MSA – PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐO

Tại sao MSA

MSA là thuật ngữ viết tắt của Measurement System Analysis, dịch sang tiếng Việt là phân tích hệ thống đo lường và thường gọi tắt là phân tích hệ thống đo. Có khá nhiều ý kiến đặt ra câu hỏi “thiết bị đo đã được hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác tại sao doanh nghiệp vẫn buộc phải phân tích hệ thống đo?”. Để trả lời câu hỏi này chúng ta cần tìm hiểu hệ thống đo là gì và phân tích hệ thống đo là gì?

Hệ thống đo được định nghĩa là tập hợp các yếu tố bao gồm thiết bị đo, tiêu chuẩn, phương pháp đo lường, con người, môi trường và các giả định được dùng để định lượng một đặc tính cần đo. Phân tích hệ thống đo là việc sử dụng các kĩ thuật xác suất thống kê để đánh giá sự biến động có trong kết quả đo của mỗi hệ thống đo.

Như vậy, độ chính xác của kết quả đo không chỉ phụ thuộc vào thiết bị đo mà còn bao gồm các yếu tố khác nằm trong hệ thống đo. Việc phân tích hệ thống đo sẽ cho biết mức độ tác động của từng yếu tố đối với độ chính xác của kết quả đo. Từ đó, tổ chức có thể xác định yếu tố cần cải tiến trong hệ thống đo. Đây chính là lí do mà tổ chức cần phải phân tích hệ thống đo dù đã thực hiện hiệu chuẩn thiết bị đo.

Hai lỗi phán định

Khi sử dụng dữ liệu đo, chúng ta thường gặp phải 2 loại lỗi khi phán định do chất lượng dữ liệu đo không đảm bảo.

Lỗi thứ nhất (Type I Error) là lỗi cho rằng sản phẩm là NG trong khi thực tế nó là OK. Lỗi loại này còn được gọi là “CẢNH BÁO SAI”, nó gây ra tổn thất (rủi ro) cho nhà sản xuất.

Hình 1: Type I Error, Producer’s risk or False Alarm

Lỗi thứ hai (Type II Error) là lỗi cho rằng sản phẩm OK trong khi thực tế nó là NG. Lỗi này còn được gọi là “PHÁN ĐỊNH SAI”, nó gây ra tổn thất (rủi ro) cho khách hàng.

Hình 2: Type II Error, Customer’s risk or Miss Rate

Hình quả chuông (đường cong phân bố chuẩn) trong các hình trên thể hiện biến động của dữ liệu đo có được từ một hệ thống đo. Ví dụ khi chúng ta dùng một cái cân để cân chai nước, mỗi lần cân sẽ cho kết quả khác nhau dù sử dụng cùng cái cân & cùng chai nước. Nếu chúng ta đo vô số lần và thể hiện tần suất xuất hiện của mỗi giá trị đọc được (biểu đồ Histogram) chúng ta sẽ được đường cong phân bố chuẩn như hình vẽ.

Diện tích phần màu xám của quả chuông thể hiện xác suất lỗi phán định (type I hoặc type II). Do đó, khi điểm trung bình của hình quả chuông di chuyển (biến động vị trí) hoặc chiều rộng quả chuông lớn hơn (biến động phạm vi); xác suất lỗi càng lớn. Do đó, các kĩ thuật phân tích hệ thống đo đều hướng tới việc xác định hai loại biến động này và so sánh chúng với dung sai kĩ thuật (khách hàng quy định) hoặc biến động của quá trình sản xuất được đo lường bởi hệ thống đo này.

Độ chính xác & Độ chụm

Độ chính xác (Accuracy) thường được sử dụng để nhắc đến biến động vị trí (location variation) của hệ thống đo. Độ chính xác dùng để chỉ sự tiệp cận của giá trị trung bình của một hoặc nhiều giá trị đo đọc được so với giá trị tham chiếu. Độ chính xác thường được liên tưởng với hoạt động hiệu chuẩn/hiệu chỉnh hoặc độ lệch. Tuy nhiên, theo quan điểm của IATF 16949 cách hiểu này chưa đầy đủ vì một thiết bị đo có độ lệch nhỏ chưa thể coi là chính xác nếu nó không ổn định theo thời gian. Do đó, độ chính xác của thiết bị đo được hình thành từ 3 đặc tính sau:

Độ lệch (Bias), sự khác nhau giữa giá trị tham chiếu (reference value) và giá trị trung bình đọc được từ nhiều lần đo cùng một đặc tính trên cùng một sản phẩm.

