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1、1 MSA Measurementsystemsanalysis 量測系統分析 2 大綱 名詞解釋量測系統變異量測系統統計特性重複性 Repeatability 再現性 Reproducibility 計量型GR R穩定性 Stability 偏倚 Bias 線性 Linearity 計數型測量系統分析附錄 範例 3 名詞解釋 量測系統 用來對被測特性賦值的操作 程式 量具 設備 軟體 以及操作人員的集合 用來獲得測量結果的整個過程 量具 任何用來獲得測量結果的裝置 經常用來特指在車間的裝置 包括用來測量合格 不合格的裝置 量測系統分析 MSA 量測系統分析 MSA 是用於確定測量裝置與公差相
2、比的誤差 4 量測系統變異 產品各項品質特性數據 均須透過量測系統取得量測系統可靠嗎 它會不會扭曲 製程聲音 5 量測系統變異 6 量測系統變異 7 傳統上 慣例是用99 的分佈代表測量誤差的全分佈 由係數5 15表示 多次測量結果變異程度 常用 m表示 註 測量過程 數據 服從常態分佈 R R 5 15 m 量測系統變異 8 量測系統統計特性 量測系統品質特性 測量成本測量的容易程度最重要的是測量系統的統計特性量具重複性 Repeatability 針對同一人 反映量具本身情況 量具再現性 Reproducibility 針對不同人 反映測量方法情況 穩定性 Stability 偏倚 Bia
3、s 線性 Linearity 針對不同尺寸的研究 9 量測系統統計特性 評價好的量測系統 其統計特性的基本要求如下量測系統有足夠的解析度和靈敏度 量測系統之精度須相對高於制程變異或規格界限兩者中精度較高者 十分之 根據產品特性的需要 測量系統應該是統計受控制的 這意味著在可重複條件下 測量系統的變異只能是由於普通原因而不是特殊原因造成 這可稱爲統計穩定性且最好由圖形法評價 穩定性 量測系統之變異須相對小於規格公差界限 量測系統之變異須相對小於製造過程之變異 量測系統統計特性 誤差 在預期的範圍內一致 並足以滿足測量的目的 産品控制或程序控制 線性 10 重複性 參考值 重複性 Repeatab
4、ility 重複性 Repeatability 又稱量具變異 EquipmentVariation EV 是由一個評價人 採用一種測量儀器 多次測量同一零件的同一特性時獲得的量測值變異 11 再現性 Reproducibility 再現性 Reproducibility 又稱評價者變異 AppraiserVariation AV 是由不同的評價人 採用相同的測量儀器 測量同一零件的同一特性時測量平均值的變異 評價者A 評價者C 評價者B 12 計量型GR R 計量型GR R名詞解釋GR R GageRepeatabilityReproducibility 量具重複性再現性 現在的說法 量具再現
5、性再生性 過去的說法 13 TV PV GRR 再現性 重複性 計量型GR R 量具R R或GRR R R是結合重複性和再現性變異的估計值 14 計量型GR R 確定重複性和再現性的三種方法 全距法 R 全距法只能提供測量系統的整體概況而不能將變異分爲重複性和再現性 它典型的用途是快速檢查驗證GRR是否發生了變化 平均值全距法 X R 平均值全距法可以將測量系統的變差分成重復性和再現性 而不是他們的交互作用 變異數分析法 ANOVA 變異數分析法可以用來確定量具和評價人之間的交互作用和零件和由於量具造成的重複誤差 如果存在這種情況 本課程將介紹平均值全距法 X R 分析 15 計量型GR R
