CONFIABILIDADE METROLOGICA

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09/11/2016
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METROLOGIA
CONFIABILIDADE METROLÓGICA
Profa. Kamila Lins
Confiança Metrológica
• Principal parâmetro de qualidade de qualquer processo de medição, associado à concordância entre os resultados e os valores verdadeiros dos mensurandos.
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Confiança Metrológica
Você confia nos seus processos de medição?
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Confiança Metrológica
• Os processos de medição possuem não idealidades queprovocam erros de medição e estas limitações são da naturezado processo de medição.• No entanto, se por um lado é impossível anular os erros, poroutro é possível mantê-los sob controle mediante cuidadosmantidos na construção e na operação do processo demedição.• Não existe mágica e nem inventaram um sistema de mediçãoà prova de erros, ou que avisa quando os erros ocorrem.• Mediu certo ou mediu errado, sempre haverão números norelatório de uma medição, junto com o perigo do que seráfeito com estes números. 4
Medir é fácil, cometer erros de medição muito mais. 
Confiança Metrológica
• O seu processo de medição gera números com a confiabilidade de um jogo de azar?• O que você faz com esses números?
CUIDADO!!
• Processos de medição atuando de forma deficiente são causadores de grandes perdas para o processo e produtos;• Produtos piores e mais caros;• Processos piores e mais caros;
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Confiança Metrológica
• Não existe sistema de medição com erro zero ou estávelindefinidamente ao longo do tempo, mas tomando-se certoscuidados pode-se operar um processo de medição dentro deuma "imperfeição aceitável e segura", permitindo resultadoscom erros baixos frente aos objetivos da medição.• Resultados gerados por um processo confiável não sãoperfeitos, mas permitem a tomada dedecisões acertadas e responsáveis.
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Pesquisa e DesenvolvimentoControle de ProcessosControle de Produtos
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Confiança Metrológica
• Qual valor da confiabilidade metrológica para você e suaempresa?• Qual o custo da falta de confiabilidade?• Quais os requisitos para obter a confiabilidade metrológica?• Você confia nos seus processos de medição?
• A confiabilidade dos processos de medição é uma conquista.Surge de trabalho árduo,competente e persistente dos gruposde metrologia nas empresas, dos quais participam os gestores eos operadores das salas de medidas.• Passa, necessariamente, pela qualificação de toda equipeacerca dos perigos que rodam o processo de medição, e decomo lidar para evitar que estes perigos afetem aconfiabilidade metrológica. 7
Confiança Metrológica
• É uma conquista da qual participam os 5M’s do processo de medição.
• Máquina• Metrologista
• Método• Meio-ambiente• Mensurando
É necessário um compromisso corporativo em busca da exatidão metrológica. 8
Confiança Metrológica
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Confiança Metrológica
• O conhecimento é a base para um bom "relacionamento" como seu processo de medição. O lema "Confio porque conheço"vale perfeitamente para a confiabilidade metrológica deprocessos de medição.
Conheça bem o seu processo de medição.
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Confiança Metrológica
• Invista tempo e analise se a incerteza do processo de mediçãoé baixa quando confrontada com requisitos de processos e deprodutos.• Existem diversos métodos nosmalizados para avaliar aconfiabilidade de um processo de medição. Atualize-se nelese aplique-os, pois eles podem te mostrar o caminho.
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Confiança Metrológica
• Caso os requisitos não estejam sendo atendidos, invista maistempo em busca das causas e, em havendo necessidade,invista recursos para melhorar os 5 M’s do processo demedição.• Saiba onde investir para obter os melhores avanços.
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O Conceito de Processo
Processo é um conjunto de ações humanas ou operações,realizadas intencionalmente, para atingir um resultado particularou como parte de um sistema ou método para fazer algumacoisa.