Độ ổn định (Stability), sự thay đổi về độ lệch của một thiết bị đo khi đo một đặc tính của cùng một mẫu vật hoặc sản phẩm trong một khoảng thời gian.

Độ tuyến tính (Linearity), sự khác nhau về độ lệch của một thiết bị đo tại các vị trí khác nhau trong phạm vi hoạt động của thiết bị đo đó.

Độ chụm (Precision) thường được sử dụng để nhắc đến biến động về phạm vi của hệ thống đo. Biến động này phát sinh từ nhiều yếu tố như vạch chia, người đo, vật đo, môi trường. Nó bao gồm 2 đặc tính sau:

Khả năng sao chép (Repeatability), nhiều tài liệu dịch là khả năng lặp lại nhưng tác giả bài viết thích sử dụng thuật ngữ này (sao chép) hơn vì hai lí do. Thứ nhất, repeatability liên quan đến biến động kết quả của cùng một người đo (within appraiser). Nó có được từ việc sử dụng một thiết bị đo bởi một người đo thực hiện đo nhiều lần cùng một đặc tính của một sản phẩm. Thao tác này cho chúng ta cảm giác như là một thứ được sao chép (copy) lại. Thứ hai, nếu gọi repeatability là lặp lại thì reproducability được gọi là khả năng tái lập. Trong khi đó từ tái lập rất ít khi được sử dụng trong thực tế.

Khả năng lặp lại (Reproducibility), liên quan đến biến động kết quả giữa các người đo khác nhau (between appraisers). Nó thể hiện sự khác nhau trong kết quả đo có được bởi các người đo khác nhau sử dụng cùng một thiết bị đo để đo một đặc tính của cùng chi tiết nhiều lần.

Hình 3: Độ chính xác (Accuracy) và Độ chụm (Precision)

Khi nào cần phân tích hệ thống đo

Kĩ thuật phân tích hệ thống đo khá phức tạp về kĩ thuật xác suất thống kê, tuy nhiên câu hỏi khó hơn là khi nào phải áp dụng kĩ thuật gì vì việc áp dụng chúng trong thực tế rất tốn thời gian.

Hãy tưởng tượng bạn là khách hàng nhưng không thể yêu cầu nhà cung cấp mua thiết bị đo của hãng cụ thể nào cả, trong khi chất lượng thiết bị đo từ các nguồn khác nhau chắc chắn sẽ khác nhau. Khi đó bạn sẽ làm gì để đảm bảo nhà cung cấp chỉ sử dụng thiết bị đo chất lượng. Việc sử dụng các kĩ thuật phân tích hệ thống đo để xác nhận độ chính xác là một phương pháp. Do đó phân tích độ lệch, độ ổn định, độ tuyến tính cần được thực hiện khi mua một loại thiết bị đo mới. Người ra, các kĩ thuật này cần được lặp lại theo chu kì để đảm bảo thiết bị đo vẫn duy trì độ chính xác theo thời gian.

Việc đảm bảo độ chính xác của thiết bị đo chưa đủ để đảm bảo chất lượng dữ liệu đo do chúng còn phụ thuộc vào người đo, phương pháp đo, môi trường đo… Do đó, với mỗi phép đo sản phẩm mới công ty cần lập kế hoạch để đánh giá khả năng sao chép và lặp lại bằng cách sử dụng nhiều người đo để đánh giá biến động phạm vi. Tuy nhiên, có một câu hỏi đặt ra là liệu tổ chức có phải thực hiện phân tích lại khả năng sao chép & lặp lại trong quá trình sản xuất hàng loạt. Một số quan điểm trong chứng nhận cho rằng phải thực hiện lại khi có thay đổi nhân sự. Nghe qua có vẻ hợp lí, nhưng việc này kéo theo nhiều vấn đề về thủ tục vì nhân sự có thể thay đổi thường xuyên. Trong khi đó, dù công ty có bao nhiêu nhân viên kiểm tra khi phân tích khả năng sao chép & lặp lại cũng chỉ sử dụng 3 người đo. Tức là việc phân tích nhằm đánh giá hiệu lực của việc đào tạo & phê chuẩn năng lực hơn là đánh giá năng lực của nhân sự. Do đó, ngay cả khi có thay đổi nhân sự nhưng nhân sự này đã được đào tạo và phê duyệt theo quy định trước đó; việc phân tích lại hệ thống đo với người mới không thực sự cần thiết.