ГОСТ Р ИСО 22514-3-2013

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Статистические методы

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

Часть 3

Анализ пригодности машин на основе данных измерений единиц продукции

Statistical methods. Process management. Part 3. Machine performance studies for measured data on discrete parts

ОКС 03.120.30

Дата введения 2014-12-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 125 "Применение статистических методов"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2013 г. N 2330-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 22514-3:2009* "Статистические методы в управлении процессами. Воспроизводимость и пригодность. Часть 3. Анализ пригодности машин на основе данных измерений единиц продукции" (ISO 22514-3:2008 "Statistical methods in process management - Capability and performance - Part 3: Machine performance studies for measured data on discrete parts")

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

В настоящем стандарте установлено руководство для применения в случаях, когда необходимо определить являются ли выходы машины приемлемыми в соответствии с принятыми критериями. (Под машиной следует понимать единицу оборудования или систему из нескольких единиц оборудования). Такие ситуации встречаются достаточно часто при разработке продукции, когда подобные исследования являются частью приемочных испытаний. Такие исследования также применяют для диагностики текущего состояния машины или при поиске решения проблемы, относящейся к состоянию машины. Данный метод является универсальным и применяется во многих ситуациях.

Исследования пригодности машины позволяют получить информацию о функционировании машины в условиях максимально возможного воздействия внешних источников изменчивости, типичных для процесса. Данные для исследований получают на основе проверки последовательно изготовленных машиной единиц продукции, но в зависимости от задач исследования сбор данных может быть другим.

Процедура исследований и отчетности будет полезна инженерам, начальникам производственных подразделений и руководителям, поскольку позволяет установить целесообразность приобретения машины, наличие нарушений при выполнении технического обслуживания, помочь в решении некоторых задач и понять уровень изменчивости, присущий машине.

     1 Область применения

В настоящем стандарте установлен порядок проведения исследований пригодности машины на основе последовательно изготовленных единиц продукции (деталей) в условиях повторяемости. Количество анализируемых наблюдений зависит от типа используемых данных, а также от производительности машины. Эти методы не следует использовать при объемах выборки менее 30. В стандарте установлены методы обработки данных и выполнения расчетов. Кроме того, в стандарте установлены индексы пригодности машины и действия, предпринимаемые по результатам анализа пригодности машины.

Настоящий документ не применим при проявлении процессов износа машины в период выполнения исследований, а также автокорреляции между наблюдениями. В настоящем стандарте не рассмотрена ситуация автоматизированного сбора данных, когда за минуту может быть собрано до нескольких тысяч значений.

     2 Обозначения и сокращения

Р - индекс пригодности машины;

P - минимальный индекс пригодности машины;

P - нижний индекс пригодности машины;

P - верхний индекс пригодности машины;

f - частота;

- кумулятивная частота;

i - подстрочный индекс, используемый для обозначения значений переменной;

L - нижняя граница поля допуска (нижняя граница допустимых значений);

N - общий объем выборки;

Х - квантиль распределения уровня , %;

X - i-ое значение в выборке;

-стандартное отклонение совокупности;

S - выборочное стандартное отклонение ;

U - верхняя граница поля допуска (верхняя граница допустимых значений/спецификации);

z - квантиль нормированного нормального распределения, ;

- среднее (математическое ожидание) совокупности, соответствующей состоянию машины;

- среднее арифметическое, выборочное среднее ;

GRR - погрешность (случайная и систематическая) измерительной системы;

- квантиль распределения Хи-квадрат уровня .

     3 Условия применения

3.1 Общие положения

Приведенные ниже условия являются минимальными и, при необходимости, могут быть расширены. В исследованиях данного типа важно поддерживать постоянство всех факторов (кроме самой машины), влияющих на результаты, для получения адекватных данных по машине (т.е. в исследованиях участвует один оператор, используется одна партия материала и пр.)

3.2 Количество используемых в исследовании единиц продукции

Обычно отбирают 100 единиц продукции. Однако, если ожидается, что наблюдения не подчиняются нормальному распределению, количество наблюдений должно быть не менее 100. Методы, представленные в настоящем стандарте, также могут быть использованы при проверке пригодности процесса. В этом случае количество измерений может быть меньше, например, 50.

Примечание 1 - Эти требования обеспечивают получение достаточно узкого доверительного интервала для индексов пригодности машины при использовании нормального распределения. Интервал составляет приблизительно ±12% от оценки индекса пригодности для уровня доверия 90% и объема выборки 100 единиц.

Некоторым машинам требуется значительное время для изготовления одной единицы продукции, поэтому для изготовления 100 единиц продукции необходим достаточно большой интервал времени. Поэтому количество наблюдений при использовании методов настоящего стандарта должно составлять не менее 30.

Примечание 2 - Для ситуаций с меньшим объемом выборки существуют специальные методы, не рассматриваемые в настоящем стандарте.

