MSA量測(cè)系統(tǒng)分析 課件

MINITAB第三章:量測(cè)系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

3-1前言

3-2名詞解釋

3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法

3-4範(fàn)例中所使用的資料集

3-5GageR&R(Crossed)

3-6GageR&R(Nested)

3-7MINITAB程序視窗的輸出內(nèi)容

3-8MINITAB繪圖視窗的輸出內(nèi)容

3-9範(fàn)例說明

3-10GageRunChart

3-11GageLinearityandAccuracy

1制作:Jackson2003年6月1日MINITAB第三章:量測(cè)系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

33-1前言

任何時(shí)候進(jìn)行一個(gè)制程的數(shù)據(jù)量測(cè),你都會(huì)發(fā)現(xiàn)變異的存在,這些變異主要來(lái)自於兩部份-任何制程所產(chǎn)生出的零件之間一定都會(huì)有差異,以及量測(cè)方法的不盡完美,因此就算重複量測(cè)同一個(gè)物件,不一定會(huì)得到相同的結(jié)果.

統(tǒng)計(jì)制程管制SPC是在探討Part-to-Part的變異,而且盡可能將變異降到最小以達(dá)到產(chǎn)品一致的目標(biāo),但是在進(jìn)行任何SPC的分析之前,我們應(yīng)該檢查所觀察到的變異是否有偏高的誤差是因量測(cè)系統(tǒng)所引起的.

制程開發(fā)中的每一個(gè)流程都是依據(jù)制程所量測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)/圖形分析所得到的結(jié)果,以研判制程能力是否符合工程規(guī)格,然后進(jìn)行機(jī)臺(tái)調(diào)整與制程改善的依據(jù),但是大部份的數(shù)據(jù)都是經(jīng)由量測(cè)儀器設(shè)備得到,量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)的好壞和量測(cè)系統(tǒng)是否處在一個(gè)穩(wěn)定的獎(jiǎng)狀態(tài)下有關(guān).

例如一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)是在穩(wěn)定的情況下,則使用同一標(biāo)準(zhǔn)片來(lái)量測(cè)某一品質(zhì)特性,取得幾個(gè)量測(cè)值,如果這些量測(cè)數(shù)值都非?！敖咏贝艘粯?biāo)準(zhǔn)片的標(biāo)準(zhǔn)值,那么我們說這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“好的”,同樣的如果量測(cè)結(jié)果“偏離”此一標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)一程度,那麼我們這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“差”的,量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)的好與壞以量測(cè)系統(tǒng)在一個(gè)穩(wěn)定的情況下取得多個(gè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)進(jìn)行判定.

量測(cè)數(shù)值品質(zhì)的衡量指標(biāo)主要有[偏差=Bias]和[變異=Variation],偏差是指偏離標(biāo)準(zhǔn)值的程度,而變異則是指數(shù)據(jù)的分佈擴(kuò)散的程度.如果量測(cè)儀器或人員的誤差(Error)很大,容易造成量測(cè)數(shù)據(jù)的平均值偏離真值(TrueValue),也就是造成偏差或變異大於制程實(shí)際的變異,以誤差的制程數(shù)據(jù)來(lái)判讀制程進(jìn)行調(diào)整或管制,影響是很難衡量的.2制作:Jackson2003年6月1日3-1前言任何時(shí)候進(jìn)行一個(gè)制程的數(shù)據(jù)量測(cè),你都3-1-1量測(cè)變異

總變異是經(jīng)由量測(cè)系統(tǒng)得到又稱為觀測(cè)變異,其與量測(cè)系統(tǒng)所造成的量測(cè)變異及真實(shí)制程所造成的產(chǎn)品變異關(guān)系如下:總變異=量測(cè)變異(人與機(jī)臺(tái))+產(chǎn)品(制程)變異