Cliente
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PRODUTO COM BOA QUALIDADE
PROCESSO DE PRODUÇÃO
Máquina Mão de Obra
Método Material
Meio Ambiente
PROCESSO DE MEDIÇÃO
Sistema de Medição Mão de Obra
Método Mensurando
Meio Ambiente
MEDIÇÕES COM BOA QUALIDADE
1752,124
0,0125
124,12
Motivação
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Medições na Indústria
Os resultados obtidos nessas análises são úteis:
• Como critério de aceitação de novos sistemas de medição;
• Para comparação entre sistemas de medição nas condições deuso;
• Para investigação de um sistema de medição sob suspeita deproblema;
• Para comparar o desempenho do mesmo sistema de mediçãoantes e após uma ajustagem ou regulagem;
• Para avaliar os potenciais riscos de erros de classificação depeças do sistema de medição.
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Controle de Qualidade 100% e controle de qualidade por amostragem
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Com que frequência deve ser feito o controle de qualidade?
• 100% da produção?• Todos os itens produzidos sãoindividualmente avaliados e a suaconformidade verificada.• Por amostragem?• Apenas um subconjunto dos itensproduzidos é selecionado, avaliado esua conformidade verificada. 17
Processo capaz
18LIT LST
O processo não produz itens fora da tolerância
Não é necessário inspecionar 100%
Distribuição dos itens produzidos
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Processo incapaz
19LIT LST
É necessário inspecionar 100%
Distribuição dos itens produzidos
O processo produz muitos itens fora da tolerância
Índice de capacidade de um processo
• Para processos centrados
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LIT LST
PXܥ௣ = ܮܵܶ − ܮܫܶ6ݏ௣
CP é o índice de capacidade do processoLST é o limite superior da tolerânciaLIT é o limite inferior da tolerânciasP é uma estimativa do desvio padrão do processo
Índice de capacidade de um processo
• Para processos descentrados
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ܥ௣௞ = min ௅ௌ்ି ത೛ଷ௦೛ , ௑
ത೛ି௅ூ்
ଷ௦೛
LIT LST
PX
CPK é o índice de capacidade do processoLST é o limite superior da tolerânciaLIT é o limite inferior da tolerânciasP é uma estimativa do desvio padrão do processoXP é uma estimativa do valor médio do processo
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Controle de qualidade 100% ou por amostagem?
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Valor de CP ou CPK Frequência do controle de qualidade
≥ 1,33 por amostragem
< 1,33 100%
Posicionamento do Controle de Qualidade
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CQ no final do processo
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matériaprima Processo produtivo
CQ
cliente
refugoretrabalho?
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CQ no final do processo 
• Aspectos positivos• Menor custo da não-qualidade• Menor controle sobre todo o processo• Aspectos negativos • Maior investimento inicial• Maior custo da qualidade
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CQ entre etapas do processo
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matériaprima Etapa1
CQ
cliente
processo produtivo
OK
Etapa2
CQ OK
Etapa3
CQ OK
Etapa4
CQ OK CQ OK
CQ entre etapas do processo 
• Aspectos positivos• Menor investimento inicial• Menor custo da qualidade• Aspectos negativos • Maior custo da não-qualidade• Mais difícil de realimentar o processo
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CQ dentro do processo
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rebolo
sistema de avanço do rebolo
controlador do sistema de avanço do rebolo sinal de atuação
sensor inferior
sensor superior
eixo
sinal de medição
CQ dentro do processo 
• Aspectos positivos• Índice de refugo praticamente zero• Mínimo custo da não-qualidade• Aspectos negativos • Maior investimento inicial• Maior complexidade
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Variabilidade do ProcessoProdutivo
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Variabilidade do ProcessoProdutivo
Projetado Executado
META
Processo
Máquina Mão de Obra
MaterialMeio AmbienteMétodo
TENDÊNCIA E VARIÂNCIA
Conceitos
• Um processo está sob controle estatísticoquando suas variações naturais são estáveis e sesituam dentro de limites previsivéis.
• Um processo é dito capaz quando está sobcontrole estatístico e produz dentro dastolerâncias de projeto.
