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1、2006.07.26,1,本资料来源,2006.07.26,2,競華電子(深圳)有限公司 广州深圳寶安區沙井鎮沙頭工業區 Tel: 0755-2724 5070 Fax: 0755-2724 5067 E-mail: .,測量系統分析(MSA),MSA,2006.07.26,3,課程思路:,量测系统分析有何用; 做量测系统分析需要确定或解决哪些问题; 評價前要了解哪些必要的知识; 测量系统研究的准备; 簡單測量系統分析的實踐; GRR分析結果判定標准; 發現問題;,MSA,2006.07.26,4,測量系統分析目的:,為了解測量系統是否滿足制程使用需求,確 定新購及可能有缺陷或經維護後校驗合格
2、的量 具設備,重新使用時,是否亦能提供客觀的分析 評價,以評估量測設備的適用性,確保産品品質.,新量具可用來建立有效的驗收系統; 在统计受控下, 用来发现变異(variation)来源; 为高层管理人员提供决策依据. ,MSA,2006.07.26,5,評價測量系統關鍵問題:,现有的测量系统是否有足够的分辨力？ 在一段時間內該測量系統在統計上是否保持 一致？ 3.該測量系統用於過程控制或過程分析可被 接受嗎？ ,MSA,2006.07.26,6,術語(Terminology):,量測系統 是用来对被测特性定量测量或定性评估的仪器、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合，用来获得测
3、量结果的整个过程。 一个量测过程可以看成是一个制造过程，它产生的数据就是输出。 量具是指生產中用來獲取測量結果時所使用的量測儀器,包括用來測量合格不合格的裝置。,MSA,2006.07.26,7,分辨力 vs. 灵敏度,分辨力 ( Discrimination ) 最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度 由设计决定的固有特性 1：10经验法则 灵敏度 ( Sensitivity ) 最小的输入产生可探测出的输出信号 在量测特性变化时量测系统的响应,MSA,2006.07.26,8,位置變異 - 偏倚 (Bias) - 線性 (Linearity) - 穩定性 (Stability) 寬度變異
4、- 重複性 (Repeatability) - 再現性(Reproducibility),測量過程變差,位置,寬度,MSA,2006.07.26,9,分配 (Distribution) 的特性,位置 寬度 形狀,(平均值),(標準差),(常態、矩形、三角),MSA,2006.07.26,10,量测的平均值和基准值之间的差异 量测系统的系统误差分量,參考值,測量系統的平均,偏倚,偏倚 ( Bias ),MSA,2006.07.26,11,儀器需要校準 儀器、設備或夾具磨損 基準磨損或偏差 校準不合格 儀器品質不良 線性誤差,造成過大偏倚的可能原因:,MSA,2006.07.26,12,量测系统在
5、某一阶段时间内，测量同一零件的某一特性时所获得的测量总变异 偏倚随时间的变化 也稱漂移,稳定性 ( Stability ),MSA,2006.07.26,13,儀器需要校準，縮短校準週期 磨損、老化、保養不好 儀器缺少穩健 (Robust) 設計 不同的測量方法或人員 校准不當或調整使用的基准不當 違背假定,在應用常量上出錯,穩定性不好的可能原因:,MSA,2006.07.26,14,在设备的操作范围内，偏倚的改变 是关于偏倚大小的变化,线性 (Linearity),MSA,2006.07.26,15,可接受的偏倚(一般的偏倚),0,觀測值-參考值,觀測值,參考值,MSA,2006.07.26