因此量測(cè)變異太大時(shí),會(huì)影響我們對(duì)真實(shí)制程變異的判斷,總而言之,量測(cè)系統(tǒng)分析就是檢查量測(cè)系統(tǒng)變異/偏差的大小與決定影響此變異/偏差的因素.3制作:Jackson2003年6月1日3-1-1量測(cè)變異總變異是經(jīng)由量測(cè)系統(tǒng)得到又稱為3-1-2量測(cè)系統(tǒng)分析目的量測(cè)系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:因此在制程開發(fā)流程的第一步驟需先進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析(MSA:Measurementsystemanalysis),因?yàn)槲覀冃枰卮鸬膯栴}有四點(diǎn):4制作:Jackson2003年6月1日3-1-2量測(cè)系統(tǒng)分析目的量測(cè)系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:接上頁(yè):(四點(diǎn)如下)儀器設(shè)備是否需要校驗(yàn).是否有人為或機(jī)臺(tái)因素造成數(shù)據(jù)平均值可變異數(shù)的誤差.儀器設(shè)備的解析度是否可供使用.如何決定校驗(yàn)周期及頻率.總之進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析,其主要目的有二點(diǎn):確認(rèn)量測(cè)系統(tǒng)能滿足制程使用需求---對(duì)於新購(gòu)及經(jīng)維護(hù)校驗(yàn)合格后的量具設(shè)備,確認(rèn)是否能提供客觀及正確的分析評(píng)價(jià),以評(píng)估量測(cè)設(shè)備的適用性,確保制程數(shù)據(jù)的可用性.分辨出統(tǒng)計(jì)制程管制(SPC)中,制程的特殊原因---如果量測(cè)系統(tǒng)本身的誤差很大,則使在使用SPC時(shí),特殊原因所造成的變異可能為量測(cè)系統(tǒng)的變異所掩蓋,而無(wú)法分辨出特殊原因,以加以控制.5制作:Jackson2003年6月1日接上頁(yè):(四點(diǎn)如下)總之進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析,其主要目的有二點(diǎn)3-2名詞解釋在我們開始進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析之前,我們先定義相關(guān)名詞:1.量具(Gauge):泛指各種量測(cè)儀器,包插生產(chǎn)及檢驗(yàn)設(shè)備均屬之.2.量測(cè)系統(tǒng)(GaugeSystem):指由人員.量具.操用程序及其他設(shè)備或軟件所構(gòu)成的系統(tǒng).3.準(zhǔn)確度(Accuracy):我們對(duì)同一個(gè)樣本做許多次的量測(cè),然后計(jì)數(shù)其平均值,平均值與真值間差異的程度稱為偏差,偏差越小表示準(zhǔn)確度越好.4.精確度(Precision):以同一量測(cè)方法對(duì)同一樣本在短期內(nèi)重複量測(cè)多次,所得數(shù)據(jù)彼此接近的程度.任何的量測(cè)系統(tǒng)內(nèi),要能都會(huì)有這樣的問題存在—其中之一或兩者都有.例如:你的量測(cè)儀器可能很精確,不過卻不準(zhǔn)確.也可能很準(zhǔn)確但是不精確,就是變異非常大.另外最差的情形就是量測(cè)儀器不準(zhǔn)確也不精確.6制作:Jackson2003年6月1日3-2名詞解釋在我們開始進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析之前,我們先定義相3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可以分解為三部份:線性(Linearity):零件尺寸對(duì)量測(cè)系統(tǒng)影響的指標(biāo),為量測(cè)的準(zhǔn)確值與期望量測(cè)範(fàn)圍的差.一個(gè)線性的量測(cè)系統(tǒng)對(duì)其不同量測(cè)尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,測(cè)量出的量測(cè)值與真值差異的程度也就是偏差的大小,不會(huì)隨著量測(cè)尺寸的大小而有趨勢(shì)的變化.準(zhǔn)確度(Accuracy):量測(cè)系統(tǒng)差的度量值,這是量測(cè)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值兩者之間的差.穩(wěn)定性(Stability):長(zhǎng)期而言,量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確行為.這是以特定設(shè)備對(duì)相同零件,長(zhǎng)時(shí)間量測(cè)一特性所得的總變異量;一個(gè)穩(wěn)定的量測(cè)系統(tǒng),對(duì)其同一個(gè)樣本可標(biāo)準(zhǔn)片的量測(cè)值不會(huì)隨著時(shí)間而有趨勢(shì)的變化或異常值的出現(xiàn).

若要檢查量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,請(qǐng)參考3-11節(jié)的說明.7制作:Jackson2003年6月1日3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確3-2-2精確度-Precision精確度或指量測(cè)的變異可以分解為兩部份:1.再現(xiàn)性(Repeatability)-因量測(cè)儀器所產(chǎn)生的變異;當(dāng)同一位操作人員以同一部?jī)x器重複測(cè)量同一個(gè)零件時(shí),所得的觀測(cè)變異.2.再生性(Reproducibility)-因量測(cè)人員所產(chǎn)生的變異;當(dāng)不同操作人員以同一部?jī)x器重複測(cè)量同一個(gè)零件時(shí),所得的觀測(cè)變異.

若要檢查量測(cè)系統(tǒng)的精確度,請(qǐng)參考第3-9節(jié)的說明.

檢視由所有操作員/零件組合所產(chǎn)生的量測(cè)圖表,以辨別量測(cè)變異中的再現(xiàn)性與生性,請(qǐng)參考3-5&3-6節(jié)的說明.1.量測(cè)精度指標(biāo):量具被使用於測(cè)量零件而產(chǎn)生數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù),我們可惟了解數(shù)據(jù)間的變異有多少是由量具所產(chǎn)生,有多少由使用量具的操用員所產(chǎn)生等等問題,再利用數(shù)據(jù)的總變異或允差變異的比例可以判定此量具是否在良好的情況下運(yùn)行,其分析與判定的方式可以透過全距法(Xbar-R)ANOVA分析法.2.解析度(Discrimination):量測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同量測(cè)尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,可區(qū)分其差異性的能力.8制作:Jackson2003年6月1日3-2-2精確度-Precision精確度或指量測(cè)的變異可3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法

MINITAB提供許多工個(gè)指令,幫助了解制程的變異有多少是因?yàn)榱繙y(cè)系統(tǒng)的變異所造成的.檢測(cè)量測(cè)系統(tǒng)的精確度(Precision)-GageR&R(Crossed)可重複性分析-GageR&R(Nested)不可重複性分析-GageRunChartGageLinearityandAccuracy-量具的線性及偏差分析-檢驗(yàn)Gage的線性與準(zhǔn)確度9制作:Jackson2003年6月1日3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法MINI3-3-1GageR&RStudyGageR&R再生性與再現(xiàn)性的研究,是用來(lái)判斷制程上的變異有多少的是由量測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的.MINITABGageR&RStudy的方法有Crossed與Nested兩種.GageR&R(Crossed):每個(gè)零件可以由多位操用員重複測(cè)量.GageR&R(Nested):每個(gè)零件只以能由一位操用員測(cè)量一次,如破壞性的檢驗(yàn).在破壞性試驗(yàn)中,測(cè)量之后的量測(cè)特性會(huì)與剛開始的狀態(tài)不一樣.撞擊測(cè)試就是一個(gè)很典型的破壞性試驗(yàn).

