W roku 2021 ukazały się Podręczniki Referencyjne RM 13006 „Process Control Methods” oraz RM 13003 „Measurement Systems Analysis” stanowiące uzupełnienie, rozwinięcie, szeroką wykładnię i interpretację wymagań odnośnie SPC i MSA zawartych w wydanej w tym samym roku normie AS 13100 „AESQ Quality Management System Requirements for Aero Engine Design and Production Organisations”. Wspomniana Norma zastąpiła m.in. normy AS 13006:2018 oraz AS 13003:2015 obowiązujące wcześniej odnośnie odpowiednio SPC i MSA. Wszystkie wymienione dokumenty zostały wydane przez Aerospace Engine Supplier Quality (AESQ).
Narzędzia SPC - grupy
Narzędzia SPC przedstawione w podręczniku RM 13006 można podzielić na dwie grupy.
Do pierwszej grupy należą narzędzia podstawowe używane najczęściej niezależnie od branży przemysłowej: ocena zdolności procesu tj. wyznaczanie i interpretacja współczynników Cp, Cpk, Ppk, Ppk – rozkład normalny, rozkłady inne od rozkładu normalnego (transformacja danych, metoda percentylowa), dwustronne/jednostronne granice specyfikacji, karty kontrolne Shewharta dla parametrów mierzalnych (karty -R, I-MR) oraz według oceny alternatywnej (p, np., c, u), a także – czasem niedoceniane a wystarczająco użyteczne, prostsze w konstrukcji – karty przebiegu procesu.
Druga grupa narzędzi SPC to przede wszystkim te dedykowane kontroli wstępnej i krótkim seriom. Bardzo szczegółowo przedstawiona jest karta prekontroli, a także najprostsza z wykorzystywanych w przypadku krótkich serii karta DNOM tj. karta odchyleń od wartości nominalnej. W tej drugiej grupie znajduje się również karta dla zdarzeń rzadkich, trójtorowa karta -MR-R/S bardzo przydatna w przypadku dużych różnic w zmienności wewnątrz próbki/od próbki do próbki, techniki monitorowania procesu równocześnie ze względu na kilka parametrów, ocena współczynników zdolności B/W (between/within), ocena zdolności w przypadku oceny alternatywnej, znaczenie funkcja straty Taguchiego oraz współczynnik tzw. drugiej generacji Cpm.
Podręcznik RM 13006 o SPC
Podręcznik RM 13006 zwraca uwagę nie tylko na analizy rachunkowe SPC z punktu widzenia ich procesowej interpretacji, ale też rysuje szerszy kontekst organizacyjny odnośnie realnego funkcjonowania SPC - od roli przywództwa, poprzez plany kontroli, instrukcje, pozyskiwanie danych, plany reakcji, wizualizację danych… aż po szkolenia (ze szczegółowymi dyspozycjami odnośnie zakresu tematycznego takich szkoleń i sposobu weryfikacji nabytych wiadomości). Bardzo interesujące i pouczające jest wypunktowanie zarówno korzyści płynących z SPC, jak i zagrożeń oraz możliwych przeszkód w implementacji narzędzi SPC – warto na to zwrócić uwagę.
MSA
Zagadnienia MSA przedstawione w podręczniku AS 13303 to szeroka, dostosowana do wymagań branży lotniczej (AS 13100:2021), kompilacja różnych spotykanych praktycznie podejść do oceny i kwalifikacji systemów pomiarowych. Podręcznik głównie odwołuje się i prezentuje podejścia stosowane w branży motoryzacyjnej (AIAG Reference Manual MSA 4-th ed. 2010), a także w normie ASTM E2782:2014 „Standard Guide for Measurement Systems Analysis (MSA)” i – w niewielkim stopniu -w normie ISO 22514-7:2021 „Statistical methods in process management – Capability and performance. Part 7: Capability of measurement processes”. W zasadzie odrębnym metodologicznie sposobem wypowiadania się o zachowaniu systemu pomiarowego i jego kwalifikacji jest zaprezentowane w Podręczniku podejście według książki D.J.Wheelera „EMP III. Using Imperfect Data” (SPC Press, 2007).
Niewątpliwie, taka kompilacja zilustrowana wieloma bardzo interesującymi przykładami jest bardzo interesująca, ale wydaje się – o ile można taki pogląd wyrazić – że z praktycznego punktu widzenia brakuje w Podręczniku pewnego usystematyzowania i ujednolicenia tych podejść oraz zaakcentowania wspólnych - może w nieco w różnych formach rachunkowych, graficznych i poprzez różne wskaźniki wyrażonych - tych samych treści.
Przedstawiony w omawianym obecnie Podręczniku zestaw metod obejmuje – dla parametrów mierzalnych - ocenę i kwalifikację (zgodnie z kryteriami wg AS 13100:2021) ze względu na rozdzielczość, poprawność (błąd systematyczny, stabilność, liniowość) oraz precyzję (metoda średniej i rozstępu ARM i preferowana metoda analizy wariancji ANOVA, typ I analizy – współczynniki Cg, Cgk, błąd systematyczny). Oczywiście mowa jest również o liczbie rozróżnialnych kategorii (ndc). Poruszony jest – w różnych kontekstach – problem wyznaczania i interpretacji tzw. pasm ochronnych (guards band); przedstawione podejścia do wyznaczania tych pasm jest dość oryginalne, ale raczej złożone.
