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1、1 量測系統分析課程 內容大綱 簡介 量測系統變異類別 量具再生性與再現性之分析 分析後的判斷 實例演練 2 簡介 儀校VS 量測系統分析 3 簡介 4 簡介 量測系統之書面程序應包含 選擇量測項目之規格及執行測試的環境 規定數據收集 記錄及分析的方式 定義重要條件及原則之作業方法 範例 追溯之標準 5 簡介 量測設備管理規定應包含 管理體系的建立 集中管理型或分散管理型 設備選購 保管 借出 歸還 校驗 修理 報廢等 履歷卡 6 簡介 名詞定義表示數據品質高低的統計特性 最常用的是 準確度 Accuracy 是指量測數據平均值與標準值之間的差異 精密度 Precision 是指量測數據本身的
2、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 7 簡介 何謂量測系統 1 量具Gage任何用來產生數據的設備或工具 包括GO NOGO治具 2 量測系統MeasurementSystem操作程序 操作環境 量具 軟體與人員等用以對量測品質特性數據之組合 8 簡介 量測系統概述量測系統分析的目的主要是在所處的環境下求得該量測系統之變異 進而分析此變異的程度 分析時應注意下列事項 量具之允收條件量具間如何進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 9 簡介 量測系統必須具備的統計特性1 量測系統必須在統計管制下 亦即量測系統之變異僅根源於 共同原因 co
3、mmoncauses 非基於 特殊原因 specialcauses 2 量測系統之變異性須相對小於製造時生產製程的變異性 3 量測系統之變異性須相對小於產品規格界限 10 簡介 量測系統必須具備的統計特性4 量測的最小刻度必須小於製程變異或規格界限較小的1 10 即down一個degree 5 因量測項目的改變 量測系統的統計特性可能改變 但最大的 最壞的 量測系統變異必須小於製程變異或規格界限較小者 11 量測系統的變異 量測系統的變異主要有六種 1 偏差Bias2 再現性Repeatability3 再生性Reproducibility4 穩定性Stability5 線性Linearity
4、6 零件變異PartVariation 12 量測系統的變異 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準平均值之差 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 13 量測系統的變異 偏差Bias計算公式 偏差 觀察平均值 真值 參考值VT 標準值 觀測平均值VA Bias 14 量測系統的變異 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 量具未經適當校正6 作業者不適當的使用量具 15 量測系統的變異 偏差Bias例題 已知一零件真值為0
5、 8mm 零件之製程變異為0 70mm 一作業者量測同一零件10次 量測值如下 X1 0 75X2 0 75X3 0 80X4 0 80X5 0 65X6 0 80X7 0 75X8 0 75X9 0 75X10 0 70其偏差為何 16 量測系統的變異 偏差Bias解答 VA Xi 10 0 75VT 0 8則Bias VA VT 0 05 Bias 100 Bias 製程變異 100 0 05 0 70 7 1 17 量測系統的變異 再現性Repeatability是指同一個量具由同 作業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 EquipmentVariatio
6、n 再現性 18 量測系統的變異 再現性Repeatability量具再現性可由R管制圖呈現 當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 d2 1 為全距平均值 1為再現性係數 與量測次數有關 19 量測系統的變異 再生性Reproducibility是指不同作業者以相同的量具量測相同產品之特性時 量測平均值之變異 同時又可稱作業員變異 AV AppraiseVariance 再生性 20 量測系統的變異 再生性Reproducibility作業員變異表示可分配至每一作業者的偏差 當此變異出現時 則單一作業者全平均將會有偏差 此現象可由X管制圖中比
7、較每一零件之作業者平均值而發現 公式 V 5 15 o 2 EV2 nr 1 2AV 0if 5 15 o 2 EV2 nr 0n表零件個數 r表一個零件重複量測的次數 o Ro d2 21 量測系統的變異 穩定性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 22 量測系統的變異 穩定性Stability此量測方法有兩種 1 以相同標準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 穩定性 23 量測系統的變異 穩定性Stability計算公式 e R 2
8、應小於 p 製程標準差 該量具穩定性才適合量測該製程 24 量測系統的變異 線性Linearity整個量具在預期操作範圍內 量具準確度值之差 由最適合的準確度平均值與標準樣本值所構成的迴歸線 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圍內偏移差異之分布狀況 無偏差 偏差 參考值 觀測值 25 量測系統的變異 線性Linearity例題 作業者量測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 26 量測系統的變異 線性Linearity例題 27 量測系統的變異 線
