量测系统分析MSA(3)

量測系統分析（MSA）(MeasurementSystemsAnalysis)科建顾问第二版1/57量测系统所应具有之统计特性量测系统必须处于统计控制中，这意味着量测系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性。量测系统的变差必须比制造过程的变差小。变差应小于公差带。第二版2/57量测精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，量测精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一。量测系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则量测系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。第二版3/57标准国家标准第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等)第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准)工作标准(从第二级标准传递到工作标准)第二版4/57量测系统的评定量测系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第二阶段第一阶段：明白该量测过程并确定该量测系统是否满足我们的需要。第一阶段试验主要有二个目的：确定该量测系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。发现哪种环境因素对量测系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。第二版5/57第二阶段的评定目的是在验证一个量测系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。第二版6/57各项定义量具:任何用来获得量测结果的装置，包括用来量测合格/不合格的装置。量测系统：用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为量测系统。量测系统是与量测结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合。量具重复性(Repeatability)：指同一个评价人，采用同一种量测仪器，多次量测同一零件的同一特性时获得的量测值（数据）的变差。第二版7/57量具再现性(Repeatability)：指由不同的评价人，采用相同的量测仪器，量测同一零件的同一特性时量测平均值的变差。稳定性(Stability)：指量测系统在某持续时间内量测同一基准或零件的单一特性时获得的量测值总变差。第二版8/57偏倚(Bias):指同一操作人员使用相同量具，量测同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器量测同一零件之相同特性所得之平均值之差，即量测结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”线性(Linearity)：指量测系统在预期的工作范围内偏倚的变化。零件变差(PartVariation)：指过程中个别零件量测平均值的变差。第二版9/57分析时机新生产之产品PV有不同时新仪器，EV有不同时新操作人员，AV有不同时易损耗之仪器必须注意其分析频率。第二版10/57重复性与再现性（R&R）之分析决定研究主要变差形态的对象.使用「全距及平均数」或「变差数分析」方法对量具进行分析.于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程.选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行量测,测试人员将操作员所读数据进行记录,研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影响系统的可靠度)，同时评估量具及对不同操作员熟练度.第二版11/57针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被量测物品公差的1/10,(即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者;如:过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m,则量测应选择精确度为0.001m/m),以避免量具的鉴别力不足，一般之特性者所使用量具的精确度应是被量测物品公差的1/5。试验完后,测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算(R&R数据表),(R&R分析报告),依公式计算并作成R管制图或直接用表计算即可第二版12/57重复性与再现性（R&R）之分析结果分析:当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时.•量具的结构需再设计增强及应加以保养.•量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以改善.•产品的变异出现异常.当再现性(EV)变差值大于重复性(AV)时.•作业员对量具的操作方法及数据读取方式不熟悉应加强教育,作业标准应再明确订定或修订.•可能需要某些夹具协助操作员,使其更具一致性的使用量具.•量具的校正未确实执行。第二版13/57量测系统R&R分析(均值——极差法)这里介绍常用的均值——极差法，用来研究量测系统的双性：R&R。它也称大样法(LongMethod)。研究R&R的前提是量测系统已经过校准，而且其偏倚、线性及稳定性已经过评价并认为可接受。第二版14/57（例1）三位作业者对10个零件分别量测，每个零件量测两次，数值如下表所列12345678910平均值10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.6020.601.000.800.950.451.000.950.801.000.70RARa0.0500.050.100.100.0000.5000.10Ra=0.0510.551.050.800.800.401.000.950.751.000.5520.550.950.750.750.401.050.900.700.950.50BRb00.100.050.0500.050.050.050.050.05Rb=0.0510.501.050.800.800.451.000.950.801.050.8520.551.000.800.800.501.050.950.801.050.80CRc0.050.05000.050.050000.05Rc=0.03Xp0.571.010.800.830.461.020.940.781.010.67Rp=0.56以下举一典型情况说明此方法1确定M名操作者A、B、C……，选定N个被测零件，按1、2、……，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。