MSA的統(tǒng)計(jì)特性與分析時(shí)機(jī)

1、 測(cè)量系統(tǒng)分析Measurement Systems Analysis一、測(cè)量系統(tǒng)所應(yīng)具有之統(tǒng)計(jì)特性v 測(cè)量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著測(cè)量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱為統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性。v 測(cè)量系統(tǒng)的變差必須比制造過(guò)程的變差小。v 變差應(yīng)小于公差帶。v 測(cè)量精度應(yīng)高于過(guò)程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量精度是過(guò)程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。v 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則測(cè)量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過(guò)程變差和公差帶兩者中的較小者。二、標(biāo)準(zhǔn)v 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)v 第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(連接國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等)v 第二

2、級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(從第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn))v 工作標(biāo)準(zhǔn)(從第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn))三、測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)定v 測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)定通常分為兩個(gè)階段，稱為第一階段和第二階段v 第一階段：明白該測(cè)量過(guò)程并確定該測(cè)量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。第一階段試驗(yàn)主要有二個(gè)目的：v 確定該測(cè)量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計(jì)特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行。v 發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間與環(huán)境。v 第二階段的評(píng)定v 目的是在驗(yàn)證一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。v 常見(jiàn)的就是“量具R&R”是其中的一種型式。四、各項(xiàng)定義v 量具: 任何用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，

3、包括用來(lái)測(cè)量合格/不合格的裝置。v 測(cè)量系統(tǒng)：用來(lái)獲得表示產(chǎn)品或過(guò)程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)是與測(cè)量結(jié)果有關(guān)的儀器、設(shè)備、軟件、程序、操作人員、環(huán)境的集合。v 量具重復(fù)性：指同一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用同一種測(cè)量?jī)x器，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值（數(shù)據(jù)）的變差。v 量具再現(xiàn)性：指由不同的評(píng)價(jià)人，采用一樣的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差。v 穩(wěn)定性：指測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。v 偏倚:指同一操作人員使用一樣量具，測(cè)量同一零件之一樣特性多次數(shù)所得平均值與采用更精密儀器測(cè)量同一零件之一樣特性所得之平均值之差，即測(cè)量

4、結(jié)果的觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值，也就是我們通常所稱的“準(zhǔn)確度”v 線性：指測(cè)量系統(tǒng)在預(yù)期的工作圍偏倚的變化。五、分析時(shí)機(jī)v 新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時(shí)v 新儀器，EV有不同時(shí)v 新操作人員，AV有不同時(shí)v 易損耗之儀器必須注意其分析頻率。R&R之分析v 決定研究主要變差形態(tài)的對(duì)象.v 使用全距與平均數(shù)或變差數(shù)分析方法對(duì)量具進(jìn)行分析.v 于制程中隨機(jī)抽取被測(cè)定材料需屬統(tǒng)一制程.v 選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗(yàn)合格的量具分別對(duì)10個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量, 測(cè)試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄, 研究其重復(fù)性與再現(xiàn)性(作業(yè)員應(yīng)熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)同時(shí)評(píng)

5、估量具對(duì)不同操作員熟練度.v 針對(duì)重要特性(尤指是有特殊符號(hào)指定者)所使用量具的精確度應(yīng)是被測(cè)量物品公差的1/10, (即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過(guò)程變差或規(guī)格公差較小者; 如: 過(guò)程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m, 則測(cè)量應(yīng)選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被測(cè)量物品公差的1/5。v 試驗(yàn)完后, 測(cè)試人員將量具的重復(fù)性與再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表), 附件二(R&R分析報(bào)告), 依公式計(jì)算并作成-R管制圖或直接用表計(jì)算即可結(jié)果分析:v 當(dāng)重復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時(shí).v 量具的結(jié)構(gòu)需

6、在設(shè)計(jì)增強(qiáng).v 量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗(yàn)點(diǎn))需加以改善.v 量具應(yīng)加以保養(yǎng).v 當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復(fù)性(AV)時(shí).v 作業(yè)員對(duì)量具的操作方法與數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強(qiáng)教育, 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)再明確訂定或修訂.v 可能需要某些夾具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的使用量具.v 量具與夾治具校驗(yàn)頻率于入廠與送修糾正后須再做測(cè)量系統(tǒng)分析, 并作記錄.測(cè)量系統(tǒng)R & R分析（均值極差法）v 這里介紹常用的均值極差法，用來(lái)研究測(cè)量系統(tǒng)的雙性：R & R。它也稱大樣法（Long Method）。v 研究R & R的前提是測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，而其偏倚、線性與穩(wěn)定性已經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)并認(rèn)為可

