Качество, точность, допуски.

Приветствую всех!

Продолжаю рассуждать о качестве, точности и допусках. Первая глава была опубликована здесь.

                                                                              1.2 Оценка качества

Как именно нужно оценивать качество, буду дополнительно пояснять на примере любимых мной элайнеров. Исправление прикуса проходит цепочкой сменных кап, каждая из которых может сдвигать некие зубы на 0.25 мм.

Слева на фото представлена челюсть, напечатанная мной на принтере RK-1 в 2016 году, одна из первой десятки. Справа челюсть напечатанная на этой неделе, на принтере Sirius Black. На текущий момент я напечатал уже около 8 000 челюстей.

Но как мне определить качество печати этой челюсти, и самих выполняемых работ? Какой из параметров считать важным, и насколько важны для заказчика, выбранные мной параметры?Заказчику этот момент совершенно безразличен. Он хочет исправить свой прикус из положения «криво» в положение «ровно» за заявленный временной промежуток. Все остальные проблемы - мои.

На фото - мой первый план лечения на элайнерах - закрытие Диастемы на верхней челюсти.

Обратимся к ГОСТ 15467-79 «Управление качеством продукции». В «Общих понятиях» качество здесь определено примерно так же, как в ГОСТ Р ИСО 9000.

1.3  Качество продукции: совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

1.4  Показатель качества продукции: количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Из главы «Показатели качества продукции» я выбрал только те, которые действительно имеют смысл в единичном и мелкосерийном производстве.

2.7 Единичный показатель качества продукции: показатель качества продукции, характеризующий одно из ее свойств.

2.8 Комплексный показатель качества продукции: показатель качества продукции, характеризующий несколько  ее свойств.

2.9 Определяющий показатель качества продукции: показатель качества продукции, по которому принимают решение оценивать ее качество.

2.22 Допускаемое отклонение показателя качества продукции: отклонение фактического значения показателя качества продукции от номинального значения, находящееся в пределах, установленных нормативной документацией.

Понятное дело, что сейчас только пишутся и вводятся первые нормативные документы в аддитивной отрасли, и руководствоваться особо то и не чем. Главное что нужно понимать, чем строже пределы контроля качества, тем дороже производство. Специфику контроля хорошо регламентирует глава «Методы определения показателей качества продукции».

3.25 Измерительный метод определения  показателей качества продукции: метод определения значений показателей качества продукции, осуществляемый на основе технических средств измерений.

3.26 Регистрационный метод определения  показателей качества продукции: метод определения показателей качества продукции, осуществляемый на основе наблюдений и подсчета числа определенных событий, предметов или затрат.

3.27 Расчетный метод определения  показателей качества продукции: метод определения значений показателей качества продукции, осуществляемый на основе использования теоретических и(или) эмпирических зависимостей показателей качества продукции от ее параметров.

3.28 Органолептический метод определения  показателей качества продукции: метод определения значений показателей качества продукции, осуществляемый на основе  анализа восприятия органов чувств.

3.29 Экспертный метод определения  показателей качества продукции: метод определения значений показателей качества продукции, осуществляемый на основе решения, принимаемого экспертами.

3.30 Социологический метод определения  показателей качества продукции: метод определения значений показателей качества продукции, осуществляемый на основе сбора и анализа мнений ее фактических или возможных потребителей.

Разберем эти пункты. Расчетный метод подходит для формирования стоимости, но не определения качества, тут нам нечего рассчитывать. Социологический метод полезен как фидбэк для понимания, действительно ли твои критерии оценки работают. Экспертный метод, это суперпопулярные диалоги в комментариях под постами, но несущие мало конкретики. Регистрационный подходит только в том случае, если получится в глазах заказчика поднять стоимость, скажем, за полнолуние во время печати. И вот самыми весомыми остаются измерительный и органолептический методы. Я всегда руководствуюсь, в первую очередь, измерительным. Замеряю и сопоставляю все что только можно конкретно измерить и сравнить. Сейчас, пройдя огромный путь, я уже исследовал возможности печати, и выработал нужные допуски, и каждому новому заказчику я гарантирую, что лечение пройдёт без переделок, не срывая планируемые сроки.

Но и органолептический нельзя недооценивать. Во-первых – весь моделизм и покраска держатся именно на визуальном восприятии. А во-вторых, даже в элайнерах нельзя недооценивать факт внешнего восприятия.