W odniesieniu do kwalifikacji atrybutowej (go/no go) polecana jest tzw. metoda długa (R&R dla atrybutów) oraz ocena zgodności ocen za pomocą współczynnika kappa Cohena. Jeśli kwalifikacja atrybutowa odbywa się z wykorzystaniem skali porządkowej (np. ocena za pomocą skali wzorców – wielkość ziarna lub zawartość wtrąceń niemetalicznych w stali, wielkość i dyspersja grafitu w żeliwie) to jako kryterium kwalifikacji Podręcznik rekomenduje wykorzystanie współczynnika korelacji wewnątrzklasowej ICC.
EMP (Evaluation Measurement Process) D.J.Wheeler
W znacznym stopniu podejściem odrębnym w porównaniu z wcześniej wymienionymi metodami oceny i kwalifikacji systemu pomiarowego jest przedstawiana w Podręczniku metoda EMP (Evaluation Measurement Process) autorstwa wspomnianego już wcześniej D.J.Wheelera. Tutaj analiza systemu pomiarowego może przebiegać według trzech schematów:
- Badanie spójności (Consistency Study),
- Metoda krótka (Short EMP Study),
- Metoda podstawowa (Basic EMP Study).
W ramach schematu pierwszego (Badanie spójności) jeden operator dokonuje wielokrotnego pomiaru jednej części za pomocą jednego urządzenia pomiarowego – ten schemat w znacznym stopniu odpowiada bardziej znanej i często wykorzystywanej w analizie MSA ocenie współczynników zdolności urządzenia pomiarowego Cg, Cgk i błędu systematycznego (bias) (tzw. Procedura I).
Drugi schemat EMP tj. Metoda krótka to pomiar kilku części (każda z tych części mierzona jest wielokrotnie) przez jednego operatora za pomocą jednego urządzenia pomiarowego - ten schemat stanowi odpowiednik szerzej znanej tzw. Procedury III tj. ocenie powtarzalności przy braku wpływu operatora na wynik pomiaru.
Wreszcie, w trzecim z wymienionych schematów podejścia EMP tj. w Metodzie podstawowej kilku operatorów dokonuje wielokrotnych pomiarów na kilku częściach na jednej lub kilku urządzeniach pomiarowych – ten schemat to odpowiednik oceny powtarzalności i odtwarzalności z wykorzystaniem analizy wariancji ANOVA (tzw. Procedura II).
W podejściu EMP, niezależnie od zastosowanego schematu, zwraca się szczególną uwagę na posługiwanie się metodami graficznymi (m.in. karty kontrolne) i ocenę stabilności procesu pomiarowego. Wynikami podejścia EMP są przede wszystkim: wartość współczynnika korelacji wewnątrzklasowej ICC (nawiasem mówiąc można wyznaczyć funkcyjną zależność pomiędzy ICC a bardziej znaną liczbą rozróżnialnych kategorii ndc) i szerokość pasm ochronnych. Oczywiście podejście EMP może prowadzić także do wyznaczenia wielu innych miar zdatności systemu pomiarowego. Warto jeszcze dodać, że współczynnik ICC podlega w metodzie EMP bardzo szczegółowej interpretacji, zakres jego możliwych wartości (od 0 do 1) jest podzielony na cztery klasy określające stopień czułości systemu pomiarowego do monitorowania procesu ze względu na zmienność.
Poza przedstawionymi zagadnieniami Podręcznik RM 13303 porusza również inne takie jak ocena wpływu temperatury (nie są to rozważania zbyt szczegółowe), a także kwalifikację MSA w przypadku maszyn CMS.
Niewątpliwie wielkim walorem Podręcznika RM 13003 (podobnie jak w przypadku wcześniej opisywanego Podręcznika RM 13006) jest bardzo dużo przykładów i wskazówek praktycznych typu: jak przeprowadzić analizę, na jakie trudności można się natknąć i jak te trudności starać się przezwyciężyć (rzecz – i słusznie – nie w tym, co robić w sytuacji, gdy wyniki analizy są zadowalające i nie ma problemów z interpretacją, ale w tym, żeby wiedzieć jak radzić sobie z problemami z jakimi w kwalifikacji MSA możemy się zetknąć).
Podręczniki SPC i MSA
Na zakończenie warto zwrócić uwagę na dwie – wydaje się istotne – kwestie.
Pierwsza z nich dotyczy samej treści omawianych Podręczników. Jest to niewątpliwie lektura obowiązkowa dla wszystkich, którzy są zaangażowani w SPC i MSA w branży lotniczej; zarówno dla tych z bardzo bogatym, jak i tych ze skromniejszym doświadczeniem. Konfrontacja treści z własnym doświadczeniem i wiedzą procesową prowadzi Czytelnika do szeregu spostrzeżeń i uwag, które niewątpliwie mogłyby zaowocować coraz bardziej dojrzałą i coraz bardziej praktycznie użyteczną formą przedstawienia treści w kolejnych edycjach tych Podręczników. AESQ ma tego świadomość i zachęca wszystkich zainteresowanych do podzielenia się swoimi uwagami (aesq.sae-itc.com, info@aesq.sae-itc.org). Warto – jeśli zachodzi taka sytuacja – z takiej oferty skorzystać.
I jeszcze kwestia druga.
W wizji AESQ norma AS 13100 oraz Podręczniki RM 13006 i RM 13003 mają – tutaj cytat - „ustanowić i utrzymać wspólny zestaw wymagań jakościowych gwarantujący globalny łańcuch dostaw silników lotniczych, konkurencyjność dzięki wydajnym, szczupłym procesom i ciągłemu doskonaleniu”.
Realizacja tej wizji nakłada obecnie na branżę lotniczą niewątpliwie wiele nowych wyzwań (organizacyjnych, procesowych, szkoleniowych, innych), ale niewątpliwie przysporzy to z pewnością organizacjom z branży lotniczej wartości dodanej.
