MSA量测系统概要.ppt

量測系統分析概要 MeasurementSystemAnalysis彙整2005 04 01 主題探討 1 量測系統分析概說2 量測系統變異的類型3 如何進行量測系統分析4 資料的類型5 MSA的解析與對策6 圖形與數字的判讀 1 量測系統分析概說 製程中所獲取的任何數據及量測資料都是 真值 嗎 如果你相信 那麼它們的品質 精確性 有多好 你的依據為何 客戶也認同嗎 如果你不相信 勢必後續的分析 這些資料都不適用 那麼你又該怎麼辦 1 1 量測系統分析概說 什麼是量測系統分析在量測過程中所得到的 量測值 絕不會是 真值 因為量測者所讀取的數據包含了 真值 以及量測的 變異 量測系統分析 MSA 提供一種系統性的方法 以鑑別出整體的製程變異中 有多少是來自於量測系統的變異 觀察值 實際值 量測誤差 1 2 量測系統分析概說 為什麼要進行量測系統分析確認目前的量測系統是否可接受獲得精確的量測資料找出量測系統的變異源確認改善量測系統的方向 透過量測系統收集流程中所有的資訊 同時也依據它作為系統修正的依據 1 3 量測系統分析概說 一個好的量測系統應具備1 適當的鑑別度 Discrimination 及敏感度 Sensitivity 2 在統計管制內3 量測系統變異相對於規格限制必須要小4 有效的解析度 且變異相對於製程變異必須要小 0 120 USL LSL 2 什麼是量測系統變異 我們的量測系統是否變異太大 而無法發現目前流程的變異水準 2量測變異 GRR 2再生性 AV 2再現性 EV 2總變異 TV 2部品變異 PV 2量測變異 GRR 2 1量測系統變異的類型 你可以利用魚骨圖 找出可能造成量測系統變異的因素 S W I P E 量測系統變異的來源 2 2量測系統變異的類型 量測值的平均與實際值的平均差異就是變異的程度 經由最準確的量測設備量測所得到的實際平均值是最好的 3 量具的準確性 再現性 獲得一致性的結果 操作者在一段相對短的期間內 使用相同的量測儀器 對同一零件的同一特性量測多次 所得到的量測變異 4 量具的再現性 相同量測條件時重覆量測的變異也就是管制圖上RChart的 組內變異 再現性 在一段相對短的期間內 因不同的操作者 不同的環境 不同的量具或不同的設定等條件的改變 量測同一零件的同一特性 所得到量測平均值的變異 5 量具的再生性 A B C 再生性 不同量測條件間量測的變異 也就是管制圖上X barChart的 組間變異 點與點間的差距 對同一量具在不同時間點量測相同部件所獲得的至少兩組量測值之平均差異代表其穩定性 6 量具的穩定性 7 為什麼了解量測系統變異很重要 如果量測系統的變異很大 會增加下列事件發生的機率 規格範圍內的產品會被拒絕 而且規格外的產品可能會被接受重點是 我們必須知道實際的流程變異中 量測變異到底有多大 而且這個變異有多少是因為量測系統所造成的 量測系統變異必須加以驗證 8 量測系統變異可能扭曲真正的製程能力 量測系統的變異愈高 觀測值相對於真值的分散程度也愈大 4 3 2 101234 LSL USL 真值 觀測值 9 不適切的量測單位 這是最基本的量測系統問題之一且並不需要特別的研究就可以發現同時可藉由繪製流程輸出的結果 推移圖 輕易的發現鑑別力不夠是因為量測單位太大 而失去統計分析的效果 即當量測單位大於流程的標準差時 表示量測的鑑別力不夠 10 對不適合的量測單位我們應採取什麼行動 若量測儀器允許 應儘可能量測或讀取小數點以下數位的值有時量測單位太大或簡易 使量測者為避免 他們相信的 讀取噪音 noise 而在量測時縮短的某部分的水平應尋求量測單位較小 精度較小 的量測儀器 11 資料收集 一般的GaugeR R研究需符合下列條件要求 2 3位操作者量測10個部件每次量測重複2 3次如此可以讓我們計算以下的量測變異 個別操作者及量具的組內變異 再現性 不同操作者的組間變異 再生性 11 1資料收集 續 1 使用實際的生產設備2 人員為經常使用該設備的操作員3 以經常使用的量具進行量測4 依據計劃進行資料收集5 在現場 shopfloor 進行 為了獲取量測系統的實際變異 realmeasurementsystem 我們要在實際的流程中執行量測 儘可能依日常的活動 Businessasusual 來進行這個步驟 12 連續型資料量測系統的一般性問題 量測單位若太大 則無法適切的反映出目前的變異量測系統的鑑別力不夠 是由於量測的進位 round off 太大 比比看誰的腿長 13 10的法則 若量測系統要有效的偵測流程變異它必須要具備足夠的鑑別力 Adequatelevelofdiscrimination 最快的方式就是應用10的法則量具必須能夠將流程的容差 processtolerance 區分為至少十個刻度 incrementsteps 如下圖所示 容差 Tolerance 量具的最大精度1 0000 1000 1000 0100 0100 001 規格上限 10個以上的刻度 規格下限 14 GaugeR R分析的建議事項 了解再現性與再生性的關係是有意義的如果再現性遠大於再生性 我們可以考慮維修量具當我們在讀值時 需將量具定位 positioning 量具大於部件的組內變異訓練操作者若再生性遠大於再現性 我們可以考慮訓練操作者校正量具修正 fixturing GRR 量測系統分析GaugeRepeatabilityandReproducibility 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 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 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 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 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 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 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 3GRR 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1 3個值落在管制界限內或1 4R 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 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OK 不良重復性NOGOOD 主值 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 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 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 OperatorA OperatorB 3 2 2 檢查員C 檢查員A 檢查員B 檢查員C 檢查員A 主值 OperatorC 