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FABRICAÇÃO
XX
Como os produtos realmente são:
MEDIÇÕES
Incerteza das Medi ções
XX
Como a mediçãoos “enxerga ”
Sistema de Medição OperadorMensurando
Procedimento Ambiente
G0
G1
X 7 0 Y9 0Z4 0
X 8 0 Y9 0 Z4 0
X 8 0 Y7 8 Z4 7
…
X 8 0 Y9 0 Z4 0
X 8 0 Y7 8 Z4 7
G0
G1
X 7 0 Y9 0 Z4 0
X 8 0 Y9 0 Z4 0
X 8 0 Y7 8 Z4 7
…
X 8 0 Y9 0 Z4 0
X 8 0 Y7 8 Z4 7
Influência da incerteza de medição na capacidade do processo
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Variabilidade do processo de medição
... os processos de medição também apresentam variação!
Um sistema de medição ideal produziria somente medições“corretas” durante o uso e teria as seguintes propriedadesestatísticas: variância zero, tendência zero, e probabilidade nulade classificar erroneamente qualquer produto medido.Infelizmente ...
É necessário apreender a conhecer e reduzir a variação usandométodos estatísticos.
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Variabilidade dosistema de medição
Instrumento
manutenção
calibração
após meio-dia
construção
variação naconstrução tolerânciasde construção
validaçãodo projeto
projeto
repetitividade
reprodutibilidade
sensibilidade consistência
uniformidade
variabilidade
efeitos dadeformação
contato/geometria
amplificaçãorobustez
premissaspara uso
tendência
estabilidade
linearidadePeça
definiçãooperacional
característicasinterrelacionadas
limpeza
referênciasadequadas
massapropriedadeselásticas
característicasde apoiodeformação elástica
geometriaoculta
Padrão
calibraçãocoeficiente deexpansão térmica
propriedadeselásticas
estabilidade
rastreabilidade
compatibilidadegeométrica
Ambiente
expansãotérmica
componentes pessoal
luzes
correntes de ar
artificial
sol
ciclos padrão vs. ambiente
equalização –componentes do sistematemperatura
iluminação
tensão
ergonomia
vibração
poluição do ar
Pessoa
definição operacional
padrões visuais
procedimentos
experiência
treinamento
entendimento
atitude
educacional
físico
limitações
experiência
treinamento
habilidade
Variabilidade do processo de medição
• O processo de medição deve ser capaz de identificarpequenas variações nas características medidas nosprodutos;• A variabildade do processo de medição (erros aleatórios)deve ser pequena quando comparada com avariabilidade do processo produtivo e com os limites deespecificação das tolerâncias do produto;• O processo de medição dever estar sob controleestatístico, o que significa que as variações do processode medição são devidas somente às causas comuns enão às causas especiais. 36
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Controle Estatístico de Processos
Qualidade Total
CEP
Qualidade do Produto
Satisfação do Cliente
Maior Competitividade e Lucratividade
Parâmetros Utilizados na Análise Estatística dos Processos de Medição
Valor médio e Dispersão
• Algumas características de um processo demedição pode ser quantificados por parâmetrosestatísticos relacionados ao valor médio e àdispersão.• Comportamento do valor médio do Sistema deMedição
• Tendência• Estabilidade• Desvio linear da tendência (Linearidade)• Comportamento da dispersão
• Repetibilidade• Reprodutiblidade
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Tendência
• A tendência corresponde à diferença entre a média dasindicações obtidas de um processo de medição e um valorde referência.• O valor de referência pode se originar de um padrão ou deum exemplar do próprio produto a medir que tenha sidopreviamente medido por outro processo de medição queresulte em incerteza dez vezes melhor.
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Repetibilidade
• Faixa dentro da qual as indicações do processo demedição são esperadas quando é envolvido um mesmooperador, medindo uma mesma característica doproduto e em condições operacionais idênticas.
41Repetibilidade
Reprodutibilidade
• Faixa dentro da qual as indicações do processo demedição são esperadas quando são envolvidosdiferentes operadores, medindo uma mesmacaracterística do produto nas condições operacionaisnaturais do processo de medição.
