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1、1,本资料来源,2,GRR,量測系統分析 Gauge Repeatability and Reproducibility,3,目 錄,1.量測系統構成 2.量測系統變異 2.1量測系統變異概述 2.2 測量系統精確度與準確度 3.量測系統分析 4.GRR實驗方法 4.1GRR實驗要求 4.2GRR實驗步驟 4.3GRR實驗實例 4.4量測系統判定,4,1.量測系統構成,量測系統,1.量具.設備(軟.硬體),2.操作(人員.過程),3.測試環境,4.待測試件,量測系統包含以下要素:,5,2.1測量系統變異概述,量測系統,量檢具造成的變異,操作員造成的變異,量測變異,長期產品變動,短期產品變異,樣
2、本變異,實際產品變異,觀察到的產品變異,實際值,實際值,測量值,6,2.2測量系統精確度與準確度,準確度:平均值,測量系統偏差-通過 “ 標定研究 ”決定,測量偏差,觀察到的值 = 主值 + 測量偏差,實際值,測量值,7,精確度:變動性,衡量系統變動性- 通過 “R&R 研究”決定,2.2測量系統精確度與準確度,觀察到的變動性 = 產品變動 + 衡量的變動,實際值,測量值,8,3.量測系統分析,3.1 量測系統鑑別力 3.2 量測系統變異類型及分析 3.2.1 再現性 3.2.2 再生性 3.2.3 零件間變異 3.2.4 穩定性 3.2.5 線性 3.3 GRR,9,3.1 量測系統鑑別力,
3、鑑別力:量測系統發現並真實地表示被測特性很小變化的能力 如最小量測刻度太大無法辨別被測特性很小變化稱為鑑別力不足,鑑別力不足可以在R-Chart上顯現出來.,圖1,圖2,1.量測系統鑑別力不足,導致只有13個值落在管制界限內或1/4 R=0如圖1所示. 2.量測系統鑑別力足夠,所有的值落在管制界限內.,10,重複性(Repeatability),重複性又稱為量具變異,是指用同一種量具,同一位作業者,當多次量測相同零件之指定特性時之變異 在完全相同的量測條件下,複之量測值間的差異 為量測系統本身產生的差異,隨機誤差范疇,3.2.1,主值,良好重復性,不良重復性,主值,11,重複性(Repeata
4、bility),3.2.1,重複性(Repeatability)計算: 在R-chart圖管制下,再現性的標準差估計值 =R/d,5.15,C,C,*,2,重複性(Repeatability) EV=5.15,其中5.15表示常態分配中具有99%的信賴度(99%的信賴度= ),5.15,C,12,再生性(Reproducibility),再生性又稱作業者變異,指不同作業者以相同量具量測相同產品之特性時,量測平均值之變異 在量測之條件有所變化下,重複之量測值之間的變異(操作者,裝夾,位置,環境條件,較長的時間段) 為外在因素引起之量測系統的變異,Reproducibility,Operator
5、A,Operator B,3.2.2,Operator C,13,再生性(Reproducibility)計算: 再生性的標準差估計值,o,再生性(Reproducibility)AV1=5.15,5.15,o,再生性(Reproducibility),3.2.2,=(Xmax-Xmin)/d,因以上計算變異包含量測系統的影響所以必須進行修正:,AV= (AV1) - (EV) /(nr),2,2,n 零件數 r 量測次數,14,3.2.3,零件間變異,X-Chart圖分析:,圖1,圖2,若測量平均值全部落在管制界限內,則零件變異隱藏在再現性之內,且量測變異支配制程變異-如圖1 反之若測量平均
6、值過半落在管制界限外,則此量測系統適用-如圖2 此時可以計算出零件變異,15,對於量測系統長期測量相同的Golden Sample的均值和標準偏差來說，測量值的分佈應保持一致沒有漂移、 突然變化、 等,並可以預測。 可以用量測系統不同時間測量相同的Golden Sample的測量值繪製X-Chart圖進行管制.如果失去管制則表示量測系統須校正或維修.,3.2.4,穩定性,16,3.2.5,線性,線性: 在儀器能力的範圍內衡量準確度 和精確度 的差別。,Y 軸是相對主讀數的偏差，當量具測量值為主讀數時，所有的點應在0線上。 X 軸是用量具測量所有產品所得到的測量值的整個範圍。,O,量具1: 線性
7、分佈有問題,O,準確度,測量值,量具 2: 線性分佈沒問題,準確度,測量值,線性分佈有問題可能原因: 1.量測系統的量測範圍內的高端,低端的校正不適當 2.量測系統磨損 3.量測系統設計不適合測量被測特性,17,3.3 GRR,GRR: Gauge Repeatability and Reproducibility 量具的重複性與再生性 目的: 評估一個量測系統的量測能力,並以此統計分析結果作為對操作者.量測設備變異狀況之改善參考,3.3.1什麼叫GRR,18,2,2,2,+,=,2,2,2,2,=,+,+,測量系統,產品,總量,產品,總量,重復性,再現性,3.3.2 GRR統計意義,19,3