6、,16,不可接受的線性(不一致的偏倚)(非線性),觀測值,參考值,MSA,2006.07.26,17,儀器需要校準，縮短校準週期 磨損、老化、保養不好 儀器缺少穩健 (Robust) 設計 不同的測量方法或人員 校准不當或調整使用的基准不當 儀器質量差(設計的一致性不好) (量具或零件)隨零件尺寸變化的變形,線性不好的可能原因:,MSA,2006.07.26,18,由同一个人使用同一种仪器，多次量测同一零件的同一特性时获得的量测变异 通常是设备变异,重复性,参考值,重复性(EV),MSA,2006.07.26,19,重複性不好的可能原因:,零件內部:形狀,位置,表面加工,樣品一致性 儀器內部:
7、修理,磨損,設備或夾緊裝置故障 基准內部:質量,級別,磨損 方法內部:在設置,技術,零位調整,夾持,夾緊,點密度的變差 評價人內部:技術,職位,操勞技能工培訓,感覺 環境內部:溫度,濕度,振動,亮度,清潔度的短期起伏變化 儀器設計或方法缺乏穩健性,一致性不好,MSA,2006.07.26,20,由不同的人使用同一仪器，量测一个零件的一个特性时产生的量测平均值的变异 通常是人的变异,再现性(AV),MSA,2006.07.26,21,再現性錯誤的潛在原因:,使用同一量具,同一人員,同樣操作方法,零件間的均值差 使用不同儀器的均值差 標准之間:測量過程中不同的設定標准的平均影響 方法之間:手動與自
8、動相比,零點調節器整,夾持方法導致的均值差 評價人之間:不同評價人的訓練,技術各經驗不同導致的均值差 儀器設計或方法缺乏穩健性,MSA,2006.07.26,22,重複性和再現性合成的綜合評估,換句話說,GRR等於系統內部和系統之間的方差的總和,GRR,MSA,2006.07.26,23,- Standard(標准) Work piece(工件) Instrument(儀器) Person / procedure(人/程序) Environment(環境),變差來源,MSA,2006.07.26,24,MSA研究的時機:,Control Plan 中所有量測儀器應做MSA 特別注意有特殊特性(
9、S.C)的項目 新量測儀器驗收 新員工訓練有效性分析 更換操作人員時需重新執行 儀器定位裝置改变或維修後,MSA,2006.07.26,25,測量系統研究的准備: 1/2,计划将要使用的方法； 评价人数、样品数、重复次数的选择； 尺寸的关键性 零件的结构 评价人的选择 - 日常工作的使用者； 样品的选择 来自于过程并代表整个的生产范围 可以每天取一个样，持续若干天 每个零件要编号,MSA,2006.07.26,26,測量系統研究的准備: 2/2,仪器的分辨力应允许至少读取特性预期过程变异的十分之一；如，特性的过程变异为0.001，则仪器应能读取0.0001的变化； 确保量测方法正在量测正确的特
10、性，并遵守特定的量测程序； 量测应按随机顺序（盲測） 量测值应记录到仪器分辨力的实际限度(不可以估读数据),MSA,2006.07.26,27,MSA,稳定性研究（1/3）,研究步骤： 确定一个样本并建立其基准值（最好取最低值、最高值和中值，对每个样本分别作测量和管制图）； 定期（每日、周）测量标准样本35次，样本大小和频率视情况而定，应在不同的时间点读数以反应实际情况 将数据按时间顺序画在Xbar&R图上,2006.07.26,28,MSA,稳定性研究（2/3）,结果分析 作图法： 建立控制界限并用标准管制图分析评价失控或不稳定状态 结果分析 数据法： 没有特别的数据分析或指数,2006.0
11、7.26,29,MSA,稳定性的Xbar - R图(3/3),從圖中可以看出過程受控,沒有特殊原因出現,2006.07.26,30,MSA,偏倚研究獨立樣本法(1/2),计算重复性标准偏差： 確定偏倚t的統計量: 计算偏倚的置信区间，置信水平取95%,2006.07.26,31,MSA,數據研究2/2,判断置信区间是否包括0，如果0落置信区间内，偏倚在水平是可接受的，如果0没有落在置信区间内，偏倚在水平是不可接受的。 注：如果水平不是取0.05，必须取得顾客的同意。,2006.07.26,32,線性研究1/4,选择g5个零件，由于过程变差，这些零件测量值覆盖量具的操作范围； 测量每个零件以确定