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Reprodutibilidade
Operador 1
Operador 2
Operador 3
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Estabilidade
• Associado à capacidade do sistema de medição emmanter suas características estatísticas ao longo dotempo.• De modo prático, corresponde à faixa de variação datendência ao longo do tempo.
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Estabilidade
Momento 1
Momento 2
Desvio linear da tendência
• Denominado de linearidade• A tendência de um processo de medição deveria sernula.• Há casos nos quais a tendência não é nula, mas épraticamente a mesma para toda a faixa de medição.• Há outros casos em que a variação cresce ou decresceem função do valor da indicação.
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Tendência
Faixa de medição
Variação da tendência
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Capacidade do Processo
• Os processos operando numa empresa precisam seravaliados com relação à sua adequação.
• Para isso, o desempenho do processo é medido numacerta escala métrica e comparada com especificações oumetas que determinam níveis aceitáveis de desempenho.
• Esta avaliação é denominada, genericamente, “avaliaçãode capacidade do processo”.
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Capacidade e Previsibilidade
O conceito de capacidade está indissoluvelmente ligado ao estado de controle ou previsibilidade.
A avaliação da capacidade de processos que não estão sob controle estatístico não tem qualquer valor presciente! 
Gráfico de Controle de Amplitudes Móveis
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
Gráfico de Controle de Indivíduos
19,90
19,95
20,00
20,05
20,10
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
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Especificação da Capacidade
Alto potencial
s6
LSELIE
Índice de capacidade ou potencial do processo para tolerâncias bilaterais.
Alto potencialBaixo potencial
Cp não é sensível à posição do processo! 
LSELIE
ܥ௣ = ܮܵܶ − ܮܫܶ6ݏ௣
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Especificação da Capacidade
Altamente capaz
Índice de capacidade para processos não centrados
Não capaz
Não capaz
Cpk é sensível à posição e à dispersão do processo!
LSELIE
ܥ௣௞ = min ௅ௌ்ି௑ത೛ଷ௦೛ , ௑
ത೛ି௅ூ்
ଷ௦೛
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Interpretação do Índice Cpk
Processocapaz
Processo marginalmente capaz
Processonãocapaz
33,1Cpk 
00,1Cpk 
33,1Cpk00,1 
LSTLIT
LSTLIT
LSTLIT
Capacidade de um processo de medição
Cg = Índice de capacidade bilateral do processo de mediçãoIMadm = Incerteza de medição admissívels = Estimativa do desvio-padrão associado ao processo demedição
Considerar a IMadm para valores de 1/10 do intervalo de tolerância.
ܥ௚ = ܫܯ௔ௗ௠6. ݏ
Capacidade de um processo de medição
Cgk = Índice de capacidade do processo de medição nãocentralizadoIMadm = Incerteza de medição admissívels = Estimativa do desvio-padrão associado ao processo demedição
Considerar a IMadm para valores de 1/10 do intervalo de tolerância.
ܥ௚௞ = ܫܯ௔ௗ௠ − ܶ݀3. ݏ
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Interpretação do Índice Cgk
Processo de mediçãocapaz
Processo de medição marginalmente capaz
Processo de produçãonãocapaz
33,1Cgk
00,1Cgk
33,100,1  Cgk
Incerteza admissível
Incerteza admissível
Incerteza admissível
Exercício
• Foi realizado um ensaio de capacidade de um processo demedição a ser utilizado no controle do diâmetro interno de(100,00 ± 0,04) mm. Para o ensaio, foi utilizado comoreferência um anel-padrão com diâmetro calibrado de(100,000 ± 0,001) mm. Nesse anel, foram realizadas vintemedições pelo mesmo operador, obtendo-se as vinteindicações na tabela seguinte e as respectivas diferenças emrelação ao valor de referência.
