GageR&R培训教材

,*,Gage R&R,培训教材,龍元,2014/01/16,根据变差的来源和特点，可分为,:,位置变差,(,准确度,),：,偏倚，稳定性和线性；,宽度变差,(,精确度,),：,重复性和再现性。,测量系统变差类型,Gage R&R,的定義,Gage,R,&,R,是一種方法,用以決定量測的,:,Gage R&R,的研究用以決定所觀察的過程變異中,有多大的比例是來自於量測系統本身的變異,.,重复性,(Repeatability),再,现,性,(Reproducibility),一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。,GR&R,变差等于,系统内,和,系统间,变差之和。,Gage R&R,的含意,1.,量具,(Gage),任何用來產生數據的設備及工具。經常用以表示特定使用在工廠現場的設備,2.,量測系統,(Mearsurement System),操作程序、操作環境、量具、軟體與人員等用以測量品質特性數據之組合。,3.,再現性,(Repeatability),再現性又稱為量具變異,(Equipment Variance),，是指量測設備經相同作業者量測相同標的物數次，而能再產出其讀值的能力。是觀測讀值伸展或散播的一個程度。,4.,再生性,(Reproducibility),再生性又稱為作業者變異,(Appraiser Variance),，是指當量測一零件之特性時，以不同作業者使用相同量具取得之量測平均值之變異。,所謂量測系統,Gage R&R,，就是指再現性與再生性,(R&R),之變異。,重复,性,(Repeatability),由同一量測人員用同一量測儀器重複量測同一量測對象時所存在的差異,下圖表示了量測系統的,重复,性,.,重复,性,rpt,一个评价人使用同一测量仪器，对同一零件的某一特性进行多次测量下的变差,是在确定的和已知条件下，连续多次测量中的变差,通常被称为,EV-,设备变差,量具,(,设备,),能力和潜能,系统内变差,A,B,那个的重复性好？,零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本的一致性,仪器内部：维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好,标准内部：质量、等级,方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度的变差,评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、疲劳,环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的小幅度波动,缺乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好,量具误用,失真（量具或零件）、缺乏坚固性,应用,零件数量、位置、观测误差（易读性、视差）,造成重复性变差的可能原因：,再,现,性,(Reproducibility),由幾個不同的量測人員用同一量測儀器重複量測同一量測對象時所存在的差異,下圖表示了量測系統的再,现,性,.,u1,u2,u3,再,现,性,量測員,1,量測員,2,量測員,3, 不同评价人使用相同量具，测量一零件的某一特性的测量平均值的变差, 对产品和过程评估时，变差可能是评价人、环境或方法, 通常被称为,AV-,评价人变差, 系统之间,(,条件,),的变差,Inspector A,Master Value,Inspector B,Inspector C,Inspector A,Inspector B,Inspector C,那个的再现性好？,造成再现性误差的潜在原因,零件之间（抽样样本）：使用相同的仪器、操作者和方法测量,A,、,B,、,C,零件类型时的平均差异。,仪器之间：在相同零件、操作者和环境下使用,A,、,B,、,C,仪器测量的平均值差异。注意：在这种情况下，再现性误差通常还混有方法和,/,或操作者的误差。,标准之间：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响。,方法之间：由于改变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或夹紧方法等所造成的平均值差异。,评价人（操作者）之间：评价人,A,、,B,、,C,之间由于培训、技巧、技能和经验所造成的平均值差异。推荐在为产品和过程鉴定和使用手动测量仪器时使用这种研究方法。