Поясню на примерах. Давайте сравним челюсти напечатанные толщиной слоя 100 мкм,и челюсти напечатанные толщиной слоя 25 мкм.

Какие модели в качестве заказа вы выберете, при условии одинаковой точности? Упрощу задачу, и покажу как выглядят готовые капы.

Так выглядят элайнеры Invisalign. Хоть они и пионеры, и выполняют работу прекрасной точности с редкими погрешностями, но внешний вид у них всегда был так себе, с момента моего первого знакомства с ними в 2015 году. Так выглядят их реальные элайнеры, присылаемые в клиники, и демонстрируемые на выставках.

Если переводить на толщину слоя, так выглядят челюсти напечатанные слоем примерно 150 мкм. Этот тот случай, когда измерительный контроль на уровне, а органолептический в явном пренебрежении.

Для сравнения, внешний вид моих элайнеров, изготовленных по мастер-моделям, напечатанным толщиной слоя 25 мкм.

Вот наглядный пример, когда ради достижения качества нужно руководствоваться не одним критерием качества, а несколькими. Прежде чем заняться 3д печатью профессионально, каждый должен определить для себя важные и уникальные критерии, и уже по ним ориентироваться и подбирать оборудование для обеспечения этих требований.                                                                              1.3 Точность

Необходимо подробнее разобраться с измерительным методом определения  показателей качества продукции. Смысл любых измерений заключается в определении степени идентичности заданного размера и полученного.

За нужными формулировками обратимся к ГОСТ Р ИСО 5725 – 2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений». Глава «Определения» вводит понятие точности:

3.6 точность (accuracy): степень близости результата измерений к принятому опорному значению.

Звучит логично, но нужно разобраться глубже, какую степень близости можно считать приемлемой. В главе «Введение к международному стандарту ИСО 5725» есть описания составных частей понятия точности:

Правильность - степень близости среднего значения, полученного на основании большой серии результатов измерений (или результатов испытаний), к принятому опорному значению;

Прецизионность - степень близости друг к другу независимых результатов изме¬рений, полученных в конкретных регламентированных условиях. Прецизионность зависит только от случайных погрешностей и не имеет отношения к истинному или установленному значению измеряемой величины.

Исходя из этой логики, в своих работах по началу проще ориентироваться на Прецизионность. Этот параметр позволяет сразу оценить собственные достижения, а потом уже по показателю Правильности оценивать стабильность выполняемых работ.Так же, глава «Определения» вводит дополнительные понятия, которые я считаю важными:

3.5    принятое опорное значение (accepted reference value): значение, которое служит в качестве согласованного для сравнения и получено как:

     a)    теоретическое или установленное значение, базирующееся на научных принципах;

     b)    приписанное или аттестованное значение, базирующееся на экспериментальных работах какой-либо национальной или международной организации;

     c)    согласованное или аттестованное значение, базирующееся на совместных эксперименталь¬ных работах под руководством научной или инженерной группы;

    d)    математическое ожидание измеряемой характеристики, то есть среднее значение заданной совокупности результатов измерений.

3.8 систематическая погрешность (bias): разность между математическим ожиданием результатов измерений и истинным (или в его отсутствие — принятым опорным) значением.

В условиях отсутствия необходимых эталонов, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу соответствующих значений величин, необходимых для определения погрешности результатов измерений, за действительное значение зачастую принимают общее среднее значение заданной совокупности результатов измерений, выражаемое в отдельных случаях в условных единицах.

Пункт 3.8 особенно интересен, поскольку его можно использовать только при обширной метрологической статистике и наработке. Имея результаты нескольких тысяч замеров можно заранее смело определить среднее значение отклонения как наиболее вероятное, а так же математическое ожидание наиболее часто выпадаемой погрешности, и на их основе спрогнозировать возможные затраты на переделку брака, или же ужесточить требования к точности конечного продукта.

Однако же сама метрология, в большей степени, оперирует погрешностью результатов измерений, как сравнением результата измерения фактической физической величины с истинным или действительным значением.

