MSA量測系統(tǒng)分析 課件

MINITAB第三章:量測系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

3-1前言

3-2名詞解釋

3-3MINITAB量測系統(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:量測系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

33-1前言

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

統(tǒng)計制程管制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到產(chǎn)品一致的目標(biāo),但是在進行任何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系統(tǒng)所引起的.

制程開發(fā)中的每一個流程都是依據(jù)制程所量測到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計/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,然后進行機臺調(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)由量測儀器設(shè)備得到,量測數(shù)據(jù)品質(zhì)的好壞和量測系統(tǒng)是否處在一個穩(wěn)定的獎狀態(tài)下有關(guān).

例如一個量測系統(tǒng)是在穩(wěn)定的情況下,則使用同一標(biāo)準(zhǔn)片來量測某一品質(zhì)特性,取得幾個量測值,如果這些量測數(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”,同樣的如果量測結(jié)果“偏離”此一標(biāo)準(zhǔn)值達一程度,那麼我們這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“差”的,量測數(shù)據(jù)品質(zhì)的好與壞以量測系統(tǒng)在一個穩(wěn)定的情況下取得多個數(shù)據(jù)的統(tǒng)計性質(zhì)進行判定.

量測數(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)的分佈擴散的程度.如果量測儀器或人員的誤差(Error)很大,容易造成量測數(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際的變異,以誤差的制程數(shù)據(jù)來判讀制程進行調(diào)整或管制,影響是很難衡量的.2制作:Jackson2003年6月1日3-1前言任何時候進行一個制程的數(shù)據(jù)量測,你都3-1-1量測變異

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

因此量測變異太大時,會影響我們對真實制程變異的判斷,總而言之,量測系統(tǒng)分析就是檢查量測系統(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量測變異總變異是經(jīng)由量測系統(tǒng)得到又稱為3-1-2量測系統(tǒng)分析目的量測系統(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行量測系統(tǒng)分析(MSA:Measurementsystemanalysis),因為我們需要回答的問題有四點:4制作:Jackson2003年6月1日3-1-2量測系統(tǒng)分析目的量測系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:接上頁:(四點如下)儀器設(shè)備是否需要校驗.是否有人為或機臺因素造成數(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.如何決定校驗周期及頻率.總之進行量測系統(tǒng)分析,其主要目的有二點:確認(rèn)量測系統(tǒng)能滿足制程使用需求---對於新購及經(jīng)維護校驗合格后的量具設(shè)備,確認(rèn)是否能提供客觀及正確的分析評價,以評估量測設(shè)備的適用性,確保制程數(shù)據(jù)的可用性.分辨出統(tǒng)計制程管制(SPC)中,制程的特殊原因---如果量測系統(tǒng)本身的誤差很大,則使在使用SPC時,特殊原因所造成的變異可能為量測系統(tǒng)的變異所掩蓋,而無法分辨出特殊原因,以加以控制.5制作:Jackson2003年6月1日接上頁:(四點如下)總之進行量測系統(tǒng)分析,其主要目的有二點3-2名詞解釋在我們開始進行量測系統(tǒng)分析之前,我們先定義相關(guān)名詞:1.量具(Gauge):泛指各種量測儀器,包插生產(chǎn)及檢驗設(shè)備均屬之.2.量測系統(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):我們對同一個樣本做許多次的量測,然后計數(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):以同一量測方法對同一樣本在短期內(nèi)重複量測多次,所得數(shù)據(jù)彼此接近的程度.任何的量測系統(tǒng)內(nèi),要能都會有這樣的問題存在—其中之一或兩者都有.例如:你的量測儀器可能很精確,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行量測系統(tǒng)分析之前,我們先定義相3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可以分解為三部份:線性(Linearity):零件尺寸對量測系統(tǒng)影響的指標(biāo),為量測的準(zhǔn)確值與期望量測範(fàn)圍的差.一個線性的量測系統(tǒng)對其不同量測尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,測量出的量測值與真值差異的程度也就是偏差的大小,不會隨著量測尺寸的大小而有趨勢的變化.準(zhǔn)確度(Accuracy):量測系統(tǒng)差的度量值,這是量測的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值兩者之間的差.穩(wěn)定性(Stability):長期而言,量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確行為.這是以特定設(shè)備對相同零件,長時間量測一特性所得的總變異量;一個穩(wěn)定的量測系統(tǒng),對其同一個樣本可標(biāo)準(zhǔn)片的量測值不會隨著時間而有趨勢的變化或異常值的出現(xiàn).