對(duì)於再生性和再現(xiàn)性的研究,MINITAB有兩種方法:Xbar-R與ANOVA.Xbar-R的方法是將全面的變異分解為三部份:Part-to-partRepeatability與

Reproducibility.ANOVA的方法是更深入一步,將Repeatability分解為Operator與Operatorbypaet10制作:Jackson2003年6月1日3-3-1GageR&RStudyGag嚴(yán)格上來(lái)說,ANOVA方法會(huì)比Xbar-R的方法較正確,因?yàn)榭紤]到操作人員與零件/物料的交互作用,GageR&RStudy(Crossed)可以讓你選擇用Xbar-R或ANOVA的方法,而GageR&RStudy(Nested)則只能用ANOVA的方法.

假設(shè)你有需要用到破壞性的試驗(yàn),你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個(gè)批量中所有零件都是相等的.如果你無(wú)法做這樣的假設(shè),則每一批量中零件之間的變異將會(huì)掩蓋過量測(cè)系統(tǒng)的變異.

如果可以確定這樣的假設(shè)性,則破壞性試驗(yàn)該用Crossed或Nested的方法,要看你的量測(cè)過程是如何設(shè)定的.如果所有的操作員者去測(cè)量每一批量中的零件,則要選用GageR&RStudy(Crossed)的方法;如果每一個(gè)批量中的零件內(nèi)由一位操用員負(fù)峽的話,則要選用GageR&RStudy(Nested)的方法.事實(shí)上,只要操用員量測(cè)唯一的零件,就一定是Nested的設(shè)計(jì).GageR&R(Crossed)數(shù)據(jù)收集方法:準(zhǔn)備工作:在進(jìn)行一個(gè)GageR&R試驗(yàn)前,操作員的人數(shù).被量測(cè)的零件數(shù)目.每一個(gè)零件被反復(fù)測(cè)量的次數(shù).被測(cè)量的零件特性,與測(cè)量的環(huán)境都必須先行決定.通常衙點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn):11制作:Jackson2003年6月1日嚴(yán)格上來(lái)說,ANOVA方法會(huì)比Xbar-R的方A:操作員:隨機(jī)選取幾個(gè)使用量具的操作員,這可以讓我們?cè)u(píng)估量具對(duì)不同操用員的敏感度.B:零件:自同一規(guī)格的零件中隨機(jī)選取5到10個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量.C:反復(fù)測(cè)量的次數(shù):每一個(gè)零件的量測(cè)特性被每一個(gè)操作員反復(fù)測(cè)量至少二次.執(zhí)行方法:A:決定研究何種種類的變異;B:決定量測(cè)多少樣品k用重復(fù)多少次n;所使用之量具精確度應(yīng)是被量測(cè)物品公差的1/10.(如制程中所需量測(cè)的讀數(shù)精度為0.01mm,則量具應(yīng)選擇精度為0.001mm,避免監(jiān)別力不足);E:儀器設(shè)備是否受環(huán)境變化的響.分析方法量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差*6%GRR<10%A級(jí)量測(cè)值十分可靠GRR%=10%<%GRR>25%B級(jí)量測(cè)值可以采用產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL)%GRR>25%C級(jí)量測(cè)值不宜采用注:產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL):如樣品規(guī)格為0.8+0.2mm,則產(chǎn)品規(guī)格公差為0.4mm.12制作:Jackson2003年6月1日A:操作員:隨機(jī)選取幾個(gè)使用量具的操作員,這可以讓我們?cè)u(píng)“6”的意義:精密電子業(yè)都采用99.73%的信賴區(qū)依據(jù)常態(tài)分配99.73%的範(fàn)圍在Xbar+3個(gè)sigma之內(nèi),所以分子要*6(2*3)或*5.15用99.0%的信賴區(qū)間因此%GRR越大量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差也就越大,則此量測(cè)系統(tǒng)對(duì)制程結(jié)果的誤判率也就越大.A:當(dāng)再現(xiàn)性變異值大於再生性時(shí):量測(cè)機(jī)臺(tái)的結(jié)構(gòu)需設(shè)計(jì)加強(qiáng).量具的夾緊或零件定位需加以改善.量具應(yīng)進(jìn)行保養(yǎng).檢查機(jī)臺(tái)旁是否有振動(dòng)源.B:當(dāng)再生性變異值大於再現(xiàn)性時(shí):操作員的操作方式或數(shù)據(jù)讀取方式需標(biāo)準(zhǔn)化.可能需要某些治具協(xié)助操用員.量測(cè)操用規(guī)範(fàn)須再簡(jiǎn)寫.明確化.推行操用員資格認(rèn)證.13制作:Jackson2003年6月1日“6”的意義:13制作:Jackson2003年6月13-4範(fàn)例中使用的資料集在GageR&R(Cross)Study與GageRunChart的範(fàn)例說明中,都用到兩個(gè)相同的資料集:GAGE2.MTW--------量測(cè)系統(tǒng)的變異對(duì)全面變異有非常高的影響.GAGEAIAG.MTW---量測(cè)系統(tǒng)的變異對(duì)全面變異的影響很小.