6、平均值和全距法 是一種提供測量系統重複性和再現性估計的數學方法 1 選擇2 3個操作員 至少2人 在全然不知情的狀況下利用校準合格的量具對隨機抽取的5 10個樣品進行量測 每個操作員對同一樣品的同一特性重複測量2 3次 2 被測量的產品由進行 R R測量系統分析的工作人員將其進行編號 但這些編號不能讓進行測量工作的操作員知道和看到 3 讓操作員A以隨機的順序測量5 10個樣品 然後讓操作員B和 或C在不互相看對方的資料下測量這5 10個樣品 4 操作員或進行 R R量測系統分析的工作人員將所測量的結果記錄下來再進行計算分析 16 計量型GR R 平均值和全距法 17 計量型GR R 平均值全距
7、法控制限內部區域表示的是測量靈敏度 雜訊 因爲研究中使用的零件子組代表過程變異 Xchart中大約一半或更多的平均值應落在管制界限以外 如果資料顯示出這種圖形 測量系統能夠充分探測零件與零件之間的變異並且測量系統能夠提供過程分析和程序控制有用的資訊 如果少於一半的平均值落在管制界限外邊 則測量系統缺乏足夠的解析度或樣本不能代表期望的過程變異 Rchart用於確定過程是否受控 如果所有的全距都受控 則所有評價人的工作狀態是相同的 如果一個評價人不受控 說明他的方法與其他人不同 18 計量型GR R R R接受準則 R R5 否則需重新取樣 19 計量型GR R 結果分析 當重複性 EV 變異值大
8、於再現性 AV 時 可採取下列措施 增強量具的設計結構 改善量具的夾緊或被測量產品定位的使用方式 檢驗點 對量具進行維護和保養 量具經維修校準合格後再進行 R R分析 等 當再現性 AV 變異值大於重複性 EV 時 可採取下列措施 再明確訂定或修改作業標準 加強操作員對量具的操作方法和資料讀取方式的技能培訓 可能需要採用某些夾具協助操作員 以提高操作量具的一致性 等 20 範例1 計量GR R 21 範例1 計量GR R 22 ndc必須大於或等於5 範例1 計量GR R 23 Workshop 計量GR R 24 穩定性 Stability 穩定性 Stability 又稱漂移 Drift
9、是測量系統在某持續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異 時間1 時間2 25 穩定性 Stability 穩定性分析法 1 選取一個樣品 並確定其可追溯標準的基準值 2 定期 每小時 每天 每週 測量基準樣品3 5次 並將其測量的資料記錄下來 決定樣本容量和頻率時 考慮的因素有 校準週期 使用頻率 修理次數和使用環境等 3 將測量值描繪在 X R管制圖 或 X S管制圖 上 4 計算控制界限 確定每個曲線的管制界限並根據管制圖對失控或不穩定狀態作出判斷 5 計算測量結果的標準偏差 並將其與過程 工序 的標準差進行比較 以確定測量系統的穩定性是否適用 如分析結果顯示 量測系統的
10、標準差大於過程的標準差 則此量具是不可接受的 26 穩定性 Stability 6 利用管制圖的判定方式來對穩定性的準則進行判定 不能有點子超出上 下控制限 連續3點中不能有2點落在A區或A區以外之區域 連續5點中不能有4點落在B區或B區以外之區域 不能有連續8點 或更多點 落在控制中心線的同一側 不能有連續6點 或更多點 持續上升或下降 7 凡呈現不穩定狀態 或失控 時 代表量具已經不穩定 必須對量具進行校準或維修 量具維修並經重新校準合格後 應重新對量具進行穩定性分析 27 範例 穩定性 範例 某工廠為了確定某一新量測儀器的穩定性是否為可接受 評價人員選取了接近中間值的一個零件 該零件被送
11、到了量測實驗室 經量測其參考值確定為6 01 評價人員量測該零件5次 共量測了一個月 20個小組 收集到所有數據後 畫出了 R圖 28 範例 穩定性 29 偏倚 Bias 偏倚 Bias 通常被稱為 準確性 但 準確性 有多種解釋 故有不同涵蓋意思 偏倚是指對相同零件上量測多次所得平均值與基準值之差值 註 基準值可通過更高級別的測量設備進行多次測量取平均值 觀測的平均值 30 偏倚 Bias 偏倚分析法 獨立樣本法 選取一個樣品並確定其相對可追溯標準的基準值 如果沒有這樣的樣品 則可從產線中選取一個其測量值落在中心值區域的零件當成標準樣品 對標準樣品用更精密的量具測量10次計算其平均值 此值即
