測量系統(tǒng)分析(GRR)ppt課件

1、1。前言：在日常消費(fèi)中，我們經(jīng)常根據(jù)獲得的過程加工部件的丈量數(shù)據(jù)去分析過程的形狀、過程的才干和監(jiān)控過程的變化；那么，怎樣確保分析的結(jié)果是正確的呢？我們必需從兩方面來保證，一是確保丈量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性/質(zhì)量，運(yùn)用丈量系統(tǒng)分析MSA方法對獲得丈量數(shù)據(jù)的丈量系統(tǒng)進(jìn)展評價；二是確保運(yùn)用了適宜的數(shù)據(jù)分析方法，如運(yùn)用SPC工具、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方差分析、回歸分析等。 丈量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的丈量系統(tǒng)多次丈量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性：偏倚和方差來表征。偏倚指丈量數(shù)據(jù)相對于規(guī)范值的位置，包括丈量系統(tǒng)的偏倚Bias、線性Linearity和穩(wěn)定性Stability；而方差指丈量數(shù)據(jù)的分散程度，也稱為丈量系統(tǒng)的R&R，包括丈

2、量系統(tǒng)的反復(fù)性Repeatability和再現(xiàn)性Reproducibility。 丈量系統(tǒng)分析 1 丈量系統(tǒng)分析普通來說，丈量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)為獲得丈量參數(shù)的過程變差的非常之一。丈量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定。丈量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由反復(fù)丈量一樣部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控。丈量系統(tǒng)的反復(fù)性和再現(xiàn)性由Gage R&R研討來確定。分析用的數(shù)據(jù)必需來自具有適宜分辨率和丈量系統(tǒng)誤差的丈量系統(tǒng)，否那么，不論我們采用什么樣的分析方法，最終都能夠?qū)е洛e誤的分析結(jié)果。在QS9000中，對丈量系統(tǒng)的質(zhì)量保證作出了相應(yīng)的要求，要求企業(yè)有相關(guān)的程序來對丈量系統(tǒng)的有效性進(jìn)展驗(yàn)證。2.丈量系統(tǒng)：是用來對被

3、測特性定量丈量或定性評價的儀器或量具、規(guī)范、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得丈量結(jié)果的整個過程。2丈量系統(tǒng)溯源性3. 構(gòu)成丈量系統(tǒng)的主體元素之丈量儀器必需經(jīng)過校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范國家規(guī)范 第一級規(guī)范(銜接國家規(guī)范和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等) 第二級規(guī)范(從第一級規(guī)范傳送到第二級規(guī)范)任務(wù)規(guī)范(從第二級規(guī)范傳送到任務(wù)規(guī)范)國家規(guī)范援用規(guī)范任務(wù)規(guī)范消費(fèi)量具千分尺激光干涉儀3術(shù)語 4.術(shù)語 4.1 分辨率 ：最小的讀數(shù)單位、丈量分辨率、刻度限制或探測度。由設(shè)計(jì)決議的固有特性，是丈量或儀器輸出的最小刻度單位。做GRR時選擇儀器應(yīng)該遵守1：10閱歷法那么 。4.2 反復(fù)性EVRepea

4、tability：指以同一丈量設(shè)備，同一丈量人員，丈量同一批待測物之同一質(zhì)量特性所產(chǎn)生的丈量差別。再生性AVReproducibility4.3 再現(xiàn)性AVReproducibility：指以同一丈量設(shè)備, 不同丈量人員丈量同一批待測物之同一質(zhì)量特性所得平均丈量值的差最大值。4.4 GRR或量具R反復(fù)性與再現(xiàn)性：是丈量系統(tǒng)反復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評價。4GRR計(jì)算測量次數(shù)23K23.652.70測量次數(shù)23D43.272.585. GRR計(jì)算5.1 Rmean=(RA+RB+RC)/n, Xdiff=XMAX-XMIN, UCLR= Rmean X D4, Rmax必需小于UCLR, UCLR是R

5、i的上限。 5.2 反復(fù)性EVRepeatability： EV = Rmean x K1 %EV = 100 EV / T 5.3 再現(xiàn)性AVReproducibility：AV = ( Xdiff x K2)2 - EV2 / (n x r)1/2%AV = 100 AV / T 測量次數(shù)23K14.563.055GRR計(jì)算5.4 GRR或量具R反復(fù)性與再現(xiàn)性： R&R = (EV2 + AV2)1/2 %R&R = 100 R&R / T T為全程公差： T = USL - LSL T = 2 ( USL - Xmean ) T = 2 ( Xmean - LSL ) 5.5 GRR 計(jì)

