MSA : Measurement System Analysis : les basiques à connaître

MSA : Measurement System Analysis : les basiques à connaître (pour pouvoir se défendre)

Définition :

Le MSA : Measurement System Analysis est une méthodologie (on peut l’appeler aussi outil) utilisée pour qualifier un moyen de mesure (ou de contrôle) afin de valider son utilisation en quantifiant/évaluant sa précision, sa justesse et sa stabilité. Un moyen de mesure doit être répétable (variation liée au moyen) et reproductible (variation liée à l'utilisation du moyen par les utilisateurs: opérateurs de mesure).

C’est-à-dire que le MSA a pour finalité de vérifier la capabilité d’un moyen de mesure qui est prévu dans le plan de surveillance pour mesurer une caractéristique donnée.

Généralement, les gens ont tendance à penser/dire : MSA = GR&R (Gage repeatability and reproducibility). Or, ce n’est pas tout à fait cela. Les explications sont dans la suite de l’article.

Pour commencer :

MSA est à équipement de mesure ce que Capabilité (Cp,Cpk) est à process/machine de production : la qualification/la capabilité.

Comme :

Calibration (étalonnage) est à équipement de mesure ce que SPC est à processus de fabrication : la surveillance.

Le MSA sert à qualifier l’équipement de mesure et la calibration/étalonnage sert à surveiller/vérifier que l’équipement de mesure n’a pas dérivé (erreur de justesse).

Application :

Le MSA peut être réalisé sur un équipement/moyen de mesure/contrôle comme pour un moyen de contrôle de type passe/non passe (Go/NoGo). Cela s’appelle le MSA par attribut.

Attention :

Le MSA est une méthodologie qui s’applique uniquement pour les mesures non destructives. 

Références :

Comme pour le SPC, le MSA est régi par l’AIAG, un manuel MSA qui explique la méthodologie dans le détail le plus complet mais aussi ennuyeux est disponible sur le site de l’AIAG en édition 4 à ce jour (ne me demandez pas de vous l’envoyer car c’est « Copy Right », il faut l’acheter, désolé).

Comment faire un MSA :

Il existe 2 méthodes MSA (acceptées par l’AIAG) mais la première étant la recommandée et la plus répandue/utilisée.

1. La méthode ANOVA (Analyse de la variance) : recommandée
2. La méthode moyenne et amplitude : communément appelée X-bar R.

Le MSA consiste à vérifier si le même équipement de mesure (gage) utilisé par différentes personnes (utilisateurs : appraisers) pour mesurer les mêmes pièces (mesure d’une longueur, diamètre, poids…) plusieurs fois permet d’avoir des résultats identiques (ce qui est presque impossibles). Donc des résultats peu variants/variables.

On cherche donc à quantifier la variation engendrée par l’équipement de mesure (utilisé pour mesurer une caractéristique donnée du produit) lorsque cet équipement est utilisé par différentes personnes (utilisateurs). On cherche donc à quantifier la répétabilité et la reproductibilité. D’où le nom R&R.

Rappel : in fine, tout est une question de variation. La variation est l’ennemi de la stabilité et par conséquent un générateur de dérive/dispersion et donc de non qualité.

Donc, pour faire le MSA, il faut :

1. Choisir l’équipement de mesure dont on veut vérifier la capabilité : gage à qualifier.
2. La caractéristique que cet équipement est censé mesurer : ce qui est prévu dans le plan de surveillance (control plan).
3. Un lot de 10 pièces minimum provenant du même process et du même lot de production : il est important de prélever des pièces du même lot pour réduire/éliminer le risque de variation process (qui se verra sur la caractéristique à mesurer). Numérotez les pièces de 1 à 10 (étiquette, marqueur…) pour faciliter la tâche.
4. Au minimum 2 utilisateurs (3 utilisateurs étant l’idéal) : les utilisateurs qui vont utiliser l’équipement pour mesurer la pièce.

AVANT TOUT, il est important et CRUCIAL de former les utilisateurs sur la méthode de mesure. Il est important que les 3 utilisateurs utilisent l’équipement de la même manière et mesure toutes les pièces de la même façon.

ENSUITE, chaque opérateur doit mesurer chaque pièce au minimum 2 fois et enregistre le résultat de chaque mesure. On mesure 1 pièce, on la pose, on enregistre le résultat de la mesure, on reprend la pièce, on la mesure une 2^ème fois, on enregistre le résultat de la mesure. Puis, on prend la 2ème pièce et recommence les mêmes opérations. Assurez vous de faire respecter ce cheminement aux personnes qui vont mesurer, sinon votre étude MSA risque d’être biaisée.

Une fois toutes les données collectées, vous les introduisez dans le fichier Excel GR&R que vous récupérez dans votre entreprise ou sur internet. Celui-ci par contre je peux vous l’envoyer car il n’est pas Copy Right. Sinon vous pouvez faire votre propre fichier si vous êtes doué en Excel, formules et statistiques de base.

Voilà, le fichier vous donnera votre résultat GR&R.

En résumé, pour le calcul du GR&R, les variations globales sont estimées par 6 σ (6sigma) pour représenter la variation totale d’une distribution normale ou 5.15 σ pour atteindre 99% de degré de confiance. Si vous n’avez pas des notions en statistiques, je vous suggère de passer le compas !

Interprétation des résultats et analyse des causes :

Selon la valeur (en %) du GR&R obtenu, il y a 3 cas de figure :

1. GR&R < 10% : le moyen de mesure est acceptable/capable.
2. 10% < GR&R < 30% : le moyen de mesure peut être accepté : évaluer la périodicité de l’utilisation du moyen et la criticité de la caractéristique à mesurer avec ce moyen.
3. GR&R > 30% : le moyen de mesure n’est pas acceptable/capable : un changement du moyen de mesure est à envisager après analyse des résultats.

Quand le moyen est acceptable/capable, tout va bien. Mais quand le GR&R est supérieur à 30%. Comment analyser les résultats.

Le GR&R est une composante de 3 variables :

1. EV : Equipment Variation (Répétabilité) : qui quantifie la variation de la mesure liée à l’équipement.
2. AV : Appraiser Variation (Reproductibilité) : qui quantifie la variation de mesure liée à l’opérateur/utilisateur qui a fait la mesure.
3. PV : Part Variation : qui quantifie la variation liée à la pièce.

Il suffit donc d’analyser ces différentes variables/variantes, vérifier la valeur de chaque variation (EV, AV et PV) : regarder le classement des 3 variables.

1. Si la valeur d’EV est la plus élevée : alors votre équipement n’est pas précis et non répétable. Changer d’équipement (exemple : passer de pied à coulisse à micromètre).
2. Si la valeur d’AV est la plus élevée : alors il faut refaire une nouvelle étude MSA MAIS veiller à ce que les opérateurs de mesure (utilisateurs) mesurent les pièces de la même façon, utilisent le moyen de mesure de la même manière : méthode de mesure.
3. Si la valeur de PV est la plus élevée : alors les pièces prélevées ne proviennent pas d’un même lot ou proviennent d’un même lot mais d’un procédé de fabrication non capable.