MSA量測系統(tǒng)分析概論

量測系統(tǒng)分析課程內(nèi)容大綱

~簡介

~量測系統(tǒng)變異類別

~量具再生性與再現(xiàn)性之分析

~分析後的判斷

~實例演練1第一頁，共六十四頁。簡介儀校VS.量測系統(tǒng)分析2第二頁，共六十四頁。簡介3第三頁，共六十四頁。簡介量測系統(tǒng)之書面程序應(yīng)包含:選擇量測項目之規(guī)格及執(zhí)行測試的環(huán)境。規(guī)定數(shù)據(jù)收集﹑記錄及分析的方式。定義重要條件及原則之作業(yè)方法。範(fàn)例。追溯之標(biāo)準(zhǔn)。4第四頁，共六十四頁。簡介量測設(shè)備管理規(guī)定應(yīng)包含:管理體系的建立(集中管理型或分散管理型)。設(shè)備選購、保管、借出、歸還、校驗、修理、報廢等。履歷卡。5第五頁，共六十四頁。簡介名詞定義表示數(shù)據(jù)品質(zhì)高低的統(tǒng)計特性，最常用的是：準(zhǔn)確度（Accuracy）是指量測數(shù)據(jù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差異；精密度（Precision）是指量測數(shù)據(jù)本身的差異。解析度：又稱靈敏度，是指量測儀器所能顯示的最小量測單位。6第六頁，共六十四頁。簡介何謂量測系統(tǒng)？1.量具Gage

任何用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備或工具，包括GO/NOGO治具。2.量測系統(tǒng)MeasurementSystem

操作程序、操作環(huán)境、量具、軟體與人員等用以對量測品質(zhì)特性數(shù)據(jù)之組合。7第七頁，共六十四頁。簡介量測系統(tǒng)概述量測系統(tǒng)分析的目的主要是在所處的環(huán)境下求得該量測系統(tǒng)之變異，進(jìn)而分析此變異的程度。分析時應(yīng)注意下列事項：量具之允收條件量具間如何進(jìn)行比對單一量具在修理前與修理後之比較長期之量具能力評估量具之管制作業(yè)8第八頁，共六十四頁。簡介量測系統(tǒng)必須具備的統(tǒng)計特性1.量測系統(tǒng)必須在統(tǒng)計管制下。 亦即量測系統(tǒng)之變異僅根源於“共同原因”（commoncauses）；非基於“特殊原因”（specialcauses）。2.量測系統(tǒng)之變異性須相對小於製造時生產(chǎn)製程的變異性。3.量測系統(tǒng)之變異性須相對小於產(chǎn)品規(guī)格界限。9第九頁，共六十四頁。簡介量測系統(tǒng)必須具備的統(tǒng)計特性4.量測的最小刻度必須小於製程變異或規(guī)格界限較小的1/10（即down一個degree）。5.因量測項目的改變，量測系統(tǒng)的統(tǒng)計特性可能改變，但最大的（最壞的）量測系統(tǒng)變異必須小於製程變異或規(guī)格界限較小者。10第十頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異量測系統(tǒng)的變異主要有六種：1.偏差Bias2.再現(xiàn)性Repeatability3.再生性Reproducibility4.穩(wěn)定性Stability5.線性Linearity6.零件變異PartVariation11第十一頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異偏差Bias觀察值和參考值之間的差。亦即觀測的量測平均值與相同零件使用精密檢驗而得的標(biāo)準(zhǔn)平均值之差。同一人使用同一量具量測同一零件之相同特性多次所得的平均值與真值(或參考值)之間的偏差值。12第十二頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異偏差Bias計算公式：偏差=觀察平均值－真值參考值VT（標(biāo)準(zhǔn)值）觀測平均值VABias13第十三頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異偏差Bias造成偏差相對大的可能原因： 1.主量測值錯誤 2.量具磨損 3.量具之製造尺寸錯誤 4.量具量測特性錯誤 5.量具未經(jīng)適當(dāng)校正 6.作業(yè)者不適當(dāng)?shù)氖褂昧烤?/p>