,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“,重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,GRR,應用,提供新量測儀器是否可允收的準則,量測系統間之比較,評估量測儀器疑為能量不足之基礎,新進檢測人員可借助,GRR,來建立合格認證,為製程變異與生產過程允收水準之必要成分,若遇到產品規格大幅加嚴時（如,Impedance,的,Tolerance,由,12,降至,5,）則必須立即警覺必須將測試設備升級，以免誤判了新產品的真實性能,未來方面：,配合,Cpk,、,Six-sigma,等製程能力工具的運用，不斷研發更價廉而堪用的量具,若遇產品公差緊縮時，必須立即警覺是否須將量具升級，以免誤判新產品特性的真實性能。,目的,Gage R&R,的原理,Gage R&R,的原理,Total,2,=,part,2,+,Gage R&R,2,+,e,2,Gage R&R,研究,GRR,作業的前置準備工作,規劃評估方法。,檢測量具的鑑別力,/,解析度應至少為製程變異或允差的十分之一。,檢測量具應校正，並可追溯至相關之標準。,人員操作前應具備相關專業訓練及鑑定。,決定評估作業中所須之操作員數、取樣樣品數、,重複量測次數，可參考之依據如下：,關鍵特性：取樣數，量測次數。,樣品型態：龐大或較重之樣品，取樣數，量測次數。,GRR,作業的前置準備工作,樣品與操作員應為正常生產過程中所隨機選取。,樣品應予以識別。,量測作業過程可考量之變異效應來源有：,人,(,操作員專業、訓練,.,等,),事,(,作業,SOP ,等,),地,(,環境溫溼度、振動,.,等,),物,(,標準件、檢測儀器、治夾具、機台,等,),時,(,早,/,中,/,晚班、天、週、月、季、年,.,等,),分析流程,設,定,量,測,計,劃,執,行,量,測,計,劃,設善員,定計訓,儀劃練,器或,改人,NG,OK,NO,定,義,量,測,特,性,計算,Overall Variation,值,完員,成之,量能,具力,暨分,人析,修改,量測程序,YES,Gage R&R,分析步驟,確認量測數據類別,; (,計量數據,?,計數數據,?),確認誤差來源,;,a.,對於自動測定系統,誤差來源為,:,部品本身誤差和測量儀器誤差,.,b.,對於普通測定系統,誤差來源為,:,量測人員,量測儀器和部品,.,c.,對於目視檢查,誤差來源為量測,(,檢查,),人員和部品,.,(3),選擇樣本,;(,計量數據至少選,5,個,計數數據至少選,30,個,),(4),收集數據,;,a.,量測前需確認,:,a-1.,確認量測儀器經過校準,以保證其準確性和線性在規定範圍,.,a-2.,確保使用足夠分辨率的儀器逕行量測,.,一般來說,量測儀器的,分辨率應為被量測對象規格公差的,1/10.,b.,量測時需注意,:,b-1.,量測人員,(,至少,3,人,),以,隨機,順序量測各樣本,重複測量,(,至少,2,次,).,b-2.,紀錄所有原始測量數據,.,(5),分析數據,.,Gage R&R,分析步驟,(,續,),Gage R&R,的評價標準,%R&R,數值,判斷,%R&R10%,理想的量測系統,10% %R&R 20%,量測系統可接受,20%R&R 30%,考慮成本費後決定,%Gage R&R=,量測標準差*,6,產品規格公差,分析：,重复性比再现性大,再现性比重复性大,1,）仪器需要维护。,1,）评价人培训不足。,2,）量具刚度不足。,2,）刻度不清晰。,3,）夹紧和检测点需改进。,3,）需要某种辅助器具,4,）零件内变差（失圆、锥度等）过大。,GR&R,分析的三种方法,极差法,：短期方法，快速的近似值,均值,极差法,：长期方法，将变差分解为重复性和再现性。,ANOVA,分析法,：标准的统计技术，可将变差分为四类：,零件、评价人、零件与评价人之间的相互作用，以及量具造成的重复误差。,快速,GR&R,（极差法）,极差法：极差法是一种改良的计量型量具的研究，它可迅速提供一个测量变差的近似值。,只能提供测量系统的整体概况,不能将变差分为重复性和再现性。,它典型的好处就是快速检查验证,GRR,是否发生了变化,。,典型的极差法：,2,个评价人,5,个零件,两个评价人各将每个零件测量一次。,计算极差的和与平均极差。