你可以比較一下這兩組資料的輸出,以及由不同分析所產(chǎn)生的結(jié)果.GageLinearityandAccuracyStudy的說明範(fàn)例是GAGELIN.MTW資料集.GageR&R(Crossed)將資料架構(gòu)為每一行都有一個(gè)料件名稱/號(hào)碼.操作員(選擇性)與觀測(cè)的量測(cè)值,料件名稱/號(hào)碼與操作員的格式可以是文字或數(shù)值.14制作:Jackson2003年6月1日3-4範(fàn)例中使用的資料集在GageR&R(CGageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(jì)(每一格中的觀測(cè)樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)這些遺漏值.GageR&R(Nested)

將資料架構(gòu)為每一行有一個(gè)料件名稱/號(hào)碼.操作員與觀測(cè)的量測(cè)值.料件名稱/號(hào)碼與操作員的格式可以是文字或數(shù)值.在Operator的變數(shù)內(nèi),part是成堆的(Nested),因?yàn)槊總€(gè)操作員都只量測(cè)唯一的料件.

假設(shè)你有用到破壞性的試驗(yàn),你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個(gè)批量中的所有物料都是相等的.在以下的例子右邊的部份,Dary1的partNum與Beth的partNum1是完全不一樣的.GageR&R的研究必須是是均衡式的設(shè)計(jì)(每一格中的觀測(cè)樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)這些遺漏值.15制作:Jackson2003年6月1日GageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(jì)(每GageR&RStudy(Crossed)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Crossed)2.在Partnumbers欄位內(nèi)輸入料號(hào)/料名的資料列.3.在Measurementdata的欄位輸入包含量測(cè)的資料列.4.如果有需要,請(qǐng)使用以下所列的選項(xiàng)內(nèi)容,再按下OK鍵.16制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Crossed)2.在PaGageR&RStudy(Nested)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Nested)2.在Partorbatchnumbers欄位內(nèi)輸入包含批量/物料的料號(hào)或名稱的資料列.3.在Operators的欄位輸入包含操作員名稱或號(hào)碼的資料列.4.在Measurementdata的欄位輸入包含量測(cè)的資料列.5.如果有需要,請(qǐng)使用以下所列的選項(xiàng)內(nèi)容,再按下OK鍵.17制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Nested)2.在Par3-4-2選項(xiàng)內(nèi)容(Options)GageR&RStudy對(duì)話框加入操作員變數(shù),當(dāng)成模式中的因子--僅GageR&R(Crossed)適用.選用ANOVA或Xbar-R(預(yù)設(shè))的方法分析--僅GageR&R(Crossed)適用.GageInfo子對(duì)話框在每個(gè)空白行內(nèi)輸入相關(guān)訊息,當(dāng)成繪圖輸出的表頭.Options子對(duì)話框輸入一個(gè)研究變異值,變更StudyVar列(6*SD)的倍數(shù).

由每一個(gè)變異成份組成的制程公差百分比表列—每一個(gè)成份相對(duì)的(Precision-to-Tolerance)的度量.

由每一個(gè)變異成份組成的制程標(biāo)準(zhǔn)差百分比表列.

選擇不要顯示貢獻(xiàn)百分比(PercentContribution)或研究變異百分比(PercentStudyVariation).

繪圖列在不同的圖畫中,每頁(yè)一個(gè)圖.

以自訂的標(biāo)題取代預(yù)設(shè)的繪圖標(biāo)題.18制作:Jackson2003年6月1日3-4-2選項(xiàng)內(nèi)容(Options)GageR&RSt3-5GageR&RStudy(Crossed)Xbar-R方法MINITAB會(huì)先計(jì)算由每一位操作員對(duì)單一料件所有量測(cè)值的樣本全距,之后再以這些樣本全距來(lái)計(jì)算Repeatability的平均全距.最后Repeatability的變異數(shù)成份是以所有操作員的量測(cè)之平均全距來(lái)計(jì)算.