6、算電子表格：6GRR數(shù)據(jù)采集6.變異數(shù)據(jù)采集Variable data將丈量進(jìn)展分組，分為查核員一位及丈量者，分成A和B兩組或A，B，C三組，待測物10個，待測物由查核員編號再交給丈量人員丈量。拿曾經(jīng)確定合格之儀器經(jīng)校正合格的計(jì)量儀器/量具/測試設(shè)備，檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范。儀器丈量精度的選擇原那么：針對重要特性(尤指是有特殊符號指定)所運(yùn)用量具的準(zhǔn)確度應(yīng)是被丈量物品公差的1/10, (即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差)。 如: 過程中所需量具讀數(shù)的準(zhǔn)確度是0.01m/m, 那么丈量應(yīng)選擇準(zhǔn)確度為0.001m/m), 以防止量具的鑒別力缺乏。普通之特性所運(yùn)用量具的準(zhǔn)

7、確度應(yīng)是被丈量物品公差的1/5。儀器準(zhǔn)確度那么至少應(yīng)該遵照1/3-1/5原那么。由丈量員A隨機(jī)取10個待測物進(jìn)展丈量，每個待測物丈量3次，并由另一觀測者填入數(shù)據(jù)表格。丈量員B或C反復(fù)6.1.3進(jìn)展丈量，并記錄丈量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)完后, 測試人員將量具的反復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)展計(jì)算 (R&R數(shù)據(jù)表), (R&R分析報告), 依公式計(jì)算并做成R控制圖或直接用表計(jì)算即可 。計(jì)算GRR時必需留意：只需公差是雙邊公差時才干進(jìn)展以上計(jì)算。計(jì)算全程公差T必需用絕對值。7GR&R緣由分析7. GR&R緣由分析原那么上運(yùn)用GRR的情況均有以下前提 1本質(zhì)上是非破壞性之丈量。 2該丈量特性之制程才干Cp值明顯缺乏。 假設(shè)

8、GRR25%，闡明丈量系統(tǒng)不準(zhǔn)確，因此扭曲了產(chǎn)品的正真 值。8GR&R緣由分析丈量系統(tǒng)之改善-因果圖 為何丈量誤差太大電特性不穩(wěn)定丈量準(zhǔn)確度差設(shè)備差別機(jī)械不穩(wěn)定設(shè)備磨損環(huán)境差別濕度改動震動要素溫度改動清潔度改動丈量程式不嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)備維護(hù)未規(guī)范化校正問題丈量程序未規(guī)范化人員培訓(xùn)缺乏人員技術(shù)差別98. GR&R量測系統(tǒng)的斷定 1、%GR&R10%：可接受2、10%GR&R30%：有條件接受，依其重要性由丈量技術(shù)人員決定。當(dāng)反復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時 量具的構(gòu)造需再設(shè)計(jì)加強(qiáng).量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗(yàn)點(diǎn))需加以改善 .量具應(yīng)加以保養(yǎng).當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于反復(fù)性(AV)時 作業(yè)員

9、對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強(qiáng)教育, 作業(yè)規(guī)范應(yīng)再明確訂定或修訂 .能夠需求某些夾具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的運(yùn)用量具 .量具與夾具校驗(yàn)頻率于入廠及送修糾正后須再做丈量系統(tǒng)分析, 并作記錄 .3、%GRR30%：不可接受，假設(shè)經(jīng)過分析找不到根本緣由，那么該設(shè)備必須修繕、停用或改用其他設(shè)備 AVEV：人員的訓(xùn)練是必要的 EVAV：設(shè)備修繕或停用 10丈量系統(tǒng)研討的預(yù)備檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范檢查儀器分辨率小于或等于預(yù)期工藝過程的變異/規(guī)范范圍的1/10挑選2-3 操作儀器的評價人假設(shè)工藝需求多個操作員, 隨機(jī)選擇24人假設(shè)工藝僅需求一個操作員或無操作員, 那么視為無操作員影

10、響來進(jìn)展研討 (忽略再現(xiàn)性影響)從工藝過程中選擇10個樣本零件來表征整個操作范圍和各離散零件數(shù)每個操作員丈量每個樣本 3 次(都運(yùn)用一樣的儀器)11進(jìn)展丈量研討呆在現(xiàn)場進(jìn)展研討; 留意方案外要素進(jìn)展研討 指點(diǎn)方針每個操作員對一切的樣本進(jìn)展一次隨機(jī)丈量繼續(xù)進(jìn)展直到每個操作員對一切的樣本完成一次丈量這是實(shí)驗(yàn) 1確保零件進(jìn)展標(biāo)志以便于數(shù)據(jù)采集但對操作員堅(jiān)持“隱蔽無法區(qū)分反復(fù)需求的實(shí)驗(yàn)數(shù)每個樣本應(yīng)該由每個操作員丈量3次運(yùn)用表格搜集信息分析結(jié)果假設(shè)還有的話，確定進(jìn)一步措施12Minitab中的丈量系統(tǒng)分析MSA實(shí)例選取10個零件表征工藝過程中變異的預(yù)期范圍3個操作員隨機(jī)丈量10個零件，每個零件3次翻開