12、為 基準值 由一位原操作員 評價人 以常規的方式對每個樣品測量10次 並將測量結果記錄於 量具偏倚分析報告 中 然後計算10次讀數的平均值 此值即為 觀測平均值 31 計算偏倚 偏倚 觀測平均值 基準值 過程變異 6 偏倚 偏倚 過程變異 100 過程變異無法求得時 可用規格公差代替 這樣 偏倚 的計算公式中分母使用 規格公差 代替 偏倚 偏倚 規格公差 100 偏倚 Bias 32 偏倚 Bias 偏倚接受準則 對測量重要特性的系統 偏倚 10 時可接受 對測量一般特性的系統 偏倚 30 時可接受 偏倚 30 時 此測量儀器不可接受 33 偏倚 Bias 如果偏倚較大 尋找以下可能的原因 標
13、準或基準值有誤差 檢驗校準程序 儀器被磨損 主要表現在穩定性分析上 應制定維護或重新修理的計畫 製造的儀器尺寸不對 測量了錯誤的特性 儀器校準不正確 復查校準方法 操作員操作儀器不當 復查檢驗方法 儀器補正計算不正確 34 線性 Linearity 線性 Linearity 線性是指量具在工作範圍內 偏倚量之差異分佈狀況 數值A 偏倚 數值B 偏倚 35 線性 Linearity 線性分析法 1 在量測系統工作範圍內選定5個產品 它們的測量值應覆蓋量具工作範圍 2 用全尺寸檢驗設備 精密量具 測量每個產品10次 並計算其平均值 然後將其確定為 基準值 同時確定它們各自所取得的 基準值 是否覆蓋
14、了被檢量具的工作範圍 3 讓一位經常使用該量具的操作員 評價人 對5個產品按隨機抽取方式順序分別測量每個產品各10次 或更多次 並將其測量值記錄之 然後計算各產品的測量平均值 此值即為每個產品的 觀測平均值 4 計算偏倚平均值 偏倚平均值 觀測平均值 基準值 過程變異 6 36 繪圖 採用下列公式計算有關參數 然後繪圖 方程式 Y b ax式中 x 基準值y 偏倚平均值b 截距a 斜率擬合優度 R2 y xy x nyxa b a x2 x 2nnn 線性 Linearity 37 線性 Linearity 續上頁 38 線性 Linearity 線性接受準則 對測量重要特性的系統 線性 5
15、可接受 對測量一般特性的系統 線性 10 可接受 線性 10 時 該測量儀器不可接受 如果線性 值 10 時 尋找以下可能的原因 在工作範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 39 計數型測量系統分析 要評估測量系統時 必須由超過一個人以上來進行檢查及分類計數值評估過程的良好性乃依據下述三個問題而定 每位檢驗員自己是否有一致性 檢驗員之間是否有一致性 檢驗員是否能有效地對評估專案作出正確的判定 40 計數型測量系統分析 例 通過 不通過判定長度限定規組合量具Bezel間隙規凸點 凹痕及刮痕標準樣板畫素顆粒大小標準樣板缺點類型分類 好的 或
16、 壞的 分類缺點數或不合格品之計數 點數 41 範例 計數型GR R Minitab Stat QualityTools AttributeAgreementAnalysis 42 範例 計數型GR R Minitab Stat QualityTools AttributeAgreementAnalysis AttributeAgreementAnalysisfor量測值WithinAppraisersAssessmentAgreementAppraiser Inspected MatchedPercent95 CIA302893 33 77 93 99 18 B302996 67 82 78 99 92 Matched Appraiseragreeswithhim herselfacrosstrials EachAppraiservsStandardAssessmentAgreementAppraiser Inspected MatchedPercent95 CIA302893 33 77 93 99 18 B302996 67 82 78 99 92 Matched Apprais
