測量系統(tǒng)分析課件(PPT 85頁).ppt

測量系統(tǒng)分析 MeasurementSystemsAnalysis 主題探討 量測系統(tǒng)分析概說量測系統(tǒng)變異的類型如何進行量測系統(tǒng)分析資料的類型MSA的解析與對策圖形與數字的判讀 量測系統(tǒng)分析概說 製程中所獲取的任何數據及量測資料都是 真值 嗎 如果你相信 那麼它們的品質 精確性 有多好 你的依據為何 客戶也認同嗎 如果你不相信 勢必後續(xù)的分析 這些資料都不適用 那麼你又該怎麼辦 量測系統(tǒng)分析概說 什麼是量測系統(tǒng)分析在量測過程中所得到的 量測值 絕不會是 真值 因為量測者所讀取的數據包含了 真值 以及量測的 變異 量測系統(tǒng)分析 MSA 提供一種系統(tǒng)性的方法 以鑑別出整體的製程變異中 有多少是來自於量測系統(tǒng)的變異 觀察值 實際值 量測誤差 量測系統(tǒng)分析概說 為什麼要進行量測系統(tǒng)分析確認目前的量測系統(tǒng)是否可接受獲得精確的量測資料找出量測系統(tǒng)的變異源確認改善量測系統(tǒng)的方向 透過量測系統(tǒng)收集流程中所有的資訊 同時也依據它作為系統(tǒng)修正的依據 量測系統(tǒng)分析概說 一個好的量測系統(tǒng)應具備1 適當的鑑別度 Discrimination 及敏感度 Sensitivity 2 在統(tǒng)計管制內3 量測系統(tǒng)變異相對於規(guī)格限制必須要小4 有效的解析度 且變異相對於製程變異必須要小 測量系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性 測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中 這意味著測量系統(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)計穩(wěn)定性 測量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小 變差應小于公差帶 1 測量精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者 一般來說 測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一 測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化 若真的如此 則測量系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者 2 標準 國家標準第一級標準 連接國家標準和私人公司 科研機構等 初級標準第二級標準 從第一級標準傳送到第二級標準 工作標準 從第二級標準傳送到工作標準 又叫生產標準 3 0 120 USL LSL 什麼是量測系統(tǒng)變異 我們的量測系統(tǒng)是否變異太大 而無法發(fā)現(xiàn)目前流程的變異水準 2量測變異 GRR 2再生性 AV 2再現(xiàn)性 EV 2總變異 TV 2部品變異 PV 2量測變異 GRR 量測系統(tǒng)變異的類型 你可以利用魚骨圖 找出可能造成量測系統(tǒng)變異的因素 S W I P E 量測系統(tǒng)變異的來源 測量系統(tǒng)的評定 測量系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段 稱為第一階段和第二階段第一階段 明白該測量過程並確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要 第一階段試驗主要有二個目的 確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性 此項必須在使用前進行 發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響 例如溫度 濕度等 以決定其使用之空間及環(huán)境 4 量測系統(tǒng)變異的類型 第二階段的評定目的是在驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認為是可行的 應持續(xù)具有恰當的統(tǒng)計特性 常見的就是 量具R R 是其中的一種型式 5 各項定義 量具 任何用來獲得測量結果的裝置 