14第十四頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異偏差Bias例題： 已知一零件真值為0.8mm，零件之製程變異為0.70mm。一作業(yè)者量測同一零件10次，量測值如下：X1=0.75 X2=0.75 X3=0.80 X4=0.80 X5=0.65 X6=0.80X7=0.75 X8=0.75 X9=0.75X10=0.70 其偏差為何？

15第十五頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異偏差Bias解答：

VA=Xi/10

=0.75 VT=0.8

則Bias=VA-VT=-0.05

％Bias=100(|Bias|/製程變異) ﹦100（0.05/0.70） ﹦7.1％ 16第十六頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異再現(xiàn)性Repeatability是指同一個量具由同ㄧ作業(yè)員對同一零件量測多次而得的量測值之變異；同時又可稱為量具變異（EV:EquipmentVariation）。

再現(xiàn)性17第十七頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異再現(xiàn)性Repeatability量具再現(xiàn)性可由R管制圖呈現(xiàn)，當(dāng)R管制圖失去管制時，通常表示量測程序之定值有問題。公式為：

EV=5.15*e=5.15*Ｒ/d2

=Ｋ1*Ｒ

Ｒ 為全距平均值Ｋ1為再現(xiàn)性係數(shù)，與量測次數(shù)有關(guān) 18第十八頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異再生性Reproducibility是指不同作業(yè)者以相同的量具量測相同產(chǎn)品之特性時，量測平均值之變異；同時又可稱作業(yè)員變異（AV:AppraiseVariance）：

作業(yè)員Ａ作業(yè)員Ｂ作業(yè)員Ｃ再生性19第十九頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異再生性Reproducibility作業(yè)員變異表示可分配至每一作業(yè)者的偏差，當(dāng)此變異出現(xiàn)時，則單一作業(yè)者全平均將會有偏差，此現(xiàn)象可由X管制圖中比較每一零件之作業(yè)者平均值而發(fā)現(xiàn)，公式： ＡV

=[（5.15*o

）2

－EV2/nr]1/2

AV

=0if（5.15*o

）2

－EV2/nr≦0n表零件個數(shù)；r表一個零件重複量測的次數(shù)。o=Ro/d2

20第二十頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異穩(wěn)定性Stability又稱為漂移（Drift），是指不同時間量測值之變異。同一人使用同一量具於不同時間量測同一零件之相同特性所得知變異。21第二十一頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異穩(wěn)定性Stability此量測方法有兩種：1.以相同標(biāo)準(zhǔn)件在不同時間以同一量具量測所得知變異；2.以相同量具在不同時間量測同一零件所得的變異。

時間1時間2穩(wěn)定性22第二十二頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異穩(wěn)定性Stability計算公式：e=R/2

(應(yīng)小於p：製程標(biāo)準(zhǔn)差，該量具穩(wěn)定性才適合量測該製程）

23第二十三頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity整個量具在預(yù)期操作範(fàn)圍內(nèi)，量具準(zhǔn)確度值之差。由最適合的準(zhǔn)確度平均值與標(biāo)準(zhǔn)樣本值所構(gòu)成的迴歸線，其斜率乘以樣本之製程變異（或公差）即代表量具線性。簡單的說即指量具在使用範(fàn)圍內(nèi)偏移差異之分布狀況。無偏差偏差參考值觀測值24第二十四頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity例題：作業(yè)者量測5個不同零件，其真值分別2.00mm,4.00mm,6.00mm,8.00mm及10.00mm，每一個零件量12次，如下表：已知製程變異為6.0

25第二十五頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity例題：

26第二十六頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity解答：依上表，可計算出零件之平均值與偏移，再依據(jù)偏移與真值的關(guān)係，可得線性分布狀況