若要檢查量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,請參考3-11節(jié)的說明.7制作:Jackson2003年6月1日3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確3-2-2精確度-Precision精確度或指量測的變異可以分解為兩部份:1.再現(xiàn)性(Repeatability)-因量測儀器所產(chǎn)生的變異;當(dāng)同一位操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.2.再生性(Reproducibility)-因量測人員所產(chǎn)生的變異;當(dāng)不同操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.

若要檢查量測系統(tǒng)的精確度,請參考第3-9節(jié)的說明.

檢視由所有操作員/零件組合所產(chǎn)生的量測圖表,以辨別量測變異中的再現(xiàn)性與生性,請參考3-5&3-6節(jié)的說明.1.量測精度指標(biāo):量具被使用於測量零件而產(chǎn)生數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計分析數(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):量測系統(tǒng)對不同量測尺寸的樣本或標(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精確度或指量測的變異可3-3MINITAB量測系統(tǒng)分析方法

MINITAB提供許多工個指令,幫助了解制程的變異有多少是因為量測系統(tǒng)的變異所造成的.檢測量測系統(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Gage的線性與準(zhǔn)確度9制作:Jackson2003年6月1日3-3MINITAB量測系統(tǒng)分析方法MINI3-3-1GageR&RStudyGageR&R再生性與再現(xiàn)性的研究,是用來判斷制程上的變異有多少的是由量測系統(tǒng)所產(chǎn)生的.MINITABGageR&RStudy的方法有Crossed與Nested兩種.GageR&R(Crossed):每個零件可以由多位操用員重複測量.GageR&R(Nested):每個零件只以能由一位操用員測量一次,如破壞性的檢驗.在破壞性試驗中,測量之后的量測特性會與剛開始的狀態(tài)不一樣.撞擊測試就是一個很典型的破壞性試驗.

對於再生性和再現(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)格上來說,ANOVA方法會比Xbar-R的方法較正確,因為考慮到操作人員與零件/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,你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個批量中所有零件都是相等的.如果你無法做這樣的假設(shè),則每一批量中零件之間的變異將會掩蓋過量測系統(tǒng)的變異.

如果可以確定這樣的假設(shè)性,則破壞性試驗該用Crossed或Nested的方法,要看你的量測過程是如何設(shè)定的.如果所有的操作員者去測量每一批量中的零件,則要選用GageR&RStudy(Crossed)的方法;如果每一個批量中的零件內(nèi)由一位操用員負(fù)峽的話,則要選用GageR&RStudy(Nested)的方法.事實上,只要操用員量測唯一的零件,就一定是Nested的設(shè)計.GageR&R(Crossed)數(shù)據(jù)收集方法:準(zhǔn)備工作:在進行一個GageR&R試驗前,操作員的人數(shù).被量測的零件數(shù)目.每一個零件被反復(fù)測量的次數(shù).被測量的零件特性,與測量的環(huán)境都必須先行決定.通常衙點考慮以下幾點:11制作:Jackson2003年6月1日嚴(yán)格上來說,ANOVA方法會比Xbar-R的方A:操作員:隨機選取幾個使用量具的操作員,這可以讓我們評估量具對不同操用員的敏感度.B:零件:自同一規(guī)格的零件中隨機選取5到10個零件進行測量.C:反復(fù)測量的次數(shù):每一個零件的量測特性被每一個操作員反復(fù)測量至少二次.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)是被量測物品公差的1/10.(如制程中所需量測的讀數(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.分析方法量測標(biāo)準(zhǔn)差*6%GRR<10%A級量測值十分可靠GRR%=10%<%GRR>25%B級量測值可以采用產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL)%GRR>25%C級量測值不宜采用注: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:隨機選取幾個使用量具的操作員,這可以讓我們評“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越大量測標(biāo)準(zhǔn)差也就越大,則此量測系統(tǒng)對制程結(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:量測機臺的結(jié)構(gòu)需設(shè)計加強.量具的夾緊或零件定位需加以改善.量具應(yīng)進行保養(yǎng).檢查機臺旁是否有振動源.B:當(dāng)再生性變異值大於再現(xiàn)性時: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.量測操用規(guī)範(fàn)須再簡寫.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,都用到兩個相同的資料集:GAGE2.MTW--------量測系統(tǒng)的變異對全面變異有非常高的影響.GAGEAIAG.MTW---量測系統(tǒng)的變異對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)為每一行都有一個料件名稱/號碼.操作員(選擇性)與觀測的量測值,料件名稱/號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(每一格中的觀測樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計方法來估計這些遺漏值.GageR&R(Nested)

將資料架構(gòu)為每一行有一個料件名稱/號碼.操作員與觀測的量測值.料件名稱/號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),因為每個操作員都只量測唯一的料件.