對(duì)於Repeatability的部份,每個(gè)操作員的變異數(shù)成份是相同的;對(duì)於料件的變異數(shù)成份,則是以每個(gè)料件所有量測(cè)值的平均全距來(lái)計(jì)算.ANOVA方法如果Parts與Operators的欄位都有輸入,MINITAB會(huì)當(dāng)成均衡二因子的階乘設(shè)計(jì)(BalancedTwo-FactorFactorialDesign)來(lái)分析,而這兩個(gè)因子都被認(rèn)為是隨機(jī)的.模式的內(nèi)容包含Parts與Operators的主效應(yīng)項(xiàng),加上Parts與Operators的交互作用項(xiàng).如果未指定Operators項(xiàng)目,模式簡(jiǎn)化為均衡因子變異分析模式,Parts為隨機(jī)因子.MINITAB會(huì)先以適當(dāng)?shù)哪Ｊ接?jì)算變異數(shù)分析表,再根據(jù)變異數(shù)分析表來(lái)計(jì)算GageR&R分析表中的變異數(shù)成份.注:如果全因子模式中的Parts/Operators項(xiàng)目不顯示的話,估計(jì)出來(lái)的變異成份可能會(huì)是負(fù)的值.19制作:Jackson2003年6月1日3-5GageR&RStudy(Crossed)Xb首先,MINITAB會(huì)顯示出全因子模式的變異數(shù)分析表.如果Parts/Operators項(xiàng)目的p-value值>0.25時(shí),會(huì)重新調(diào)適一個(gè)縮減的(Reduced)模式,再用來(lái)計(jì)算變異數(shù)成份.這個(gè)縮減的模式只包含Parts與Operators的主效應(yīng)項(xiàng).全因子模式(FullModel):再制性的變異數(shù)成份會(huì)分解為Operator的變異與Parts/Operators交叉項(xiàng)的變異.Operators變異是指不同操作員量測(cè)相同料件時(shí)所產(chǎn)生的差異.PartbyOperators交叉項(xiàng)變異是指所有操用員平均量測(cè)的變異.交互作用會(huì)將不同操用員對(duì)料件的量測(cè)行為考量進(jìn)來(lái).例如某一個(gè)操作員量測(cè)較小的料件時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的誤差,而另一個(gè)操作員則是量測(cè)較大的料件時(shí)才會(huì)產(chǎn)生更多的誤差.

以變異數(shù)成份表來(lái)解釋這些效應(yīng)的內(nèi)容.縮減模式(ReducedModel):再生性的變異數(shù)成份就僅僅是Operators的變異成份.當(dāng)Operators的欄位未指定時(shí):

如果只有輸入Parts的內(nèi)容,模式就變成均衡式單因子變異數(shù)分析,而Part會(huì)當(dāng)成隨機(jī)因子(RandomFactor).MINITAB會(huì)計(jì)算變異數(shù)分析表,以及Part與Gage的變異數(shù)成份.Gage的變異數(shù)成份就等於再生性的變異數(shù)成份,所以不會(huì)另外估計(jì)再制性的變異數(shù)成份.所以Gage的變異數(shù)成份就是變異數(shù)分析模式中的誤差值.20制作:Jackson2003年6月1日首先,MINITAB會(huì)顯示出全因子模式的變異數(shù)MINITAB第三章:量測(cè)系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

3-1前言

3-2名詞解釋

3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法

3-4範(fàn)例中所使用的資料集

3-5GageR&R(Crossed)

3-6GageR&R(Nested)

3-7MINITAB程序視窗的輸出內(nèi)容

3-8MINITAB繪圖視窗的輸出內(nèi)容

3-9範(fàn)例說明

3-10GageRunChart

3-11GageLinearityandAccuracy

21制作:Jackson2003年6月1日MINITAB第三章:量測(cè)系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

33-1前言

任何時(shí)候進(jìn)行一個(gè)制程的數(shù)據(jù)量測(cè),你都會(huì)發(fā)現(xiàn)變異的存在,這些變異主要來(lái)自於兩部份-任何制程所產(chǎn)生出的零件之間一定都會(huì)有差異,以及量測(cè)方法的不盡完美,因此就算重複量測(cè)同一個(gè)物件,不一定會(huì)得到相同的結(jié)果.

統(tǒng)計(jì)制程管制SPC是在探討Part-to-Part的變異,而且盡可能將變異降到最小以達(dá)到產(chǎn)品一致的目標(biāo),但是在進(jìn)行任何SPC的分析之前,我們應(yīng)該檢查所觀察到的變異是否有偏高的誤差是因量測(cè)系統(tǒng)所引起的.

制程開發(fā)中的每一個(gè)流程都是依據(jù)制程所量測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)/圖形分析所得到的結(jié)果,以研判制程能力是否符合工程規(guī)格,然后進(jìn)行機(jī)臺(tái)調(diào)整與制程改善的依據(jù),但是大部份的數(shù)據(jù)都是經(jīng)由量測(cè)儀器設(shè)備得到,量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)的好壞和量測(cè)系統(tǒng)是否處在一個(gè)穩(wěn)定的獎(jiǎng)狀態(tài)下有關(guān).

例如一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)是在穩(wěn)定的情況下,則使用同一標(biāo)準(zhǔn)片來(lái)量測(cè)某一品質(zhì)特性,取得幾個(gè)量測(cè)值,如果這些量測(cè)數(shù)值都非?！敖咏贝艘粯?biāo)準(zhǔn)片的標(biāo)準(zhǔn)值,那么我們說這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“好的”,同樣的如果量測(cè)結(jié)果“偏離”此一標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)一程度,那麼我們這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“差”的,量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)的好與壞以量測(cè)系統(tǒng)在一個(gè)穩(wěn)定的情況下取得多個(gè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)進(jìn)行判定.