27第二十七頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity解答：同時，可計算迴歸線：y=a+bx；b=[xy-(xy/n)]/[x2-(x)2/n]=-0.1317a=y-bx=0.7367(y,x取其平均值)

28第二十八頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity解答：∴Bias=a+bx=0.7367-0.1317y

線性＝｜斜率｜*製程變異 ＝0.1317*6.00＝0.79％線性＝100（線性/製程變異）＝13.17％→綜合可知線性是由斜率所決定，斜率越小則線性越佳 29第二十九頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異線性Linearity若量具為非線性，其可能的原因有：1.在作業(yè)範(fàn)圍的高低兩端，量具校正不適當(dāng)2.最大或最小的標(biāo)準(zhǔn)值錯誤3.量具磨損4.可能須檢討量具內(nèi)部之設(shè)計特性 30第三十頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異零件變異PartVariation零件變異為製程中個別零件量測平均值之變異通常公式可表示為：PV

=5.15*P

=5.15*

RP

/d2=K3

*

RP

RP則為零件之最大差異，K3為係數(shù)與零件數(shù)有關(guān)

31第三十一頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異零件變異PartVariation例題：三個作業(yè)員ABC，將10個零件分別量測兩次，數(shù)值如下表，求出零件變異為何？32第三十二頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異零件變異PartVariation解答：1.Ｒa=0.045；Ｒb=0.04；Ｒc

=0.02；Ｒ

=1/3(0.045+0.04+0.02)=0.035∴EV

=0.035*4.56=0.16 2.計算個人每次量測10個零件之平均值，再計算兩次總平均值，求出最大與最小的差值即：

XDIFF=0.83-0.77=0.06

∴AV

=[(0.06*2.7)2-(0.162/(10*2))]1/2=0.158=0.163.計算每個零件的平均值XP﹐再取XP之全距Ｒp

即＝0.55

∴PV

=0.55*1.62=0.8933第三十三頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)的變異準(zhǔn)確度指標(biāo)：Accuracy,Bias,Resolution(Sensitivity),Linearity精密度指標(biāo)：Repeatability,Reproducibility,Stability34第三十四頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？所謂的量測系統(tǒng)GRR，就是指量測系統(tǒng)的再現(xiàn)性與再生性的變異；自一生產(chǎn)線生產(chǎn)的同一規(guī)格零件或物品間的變異一直是客戶所關(guān)心的，若零件變異大，則與相關(guān)零件組合後，將造成更大誤差累積35第三十五頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？1.再現(xiàn)性Repeatability包含量測儀器本身的變異及零件內(nèi)引起的變異。同一個人使用同一量具量測同一零件之相同特性多次所得的變異。又稱量具變異（EquipmentVariation;EV）

36第三十六頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？2.再生性

Reproducibility

包含作業(yè)者使用量具不熟悉或量具的校正須更清楚的定義。不同人使用同一量具量測同一零件之相同特性所得的變異。37第三十七頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？同一規(guī)格零件之變異大小是否可以被量測出來，又決定量測程序在製程中量測產(chǎn)品間變異性是否適當(dāng)，有賴於量測系統(tǒng)能力。量測系統(tǒng)GRR是主要使用的量測系統(tǒng)分析方法之一。38第三十八頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？⊙量測系統(tǒng)GRR的實質(zhì)數(shù)學(xué)公式表示法：（量測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)差）

R&R=[EV2+AV2]1/2

⊙零件間變異（製程變異）：同一人或不同人使用同一量具測不同零件之相同特性所得知變異。零件間標(biāo)準(zhǔn)差：p=Ｒp/d2

零件間變異：PV=5.15*p39第三十九頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析何謂量測系統(tǒng)GageR&R？

⊙量測系統(tǒng)之誤差有量具準(zhǔn)確度、再現(xiàn)性、再生性、穩(wěn)定度及線性之總和?！蚜繙y系統(tǒng)全變異為：

TV=[R&R2+PV2]1/240第四十頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析變異的百分比％EV=(EV/TV)*100%％AV=(AV/TV)*100%％PV=(PV/TV)*100%％R&R=(R&R/TV)*100%41第四十一頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析不適用：破壞性量測。同一Sample