包括用來測量合格 不合格的裝置 監(jiān)視和測量 測量系統(tǒng) 用來獲得表示產品或過程特性的數值的系統(tǒng) 稱之為測量系統(tǒng) 測量系統(tǒng)是與測量結果有關的儀器 設備 軟件 程序 操作人員 環(huán)境的集合 量具重復性 指同一個評價人 采用同一種測量儀器 多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值 數據 的變差 6 量具再現(xiàn)性 指由不同的評價人 采用相同的測量儀器 測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差 穩(wěn)定性 指測量系統(tǒng)在某持續(xù)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 7 偏倚 指同一操作人員使用相同量具 測量同一零件之相同特性多次數所得平均值與采用更精密儀器測量同一零件之相同特性所得之平均值之差 即測量結果的觀測平均值與基準值的差值 也就是我們通常所稱的 準確度 線性 指測量系統(tǒng)在預期的工作范圍內偏倚的變化 8 量測系統(tǒng)之測試方法應有書面化程序 l范例l選擇量測項目之規(guī)格及執(zhí)行測試的環(huán)境 l規(guī)定數據收集 記錄及分析之方式 l定義重要條件及原則之作業(yè)方式 追溯之標準 選擇 制定檢定方法 當選擇或制定檢定方法時 一般考慮之因素如下 1 是否使用可追溯國家標準之標準 其適用標準是何級水準 標準通常為評估量測系統(tǒng)精確度之基本 在階段二評估測試時 應采用盲目測量或是易于取得量測值的方式 所謂盲目測試是指當作業(yè)者執(zhí)行量測時 事先不知被測物是否有任何不同 而在實際的量測環(huán)境下執(zhí)行量測 選擇 制定檢定方法 1 檢定之成本 2 檢定所需之時間 3 對于非眾所皆知的條文應予以定義 如再現(xiàn)性 再生性 等 4 是否此量測系統(tǒng)所取得之量測將用以比較其它量測系統(tǒng)所取得之量測 如是 則其中之一的量測系統(tǒng)應考慮采用可追溯 1 項標準之檢定方法 階段二評估之頻率 應視該量測系統(tǒng)之統(tǒng)計特性對設施之重要性而定 分析時機 新生產之產品PV有不同時新儀器 EV有不同時新操作人員 AV有不同時易損耗之儀器必須注意其分析頻率 9 量測值的平均與實際值的平均差異就是變異的程度 經由最準確的量測設備量測所得到的實際平均值是最好的 量具的準確性 再現(xiàn)性 獲得一致性的結果 操作者在一段相對短的期間內 使用相同的量測儀器 對同一零件的同一特性量測多次 所得到的量測變異 量具的再現(xiàn)性 相同量測條件時重覆量測的變異也就是管制圖上RChart的 組內變異 再現(xiàn)性 在一段相對短的期間內 因不同的操作者 相同的環(huán)境 相同的量具或相同的設定等條件的改變 量測同一零件的同一特性 所得到量測平均值的變異 量具的再生性 A B C 再生性 不同量測條件間量測的變異 也就是管制圖上X barChart的 組間變異 再生性 指作業(yè)者變異是定值 由 CHART中比較每一平均值可發(fā)現(xiàn) 再生性或作業(yè)者變異之估計標準差作業(yè)者變異或再生性為某一作業(yè)者最大平均全距與最小平均全距之差 但再生性受量具變異之影響 故必須減去量具變異 即調整后n 零件數r 量測次數 對同一量具在不同時間點量測相同部件所獲得的至少兩組量測值之平均差異代表其穩(wěn)定性 量具的穩(wěn)定性 為什麼了解量測系統(tǒng)變異很重要 如果量測系統(tǒng)的變異很大 會增加下列事件發(fā)生的機率 規(guī)格範圍內的產品會被拒絕 而且規(guī)格外的產品可能會被接受重點是 我們必須知道實際的流程變異中 量測變異到底有多大 而且這個變異有多少是因為量測系統(tǒng)所造成的 量測系統(tǒng)變異必須加以驗證 量測系統(tǒng)變異可能扭曲真正的製程能力 量測系統(tǒng)的變異愈高 觀測值相對於真值的分散程度也愈大 對不適合的量測單位我們應採取什麼行動 若量測儀器允許 應儘可能量測或讀取小數點以下數位的值有時量測單位太大或簡易 使量測者為避免 他們相信的 讀取噪音 noise 而在量測時縮短的某部分的水平應尋求量測單位較小 精度較小 的量測儀器 不適切的量測單位 這是最基本的量測系統(tǒng)問題之一且並不需要特別的研究就可以發(fā)現(xiàn)同時可藉由繪製流程輸出的結果 