量測(cè)數(shù)值品質(zhì)的衡量指標(biāo)主要有[偏差=Bias]和[變異=Variation],偏差是指偏離標(biāo)準(zhǔn)值的程度,而變異則是指數(shù)據(jù)的分佈擴(kuò)散的程度.如果量測(cè)儀器或人員的誤差(Error)很大,容易造成量測(cè)數(shù)據(jù)的平均值偏離真值(TrueValue),也就是造成偏差或變異大於制程實(shí)際的變異,以誤差的制程數(shù)據(jù)來(lái)判讀制程進(jìn)行調(diào)整或管制,影響是很難衡量的.22制作:Jackson2003年6月1日3-1前言任何時(shí)候進(jìn)行一個(gè)制程的數(shù)據(jù)量測(cè),你都3-1-1量測(cè)變異

總變異是經(jīng)由量測(cè)系統(tǒng)得到又稱為觀測(cè)變異,其與量測(cè)系統(tǒng)所造成的量測(cè)變異及真實(shí)制程所造成的產(chǎn)品變異關(guān)系如下:總變異=量測(cè)變異(人與機(jī)臺(tái))+產(chǎn)品(制程)變異

因此量測(cè)變異太大時(shí),會(huì)影響我們對(duì)真實(shí)制程變異的判斷,總而言之,量測(cè)系統(tǒng)分析就是檢查量測(cè)系統(tǒng)變異/偏差的大小與決定影響此變異/偏差的因素.23制作:Jackson2003年6月1日3-1-1量測(cè)變異總變異是經(jīng)由量測(cè)系統(tǒng)得到又稱為3-1-2量測(cè)系統(tǒng)分析目的量測(cè)系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:因此在制程開發(fā)流程的第一步驟需先進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析(MSA:Measurementsystemanalysis),因?yàn)槲覀冃枰卮鸬膯栴}有四點(diǎn):24制作:Jackson2003年6月1日3-1-2量測(cè)系統(tǒng)分析目的量測(cè)系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:接上頁(yè):(四點(diǎn)如下)儀器設(shè)備是否需要校驗(yàn).是否有人為或機(jī)臺(tái)因素造成數(shù)據(jù)平均值可變異數(shù)的誤差.儀器設(shè)備的解析度是否可供使用.如何決定校驗(yàn)周期及頻率.總之進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析,其主要目的有二點(diǎn):確認(rèn)量測(cè)系統(tǒng)能滿足制程使用需求---對(duì)於新購(gòu)及經(jīng)維護(hù)校驗(yàn)合格后的量具設(shè)備,確認(rèn)是否能提供客觀及正確的分析評(píng)價(jià),以評(píng)估量測(cè)設(shè)備的適用性,確保制程數(shù)據(jù)的可用性.分辨出統(tǒng)計(jì)制程管制(SPC)中,制程的特殊原因---如果量測(cè)系統(tǒng)本身的誤差很大,則使在使用SPC時(shí),特殊原因所造成的變異可能為量測(cè)系統(tǒng)的變異所掩蓋,而無(wú)法分辨出特殊原因,以加以控制.25制作:Jackson2003年6月1日接上頁(yè):(四點(diǎn)如下)總之進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析,其主要目的有二點(diǎn)3-2名詞解釋在我們開始進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析之前,我們先定義相關(guān)名詞:1.量具(Gauge):泛指各種量測(cè)儀器,包插生產(chǎn)及檢驗(yàn)設(shè)備均屬之.2.量測(cè)系統(tǒng)(GaugeSystem):指由人員.量具.操用程序及其他設(shè)備或軟件所構(gòu)成的系統(tǒng).3.準(zhǔn)確度(Accuracy):我們對(duì)同一個(gè)樣本做許多次的量測(cè),然后計(jì)數(shù)其平均值,平均值與真值間差異的程度稱為偏差,偏差越小表示準(zhǔn)確度越好.4.精確度(Precision):以同一量測(cè)方法對(duì)同一樣本在短期內(nèi)重複量測(cè)多次,所得數(shù)據(jù)彼此接近的程度.任何的量測(cè)系統(tǒng)內(nèi),要能都會(huì)有這樣的問題存在—其中之一或兩者都有.例如:你的量測(cè)儀器可能很精確,不過卻不準(zhǔn)確.也可能很準(zhǔn)確但是不精確,就是變異非常大.另外最差的情形就是量測(cè)儀器不準(zhǔn)確也不精確.26制作:Jackson2003年6月1日3-2名詞解釋在我們開始進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析之前,我們先定義相3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可以分解為三部份:線性(Linearity):零件尺寸對(duì)量測(cè)系統(tǒng)影響的指標(biāo),為量測(cè)的準(zhǔn)確值與期望量測(cè)範(fàn)圍的差.一個(gè)線性的量測(cè)系統(tǒng)對(duì)其不同量測(cè)尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,測(cè)量出的量測(cè)值與真值差異的程度也就是偏差的大小,不會(huì)隨著量測(cè)尺寸的大小而有趨勢(shì)的變化.準(zhǔn)確度(Accuracy):量測(cè)系統(tǒng)差的度量值,這是量測(cè)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值兩者之間的差.穩(wěn)定性(Stability):長(zhǎng)期而言,量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確行為.這是以特定設(shè)備對(duì)相同零件,長(zhǎng)時(shí)間量測(cè)一特性所得的總變異量;一個(gè)穩(wěn)定的量測(cè)系統(tǒng),對(duì)其同一個(gè)樣本可標(biāo)準(zhǔn)片的量測(cè)值不會(huì)隨著時(shí)間而有趨勢(shì)的變化或異常值的出現(xiàn).