9、性Linearity解答 依上表 可計算出零件之平均值與偏移 再依據偏移與真值的關係 可得線性分布狀況 28 量測系統的變異 線性Linearity解答 同時 可計算迴歸線 y a bx b xy x y n x2 x 2 n 0 1317a y bx 0 7367 y x取其平均值 29 量測系統的變異 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 30 量測系統的變異 線性Linearity若量具為非線性 其可能的原
10、因有 1 在作業範圍的高低兩端 量具校正不適當2 最大或最小的標準值錯誤3 量具磨損4 可能須檢討量具內部之設計特性 31 量測系統的變異 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 RPRP則為零件之最大差異 K3為係數與零件數有關 32 量測系統的變異 零件變異PartVariation例題 三個作業員ABC 將10個零件分別量測兩次 數值如下表 求出零件變異為何 33 量測系統的變異 零件變異PartVariation解答 1 a 0 045 b 0 04 c 0 02 1 3 0 045 0
11、 04 0 02 0 035 EV 0 035 4 56 0 162 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 p即 0 55 PV 0 55 1 62 0 89 34 量測系統的變異 準確度指標 Accuracy Bias Resolution Sensitivity Linearity精密度指標 Repeatability Reproducibility Stability 35 量測系統
12、分析 何謂量測系統GageR R 所謂的量測系統GRR 就是指量測系統的再現性與再生性的變異 自一生產線生產的同一規格零件或物品間的變異一直是客戶所關心的 若零件變異大 則與相關零件組合後 將造成更大誤差累積 36 量測系統分析 何謂量測系統GageREV 37 量測系統分析 何謂量測系統GageR R 2 再生性Reproducibility包含作業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 38 量測系統分析 何謂量測系統GageR R 同一規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品間變異性是否適當 有賴於量測系
13、統能力 量測系統GRR是主要使用的量測系統分析方法之一 39 量測系統分析 何謂量測系統GageR R 量測系統GRR的實質數學公式表示法 量測系統的標準差 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 零件間標準差 p p d2零件間變異 PV 5 15 p 40 量測系統分析 何謂量測系統GageR R 量測系統之誤差有量具準確度 再現性 再生性 穩定度及線性之總和 量測系統全變異為 TV R R2 PV2 1 2 41 量測系統分析 變異的百分比 EV EV TV 100 AV AV TV 100 PV PV TV 100
14、 R R R R TV 100 42 量測系統分析 不適用 破壞性量測 同一Sample之量測數據與量測次數 時間呈高度相關 43 量測系統分析 量測系統的分析流程 44 量測系統分析 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 變異數分析法 ANOVA 45 量測系統分析 計數值GRR分析法是以特定設計之界限與零件比較 若在界限內則可以接受零件 否則拒收 計數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 46 量
15、測系統分析 AR法可分析R R 但不含他們的交互作用 優點 計算方便反覆量測次數 10次 則準確度極高代數定義 m 作業員人數 n 零件個數 r 重複量測次數 R 全距平均值Rp 零件全距 零件平均值之Max MinRo 作業員全距 作業員平均值之Max Min 47 量測系統分析 AR法範例練習三個熟練的作業員 自同一批產品中任選5個零件 定點測定量測兩次 數據如下 48 量測系統分析 AR法範例練習解答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 49 量測系統分析 AR法範例
16、練習解答 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 50 量測系統分析 ANOVA 51 量測系統分析 ShortMethod 以特定設計之界限與零件比較 若在界限內則接受 否則拒收零件 範例說明 選擇20個零件來執行 在避免作業者偏差之方法下 由兩位作業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 若所有量測結果相同 則量具可被接受 若有量測結果不一樣 則此量具須被改善或再評估或尋求替代的量測系統 52 量測系統分析 LongMethod 由一些選定零件中 取得的標準量測值組成 步驟說明 step1 選定零件 須知零件的標準量測值 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圍step2 選好的零件由量具執行20次 m 重複量測 並記錄允收數目 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 53 量測系統分析 LongMethod step3 if最小值之零