,通过将平均极差均值乘以,1/d2*(d2,可以查表找到,m=2,g=5).,平均极差,= = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4,GR&R = /d,2,= 1.4 / 1.19 = 1.76,% Gage R&R = GR&R /,过程标准差*,100% = 1.76 / 3.33*100 % = 52.85%,极差法,-,示例,d,常数表,制造过程标准差,= 3.33,R=,最大值,-,最小值,R,零件,操作员,1,操作员,2,极差,(R),1,4,2,2,2,3,4,1,3,6,7,1,4,5,7,2,5,9,8,1,极差之和,7,平均极差,1.4,R,R,结论的正确性,80%,极差法能够潜在的检测出测量系统为不可接受的概率：,样本容量为,5,结论正确性,80%,样本容量为,10,结论正确性,90%,练习：,3min,零件号,操作员,A,操作员,B,极差,(A,B),1,0.85,0.80,2,0.75,0.70,3,1.00,0.95,4,0.45,0.55,5,0.50,0.60,过程标准差,=0.0777,计算结果,均值,极差法,：,是一种可同时对测量系统提供,重复性,和,再现性,的评估值的研究方法。,与极差法不同，它可以将测量系统的变差分成两个部分：,重复性,再现性,不能确定他们两者之间的交互作用。,均值,-,极差法,均值,-,极差（,X-R,）法是确定测量系统的重复性和再现性的数学方法，主要步骤如下：,1,选择,3,个测量人（,A, B,C,）和,10,个测量样品,(,典型,),。,测量人应有代表性，代表经常从事此项测量工作的,QC,人员或生产线人员,10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则会严重影响研究结果。,2,校准量具,3,测量，让三个测量人对,10,个样品的某项特性进行测量，每个样品每人测量三次，将数据填入表中。试验时要遵循以下原则：,盲测原则,1,：对,10,个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这,10,个样品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。,盲测原则,2,：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。,4,结果分析,极差,评价人,/,试验,#,零件,平均值,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,A 1,0.29,-0.56,1.34,0.47,-0.8,0.02,0.59,-0.31,2.26,-1.36,2,0.41,-0.68,1.17,0.5,-0.92,-0.11,0.75,-0.20,1.99,-1.25,3,0.64,-0.58,1.27,0.64,-0.84,-0.21,0.66,-0.17,2.01,-1.31,均值,B 1,0.08,-0.47,1.19,0.01,-0.56,-0.2,0.47,-0.63,1.80,-1.68,2,0.25,-1.22,0.94,1.03,-1.20,0.22,0.55,0.08,2.12,-1.62,3,0.07,-0.68,1.34,0.2,-1.28,0.06,0.83,-0.34,2.19,-1.50,均值,极差,C 1,0.04,-1.38,0.88,0.14,-1.46,-0.29,0.02,-0.46,1.77,-1.49,2,-0.11,-1.13,1.09,0.20,-1.07,-0.67,0.01,-0.56,1.45,-1.77,3,-0.15,-0.96,0.67,0.11,-1.45,-0.49,0.21,-0.49,1.87,-2.16,均值,极差,零件均值,*2,次试验,D,4,=3.27,，,3,次试验,D,4,=2.58,。,UCL,R,代表了单个极差的控制限。,将那些超出控制限的点圈出，识别原因并纠正。使用与开始时相同的评价人及单位重复这些读数，或除去某些值并从保留的观察值重新获得平均值，重新计算极差。,在进行其他统计分析之前，应先使用图表工具对数据进行系统的筛选,。,从而找到变差明显特殊原因,。,结果分析,-,图示法,极差图,极差图,-,非层叠,极差图,-,层叠,在包括平均极差和控制限的标准的极差图上画出了由每个评价人对每个零件测量的多个读数范围。从画在图中得出的数据分析可以得出很多有用的解释。如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同的，可以认为每人重复测量的重复性是一致的。,如果一个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同。如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善以获得有用的数据。