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 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 對於量測系統長期測量相同的GoldenSample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GoldenSample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 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 3 3GRR GRR GaugeRepeatabilityandReproducibility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 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 2GRR統計意義 3 3 3GRR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 3 3 3GRR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規定的產品規格 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 3 3 4量測系統的判定 二 GRR 10 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 GRR 30 量具系統不能接受 須予以改進 量具系統可接受 3 3 4量測系統的判定 三 下面幾個案例演示了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 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 LSL USL 公差 情形1 10 R R15 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 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2 70 R R70 P T 實際值 測量值 TV 量測變異 R R 60 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3 70 R R5 P T 實際值 測量值 TV 量測變異 R R 70 80 90 50 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4 5 R R70 P T 60 70 80 90 50 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 23 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 1GRR實驗要求 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 4 3GRR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 資料收集計畫 進行MSA量測系統分析 專案名稱 提昇支架沖壓生產性a BB GB xxx經理 GB b 資料收集期間 以現有資料庫的相關數據資料下載作解析c 流程負責人 品管yyyd 操作性定義 依照檢查基準書由各個檢查項目 都有明確規定量測的工具 以及量測基準的訂定 避免人員操作上的差異 對支架量測儀器做MSA展開 數據收集 檢查基準書 量具的鑑別分級能力NDC 5是OK的 目標 10以上 SourceDFSSMSFP4Part90 06556830 0072854251 6800 0004Op20 00009740 00004871 6820 2144Part 4Op180 00052100 00002892 1620 014Repeatability600 00080330 0000134Total890 0669901GageR R ContributionSourceVarComp ofVarComp TotalGageR R0 00001922 33Repeatability0 00001341 62Reproducibility0 00000580 714Op0 00000070 084Op 4Part0 00000520 63Part To Part0 000806397 67TotalVariation0 0008255100 00StudyVar StudyVar ToleranceSourceStdDev SD 6 SD SV SV Toler TotalGageR R0 00438560 02631315 2626 31Repeatability0 00365910 02195412 7421 95Reproducibility0 00241750 0145058 4114 514Op0 00081140 0048692 824 874Op 4Part0 00227730 0136647 9313 66Part To Part0 02839490 17036998 83170 37TotalVariation0 02873160 172389100 00172 39NumberofDistinctCategories 9 量測系統對製程能力的總變異2 8普通故判定OK 量測系統對產品規格的總變異 30 內判定OK MSA 利用Minitab做尺寸1 三次元量測 MSA分析 MSA 利用Minitab做尺寸1 三次元量測 MSA分析 3次量測全距在紅線內判OK 零件鑑別能力70 在紅線外判OK 3人 3次零件變異 人與產品交互都在一直線上判OK 產品與儀器的變異都在5 內判OK SourceDFSSMSFP5Part90 00224850 0002498223 1190 0005Op20 00000160 00000080 7240 4985Part 5Op180 00002020 00000111 9010 033Repeatability600 00003530 0000006Total890 0023057GageR R ContributionSourceVarComp ofVarComp TotalGageR R0 00000082 70Repeatability0 00000062 07Reproducibility0 00000020 625Op0 00000000 005Op 5Part0 00000020 62Part To Part0 000027697 30TotalVariation0 0000284100 00StudyVar StudyVar ToleranceSourceStdDev SD 6 SD SV SV Toler TotalGageR R0 00087510 005250716 4226 25Repeatability0 00076740 