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Exercício
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N° Indicação (mm) Diferença (mm) N° Indicação (mm) Diferença (mm)
1 99,998 -0,002 11 99,999 -0,001
2 99,996 -0,004 12 99,997 -0,003
3 99,998 -0,002 13 99,999 -0,001
4 99,998 -0,002 14 99,998 -0,002
5 99,996 -0,004 15 99,999 -0,001
6 99,997 -0,003 16 99,997 -0,003
7 99,998 -0,002 17 99,999 -0,001
8 99,996 -0,004 18 99,998 -0,002
9 99,996 -0,004 19 99,997 -0,003
10 99,998 -0,002 20 99,999 -0,001
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19Exercício
• A partir da média de todas as diferenças encontradas, calcula-se a tendência:
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ࢀࢋ࢔ࢊê࢔ࢉ࢏ࢇ = ∑ ࢊ࢏ࢌࢋ࢘ࢋ࢔çࢇ࢔
ࢀࢋ࢔ࢊê࢔ࢉ࢏ࢇ = −૙, ૙૝ૠ૛૙ = −૙, ૙૙૛૝ ࢓࢓
Exercício
• A dispersão do processo de medição é estimada através do desvio-padrão (sg) das indicações por:
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࢙ࢍ = ∑(ࡵ࢏ − ࡵ)ഥ
૛
࢔ − ૚
࢙ࢍ = ૙, ૙૙૚૚ ܕܕ
Exercício
• De posse da tendência e da estimativa do desvio-padrão, o índice de capacidade Cgk é calculado através da equação:
• Como Cgk = 1,70 > 1,33, o processo de medição é considerado capaz e pode ser utilizado na aplicação. 57
࡯ࢍ࢑ = ࡵࡹࢇࢊ࢓ − ࢀࢊ૜. ࢙ࢍ ࡯ࢍ࢑ =
૙, ૚ . ࡵࢀ − ࢀࢊ
૜. ࢙ࢍ
࡯ࢍ࢑ = ૙, ૚ . ૙, ૙ૡ૙ − −૙, ૙૙૛૝૜. ૙, ૙૙૚૚ ࡯ࢍ࢑ = ૚, ૠ૙
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Cgk
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Preparação e documentação
Padrão medido n vezes
Cálculo da média e do desvio-padrão
Processo de medição é capaz
Cgk > 1,33
Descrição da amostraDescrição do sistema de mediçãoDescrição do padrãoDescrição do procedimentoDescrição do experimento
Processo de medição não é capaz
Tolerância
Cgk
• Caso o processo de medição não se mostre capaz,algumas ações podem ser tomadas:• Melhorar o procedimento de medição;• Calibrar e ajustar o sistema de medição;• Melhorar condições ambientais;• Treinar os operadores;• Reduzir a incerteza do padrão (limpeza, re-calibração,maior tempo de estabilização, entre outros).• Uma vez que os resultados dessas ações não sejamsuficientes para tornar o processo de medição capaz,pode ser conveniente selecionar um outro sistema demedição. 59
Cgk
• Selecionar um outro sistema de medição de melhorqualidade que resulte em menor incerteza para oprocesso:• Selecionar um sistema de medição similar, mas comincerteza menor;• Mudar o método de medição;• Utilizar um sistema de medição mais robusto diantedas condições ambientais e de utilização;• Selecionar um sistema de medição que opereautomatizada, sem interferência do operador;• Selecionar um sistema de medição que utilize outroprincípio de medição. 60
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Cgk
• Caso o processo de medição ainda permaneça incapaz, aterceira e última frente e ações recai sobre a reavaliaçãoda necessidade de se manter tolerância tão apertadas.
• Obviamente, qualquer alteração nos valores detolerância só pode ser efetuada após ampla análise dosmúltiplos aspectos do produto e em comum acordo comos departamentos de engenharia, fabricação equalidade, e após estabelecer acordos com clientes efornecedores.
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Exercícios
• Página 379 do livro texto• 11.5 Problemas Resolvidos
• Exemplo 11.3• Página 390 do livro texto• 11.7 Exercícios de fixação
• E 11.1 ( a, b e c)
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Obrigada pela atenção!kamilalins@unifor.br
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