量测系统分析-Gauge R&R

1gileAMSA---GRR量測系統分析量測系統分析GaugeRepeatabilityandReproducibilityGaugeRepeatabilityandReproducibility2gileA目錄1.量測系統構成2.量測系統變異2.1量測系統變異概述2.2測量系統精確度與準確度3.量測系統分析4.GRR實驗方法4.1GRR實驗要求4.2GRR實驗步驟4.3GRR實驗實例4.4量測系統判定3gileA1.量測系統構成量測系統1.量具.設備(軟.硬體)2.操作(人員.過程)3.測試環境4.待測試件量測系統包含以下要素:4gileAMSA的原因MSA的原因為要推行最準及最有效之統計製程控制系統,必須有最佳的測量系統。否則你可能會浪費時間及資源對由于非準確之測量系統所產生的製程誤差及變異作出不必要的調校.一些錯誤或不精確之數據，看似是超出規格的產品，但實際上可能只是因為測量儀器被錯誤校正或測量結果被人不一致地記錄所做成之失誤而已.5gileAMSA的原因MSA的原因今天的商業營運較昔日為複雜，無論你是正在推行SPC運作或是正在調節現有之系統，找尋變異之根源是很具挑戰的。透過MSA工具，能探究出大部份SPC測量系統內的問題，如從測量機器的精確度以至操作員產生的變異。6gileAMSA原因MSA原因一個良好的測量系統是邁向改革及整合界面的首要條件，而其最終目的乃是發展一個測量糸統以支持公司由上而下的有效運作系統(包括生產)當一個有效的測量系統在運作時，每個測量都自動地以統計方法去監察。這容許我們能找出企業不斷改變的過程，調查及改善過程、產品、運作及業務結果相互間重要的精要。7gileA改善，從測量開始...“我經常會這樣表示--當你可以量度你所說的并能以數字表達出來,你才是知道當中一些奧妙;而當你不能量度該項事物亦不能以數字表達出來,你的知識是貧乏的及不令人滿意的種類.不論它是怎樣的事情,它或者可能是知識的開始,但你所擁有的幾乎不存在于你的觀念中,亦不能演進成為任何科學.”WilliamThompson(LordKelvin),March6,18868gileA2.1測量系統變異概述量測系統量檢具造成的變異操作員造成的變異量測變異長期產品變動短期產品變異樣本變異實際產品變異觀察到的產品變異實際值實際值測量值9gileA2.2測量系統精確度與準確度準確度:平均值準確度:平均值μμμ=+總量產品衡量測量系統偏差----通過“標定研究”決定測量偏差觀察到的值=主值+測量偏差實際值測量值10gileA精確度:變動性精確度:變動性222σσσ+=總量產品測量衡量系統變動性-通過“R&R研究”決定2.2測量系統精確度與準確度觀察到的變動性=產品變動+衡量的變動實際值測量值11gileA3.量測系統分析3.1量測系統鑑別力3.2量測系統變異類型及分析3.2.1重复性3.2.2再现性3.2.3零件間變異3.2.4穩定性3.2.5線性3.3GRR12gileA3.1量測系統鑑別力鑑別力:量測系統發現並真實地表示被測特性很小變化的能力Š如最小量測刻度太大無法辨別被測特性很小變化稱為鑑別力不足,鑑別力不足可以在R-Chart上顯現出來.圖1圖1圖2圖21.量測系統鑑別力不足,導致只有1~3個值落在管制界限內或1/4R=0如圖1所示.2.量測系統鑑別力足夠,所有的值落在管制界限內.13gileA測量系統模型測量系統模型測量項目(輸入)測量結果(輸出)測量工序程序參考儀器操作員環境14gileA測量誤差的種類測量誤差的種類1.準確度誤差(AccuracyError)„儀器的偏倚(穩定的或變異的)„儀器的勞損„儀器之有效操作極差2.精確度誤差(PrecisionError)„誤差由測量輸入，操作員，程序，儀器及/或參考(非線性，探針，磁性的敏感度，熱或電磁場等)15gileA準確度準確度-為量度的平均數，Xbar須位於基準值的可接受範圍內.