⁰C). Aunque esto puede suponer un buen comienzo, no proporciona ninguna información sobre lo "buena" que puede ser la propia medición. Una medición requiere realizar un proceso determinado. Para definir realmente una medición, hay que conocer un número, la unidad y la incertidumbre de la medición, así como tener la trazabilidad del resultado a una norma internacional.

Las cuatro partes del proceso de medición

Echemos un rápido vistazo a estas cuatro partes del proceso de medición:

• El número: se puede pensar en una imagen típica del objetivo en la que se busca la exactitud (obtener el valor correcto cada vez), la repetibilidad (obtener un valor consistente) y la precisión (que expresa el grado de repetibilidad del proceso de medición).
• La unidad: dado que esta columna es específica de la manufactura, es probable que tendamos a pensar en unidades de longitud dimensional. Esto proviene de la primera parte de la metrología: el establecimiento de normas de medición aceptadas internacionalmente. Normalmente se basan en un patrón físico, como la longitud de onda de la luz, y para nosotros serían las unidades del SI (métricas) o los patrones de unidades de Estados Unidos (pulgadas).
• La incertidumbre: la ciencia de la medición es el estudio del error de medición - "E"- que también se conoce como incertidumbre. Se cree que este error está formado por diferentes componentes de la incertidumbre total, y que cada uno de ellos contribuye a la variación del resultado de la medición. Estas variaciones suelen desglosarse en dos categorías: las evaluadas por métodos estadísticos y las evaluadas por otros métodos. Por ejemplo, los errores de incertidumbre pueden proceder del entorno, del instrumento de medición, del usuario, de la pieza o del patrón de referencia.
• La trazabilidad: la trazabilidad de un resultado de medición se demuestra mediante una cadena ininterrumpida de calibraciones de los patrones o del equipo, y cada una de ellas contribuye a la incertidumbre de la medición. Así pues, para realizar una calibración trazable de un instrumento, hay que tener un patrón trazable. El resultado se suele expresar con una desviación y la incertidumbre de la calibración.

Hemos pasado de ser sólo un número y una unidad para comprender mejor el proceso de medición. Pero hay aún más información que debe considerarse como parte de los datos. Se están introduciendo nuevas normas que exigen que se almacenen más parámetros como parte de los resultados de la medición.

Estos podrían incluir la hora y la fecha de la medición, el operador y datos específicos sobre el instrumento que realiza la medición, como su modelo y número de serie. Con esta información, se puede defender que la pieza se midió, cuándo y por quién, así como que se utilizó el calibre correcto para la medición, además de conocer su calibración e información de trazabilidad.

Al igual que la tecnología de producción ha mejorado, la metrología de calibración ha tenido que ir un paso por delante. Hay mucho que aprender sobre el proceso de medición y, hoy en día, muchos utilizan la metrología para seguir avanzando en la mejora del proceso.