Согласно 3.7 РМГ 29 действительное значение физической величины (conventional true value): значение величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Еще ГОСТ Р ИСО 5725 – 2002 рассуждает о постоянном влиянии погрешностей измерений, и их переменчивости:Измерения, выполняемые на предположительно идентичных материалах при предположительно идентичных обстоятельствах, не дают, как правило, идентичных результатов. Это объясняется неизбежными случайными погрешностями, присущими каждой измерительной процедуре, а факторы, оказываю¬щие влияние на результат измерения, не поддаются полному контролю. При практической интер¬претации результатов измерений эта изменчивость должна учитываться.

На изменчивость результатов измерений, выполненных по одному методу, помимо разли¬чий между предположительно идентичными образцами, могут влиять многие различные факторы, в том числе:

     a)    оператор;

     b)    используемое оборудование;

     c)    калибровка оборудования;

     d)    параметры окружающей среды (температура, влажность, загрязнение воздуха и т.д.);

     e)    интервал времени между измерениями.

Из всего вышесказанного следует, что понимание точности в любом случае работает в паре с пониманием погрешности. Увеличение точности – улучшение технологичности, увеличение трудоемкости изготовление деталей, а так же регламентированные ужесточенные условия контроля размеров.Поэтому при оценке любой работы необходимо заложить некую погрешность, стабильную статистически, и не сказывающуюся на стабильность результата.

Для упрощения понимания необходимости таких мер вводятся Допуски. По ним сразу понятна статистическая погрешность изготовления деталей, а так же и возможная себестоимость, упрощение или увеличение технологичности изготовления.

Для разъяснения понятия Допуск, обратимся к ГОСТ 25346— 2013. Он вводит ряд терминологии, принятый в отечественной ЕСКД. На термины принятые в описании посадок отвлекаться не будем, поскольку в изготовлении пластиковых моделей это не очень-то актуально. Стандарт устанавливает систему допусков ISO на линейные размеры следующих геометрических элементов:

     a)    цилиндр;

     b)    две параллельные противолежащие плоскости.

Основные термины принятые в стандарте:

3.1.1 размерный элемент (feature of size): геометрическая форма, определяемая линейным или угловым размером.

3.1.3  отверстие (hole): внутренний размерный элемент детали (включая внутренние размерные элементы, не являющиеся цилиндрическими).

3.1.5 вал (shaft): наружный размерный элемент детали (включая наружные размерные элементы, не являющиеся цилиндрическими).

Так же отмечу, для простоты понимания – вал это любой охватываемый размер, отверстие – любой охватывающий размер.

3.2.1 номинальный размер (nominal size): размер геометрического элемента идеальной формы, определенной чертежом.

3.2.3 предельные размеры (limits of size): предельно допустимые размеры размерного элемента.1 — интервал допуска; 2— правило знаков для отклонений;

а — номинальный размер;

b — верхний предельный размер;

с — нижний предельный размер;

d — верхнее предельное отклонение;

е — нижнее предельное отклонение (в данном случае оно является и основным отклонением);

f— допуск 

3.2.4 отклонение (deviation): разность между значением и опорным значением. Для отклонений размеров опорным значением является номинальный размер, а зна¬чением — действительный размер.

3.2.6 основное отклонение (fundamental deviation): предельное отклонение, определяющее рас¬положение интервала допуска относительно номинального размера.

3.2.8 допуск (tolerance): разность между верхним и нижним предельными размерами.

3.2.8.3 квалитет (standard tolerance grade): группа допусков на линейные размеры, характеризующаяся общим обозначением.

Подводя итог, с помощью данной терминологии не хочется устанавливать допуски на конструктивные элементы, поскольку это больше конструкторская задача, найти баланс между минимально возможной себестоимостью изделия, и его конструктивными особенностями. Я же в своих работах как раз сформировал себе допуски по систематическим погрешностям возникающим в работе. По множествам замеров штангенциркулем, и сканированием на разных 3д сканерах, я получил стабильное среднее отклонение в 0.03 мм. По опыту своей работы в машиностроении, для улучшения возможных сборок, я это поле допуска распределяю не симметрично, а по системе вала, то есть:Главное что я хотел рассказать, используя множественные отсылки к нормативной документации, это определенные понимания слова Качество, попытка привести интернет дискуссии под один знаменатель. Так же, донести до многих, кто даже не догадывается, что в любом производстве размеры деталей сразу учитывают возможные погрешности, и чем их меньше, тем дороже выйдет производство.

В следующий раз буду рассказывать о выборе оборудования. Что лучше выбрать, и для каких целей.

Всем спасибо за внимание!