В случае, когда машина изготавливает единицу продукции за очень короткое время, например, при производстве заклепок, может потребоваться изменение стратегии отбора выборки, поскольку 100 единиц продукции может быть изготовлено за несколько секунд. В этом случае для исследования функционирования машины может потребоваться проведение нескольких исследований с различными способами отбора выборки.

3.3 Используемые материалы

Необходимо убедиться, что все исходные материалы для исследования проверены на соответствие установленным требованиям и относятся к одной партии. Не рекомендуется проводить исследование с материалами не соответствующими установленным требованиям, поскольку это может привести к недостоверным результатам.

Следует учесть, что при исследованиях недопустимо наличие других источников изменчивости за исключением анализируемых. Часто при производстве одной партии продукции используют материалы из нескольких партий, а изменчивость между партиями материалов при исследовании не учитывают. В этом случае для анализа необходимо использовать только данные, полученные при работе с одной партией материала.

3.4 Измерительная система

Используемая при проведении исследований измерительная система должна обеспечивать получение достоверных данных, быть поверенной и/или калиброванной, а изменчивость данных измерительной системы должна быть оценена количественно и минимизирована. Для определения составляющей изменчивости данных, соответствующей измерительной системе, необходимо провести специальные исследования. Измерительная система (в идеале) должна иметь GRR мeнee 10% от разброса контролируемой характеристики процесса. При анализе следует рассматривать смещение, стабильность, линейность и разрешающую способность, а также GRR.

Допускается выражать GRR в процентах от ширины заданного поля допуска. Если измерительная система соответствует изменчивость 10%, a GRR соответствует 30% поля допуска, ее можно считать приемлемой в зависимости от применения. Если изменчивость, соответствующая измерительной системе, превышает 30%, измерительную систему следует считать неприемлемой. Кроме того, измерительная система должна иметь неопределенность измерений существенно ниже допустимого или среднего общего разброса характеристики. Если исследование проводят с использованием измерительной системы, характеристики которой не соответствуют указанным требованиям, могут быть получены ошибочные решения.

3.5 Выполнение исследований

Необходимо обеспечить бесперебойную работу машины в нормальных условиях эксплуатации. При этом следует учитывать время, необходимое машине для выхода на нормальный режим функционирования, машина должна быть настроена на номинальное значение исследуемой характеристики. Если в процессе исследований машина остановилась (по любой причине), следует либо провести исследования заново, либо проанализировать полученные данные, если их достаточно и не были нарушены условия повторяемости. Однако в любом случае количество результатов наблюдений не может быть менее 30.

3.6 Особые условия

При наличии у машины большого количества приспособлений, камер или производственных потоков для оценки пригодности машины следует рассматривать каждое приспособление, камеру или поток отдельно (для обеспечения условий повторяемости).

При наличии нескольких камер может быть выполнен ряд исследований для анализа изменчивости между камерами и в пределах камер. Для общей пригодности машины в исследовании последовательно могут быть использованы наблюдения со всех камер. В таких ситуациях могут быть использованы другие методы статистического анализа, например дисперсионный анализ.

     4 Сбор данных

4.1 Прослеживаемость данных

Важно обеспечить прослеживаемость всех данных, что позволяет анализировать появление аномальных значений. Необходимо соблюдать последовательность сбора данных, что позволяет отражать их на графике времени и выявлять аномальные отклонения. Необходимо исследовать причины их появления и принять решение о приемлемости таких данных. Полезно вести журнал для регистрации всех настроек машины, включая ранее проводившиеся работы (например, техническое обслуживание), а также записи о всех событиях в процессе исследований, таких как регулировки машины.

4.2 Хранение образцов

За исключением разрушающих испытаний необходимо сохранять образцы для проведения необходимых исследований. Утилизацию образцов следует осуществлять только после полного завершения исследований и подготовки заключения.

4.3 Регистрация данных

Данные должны быть четко зарегистрированы в электронном виде или в специальных таблицах в числовой форме с необходимым количеством значащих цифр. Необходимое количество значащих цифр следует определять до измерений в зависимости от разрешающей способности используемого средства измерений.

     5 Анализ

5.1 Общие положения

Анализ данных, полученных в процессе исследований, может быть выполнен вручную (см. пример в данном разделе) или с помощью программных средств (см. пример в приложении В).

5.2 График наблюдений

5.2.1 Назначение

При проведении исследований машины важно выяснить формируют ли полученные данные единую и стабильную последовательность. Возможны ситуации, когда режимы анализируемой машины приводят к отклонению от начальных установок, что отражают полученные данные. Возможны ситуации проведения нештатной регулировки машины или когда данные каким-либо образом перепутаны. В этих случаях необходимо остановить исследование и начать все сначала. Для выявления таких ситуаций полезно использовать графическое представление наблюдений. График, представленный на рисунке 1, может быть вызван нештатной регулировкой, процессами, происходящими в машине, или ее неправильной эксплуатацией.