12、其准值，并确认了包括量具的操作范围； 通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m10次；,随機的選擇零件以使評價人對測量偏倚的記憶最小化,MSA,2006.07.26,33,線性研究2/4,计算零件每次测量的偏倚及零件偏倚均值,在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值,MSA,2006.07.26,34,線性研究3/4,以上圖表顯示有特殊原因可能影響測量系統, 基准值4顯示可能是雙峰.,MSA,2006.07.26,35,線性研究4/4,- 如果測量系統存在線性問題,需要調整軟件或硬 件或兩項同時調整再校正以達到0偏倚. - 如果偏倚在測量範圍內不能調整為0,只是測量系 統保持穩定,仍可
13、用於産品/過程的控制,但不能 進行分析,應不斷改進,直到測量系統達到穩定 為止.,MSA,2006.07.26,36,MSA,GRR研究,極差法 均值極差法(包括控制圖法) ANOVE(方差分析法),2006.07.26,37,MSA,GRR-常用之解析步驟,進行研究取得數據 判別 ndc 與 %GRR 數值 判別 R chart : (數據分級) 判別 chart : (50%以上的點超出管制界線) 若有改善空間: 判別 EV & AV 利用適當圖形解析改善方向,2006.07.26,38,GRR-數值判別,%GRR 30 :不可接受,MSA,2006.07.26,39,MSA,GRR-極差
14、法研究2/4,可以迅速提供一个量测系统变异的近似值； 只能提供量测系统的整体概况，不能将变异区分为重复性和再现性； 快速查验量測系統是否发生了变异。,2006.07.26,40,MSA,平均全距R=,GRR=,%GRR=,GRR-極差法研究1/2,量測系統需改进,2006.07.26,41,GRR-均值極差法研究1/2,步骤： 获取一个样本零件数n5，应代表实际的或期望的过程变差范围。 选择评价人为A、B、C等。零件的号码从1到n，评价人不能看到零件编号。 如果是正常测量系统程序的一部分，应校准量具。让评价人A以随机测量n个零件。 让评价人B和C测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结
15、果。,MSA,2006.07.26,42,步骤： 用不同的随机测量顺序重复该循环。 如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法。 结果分析 - 作图法： 将每个评价人对每个零件多个读数的均值画于图中，并标以零件号码为代码，以确定评价人之间的一致性。,GRR-均值極差法研究2/4,MSA,2006.07.26,43,GRR-均值極差法研究3/4,極差圖 “非重疊畫出”,評價者的變異之間存在差異 評價者B變異最大，評價者A變異最小,MSA,2006.07.26,44,MSA,平均值圖 “非重疊畫出”,*有足夠分辨力: 50%以上的點超出管制界線*,GRR-均值極差法研究4/4,2006.07.
16、26,45,可顯示: A 有正向偏倚 -B 有較大變異 -C 有負向偏倚 註: 此為相對狀況， 非絕對狀況,均值極差法研究,誤差圖,MSA,2006.07.26,46,以個別零件為主 無分離讀值呈現(沒有分離的或不一致的零件),均值極差法研究,MSA,2006.07.26,47,計數值 R&R 分析,數據收集方法: 決定進行分析之產品及量具(與計量值完全不一樣,樣本不是隨機收集). 決定參與分析之量人數(至少三人). 決定量測次數(至少3次). 樣本由主評價人收集並已經決定樣本的良不良. 收集的過程中應注意良品占2/3,不良品占1/3. 應收集樣品10-20件.,MSA,2006.07.26,48,計數值-術語,E=正確判定(良不良)的能力(Effectiveness) Pmiss=將不良品誤判成良品的机率(嚴重錯誤)(Probability of a Miss) Pfa=將良品誤判成不良品的机率(假警報)(Probability of False Ala