推移圖 輕易的發(fā)現(xiàn)鑑別力不夠是因為量測單位太大 而失去統(tǒng)計分析的效果 即當量測單位大於流程的標準差時 表示量測的鑑別力不夠 連續(xù)型資料量測系統(tǒng)的一般性問題 量測單位若太大 則無法適切的反映出目前的變異量測系統(tǒng)的鑑別力不夠 是由於量測的進位 round off 太大 R R之分析 決定研究主要變差形態(tài)的對象 使用 全距及平均數 或 變差數分析 方法對量具進行分析 于制程中隨機抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程 選2 3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進行測量 測試人員將操作員所讀數據進行記錄 研究其重復性及再現(xiàn)性 作業(yè)員應熟悉並了解一般操作程序 避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度 同時評估量具對不同操作員熟練度 10 10的法則 若量測系統(tǒng)要有效的偵測流程變異它必須要具備足夠的鑑別力 Adequatelevelofdiscrimination 最快的方式就是應用10的法則量具必須能夠將流程的容差 processtolerance 區(qū)分為至少十個刻度 incrementsteps 如下圖所示 容差 Tolerance 量具的最大精度1 0000 1000 1000 0100 0100 001 規(guī)格上限 10個以上的刻度 規(guī)格下限 針對重要特性 尤指是有特殊符號指定者 所使用量具的精確度應是被測量物品公差的1 10 即其最小刻度應能讀到1 10過程變差或規(guī)格公差較小者 如 過程中所需量具讀數的精確度是0 01m m 則測量應選擇精確度為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是被測量物品公差的1 5 試驗完后 測試人員將量具的重復性及再現(xiàn)性數據進行計算如附件一 R R數據表 附件二 R R分析報告 依公式計算並作成 R管制圖或直接用表計算即可 11 資料收集 一般的GageR R研究需符合下列條件要求 2 3位操作者量測10個部件每次量測重複2 3次如此可以讓我們計算以下的量測變異 個別操作者及量具的組內變異 再現(xiàn)性 不同操作者的組間變異 再生性 資料收集 續(xù) 1 使用實際的生產設備2 人員為經常使用該設備的操作員3 以經常使用的量具進行量測4 依據計劃進行資料收集5 在現(xiàn)場 shopfloor 進行 為了獲取量測系統(tǒng)的實際變異 realmeasurementsystem 我們要在實際的流程中執(zhí)行量測 儘可能依日常的活動 Businessasusual 來進行這個步驟 結果分析 當重復性 AV 變差值大于再現(xiàn)性 EV 時 量具的結構需在設計增強 量具的夾緊或零件定位的方式 檢驗點 需加以改善 量具應加以保養(yǎng) 當再現(xiàn)性 EV 變差值大于重復性 AV 時 作業(yè)員對量具的操作方法及數據讀取方式應加強教育 作業(yè)標準應再明確訂定或修訂 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 量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析 並作記錄 12 測量系統(tǒng)R R分析 均值 極差法 這里介紹常用的均值 極差法 用來研究測量系統(tǒng)的雙性 R R 它也稱大樣法 LongMethod 研究R R的前提是測量系統(tǒng)已經過校準 而且其偏倚 線性及穩(wěn)定性已經過評價并認為可接受 13 MSA圖形解說分析 Tolerance 5 15 GRR USL LSL 30 與規(guī)格公差比 GRR GRR TV 30 與總變異比 LSL USL 總變異TV PV GRR 零件變異PV 量測變異GRR 型態(tài)1 型態(tài)2 型態(tài)3 型態(tài)4 LSL USL USL USL USL LSL LSL LSL 改善量測 改善量測 改善零件分佈 StudyVar GRR PV 30 與零件變異比 2 2 以下舉一典型情況說明此方法 1確定M名操作者A B C 選定N個被測零件 按1 2 編號 被選定零件盡可能反映整個過程的變差 