GRR量测系统分析

按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,按一下以編輯母片標題樣式,6,s,*,Jason Lee 2003/2/19,GRR,量測系統,分析,Gauge Repeatability and Reproducibility,1,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,4.1,GRR,實驗要求,4.2,GRR,實驗步驟,4.3,GRR,實驗實例,4.4量測系統判定,2,1.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:,3,2.1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,4,2.2測量系統精確度與準確度,準確度:平均值,m,m,m,=,+,總量,產品,衡量,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,5,精確度:變動性,2,2,2,+,=,總量,產品,測量,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,6,3.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,7,3.1,量測系統鑑別力,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,.,8,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,9,重複性,(,Repeatability),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,C,*,2,=5.15,R/d,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,10,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 A,Operator B,3.2,.2,檢查員,B,檢查員,C,檢查員,A,檢查員,B,檢查員,C,檢查員,A,主值,Operator C,11,再生性(,Reproducibility),計算:,再生性的標準差估計值,o,*,2,再生性(,Reproducibility)AV,1,=5.15,5.15,o,再生性,(,Reproducibility),3.2.2,Operator A,Operator B,Operator C,=(,X,max,-,X,min,),/d,o,*,2,=5.15(,X,max,-,X,min,),/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=(AV,1,)-(EV)/(nr),2,2,n,零件數,r 量測次數,12,3.2.3,零件間變異,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,p,*,2,=,R,p,/d,零件間的標準差:,零件間變異:,PV=5.15,p,13,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,時間,2,主值,(參考標準),時間 1,14,3.2.5,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,15,3.3,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,16,2,2,2,+,=,2,2,2,2,=,+,+,測量系統,產品,總量,產品,總量,產品變異性,（實際變異性）,測量,變異性,總體變異性,（觀察到,的,變異性）,重復性,再現性,3.3.2,GRR,統計意義,17,3.3.,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:,R&R=AV+EV,2,2,零件變異:,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)%,18,3.3.,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: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,20,3.3.4量測系統的判定(二),GRR=30%,10%,GRR30%,量具系統不能接受,須予以改進,21,3.3.4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,。,22,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,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-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),23,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,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。,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),24,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,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受的。,情形 1,70%=%,R&R,5%=%,P/T,實際值,測量值(,TV),量測變異(,R&R),25,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,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,測量值(,TV),量測變異(,R&R),情形 1,5%=%,R&R,70%=%,P/T,26,4.,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,27,1.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,4.2,GRR,(全距法及平均值法)步驟,28,4.3,GRR,實驗實例,選擇分析量具(已校正),標準件5件(標注量測位置),操作者3人(經過足夠訓練者),操作者使用同一量具,分別量測5件標準件二次,操作者間應不知道其他操作者的量測值,並且每次5件標準件其編號順序應改變.,將3*5*2=30筆數據填入下表,依表中公式計算,29,