若要檢查量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,請(qǐng)參考3-11節(jié)的說明.27制作:Jackson2003年6月1日3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確3-2-2精確度-Precision精確度或指量測(cè)的變異可以分解為兩部份:1.再現(xiàn)性(Repeatability)-因量測(cè)儀器所產(chǎn)生的變異;當(dāng)同一位操作人員以同一部?jī)x器重複測(cè)量同一個(gè)零件時(shí),所得的觀測(cè)變異.2.再生性(Reproducibility)-因量測(cè)人員所產(chǎn)生的變異;當(dāng)不同操作人員以同一部?jī)x器重複測(cè)量同一個(gè)零件時(shí),所得的觀測(cè)變異.

若要檢查量測(cè)系統(tǒng)的精確度,請(qǐng)參考第3-9節(jié)的說明.

檢視由所有操作員/零件組合所產(chǎn)生的量測(cè)圖表,以辨別量測(cè)變異中的再現(xiàn)性與生性,請(qǐng)參考3-5&3-6節(jié)的說明.1.量測(cè)精度指標(biāo):量具被使用於測(cè)量零件而產(chǎn)生數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù),我們可惟了解數(shù)據(jù)間的變異有多少是由量具所產(chǎn)生,有多少由使用量具的操用員所產(chǎn)生等等問題,再利用數(shù)據(jù)的總變異或允差變異的比例可以判定此量具是否在良好的情況下運(yùn)行,其分析與判定的方式可以透過全距法(Xbar-R)ANOVA分析法.2.解析度(Discrimination):量測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同量測(cè)尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,可區(qū)分其差異性的能力.28制作:Jackson2003年6月1日3-2-2精確度-Precision精確度或指量測(cè)的變異可3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法

MINITAB提供許多工個(gè)指令,幫助了解制程的變異有多少是因?yàn)榱繙y(cè)系統(tǒng)的變異所造成的.檢測(cè)量測(cè)系統(tǒng)的精確度(Precision)-GageR&R(Crossed)可重複性分析-GageR&R(Nested)不可重複性分析-GageRunChartGageLinearityandAccuracy-量具的線性及偏差分析-檢驗(yàn)Gage的線性與準(zhǔn)確度29制作:Jackson2003年6月1日3-3MINITAB量測(cè)系統(tǒng)分析方法MINI3-3-1GageR&RStudyGageR&R再生性與再現(xiàn)性的研究,是用來(lái)判斷制程上的變異有多少的是由量測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的.MINITABGageR&RStudy的方法有Crossed與Nested兩種.GageR&R(Crossed):每個(gè)零件可以由多位操用員重複測(cè)量.GageR&R(Nested):每個(gè)零件只以能由一位操用員測(cè)量一次,如破壞性的檢驗(yàn).在破壞性試驗(yàn)中,測(cè)量之后的量測(cè)特性會(huì)與剛開始的狀態(tài)不一樣.撞擊測(cè)試就是一個(gè)很典型的破壞性試驗(yàn).

對(duì)於再生性和再現(xiàn)性的研究,MINITAB有兩種方法:Xbar-R與ANOVA.Xbar-R的方法是將全面的變異分解為三部份:Part-to-partRepeatability與

Reproducibility.ANOVA的方法是更深入一步,將Repeatability分解為Operator與Operatorbypaet30制作:Jackson2003年6月1日3-3-1GageR&RStudyGag嚴(yán)格上來(lái)說,ANOVA方法會(huì)比Xbar-R的方法較正確,因?yàn)榭紤]到操作人員與零件/物料的交互作用,GageR&RStudy(Crossed)可以讓你選擇用Xbar-R或ANOVA的方法,而GageR&RStudy(Nested)則只能用ANOVA的方法.

假設(shè)你有需要用到破壞性的試驗(yàn),你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個(gè)批量中所有零件都是相等的.如果你無(wú)法做這樣的假設(shè),則每一批量中零件之間的變異將會(huì)掩蓋過量測(cè)系統(tǒng)的變異.