-透過減低零位或減低偏倚來作再調校能改善測量儀器的準確度，但這並不一定能改善儀器的精確度.16gileA準確度準確度基準值誤差,偏倚,不準確17gileA精確度精確度-為測量儀器對自己作出測量的再現能力，縱使測量本身是不正確的。-可通過有系統性及小心的調查方法，作出改善及減少變異的來源，Precision18gileA精確度(ShotGunEffect)精確度(ShotGunEffect)精確及準確精確但不準確不精確但準確19gileAII.測量系統分析(MSA)II.測量系統分析(MSA)1.MSA的步驟2.MSA的種類„偏倚„穩定性„線性„重覆性„再現性20gileA目的減少因量具、測量儀器用作測量重要變量所做成的偏差MSA步驟1.測量定義2.量具能力測量系統分析測量系統分析21gileA測量定義測量定義1.列出產品內所有須要有能力分析的反應特性.2.確定該些反應特性是否具有工程規格或者客家規格.3.確認及描述所需要的度量衡/量度系統以量度該等反應特性的相關反應變量.4.確認該量度系統的資源在那兒(外間還是內部).22gileA位置(準確度)審查準確度及線性.透過整個範圍的生產零件去確定你的量度系統是否在目標值範圍中.-偏倚(1個零件，10次試驗，1個評價人)-穩定性(1個零件，3-5次試驗，1個評價人)-線性(5個零件，5次試驗，1個評價人)寬度或範圍(精確度)-再現性-重復性測量系統分析測量系統分析23gileA偏倚、穩定性、線性偏倚、穩定性、線性偏倚-是測量結果的觀測平均值與基準值的差值穩定性-是測量系統在某持續時間內測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差線性-是在量具預期的工作範圍內偏倚值的差值24gileA偏倚偏倚偏倚-是測量結果的觀測平均值與基準值的相差去測定量具的偏倚,須要已知尺寸的基準.以量具去量度這基準起碼十次,而以三十次以上最好.量度次數俞多則能更準確評估偏倚.實際上,偏倚必定存在,此外這偏倚　可能在統計學上不算明顯.這明顯性是用t分布測試,而增加量度次數可以增加t分布測試的辨識能力.25gileA偏倚偏倚獨立樣本法偏倚=觀察平均值-基準值%偏倚=偏倚*100/容差基準值偏倚xbar圖表法(由穩定的控制圖)偏倚=控制圖的雙重平均值-基準值%偏倚=偏倚*100/容差26gileA偏倚的分析偏倚的分析如果偏倚相對大，查找以下可能的原因:1.標準或基準值誤差2.儀器磨損(出現在穩定性分析上)3.製造的儀器尺寸不對4.儀器測量了錯誤的特性5.儀器校準不正確6.評價人操作儀器不當7.儀器修正計算不正確27gileA穩定性穩定性-發生於隨時間變化增加-隨時間變化具有較大偏倚變化的系統被認為沒有較低偏倚變化的系統穩定時間1時間2穩定性28gileA穩定性穩定性1.獲取樣本及建立其基準值2.按照週期，測量主樣本3-5次3.將數據繪制於xbar-R或xbar-S控制圖4.建立控制界限及評估OOC狀況5.計算測量的標準偏差及將此與過程比較，從而決定測量系統重復性是否合適29gileAŠ對於量測系統長期測量相同的GoldenSample的均值和標準偏差來說，測量值的分佈應保持一致沒有漂移、突然變化、等…,並可以預測。Š可以用量測系統不同時間測量相同的GoldenSample的測量值繪製X-Chart圖進行管制.如果失去管制則表示量測系統須校正或維修.穩定性穩定性時間2主值(參考標準)時間130gileA線性線性-量具在工作范圍內的準確性註:斜率越近零，量具線性越好+0-基準值偏倚低名義高31gileA線性線性Š線性:在儀器能力的範圍內衡量準確度和精確度的差別。Y軸是相對主讀數的偏差，當量具測量值為主讀數時，所有的點應在0線上。X軸是用量具測量所有產品所得到的測量值的整個範圍。Y軸是相對主讀數的偏差，當量具測量值為主讀數時，所有的點應在0線上。X軸是用量具測量所有產品所得到的測量值的整個範圍。O量具1:線性分佈有問題O準確度測量值量具2:線性分佈沒問題準確度測量值線性分佈有問題可能原因:1.