004604314 4023 02Reproducibility0 00042070 00252407 8912 625Op0 00000000 00000000 000 005Op 5Part0 00042070 00252407 8912 62Part To Part0 00525690 031541698 64157 71TotalVariation0 00532930 0319757100 00159 88NumberofDistinctCategories 8 MSA 利用Minitab做材厚 分厘卡 MSA分析 量具的鑑別分級能力NDC 5是OK的 目標 10以上 量測系統對製程能力的總變異2 8普通故判定OK 量測系統對產品規格的總變異 30 內判定OK MSA 利用Minitab做材厚 分厘卡 MSA分析 3次量測全距在紅線內判OK 零件鑑別能力70 在紅線外判OK 3人 3次零件變異 人與產品交互都在一直線上判OK 產品與儀器的變異都在5 內判OK SourceDFSSMSFP2part90 06556830 0072854251 6800 0002op20 00009740 00004871 6820 2142part 2op180 00052100 00002892 1620 014Repeatability600 00080330 0000134Total890 0669901GageR R ContributionSourceVarComp ofVarComp TotalGageR R0 00001922 33Repeatability0 00001341 62Reproducibility0 00000580 712op0 00000070 082op 2part0 00000520 63Part To Part0 000806397 67TotalVariation0 0008255100 00StudyVar StudyVar ToleranceSourceStdDev SD 6 SD SV SV Toler TotalGageR R0 00438560 02631315 2626 31Repeatability0 00365910 02195412 7421 95Reproducibility0 00241750 0145058 4114 512op0 00081140 0048692 824 872op 2part0 00227730 0136647 9313 66Part To Part0 02839490 17036998 83170 37TotalVariation0 02873160 172389100 00172 39NumberofDistinctCategories 9 量具的鑑別分級能力NDC 5是OK的 目標 10以上 量測系統對製程能力的總變異2 8普通故判定OK 量測系統對產品規格的總變異 30 內判定OK MSA 利用Minitab做尺寸2 工具顯微鏡 MSA分析 MSA 利用Minitab做尺寸2 工具顯微鏡 MSA分析 3次量測全距在紅線內判OK 零件鑑別能力70 在紅線外判OK 3人 3次零件變異 人與產品交互都在一直線上判OK 產品與儀器的變異都在5 內判OK MSA量測系統分析總結判定 MSA綜合判定 針對尺寸1 材厚 尺寸2之品質特性 廠內現行量測系統可用於本次專案 惟應列長期之量測系統改進 外觀件MSA資料收集計畫 專案名稱 降低XX電子剝離報廢金額b BB GB XXX副理 GB c 資料收集期間 以現有資料庫的相關數據資料下載作解析d 流程負責人 XXXX電鍍剝離製程相關檢驗作MSA展開 MSA FORAA M4 4GaugeR R 三人三次量測全距在紅線內判定OK 量具的解析度70 外在管制界線外 3人3次零件變異 人與產品交互都在一直線 MSAFORAADATA分析 GageR RSourceVarComp ofVarComp ContributionTotalGageR R0 003170 18Repeatability0 003170 18Reproducibility0 000000 00Part To Part1 7869099 82TotalVariation1 79007100 00StudyVar StudyVar ToleranceSourceStdDev SD 6SD SV SV Toler TotalGageR R0 056330 337994 215 63Repeatability0 056330 337994 215 63Reproducibility0 000000 000000 000 00Part To Part1 336758 0204999 91133 67TotalVariation1 337948 02761100 00133 79NumberofDistinctCategories 33 量測系統對製程能力的總變異在2 內判定OK 量測系統對產品規格的總變異在10 內判定OK 量具的鑑別分級能力 5判定OK MSA FOR外觀DATA MSA FOR外觀圖形分析 作業者2次外觀判定的差異 作業者對標準件外觀判定的差異 MSAFOR外觀DATA分析 WithinAppraisersAssessmentAgreementAppraiser Inspected MatchedPercent95 CI莊302996 67 82 78 99 92 李302790 00 73 47 97 89 陳3030100 00 90 50 100 00 EachAppraiservsStandardAssessmentAgreementAppraiser Inspected MatchedPercent95 CI莊302996 67 82 78 99 92 李302790 00 73 47 97 89 陳302893 33 77 93 99 18 BetweenAppraisersAssessmentAgreement Inspected MatchedPercent95 CI302686 67 69 28 96 24 AllAppraisersvsStandardAssessmentAgreement Inspected MatchedPercent95 CI302686 67 69 28 96 24 Fleiss KappaStatisticsResponseKappaSEKappaZP vs 0 NG0 8970430 074535612 03510 0000OK0 8970430 074535612 03510 0000 Kappa 排除因機會因素所得檢驗人員一致性的比率0 9以上優0 7 0 9OK0 5 0 7合格邊緣0 5以下NG 作業者2次外觀判定的差異 作業者對標準件外觀判定的差異 MSAFORX RAYDATA分析 GageR R ContributionSourceVarComp ofVarComp TotalGageR R0 0085775 26Repeatability0 0017621 08Reproducibility0 0068154 186Op0 0000000 006Op 6Part0 0068154 18Part To Part0 15443694 74TotalVariation0