之量測數(shù)據(jù)與量測次數(shù)／時間呈高度相關(guān)。42第四十二頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析量測系統(tǒng)的分析流程43第四十三頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析計量值GRR分析法一般使用的方法有：平均值與全距分析法（AR法：AverageandRangeMethod）變異數(shù)分析法（ANOVA）44第四十四頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析計數(shù)值GRR分析法是以特定設(shè)計之界限與零件比較，若在界限內(nèi)則可以接受零件，否則拒收。計數(shù)值量具不像計量值量具一樣，他不能指出零件有多好或多壞，只指出零件是好或壞的。一般使用的方法有：短期分析法（shortmethod）長期分析法（longmethod）45第四十五頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析AR法可分析R&R，但不含他們的交互作用。優(yōu)點：計算方便反覆量測次數(shù)≦10次，則準(zhǔn)確度極高代數(shù)定義：m：作業(yè)員人數(shù)；n：零件個數(shù)；r：重複量測次數(shù)；R：全距平均值Rp：零件全距=零件平均值之Max-MinRo：作業(yè)員全距=作業(yè)員平均值之Max-Min46第四十六頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析AR法範(fàn)例練習(xí)三個熟練的作業(yè)員，自同一批產(chǎn)品中任選5個零件，定點測定量測兩次，數(shù)據(jù)如下：47第四十七頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析AR法範(fàn)例練習(xí)解答m=n=r=R=Ro=Rp=EV=5.15(R/d2)=(查表d2

取r=2，g=15)AV=(查表d2

取m=3，g=1)R&R=PV=(查表d2

取n=5，g=1)TV=48第四十八頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析AR法範(fàn)例練習(xí)解答％EV=(EV/TV或允差）*100％=％AV=(AV/TV或允差）*100％

=％R&R=(R&R/TV或允差）*100％

=%PV=(PV/TV或允差）*100％

=49第四十九頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析ANOVA50第五十頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析ShortMethod：以特定設(shè)計之界限與零件比較，若在界限內(nèi)則接受，否則拒收零件。範(fàn)例說明：選擇20個零件來執(zhí)行，在避免作業(yè)者偏差之方法下，由兩位作業(yè)者量測所有零件兩次，其中零件須有4-6個為確定之不良品。若所有量測結(jié)果相同，則量具可被接受；若有量測結(jié)果不一樣，則此量具須被改善或再評估或?qū)で筇娲牧繙y系統(tǒng)。51第五十一頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析

LongMethod：由一些選定零件中，取得的標(biāo)準(zhǔn)量測值組成。步驟說明：step1：選定零件（須知零件的標(biāo)準(zhǔn)量測值）依實際上一般近似等間距，選取8個零件最大及最小值之兩零件，代表期望的量具誤差範(fàn)圍step2：選好的零件由量具執(zhí)行20次（m）重複量測，並記錄允收數(shù)目（a）step3：最小值之零件a=0(零件都NG)，最大值之零件a=20(零件都允收)，其餘六個零件則為1≦a≦19，若無法符合上述條件，則一直找。52第五十二頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析

LongMethod：step3：if

最小值之零件a0，則取更小零件if

最大值之零件a20，則取更大零件if

其他六個不在1≦a≦19，則可在範(fàn)圍內(nèi)的選擇點上選擇其他零件step4：計算每一零件的允收率PaPa=(a+0.5)/m;ifa/m<0.5,a0Pa=(a-0.5)/m;ifa/m>0.5,a20Pa=0.5;ifa/m=0.553第五十三頁，共六十四頁。量測系統(tǒng)分析

LongMethod：step5：將計算過的機(jī)率點繪在常態(tài)機(jī)率紙上，再經(jīng)由這些點劃