1.1测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录之，B、C在不知他人量测结果的前提下，以同样方法量测各零件的数据并记录之。再以随机顺序重复上述量测r次(如2~3次)。第二版15/572数据处理2.1极差计算。时，，查表，当可根据试验次数，计算控制限（总平均极差极差计算每个操作者的平均次测量的极差各个分别计算每个操作者对07)4(;/)...)3(;,......,,,)2(;,......,2,1;,,)1(34334DrrDDDRLCLDRUCLMRRRRRRRRNjRRRrRRmbamcbacjbjaj第二版16/5734DRLCLDRUCLRR下限上限2.2均值计算jjPDIEFMcbaNAMCBAjjjjjjjjjMinXMaxXRMinXMaxXXXXXXMAAANXXXXXMCBAMXMCBA与最小值之差，认为求各零件均值中最大值最小值之差，认为求各人均值中最大值与总均值例如值求出各人所有零件的均值求出所有人各零件的均求出各人各零件的均值)6()5()......(1)4()......(1,......,,,)3()...(1)2(,......,,,)1(21第二版17/573结果分析以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差=5.15σ。3.1重复性05.3,345.4,2111KrKrKREV当试验次数第二版18/573.2再现性070.2365.32.,/15.5)()(22222222AVKmKmrNmddKNrEVKXAVDIFE若根号内为负值，则时，时，当评价人数—试验数——零件数，—其中取决于其中第二版19/573.3量测系统双性（R&R）3.4零件变差22)()(&AVEVRR3KRPVP。值见表1173K值表3117K3K零件数N23.6532.7042.3052.0861.9371.8281.7491.67101.62第二版20/57RP为零件的最大差异，K3为系数与零件数有关3.5总变差3.6各变差占总变差的百分比%AV=AV/TVX100%%R&R=R&R/TVX100%%PV=PV/TVX100%%EV=EV/TVX100%22)()&(PVRRTV第二版21/57应同时将EV、AV、R&R各值与公差带宽度比较，得出各变差占公差带的百分比。%R&R可接受的条件是：10%可接受；10~30%——有条件可接受；30%——不可接受，应改进。第二版22/57数值10%的误差量测系统可接受.10%数值30%的误差量测系统可接受或不接受,决定于该量测系统之重要性,量具成本、修理所需之费用等因素，可能是可接受的.数值30%的误差量测系统不能接受,须予以改进.进行各种势力发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整,并对以前所量测的库存品再抽查检验,如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户,协调处理对策.第二版23/57量具重复性和再现性(R&R)的可接受性准则：习题：XYZ公司根据控制计划中要求针对游标卡尺作R&R分析，选定3名操作者A、B、C，选定10个被测零件，按1、2、……10编号，其所测结果均记录在表17-2中，请根据该表所测结果计算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根据%R&R的计算结果请判定此游标卡尺是否符合要求？第二版24/57稳定性分析之执行(Stability)选取一个样品,并建立可追溯标准之真值或基准值,若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件\当成标准值,且应针对预期测试值的最低值，最高值及中程数的标准各取得样本或标准件,并对每个样本或标准件单独量测并绘制控制图.(所以可能是须做三张控制图来管制仪器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中间值那个就可以了)第二版26/57表2量具再现性及再生性数据零件作业者/量测次数12345678910平均值1.A10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.602.A20.601.000.800.950.451.000.950.801.000.703.A34.平均值0.631.000.830.900.501.000.950.831.000.65Xa5.全距0.050.000.100.100.100.000.000.500.000.10Ra6.B10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.557.B20.550.950.750.750.401.050.900.700.950.508.B39.平均值0.551.000.780.780.401.030.930.730.980.53Xb10.全距0.000.100.050.050.000.050.050.050.050.05Rb11.C10.501.050.800.800.401.000.950.801.050.8512.C20.551.000.800.800.501.050.950.801.050.8013.C314.平均值0.531.030.800.800.481.030.950.801.050.83Xc15.全距0.050.050.000.000.050.050.000.000.000.05Rc16.零件平均值(Xp)17.[Ra=+Rb=+Rc=]/[作业者人数=]=R=18.[MacX=-MinX=]=XDIFFXDIFF=19.[R=×D4=]=UCLRUCLR=20]R=×D3=]=LCLRLCLR=表2量具再现性及现生性报告零件件号及件名：量具名称：日期：特性：量具编号：执行人：规格：量具型式：由数据表得：R=XDIFFRP=量测单元分析%制程变异量测次数K124.56重复性——设备变异（EV）EV=R×K1==33.05%EV=100[EV/TV]=[/]=%作业者人数23再现性——作业者变异（AV）AV=（XDIFF×K2）