如果可以確定這樣的假設(shè)性,則破壞性試驗(yàn)該用Crossed或Nested的方法,要看你的量測(cè)過程是如何設(shè)定的.如果所有的操作員者去測(cè)量每一批量中的零件,則要選用GageR&RStudy(Crossed)的方法;如果每一個(gè)批量中的零件內(nèi)由一位操用員負(fù)峽的話,則要選用GageR&RStudy(Nested)的方法.事實(shí)上,只要操用員量測(cè)唯一的零件,就一定是Nested的設(shè)計(jì).GageR&R(Crossed)數(shù)據(jù)收集方法:準(zhǔn)備工作:在進(jìn)行一個(gè)GageR&R試驗(yàn)前,操作員的人數(shù).被量測(cè)的零件數(shù)目.每一個(gè)零件被反復(fù)測(cè)量的次數(shù).被測(cè)量的零件特性,與測(cè)量的環(huán)境都必須先行決定.通常衙點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn):31制作:Jackson2003年6月1日嚴(yán)格上來(lái)說,ANOVA方法會(huì)比Xbar-R的方A:操作員:隨機(jī)選取幾個(gè)使用量具的操作員,這可以讓我們?cè)u(píng)估量具對(duì)不同操用員的敏感度.B:零件:自同一規(guī)格的零件中隨機(jī)選取5到10個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量.C:反復(fù)測(cè)量的次數(shù):每一個(gè)零件的量測(cè)特性被每一個(gè)操作員反復(fù)測(cè)量至少二次.執(zhí)行方法:A:決定研究何種種類的變異;B:決定量測(cè)多少樣品k用重復(fù)多少次n;所使用之量具精確度應(yīng)是被量測(cè)物品公差的1/10.(如制程中所需量測(cè)的讀數(shù)精度為0.01mm,則量具應(yīng)選擇精度為0.001mm,避免監(jiān)別力不足);E:儀器設(shè)備是否受環(huán)境變化的響.分析方法量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差*6%GRR<10%A級(jí)量測(cè)值十分可靠GRR%=10%<%GRR>25%B級(jí)量測(cè)值可以采用產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL)%GRR>25%C級(jí)量測(cè)值不宜采用注:產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL):如樣品規(guī)格為0.8+0.2mm,則產(chǎn)品規(guī)格公差為0.4mm.32制作:Jackson2003年6月1日A:操作員:隨機(jī)選取幾個(gè)使用量具的操作員,這可以讓我們?cè)u(píng)“6”的意義:精密電子業(yè)都采用99.73%的信賴區(qū)依據(jù)常態(tài)分配99.73%的範(fàn)圍在Xbar+3個(gè)sigma之內(nèi),所以分子要*6(2*3)或*5.15用99.0%的信賴區(qū)間因此%GRR越大量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差也就越大,則此量測(cè)系統(tǒng)對(duì)制程結(jié)果的誤判率也就越大.A:當(dāng)再現(xiàn)性變異值大於再生性時(shí):量測(cè)機(jī)臺(tái)的結(jié)構(gòu)需設(shè)計(jì)加強(qiáng).量具的夾緊或零件定位需加以改善.量具應(yīng)進(jìn)行保養(yǎng).檢查機(jī)臺(tái)旁是否有振動(dòng)源.B:當(dāng)再生性變異值大於再現(xiàn)性時(shí):操作員的操作方式或數(shù)據(jù)讀取方式需標(biāo)準(zhǔn)化.可能需要某些治具協(xié)助操用員.量測(cè)操用規(guī)範(fàn)須再簡(jiǎn)寫.明確化.推行操用員資格認(rèn)證.33制作:Jackson2003年6月1日“6”的意義:13制作:Jackson2003年6月13-4範(fàn)例中使用的資料集在GageR&R(Cross)Study與GageRunChart的範(fàn)例說明中,都用到兩個(gè)相同的資料集:GAGE2.MTW--------量測(cè)系統(tǒng)的變異對(duì)全面變異有非常高的影響.GAGEAIAG.MTW---量測(cè)系統(tǒng)的變異對(duì)全面變異的影響很小.

你可以比較一下這兩組資料的輸出,以及由不同分析所產(chǎn)生的結(jié)果.GageLinearityandAccuracyStudy的說明範(fàn)例是GAGELIN.MTW資料集.GageR&R(Crossed)將資料架構(gòu)為每一行都有一個(gè)料件名稱/號(hào)碼.操作員(選擇性)與觀測(cè)的量測(cè)值,料件名稱/號(hào)碼與操作員的格式可以是文字或數(shù)值.34制作:Jackson2003年6月1日3-4範(fàn)例中使用的資料集在GageR&R(CGageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(jì)(每一格中的觀測(cè)樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)這些遺漏值.GageR&R(Nested)

將資料架構(gòu)為每一行有一個(gè)料件名稱/號(hào)碼.操作員與觀測(cè)的量測(cè)值.料件名稱/號(hào)碼與操作員的格式可以是文字或數(shù)值.在Operator的變數(shù)內(nèi),part是成堆的(Nested),因?yàn)槊總€(gè)操作員都只量測(cè)唯一的料件.

假設(shè)你有用到破壞性的試驗(yàn),你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個(gè)批量中的所有物料都是相等的.在以下的例子右邊的部份,Dary1的partNum與Beth的partNum1是完全不一樣的.GageR&R的研究必須是是均衡式的設(shè)計(jì)(每一格中的觀測(cè)樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)這些遺漏值.35制作:Jackson2003年6月1日GageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(jì)(每GageR&RStudy(Crossed)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Crossed)2.在Partnumbers欄位內(nèi)輸入料號(hào)/料名的資料列.3.在Measurementdata的欄位輸入包含量測(cè)的資料列.4.如果有需要,請(qǐng)使用以下所列的選項(xiàng)內(nèi)容,再按下OK鍵.36制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Crossed)2.在PaGageR&RStudy(Nested)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Nested)2.在Partorbatchnumbers欄位內(nèi)輸入包含批量/物料的料號(hào)或名稱的資料列.3.在Operators的欄位輸入包含操作員名稱或號(hào)碼的資料列.4.在Measurementdata的欄位輸入包含量測(cè)的資料列.5.如果有需要,請(qǐng)使用以下所列的選項(xiàng)內(nèi)容,再按下OK鍵.37制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Nested)2.在Par3-4-2選項(xiàng)內(nèi)容(Options)GageR&RStudy對(duì)話框加入操作員變數(shù),當(dāng)成模式中的因子--僅Ga