假設(shè)你有用到破壞性的試驗,你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個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(每一格中的觀測樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計方法來估計這些遺漏值.15制作:Jackson2003年6月1日GageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(每GageR&RStudy(Crossed)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Crossed)2.在Partnumbers欄位內(nèi)輸入料號/料名的資料列.3.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.4.如果有需要,請使用以下所列的選項內(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/物料的料號或名稱的資料列.3.在Operators的欄位輸入包含操作員名稱或號碼的資料列.4.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.5.如果有需要,請使用以下所列的選項內(nèi)容,再按下OK鍵.17制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Nested)2.在Par3-4-2選項內(nèi)容(Options)GageR&RStudy對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子對話框在每個空白行內(nèi)輸入相關(guān)訊息,當(dāng)成繪圖輸出的表頭.Options子對話框輸入一個研究變異值,變更StudyVar列(6*SD)的倍數(shù).

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

由每一個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,每頁一個圖.

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選項內(nèi)容(Options)GageR&RSt3-5GageR&RStudy(Crossed)Xbar-R方法MINITAB會先計算由每一位操作員對單一料件所有量測值的樣本全距,之后再以這些樣本全距來計算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之平均全距來計算.

對於Repeatability的部份,每個操作員的變異數(shù)成份是相同的;對於料件的變異數(shù)成份,則是以每個料件所有量測值的平均全距來計算.ANOVA方法如果Parts與Operators的欄位都有輸入,MINITAB會當(dāng)成均衡二因子的階乘設(shè)計(BalancedTwo-FactorFactorialDesign)來分析,而這兩個因子都被認(rèn)為是隨機的.模式的內(nèi)容包含Parts與Operators的主效應(yīng)項,加上Parts與Operators的交互作用項.如果未指定Operators項目,模式簡化為均衡因子變異分析模式,Parts為隨機因子.MINITAB會先以適當(dāng)?shù)哪Ｊ接嬎阕儺悢?shù)分析表,再根據(jù)變異數(shù)分析表來計算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項目不顯示的話,估計出來的變異成份可能會是負(fù)的值.19制作:Jackson2003年6月1日3-5GageR&RStudy(Crossed)Xb首先,MINITAB會顯示出全因子模式的變異數(shù)分析表.如果Parts/Operators項目的p-value值>0.25時,會重新調(diào)適一個縮減的(Reduced)模式,再用來計算變異數(shù)成份.這個縮減的模式只包含Parts與Operators的主效應(yīng)項.全因子模式(FullModel):再制性的變異數(shù)成份會分解為Operator的變異與Parts/Operators交叉項的變異.Operators變異是指不同操作員量測相同料件時所產(chǎn)生的差異.PartbyOperators交叉項變異是指所有操用員平均量測的變異.交互作用會將不同操用員對料件的量測行為考量進來.例如某一個操作員量測較小的料件時會產(chǎn)生較多的誤差,而另一個操作員則是量測較大的料件時才會產(chǎn)生更多的誤差.

以變異數(shù)成份表來解釋這些效應(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:

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會當(dāng)成隨機因子(RandomFactor).MINITAB會計算變異數(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,所以不會另外估計再制性的變異數(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會顯示出全因子模式的變異數(shù)MINITAB第三章:量測系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

3-1前言

3-2名詞解釋

3-3MINITAB量測系統(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:量測系統(tǒng)分析MSA內(nèi)容:

33-1前言

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

統(tǒng)計制程管制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到產(chǎn)品一致的目標(biāo),但是在進行任何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系統(tǒng)所引起的.

制程開發(fā)中的每一個流程都是依據(jù)制程所量測到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計/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,然后進行機臺調(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)由量測儀器設(shè)備得到,量測數(shù)據(jù)品質(zhì)的好壞和量測系統(tǒng)是否處在一個穩(wěn)定的獎狀態(tài)下有關(guān).

例如一個量測系統(tǒng)是在穩(wěn)定的情況下,則使用同一標(biāo)準(zhǔn)片來量測某一品質(zhì)特性,取得幾個量測值,如果這些量測數(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”,同樣的如果量測結(jié)果“偏離”此一標(biāo)準(zhǔn)值達一程度,那麼我們這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)是“差”的,量測數(shù)據(jù)品質(zhì)的好與壞以量測系統(tǒng)在一個穩(wěn)定的情況下取得多個數(shù)據(jù)的統(tǒng)計性質(zhì)進行判定.