11、Gage3.mtw選擇 StatQuality ToolsGage R&R Study (Crossed)13Minitab中的Gage R&R在Part numbers零件號中輸入Part零件 : Operators操作員中輸入Operator操作員: Measurement data丈量數(shù)據(jù)中輸入Response呼應(yīng) :ANOVA方差分析和X-bar & R分析主要的不同之處在于ANOVA 將經(jīng)過零件間的交互作用對操作員進(jìn)展評價ANOVA 方法更保守14Minitab中的Gage R&R : 選項(xiàng)5.15 是study variation研討變異的默許值z 值范圍計(jì)算99% 潛在的研討變異

12、基于變異計(jì)算規(guī)范的偏移可以在所選零件的研討中看到規(guī)格界限是10.75 (USL) 和 8.75 (LSL)點(diǎn)擊 Options 在process tolerance過程公差對話框中輸入2.0 (10.75 8.75 = 2.0) 在historical sigma歷史西格瑪值對話框中輸入0.195雙擊 OK15解釋:可接受性假設(shè)工藝過程公差和歷史西格瑪值沒有用在Minitab中, 一個關(guān)鍵的想象是:選取的用于研討的樣本零件可以真實(shí)地展現(xiàn)實(shí)踐工藝過程變異。這樣的話，丈量系統(tǒng)的可接受性僅基于對研討中零件變異的比較。假設(shè)留意選取研討樣本零件，這將是一個有效的假設(shè)。AIAG 規(guī)定 “評價丈量系統(tǒng)能否可

13、以分析工藝過程的一個規(guī)范要素是零件公差或丈量系統(tǒng)變異所耗費(fèi)的操作過程變異 。記住指點(diǎn)方針是:10 % 以下誤差 可接受的從10%到30% 由于運(yùn)用風(fēng)險、丈量儀器的本錢、修繕本錢等思索也尚能接受超越30 % 以為不可接受 應(yīng)該努力全面改良丈量系統(tǒng)16Minitab Sixpack17Gage R&R 間的聯(lián)絡(luò)當(dāng)操作員的結(jié)果可反復(fù)以及操作員間的結(jié)果可再現(xiàn)時，可以以為丈量過程一致。當(dāng)操作員丈量的變化相對于工藝過程的變化或公差范圍較小時，規(guī)范度量可以有效檢地測到零件之間的變異。丈量所耗工藝過程變異的百分比 (% R&R)決議了丈量過程的一致性并能檢測出零件之間的變異。 異 變 的 組 成百分比 反復(fù)性

14、 再現(xiàn)性 零件間影響方差分析工藝過程公差18Minitab Sixpack留意看帶條紋的柱條 它們表示總體變異對于數(shù)據(jù)影響的%。Gage R&R是丈量系統(tǒng)的總體變異，分為反復(fù)性和再現(xiàn)性。零件之間變異的柱條表示工藝過程變異的估計(jì)。還記得我們要進(jìn)展丈量的緣由嗎？工藝過程變異的估計(jì)直到輸入Historical Sigma 在檢驗(yàn)員之間或檢驗(yàn)員與檢驗(yàn)員之間規(guī)范度量內(nèi)或一個檢驗(yàn)員總體Gage R&R 異 變 的 組 成影響方差分析工藝過程公差百分比 反復(fù)性 再現(xiàn)性 零件間19反復(fù)性闡明在極差圖中實(shí)踐一切極差點(diǎn)在控制極限以下。任何超出極限的點(diǎn)都需求進(jìn)展研討。反復(fù)性: 圖表視圖反復(fù)性由特別的極差圖進(jìn)展檢測，

15、表中畫出了每個操作員丈量每個零件的差別。假設(shè)被測零件的最大值和最小值間的差別未超越UCL, 那么視度量規(guī)范和操作員為可反復(fù)的。樣本范圍 操作員的極差圖20再現(xiàn)性: 圖表視圖在Minitab一段在隨后的幻燈片中討論中的表格分析是分析確定再現(xiàn)性的最好方式。圖表中可以看出各個操作員丈量一樣樣本的操作員方式能否有明顯不同。丈量變異總工藝過程變異分辨率樣本均值 操作員的Xbar圖 21MSA分析: 有效系統(tǒng)期望得到的圖點(diǎn)均超出UCL和LCL的限制，由于該限制是由規(guī)范度量的變異所確定的。這些圖點(diǎn)應(yīng)該顯示出規(guī)范度量變異應(yīng)該遠(yuǎn)小于零件間的變異。假設(shè)所選樣本不能代表工藝過程的總體變異，那么規(guī)范度量 (反復(fù)性)變