7、接受。以下舉一典型情況說(shuō)明此方法v 1 確定M名操作者A、B、C，選定N個(gè)被測(cè)零件，按1、2、，編號(hào)。被選定零件盡可能反映整個(gè)過(guò)程的變差。v 1.1 測(cè)取數(shù)據(jù)：A以隨機(jī)順序測(cè)取所有數(shù)據(jù)并記錄之，B、C：在不知他人測(cè)量結(jié)果的前提下，以同樣方法測(cè)量各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。v 再以隨機(jī)順序重復(fù)上述測(cè)量r次(如23次)。v 2 數(shù)據(jù)處理v 2.1 極差計(jì)算v 2.2 均值計(jì)算v 3 結(jié)果分析v 以下計(jì)算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎(chǔ)，即變差=5.15。v 3.1 重復(fù)性v 3.2 再現(xiàn)性v 3.3 測(cè)量系統(tǒng)雙性（R & R）v 3.4 零件變差v 3.5 總變差v 3.6 各變差占總變差的百分

8、比v %AV=AV/TV X 100%v %R&R=R&R/TV X 100%v %PV=PV/TV X 100%v %EV=EV/TV X 100%v 應(yīng)同時(shí)將EV、AV、R&R各值與公差帶寬度比較，得出各變差占公差帶的百分比。v %R&R可接受的條件是：v <10%可接受；v 1030%有條件可接受；v >30%不可接受，應(yīng)改進(jìn)。量具重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準(zhǔn)則：v 數(shù)值<10%的誤差測(cè)量系統(tǒng)可接受.v 10%<數(shù)值<30%的誤差測(cè)量系統(tǒng)可接受或不接受, 決定于該測(cè)量系統(tǒng)之重要性, 量具成本、修理所需之費(fèi)用等因

9、素，可能是可接受的.v 數(shù)值>30%的誤差測(cè)量系統(tǒng)不能接受, 須予以改進(jìn). 進(jìn)行各種勢(shì)力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改正，必要時(shí)更換量具或?qū)α烤咧匦逻M(jìn)行調(diào)整, 并對(duì)以前所測(cè)量的庫(kù)存品再抽查檢驗(yàn), 如發(fā)現(xiàn)庫(kù)存品已超出規(guī)格應(yīng)立即追蹤出貨通知客戶, 協(xié)調(diào)處理對(duì)策.習(xí)題：v XYZ公司根據(jù)控制計(jì)劃中要求針對(duì)游標(biāo)卡尺作R&R分析，選定3名操作者A、B、C，選定10個(gè)被測(cè)零件，按1、2、10編號(hào)，其所測(cè)結(jié)果均記錄在表17-2中，請(qǐng)根據(jù)該表所測(cè)結(jié)果計(jì)算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根據(jù)%R&R的計(jì)算結(jié)果請(qǐng)判定此游標(biāo)

10、卡尺是否符合要求？穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:v 選取一個(gè)樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或基準(zhǔn)值, 若無(wú)樣本則可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件, 當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值, 且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試值的最低值，最高值與中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件, 并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件單獨(dú)測(cè)量并繪制控制圖.(所以可能是須做三控制圖來(lái)管制儀器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中間值那個(gè)就可以了)v 定期(時(shí)、天、周)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件或樣本測(cè)量35次. 注意, 決定樣本量與頻度的考慮因素應(yīng)包括要求多長(zhǎng)時(shí)間重新校正或修理次數(shù), 測(cè)量系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境(條件)等.v 將測(cè)量(數(shù)據(jù))值標(biāo)記在X-R CHART 或XS CHART上.v 計(jì)算管制

11、界限, 確定每個(gè)曲線的控制限并按標(biāo)準(zhǔn)圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。v 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差, 并與測(cè)量過(guò)程偏差相比較, 以評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性是否適于應(yīng)用.不可以發(fā)生此項(xiàng)之標(biāo)準(zhǔn)大于過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表測(cè)量之變異大于制程變異，此項(xiàng)儀器是不可接受的。v 穩(wěn)定性之判定：穩(wěn)定性之判定一般之方式和控制圖之判定方式是一致的，(一)不可以有點(diǎn)子超出控制界限，(二)不可以有連續(xù)三點(diǎn)中有二點(diǎn)在A區(qū)或A區(qū)以外之位置，(三)不可以有連續(xù)五點(diǎn)中有四點(diǎn)在B區(qū)或B區(qū)以外之位置，(三)不可有連續(xù)八點(diǎn)在控制圖之同一側(cè)，(四)不可以有連續(xù)七點(diǎn)持續(xù)上升或下降之情形；如果有以上之情形，代表儀器已不穩(wěn)定，須做維修或調(diào)整，維修與調(diào)

12、整完后須再做校正以與穩(wěn)定性之分析。偏倚分析之執(zhí)行:v 獨(dú)立取樣法:v 選取一個(gè)樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或基準(zhǔn)值, 若無(wú)樣本則可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件, 當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值, 且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試值的最低值，最高值與中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件,每個(gè)樣本都要求單獨(dú)分析，并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量10次, 計(jì)算其平均值, 將其當(dāng)成“基準(zhǔn)值”.v 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量10次. 并計(jì)算出平均值, 此值為“觀測(cè)平均值”.v 計(jì)算偏倚:v 偏倚= 觀察平均值基準(zhǔn)值v 制程變異= 6v 如果需要一個(gè)指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過(guò)程變差(或公差)，就把偏倚轉(zhuǎn)化為過(guò)程變差(或公差)