8、.3.3 GRR計算(一),再現性:EV(設備變異) 再生性:AV(量測員變異) 再現性&再生性:,零件變異:PV,總變異:TV,TV = R&R + PV,2,2,%EV=100(EV/TV)% %AV=100(AV/TV)% %R&R=100(R&R/TV)%,20,3.3.3 GRR計算(二),解決測量誤差占公差的百分比。 最佳情況: 10% 可接受的情況: 30% 既包括重復性，也包括再現性。,P,T,公差,/,.,*,=,5,15,R&R,公差 = USL - LSL,量測能力指標:,精確度與公差的比,LSL,USL,實際值,測量值(TV),量測變異(R&R),%R&R用於證明衡量系
9、統是否能夠測量出觀察到的總的過程變動: %P/T用於證明衡量系統是否能夠測量出給定的產品規格 :,21,3.3.4量測系統的判定(一),再現性:EV(設備變異)再生性:AV(量測員變異) 量具需加以保養 量具需重新設計,以提高適切性. 量具之夾持或定位需改善. 存在過大的零件變異,再現性:EV(設備變異)再生性:AV(量測員變異) 量測員訓練不足. 量具刻度校正不良. 可能治具或軟體協助量測員進行量測,22,3.3.4量測系統的判定(二),GRR=10% 量具系統可接受,可接受.可不接受,決定于該量具系統之重要性,修理所需之費用等因素,GRR=30%,10%GRR30%,量具系統不能接受, 須
10、予以改進,23,3.3.4量測系統的判定(三),下面幾張幻燈片演示了4個變數的: 量具%R&R結果和量具%P/T - 精確度比公差 的圖形表示。 GR&R結果有無數個(將%研究和 %公差結合).用這4個相對特殊的情形，有助於決定對得出的結果需要採取哪些措施. 儘管可以考慮接受(慎重進行)小於30%的情況，但是要努力尋找GR&R 10%的結果 。,24,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,LSL,USL,公差,情形 1,10%=%R&R 15%=%P/T,在這個實例中，我們看到GR&R的結果是可以接受的，它的% R&R變動與%P/T公差變動相同。由於總變動 -TV 和公差- T(USL -
11、LSL)相對大小相同，所以結果相同。因此，當我們得出R&R或P/T 比時，它將大大低於30%。 這個量具是可接受的，不需要採取任何措施 。唯一需要採取的行動是改善過程能力。,實際值,測量值(TV),量測變異(R&R),25,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,公差,LSL,USL,在這個實例中,我們觀察到,GR&R中的%R&R與%P/T相同,然而結果根本無法接受.由於總變動-TV和公差-T(USL-LSL)的相對大小相同，所以結果相同。 因此當我們得出 P/TV或 P/T比時，它將大大超出30%。這表明衡量系統無法辨別零件與零件的差別。不良GR&R的一個影響將會擴大產品標準偏差的變動性。
12、在這個實例中，我們確實需要修正衡量系統!,情形 1,70%=%R&R 70%=%P/T,實際值,測量值(TV),量測變異(R&R),26,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,LSL,USL,公差,在此我們觀察到的 GR&R中% R&R根本無法接受，而 % P/T完全可以接受。怎麼會出現這種情況呢? 在這個實例中，%R&R很大。 然而當我們將量具精確度與公差 (USL - LSL) 相比（P/T）時，我們發現GR&R - 5%. 是完全可以接受的。 我們需要修正衡量系統嗎?這要視情況而定。如果我們需要改善這個過程，那麽我們應當修正衡量系統；如果我們不需要提高過程能力，那麽這個衡量系統是可以接
13、受的。,情形 1,70%=%R&R 5%=%P/T,實際值,測量值(TV),量測變異(R&R),27,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,LSL,USL,公差,在此我們觀察到的GR&R中%R&R是能夠接受的,而% P/T無法接受.怎麼會出現這種情況呢?在這個實例中,%R&R=5%非常小.然而當我們將量具精確度與公差(USL-LSL)相比(P/T)時我們發現%P/T= 70%很大. 我們需要修正衡量系統。 在這個實例中，觀察到的 Cp 是實際 Cp 並且它可能在0.2 到0.4之間.過程能力改善後,我們的%R&R將變得更糟. 並且觀察到的Cp不反應實際值,所以需要改善衡量系統。,實際值,測量
14、值(TV),量測變異(R&R),情形 1,5%=%R&R 70%=%P/T,28,4.GRR實驗方法 -全距法及平均值法,1.樣品要求: 樣本應在能代表整個作業范圍的製程中隨機地選取(包括超出規格的樣品) 2.儀器要求: 確保量測儀器是依照正確的國際認可的最新標准得到了校正 量測儀器應能辨別1/10的制程變化 讀數值取估計之最近值,而最小取至最小刻度之1/2 3.對操作者的要求: 每位操作者得到了良好的教育訓練,能熟練正確地操作量測儀器 確保每個操作者完全明白進行GRR分析的每一個步驟及注意事項,4.1 GRR實驗要求,29,1.本法以3個作業者.10個零件各量測3次,以3次量測誤差的平均值和作業者間平均值的量測誤差作重複性(量具變異)和再生性(操作者變異)分析 2.本法可區分量測系統的重複性和再生性,但無法判定作業者與量具的交互作用 3.本法對操作者.量具及樣品等實驗要求同上,4.2GRR(全距法及平均值法)步驟,