1 1測取數據 A以隨機順序測取所有數據并記錄之 B C 在不知他人測量結果的前提下 以同樣方法測量各零件的數據并記錄之 再以隨機順序重復上述測量r次 如2 3次 14 2數據處理2 1極差計算 15 2 2均值計算 16 3結果分析以下計算的變差均以99 的正態(tài)概率為基礎 即變差 5 15 3 1重復性 17 3 2再現(xiàn)性 18 3 3測量系統(tǒng)雙性 R R 3 4零件變差 19 3 5總變差3 6各變差占總變差的百分比 AV AV TVX100 R R R R TVX100 PV PV TVX100 EV EV TVX100 20 應同時將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 R R可接受的條件是 30 不可接受 應改進 21 數值30 的誤差測量系統(tǒng)不能接受 須予以改進 進行各種勢力發(fā)現(xiàn)問題并改正 必要時更換量具或對量具重新進行調整 並對以前所測量的庫存品再抽查檢驗 如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨通知客戶 協(xié)調處理對策 量具重復性和再現(xiàn)性 R R 的可接受性準則 22 習題 XYZ公司根據控制計劃中要求針對游標卡尺作R R分析 選定3名操作者A B C 選定10個被測零件 按1 2 10編號 其所測結果均記錄在表17 2中 請根據該表所測結果計算 EV AV R R PV TV EV AV R R PV 根據 R R的計算結果請判定此游標卡尺是否符合要求 23 量測器具再現(xiàn)及再生性數表 作業(yè)人數 日期 量測器具再現(xiàn)及再生性報告 2 2 2 2 2 2 量測系統(tǒng)分析 理由 校正合格 僅代表量具在正常操作下為合格 量測過程尚有人 量具及SOP等之變異因素存在 會影響量測結果 再現(xiàn)性 EV量具變異 同一作業(yè)者量測同物品相同特性之量測再現(xiàn)能力 定義 再生性 AV人的變異 不同作業(yè)者量測同物品相同特性之量測再生能力 零件間變異 PV 量測不同零件相同特性之變異 GRR 即EV AV之加權平均數 為量具與人之變異情形 全變異 TV 為EV AV PV之加權平均數 為全部之總變異情形 原則要求 人員 平常經常使用該量具人員或訓練合格者 可視情況選2 3人 其中1人最好為品管 對象 管制計劃中所使用之量測器具 設備 同類別只選一支即可 量具 量具刻度最好為規(guī)格界線之1 10 至少1 4 計量 一般依照產品類型取5 10PCS 最好依規(guī)格公差範圍以常態(tài)分配方式取樣 樣本需予以編號 做法 分析結果 GRR 10 OK 10 30 尚可接受 30 以上需進行改善 先由一作業(yè)者先對各零件全部做第一次之量測後 接著再重複以上作業(yè) 一般需做2 3次 量測時必須以 量測者不知前次量測結果 為原則 以確保資料之正確性 再由另作業(yè)者同上述作業(yè)進行 量測結果填入數據表 在依公式計算出結果 EV AV 表示量具可能存在異?，F(xiàn)象 AV EV 表示人員訓練及SOP等可能存在異?，F(xiàn)象 樣本 檢具 GO NOGO 一般依產品類型取20PCS NOGO部份最好需有30 以上 樣本需予以編號 Ndc 一般需 10表示解晰能力足夠 計量 檢具 各量測結果須完全一樣才判定OK 量測器具再現(xiàn)及再生性數表 作業(yè)人數 2 日期 89 02 05 量測器具再現(xiàn)及再生性報告 2 2 2 2 2 2 穩(wěn)定性分析之執(zhí)行 選取一個樣品 並建立可追溯標準之真值或基準值 若無樣本則可從生產線中取一個落在中心值域的零件 當成標準值 且應針對預期測試值的最低值 最高值及中程數的標準各取得樣本或標準件 並對每個樣本或標準件單獨測量并繪制控制圖 所以可能是須做三張控制圖來管制儀器之高 中 低各端 但一般而言 只需做中間值那個就可以了 24 定期 時 天 周 對標準件或樣本測量3 5次 注意 決定樣本量及頻度的考慮因素應包括要求多長時間重新校正或修理次數 測量系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境 條件 等 將測量 數據 值標記在X RCHART或X SCHART上 計算管制界限 確定每個曲線的控制限并按標準圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài) 