16、異能夠大于部分變異并且使確切的范疇計(jì)算成為無效。假設(shè)操作員方式?jīng)]有可比性，那么操作員和零件間存在明顯的關(guān)聯(lián) (這將在另一張幻燈片中討論) 操作員的Xbar圖 樣本均值22X Bar圖(期望值)UCLLCL丈量誤差產(chǎn)品變異X Bar圖 (不可接受值)0.00000UCLLCL丈量誤差產(chǎn)品變異0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.000080.000090.000100.00011MSA分析: 丈量誤差 23Minitab Sixpack極差圖能否在控制范圍之內(nèi)?X-bar 圖和極差圖上的限制從何而來?我們要不要控制極差圖和X-bar

17、圖?在我們的丈量系統(tǒng)中控制范圍代表什么? 操作員的Xbar圖 操作員的極差圖樣本范圍樣本范圍24Minitab Sixpack本圖顯示一切操作員共同繪制10個零件的數(shù)據(jù)，顯示了原始數(shù)據(jù)并強(qiáng)調(diào)突出了丈量的平均值。與上圖類似，但零件是按操作員而不是按數(shù)據(jù)進(jìn)展陳列，此圖可以協(xié)助識別操作員的丈量結(jié)果。此圖顯示每個操作員對一切10個零件的數(shù)據(jù)。這是顯示零件與操作員之間關(guān)系的最好方式。 經(jīng)過零件經(jīng)過操作員零件操作員零件平均操作員 操作員*零件 關(guān)系25經(jīng)過零件: 變異分析圖中顯示一切操作員共同繪制10個零件的數(shù)據(jù)。此圖應(yīng)該顯示工藝過程中最小尺寸到最大尺寸的同一個零件的圖點(diǎn)。假設(shè)是工藝過程中消費(fèi)的零件，那么

18、它們有的同時在公差范圍內(nèi)和有的那么公差范圍外。假設(shè)一個零件顯示出較大的分散性，那么它不適宜作為測試品，由于在該零件能夠表達(dá)不出其特性。超界零件零件26經(jīng)過操作員: 變化分析此圖顯示了操作員繪制的10個零件數(shù)據(jù)。紅線銜接了操作員所繪制全部10個零件的平均值，紅線應(yīng)該是程度形狀的。任何明顯的傾斜表示操作員與其他操作員相比，在丈量零件時有或大或小的偏移。 超界操作員操作員27操作員與零件的關(guān)系操作員影響: 假設(shè)平均值連線出現(xiàn)明顯的分別，那么在進(jìn)展丈量的操作員和被丈量的零件之間存在一定關(guān)系。這不是好景象，需求進(jìn)展研討。零件 均值 操作員與零件 的關(guān)系操作員28Minitab Sixpack圖形輸出的問

19、題 變異的組成超界零件超界操作員操作員的極差圖 操作員*零件 關(guān)系操作員零件均值操作員零件百分比樣本范圍樣本均值%影響%方差分析%工藝過程%公差 操作員的Xbar圖29Gage R&R: 數(shù)字輸出以下表中是用Mintab算出變異研討的百分比, 它是每個變源占計(jì)算能夠的總變異比例. 5.15 * SD表示總變化統(tǒng)計(jì)值 99%是如何計(jì)算的，而且除非輸入了Historical Sigma 值，否那么一概假設(shè)其等于真實(shí)工藝變化的99%。為了進(jìn)展工藝過程改良，這些值該當(dāng)小于 30%30Gage R&R: 數(shù)字輸出%用于根據(jù)知的%進(jìn)展的丈量分析，來對丈量系統(tǒng)有效性進(jìn)展分級。假設(shè)工藝過程進(jìn)展順利，那么%公差很重要。%總數(shù)按照數(shù)學(xué)累加也許會超越100%。區(qū)分指數(shù)值表示, 在研討變異中, 丈量系統(tǒng)能可靠地識別不重疊丈量組的數(shù)目。我們希望這個數(shù)目是5或者更高。4是臨界值。小于4意味著丈量系統(tǒng)只能運(yùn)用計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)。31讓我們再做一次選取3個零件表示預(yù)期工藝過程變異的范圍。3個操作員以隨機(jī)順序丈量3個零件各3次。翻開練習(xí) Gage2.mtw無可用的工藝過程歷史并且未制定公差。此數(shù)據(jù)組用于舉