量測數(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)的分佈擴散的程度.如果量測儀器或人員的誤差(Error)很大,容易造成量測數(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際的變異,以誤差的制程數(shù)據(jù)來判讀制程進行調(diào)整或管制,影響是很難衡量的.22制作:Jackson2003年6月1日3-1前言任何時候進行一個制程的數(shù)據(jù)量測,你都3-1-1量測變異

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

因此量測變異太大時,會影響我們對真實制程變異的判斷,總而言之,量測系統(tǒng)分析就是檢查量測系統(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量測變異總變異是經(jīng)由量測系統(tǒng)得到又稱為3-1-2量測系統(tǒng)分析目的量測系統(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行量測系統(tǒng)分析(MSA:Measurementsystemanalysis),因為我們需要回答的問題有四點:24制作:Jackson2003年6月1日3-1-2量測系統(tǒng)分析目的量測系統(tǒng)的潛在影響因子如下圖:接上頁:(四點如下)儀器設(shè)備是否需要校驗.是否有人為或機臺因素造成數(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.如何決定校驗周期及頻率.總之進行量測系統(tǒng)分析,其主要目的有二點:確認(rèn)量測系統(tǒng)能滿足制程使用需求---對於新購及經(jīng)維護校驗合格后的量具設(shè)備,確認(rèn)是否能提供客觀及正確的分析評價,以評估量測設(shè)備的適用性,確保制程數(shù)據(jù)的可用性.分辨出統(tǒng)計制程管制(SPC)中,制程的特殊原因---如果量測系統(tǒng)本身的誤差很大,則使在使用SPC時,特殊原因所造成的變異可能為量測系統(tǒng)的變異所掩蓋,而無法分辨出特殊原因,以加以控制.25制作:Jackson2003年6月1日接上頁:(四點如下)總之進行量測系統(tǒng)分析,其主要目的有二點3-2名詞解釋在我們開始進行量測系統(tǒng)分析之前,我們先定義相關(guān)名詞:1.量具(Gauge):泛指各種量測儀器,包插生產(chǎn)及檢驗設(shè)備均屬之.2.量測系統(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):我們對同一個樣本做許多次的量測,然后計數(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):以同一量測方法對同一樣本在短期內(nèi)重複量測多次,所得數(shù)據(jù)彼此接近的程度.任何的量測系統(tǒng)內(nèi),要能都會有這樣的問題存在—其中之一或兩者都有.例如:你的量測儀器可能很精確,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行量測系統(tǒng)分析之前,我們先定義相3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可以分解為三部份:線性(Linearity):零件尺寸對量測系統(tǒng)影響的指標(biāo),為量測的準(zhǔn)確值與期望量測範(fàn)圍的差.一個線性的量測系統(tǒng)對其不同量測尺寸的樣本或標(biāo)準(zhǔn)片,測量出的量測值與真值差異的程度也就是偏差的大小,不會隨著量測尺寸的大小而有趨勢的變化.準(zhǔn)確度(Accuracy):量測系統(tǒng)差的度量值,這是量測的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值兩者之間的差.穩(wěn)定性(Stability):長期而言,量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確行為.這是以特定設(shè)備對相同零件,長時間量測一特性所得的總變異量;一個穩(wěn)定的量測系統(tǒng),對其同一個樣本可標(biāo)準(zhǔn)片的量測值不會隨著時間而有趨勢的變化或異常值的出現(xiàn).

若要檢查量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,請參考3-11節(jié)的說明.27制作:Jackson2003年6月1日3-2-1準(zhǔn)確度-Accuracy通常量測系統(tǒng)的準(zhǔn)確3-2-2精確度-Precision精確度或指量測的變異可以分解為兩部份:1.再現(xiàn)性(Repeatability)-因量測儀器所產(chǎn)生的變異;當(dāng)同一位操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.2.再生性(Reproducibility)-因量測人員所產(chǎn)生的變異;當(dāng)不同操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.

若要檢查量測系統(tǒng)的精確度,請參考第3-9節(jié)的說明.

檢視由所有操作員/零件組合所產(chǎn)生的量測圖表,以辨別量測變異中的再現(xiàn)性與生性,請參考3-5&3-6節(jié)的說明.1.量測精度指標(biāo):量具被使用於測量零件而產(chǎn)生數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計分析數(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):量測系統(tǒng)對不同量測尺寸的樣本或標(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精確度或指量測的變異可3-3MINITAB量測系統(tǒng)分析方法

MINITAB提供許多工個指令,幫助了解制程的變異有多少是因為量測系統(tǒng)的變異所造成的.檢測量測系統(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Gage的線性與準(zhǔn)確度29制作:Jackson2003年6月1日3-3MINITAB量測系統(tǒng)分析方法MINI3-3-1GageR&RStudyGageR&R再生性與再現(xiàn)性的研究,是用來判斷制程上的變異有多少的是由量測系統(tǒng)所產(chǎn)生的.MINITABGageR&RStudy的方法有Crossed與Nested兩種.GageR&R(Crossed):每個零件可以由多位操用員重複測量.GageR&R(Nested):每個零件只以能由一位操用員測量一次,如破壞性的檢驗.在破壞性試驗中,測量之后的量測特性會與剛開始的狀態(tài)不一樣.撞擊測試就是一個很典型的破壞性試驗.