25 計算標準差 並與測量過程偏差相比較 以評估測量系統(tǒng)的重復性是否適于應用 不可以發(fā)生此項之標準大于過程標準差之現(xiàn)象 如果有發(fā)生此現(xiàn)象 代表測量之變異大于制程變異 此項儀器是不可接受的 26 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 不可以有點子超出控制界限 二 不可以有連續(xù)三點中有二點在A區(qū)或A區(qū)以外之位置 三 不可以有連續(xù)五點中有四點在B區(qū)或B區(qū)以外之位置 三 不可有連續(xù)八點在控制圖之同一側 四 不可以有連續(xù)七點持續(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 須做維修或調整 維修及調整完后須再做校正以及穩(wěn)定性之分析 27 偏倚分析之執(zhí)行 獨立取樣法 選取一個樣品 並建立可追溯標準之真值或基準值 若無樣本則可從生產線中取一個落在中心值域的零件 當成標準值 且應針對預期測試值的最低值 最高值及中程數的標準各取得樣本或標準件 每個樣本都要求單獨分析 並對每個樣本或標準件測量10次 計算其平均值 將其當成 基準值 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件測量10次 並計算出平均值 此值為 觀測平均值 28 計算偏倚 偏倚 觀察平均值 基準值制程變異 6 如果需要一個指數 把偏倚乘以100再除以過程變差 或公差 就把偏倚轉化為過程變差 或公差 的百分比 偏倚占過程變差的百分比計算如下 偏倚 100 偏倚 過程變差 偏倚占公差百分比采用同樣方法計算 式中用公差代替過程變差 29 判定 針對偏倚之部份 判定之原則為 重要特性部份其偏倚 須 10 一般特性其偏倚 須 30 應依據儀器之使用目的來說明其接受之原因 其偏倚 大于30 者 此項儀器不適合使用 30 如果偏倚較大 查找以下可能的原因 標準或基準值誤差 檢驗校準程序 儀器磨損 主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上 應制定維護或重新修理的計劃 制造的儀器尺寸不對 儀器測量了錯誤的特性 儀器校準不正確 復查校準方法 評價人員操作儀器不當 復查檢驗方法 儀器修正計算不正確 31 線性分析之執(zhí)行 獨立取樣法 針對產品所須使用之范圍 利用標準件或產品樣本 一般區(qū)分為五個等分 其范圍須包括產品之規(guī)格公差之范圍 來做儀器之線性分析 如果是采用標準件須有真值 如果是使用產品樣本時 則這些的產品樣本須先經精密測量十次以上 再予以平均 以此當做是 真值 或 基準值 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件測量10次 並計算出平均值 此值為 觀察平均值 32 計算偏倚 偏倚 觀察平均值 基準值過程變差 6 繪圖 X軸 基準值Y軸 偏倚其方程式為 y a bx再分別計算其截距 斜率 擬合優(yōu)度 線性 線性 等 33 公式 34 判定 針對重要特性其線性度 10 以上者判為不合格 此項之儀器不適合使用 35 如果測量系統(tǒng)為非線性 查找以下可能原因 在工作范圍內上限或下限內儀器沒有正確校準最小或最大值校準量具的誤差磨損的儀器儀器固有的設計特性 36 何謂計數型量具 就是把各個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 計數型量具不能象計量型量具指示一個零件多么好或多么壞 它只能指示該零件被接受還是拒收 37 小樣法之做法 先選取二十個零件來進行 選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件 在選取二十個零件時 必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值 所有的測量結果 每個零件測四次 一致則接受該量具 否則應改進或重新評價該量具 如果不能改進該量具 則不能被接受并且應找到一個可接受之替代測量系統(tǒng) 38 一個典型的用于計數型量具研究小樣法的表格如下 39 大樣法 對于某計數型量具 用量具特性曲線 GPC 的概念來進行量具研究 GPC是用于評價量具的重復性和偏倚 這種量具研究可用于單限值和雙限值量具 對于雙限值量具 假定誤差是線性一致的 只需檢查一個限值 40 大樣法之做法 一般