13、的百分比，偏倚占過(guò)程變差的百分比計(jì)算如下：v 偏倚%=100(偏倚)/過(guò)程變差 v 偏倚占公差百分比采用同樣方法計(jì)算，式中用公差代替過(guò)程變差。v 判定:針對(duì)偏倚之部份，判定之原則為：v 重要特性部份其偏倚%須<=10%；v 一般特性其偏倚%須<30%；應(yīng)依據(jù)儀器之使用目的來(lái)說(shuō)明其接受之原因。v 其偏倚%大于30%者，此項(xiàng)儀器不適合使用。如果偏倚較大，查找以下可能的原因：v 標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤差，檢驗(yàn)校準(zhǔn)程序。v 儀器磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應(yīng)制定維護(hù)或重新修理的計(jì)劃。v 制造的儀器尺寸不對(duì)。v 儀器測(cè)量了錯(cuò)誤的特性。v 儀器校準(zhǔn)不正確，復(fù)查校準(zhǔn)方法。v 評(píng)價(jià)人員操作儀器不當(dāng)，復(fù)查

14、檢驗(yàn)方法。v 儀器修正計(jì)算不正確。線性分析之執(zhí)行v 獨(dú)立取樣法: 針對(duì)產(chǎn)品所須使用之圍，利用標(biāo)準(zhǔn)件或產(chǎn)品樣本(一般區(qū)分為五個(gè)等分，其圍須包括產(chǎn)品之規(guī)格公差之圍)來(lái)做儀器之線性分析，如果是采用標(biāo)準(zhǔn)件須有真值，如果是使用產(chǎn)品樣本時(shí)，則這些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)精密測(cè)量十次以上，再予以平均，以此當(dāng)做是真值或基準(zhǔn)值。 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量10次. 并計(jì)算出平均值, 此值為“觀察平均值”.v 計(jì)算偏倚: 偏倚= 觀察平均值基準(zhǔn)值 過(guò)程變差= 6v 繪圖: X軸=基準(zhǔn)值 Y軸= 偏倚 其方程式為: y=a+bx 再分別計(jì)算其 截距，斜率，擬合優(yōu)度，線性，線性%等v 判定:v 針對(duì)重要特性

15、其線性度%<5%v 一般特性其線性度%<10%v 線性度%>10%以上者判為不合格，此項(xiàng)之儀器不適合使用。如果測(cè)量系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：v 在工作圍上限或下限儀器沒(méi)有正確校準(zhǔn)v 最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差v 磨損的儀器v 儀器固有的設(shè)計(jì)特性何謂計(jì)數(shù)型量具v 就是把各個(gè)零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件否則拒收。v 計(jì)數(shù)型量具不能象計(jì)量型量具指示一個(gè)零件多幺好或多幺壞，它只能指示該零件被接受還是拒收。小樣法之做法v 先選取二十個(gè)零件來(lái)進(jìn)行。v 選取二位評(píng)價(jià)人以一種能防止評(píng)價(jià)人偏倚的方式兩次測(cè)量所有零件。v 在選取二十個(gè)零件時(shí)，必須有一些零件稍許高或低于

16、規(guī)限值。v 所有的測(cè)量結(jié)果(每個(gè)零件測(cè)四次)一致則接受該量具，否則應(yīng)改進(jìn)或重新評(píng)價(jià)該量具，如果不能改進(jìn)該量具，則不能被接受并且應(yīng)找到一個(gè)可接受之替代測(cè)量系統(tǒng)。大樣法v 對(duì)于某計(jì)數(shù)型量具，用量具特性曲線(GPC)的概念來(lái)進(jìn)行量具研究，GPC是用于評(píng)價(jià)量具的重復(fù)性和偏倚。v 這種量具研究可用于單限值和雙限值量具。v 對(duì)于雙限值量具，假定誤差是線性一致的，只需檢查一個(gè)限值。大樣法之做法v 一般地，計(jì)數(shù)型量具研究包括獲得多個(gè)被選零件的基準(zhǔn)值。這些零件經(jīng)過(guò)多次(m)評(píng)價(jià)，連同接受總次數(shù)(a)，逐個(gè)零件地記錄，從這些結(jié)果就能估計(jì)重復(fù)性和偏倚。第一步驟v 選取零件。最根本的是已知研究中所用零件的基準(zhǔn)值。應(yīng)盡可能按實(shí)際情況等間隔選取八個(gè)零件，其最大和最小值應(yīng)代表該過(guò)程圍v 八個(gè)零件必須用量具測(cè)量m=20，并記錄接受的次數(shù)(a) 。第二步驟v 對(duì)于整個(gè)研究，最小的零件必須a=0，最大的零件a=20，記錄接受的次數(shù)(a)。其余1a19 。v 如果不滿足這些準(zhǔn)則，必須用量具測(cè)量更