量測系統的量測範圍內的高端,低端的校正不適當2.量測系統磨損3.量測系統設計不適合測量被測特性32gileA線性結果的分析線性結果的分析如該測量系統為非線性，查看以下可能出現的原因:1.在工作范圍上限和下限內器沒有正確校準2.最小或最大值校準量具的誤差3.磨損的儀器4.儀器固有的設計特性33gileA重複性(Repeatability)重複性(Repeatability)z重複性又稱為量具變異,是指用同一種量具,同一位作業者,當多次量測相同零件之指定特性時之變異z在完全相同的量測條件下,複之量測值間的差異z為量測系統本身產生的差異,隨機誤差范疇主值良好重復性不良重復性主值34gileA重複性(Repeatability)重複性(Repeatability)重複性(Repeatability)計算:在R-chart圖管制下,重复性的標準差估計值=R/d5.15σCσC*2σC*2=5.15R/d重複性(Repeatability)EV=5.15•其中5.15表示常態分配中具有99%的信賴度(99%的信賴度=)5.15σC35gileA再现性(Reproducibility)再现性(Reproducibility)‹再现性又稱作業者變異,指不同作業者以相同量具量測相同產品之特性時,量測平均值之變異‹在量測之條件有所變化下,重複之量測值之間的變異(操作者,裝夾,位置,環境條件,較長的時間段)‹為外在因素引起之量測系統的變異ReproducibilityOperatorAOperatorB檢查員B檢查員C檢查員A檢查員B檢查員C檢查員A主值OperatorC36gileA再现性(Reproducibility)計算:再现性的標準差估計值σo*2再现性(Reproducibility)AV1=5.155.15σo再现性(Reproducibility)再现性(Reproducibility)OperatorAOperatorBOperatorC=(Xmax-Xmin)/dσo*2=5.15(Xmax-Xmin)/d因以上計算變異包含量測系統的影響所以必須進行修正:AV=(AV1)-(EV)/(nr)22•n零件數•r量測次數37gileA零件間變異零件間變異X-Chart圖分析:圖1圖1圖2圖2•若測量平均值全部落在管制界限內,則零件變異隱藏在再現性之內,且量測變異支配制程變異------如圖1•反之若測量平均值過半落在管制界限外,則此量測系統適用------如圖2此時可以計算出零件變異σp*2=Rp/d零件間的標準差:零件間變異:PV=5.15σp38gileA3.3GRRŠGRR:GaugeRepeatabilityandReproducibility量具的重複性與再现性Š目的:評估一個量測系統的量測能力,並以此統計分析結果作為對操作者.量測設備變異狀況之改善參考3.3.1什麼叫GRR39gileA222σσσ+=σσσσ2222=++測量系統產品總量產品總量產品變異性（實際變異性）產品變異性（實際變異性）測量變異性測量變異性總體變異性（觀察到的變異性）總體變異性（觀察到的變異性）重復性再現性3.3.2GRR統計意義40gileA3.3.3GRR計算(一)重复性:EV(設備變異)再现性:AV(量測員變異)重复性&再现性:R&R=AV+EV22零件變異:PV總變異:TVTV=R&R+PV22%EV=100(EV/TV)%%AV=100(AV/TV)%%R&R=100(R&R/TV)%41gileA3.3.3GRR計算(二)Š解決測量誤差占公差的百分比。Š最佳情況:10%Š可接受的情況:30%Š既包括重復性，也包括再現性。PT公差/.*=515R&R公差=USL-LSL量測能力指標:精確度與公差的比LSLUSL實際值測量值(TV)量測變異(R&R)%R&R用於證明衡量系統是否能夠測量出觀察到的總的過程變動:%P/T用於證明衡量系統是否能夠測量出給定的產品規格:%R&R用於證明衡量系統是否能夠測量出觀察