,极差图可以帮助我们确定：与重复性相关的统计控制，测量过程中评价人之间对每个零件的一致性。,以上图形的评审显示评价人之间变异性是不同的，应分析并消除其影响。,从图中我们可以获取什么信息？,均值图,均值图,-,非层叠,均值图,-,层叠,少于一半的点落在控制限外边：,测量系统缺乏足够的分辨率,样本不能代表期望的制造过程变差。,多于一半的点落在控制限外边，,测量系统能够充分探测零件之间的变差,测量系统能够提供对过程分析和过程有用的信息。,A,B,那组数据可以接受？,EV= Equipment Variation (Repeatability),AV= Appraiser Variation (Reproducibility),R&R= Repeatability & Reproducibility,PV= Part Variation,TV= Total Variation of R&R and PV,K1-Trial, K2-Operator, & K3-Part Constants,GR&R,研究中的名词,E.V. (,E,quipment,V,ariation),的估計,a.,在,2.75,倍標準差,(99%,信賴區間,),的條件下：,b.,在,3,倍標準差,(99.73%,信賴區間,),的條件下：,:,全距平均值之平均值,(R double-bar),:,量具標準差,其中：,P.V.,的估計,(,含零件內及零件間的變異,),m:,作業員人數,r:,量測次數,其中：,:,零件標準差,a.,在,2.75,倍標準差,(99%,信賴區間,),的條件下：,b.,在,3,倍標準差,(99.73%,信賴區間,),的條件下：,若根號內之值,O.V.,，即量具變異大於人員變異,，表示,:,量測設備需要保養,量測設備精度不足,量測方式或定位,JIG,須改善,零件本身變異大,增加輔助夾具或儀器協助量測,量測手法不正確或未統一方式,量測儀器操作不熟悉,超出工作範圍的量測,（二）,若,O.V.E.V.,，即人員變異大於量具變異,，表示,:,範例：,Part,Operator,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,A,1.41,1.38,1.43,1.35,1.42,1.46,1.35,1.32,1.33,1.48,1.42,1.39,1.42,1.33,1.43,1.48,1.35,1.31,1.36,1.48,1.43,1.39,1.45,1.36,1.41,1.47,1.34,1.33,1.35,1.49,B,1.42,1.39,1.42,1.33,1.43,1.48,1.35,1.31,1.36,1.48,1.42,1.37,1.44,1.34,1.44,1.45,1.36,1.33,1.34,1.47,1.44,1.36,1.42,1.35,1.43,1.44,1.35,1.31,1.32,1.48,C,1.40,1.39,1.44,1.37,1.43,1.46,1.37,1.34,1.33,1.46,1.42,1.39,1.42,1.33,1.43,1.48,1.35,1.30,1.36,1.48,1.41,1.38,1.46,1.36,1.42,1.45,1.35,1.32,1.34,1.47,某組件規格為,1.40.25,，現同批產品中由,3,位人員隨機選擇,10,個樣本組，每組量測,3,次，數據分布如下，試求,Gage R&R,分析,(,單位,mm):,Operator,作業員,3,K2,2.7,A2,1.023,Trails,(,量測次數,),3,K1,3.05,D4,2.575,Sample,(,樣本組,),10,K3,1.62,作業員,(m)=3,組件數,(n)=10,量測次數,(r)=3,全距總平均,(R)=0.0227,作業員全距,(RT)=0.003,組件全距,(Rp)=0.19,Gage R&R,分析,EV,0.0691,EV%,26.09%,(EV/Tol)%,13.83%,0V,0.0097,0V%,3.65%,(OV/Tol)%,1.94%,PV,0.2556,PV%,26.35%,(PV/Tol)%,51.12%,R&R,0.0698,R&R%,96.47%,(R&R/Tol)%,13.96%,TV,0.2650,TV%,分析結果：,量測系統適用性,量測系統適用性是決定於,TV,或允差為,Gage R&R,所消耗的,百分比,%R&R = 100(R&R/TV),或,100(R&R/,允差,)%,%R&R l0%,：,A,級,，量測系統狀況良好 。,(,可接受,),10% %R&R 25%,：,C,級,，量測系統必須加以改進。,(,不能接受,),T,h,a,n,k,s,