對於再生性和再現(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)格上來說,ANOVA方法會比Xbar-R的方法較正確,因為考慮到操作人員與零件/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,你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個批量中所有零件都是相等的.如果你無法做這樣的假設(shè),則每一批量中零件之間的變異將會掩蓋過量測系統(tǒng)的變異.

如果可以確定這樣的假設(shè)性,則破壞性試驗該用Crossed或Nested的方法,要看你的量測過程是如何設(shè)定的.如果所有的操作員者去測量每一批量中的零件,則要選用GageR&RStudy(Crossed)的方法;如果每一個批量中的零件內(nèi)由一位操用員負(fù)峽的話,則要選用GageR&RStudy(Nested)的方法.事實上,只要操用員量測唯一的零件,就一定是Nested的設(shè)計.GageR&R(Crossed)數(shù)據(jù)收集方法:準(zhǔn)備工作:在進行一個GageR&R試驗前,操作員的人數(shù).被量測的零件數(shù)目.每一個零件被反復(fù)測量的次數(shù).被測量的零件特性,與測量的環(huán)境都必須先行決定.通常衙點考慮以下幾點:31制作:Jackson2003年6月1日嚴(yán)格上來說,ANOVA方法會比Xbar-R的方A:操作員:隨機選取幾個使用量具的操作員,這可以讓我們評估量具對不同操用員的敏感度.B:零件:自同一規(guī)格的零件中隨機選取5到10個零件進行測量.C:反復(fù)測量的次數(shù):每一個零件的量測特性被每一個操作員反復(fù)測量至少二次.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)是被量測物品公差的1/10.(如制程中所需量測的讀數(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.分析方法量測標(biāo)準(zhǔn)差*6%GRR<10%A級量測值十分可靠GRR%=10%<%GRR>25%B級量測值可以采用產(chǎn)品規(guī)格公差(USL-LSL)%GRR>25%C級量測值不宜采用注: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:隨機選取幾個使用量具的操作員,這可以讓我們評“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越大量測標(biāo)準(zhǔn)差也就越大,則此量測系統(tǒng)對制程結(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:量測機臺的結(jié)構(gòu)需設(shè)計加強.量具的夾緊或零件定位需加以改善.量具應(yīng)進行保養(yǎng).檢查機臺旁是否有振動源.B:當(dāng)再生性變異值大於再現(xiàn)性時: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.量測操用規(guī)範(fàn)須再簡寫.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,都用到兩個相同的資料集:GAGE2.MTW--------量測系統(tǒng)的變異對全面變異有非常高的影響.GAGEAIAG.MTW---量測系統(tǒng)的變異對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)為每一行都有一個料件名稱/號碼.操作員(選擇性)與觀測的量測值,料件名稱/號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(每一格中的觀測樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計方法來估計這些遺漏值.GageR&R(Nested)

將資料架構(gòu)為每一行有一個料件名稱/號碼.操作員與觀測的量測值.料件名稱/號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),因為每個操作員都只量測唯一的料件.

假設(shè)你有用到破壞性的試驗,你必須要有足夠的證據(jù)確定同一個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(每一格中的觀測樣本數(shù)要一樣)與重復(fù).如果有遺漏值,可以用一些統(tǒng)計方法來估計這些遺漏值.35制作:Jackson2003年6月1日GageR&R的研究必須是均衡式的設(shè)計(每GageR&RStudy(Crossed)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Crossed)2.在Partnumbers欄位內(nèi)輸入料號/料名的資料列.3.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.4.如果有需要,請使用以下所列的選項內(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/物料的料號或名稱的資料列.3.在Operators的欄位輸入包含操作員名稱或號碼的資料列.4.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.5.如果有需要,請使用以下所列的選項內(nèi)容,再按下OK鍵.37制作:Jackson2003年6月1日GageR&RStudy(Nested)2.在Par3-4-2選項內(nèi)容(Options)GageR&RStudy對話框加入操作員變數(shù),當(dāng)成模式中的因子--僅Ga