MSA测量系统分析专题讲座

1、1MSAMSA量測系統分析量測系統分析2 1. MSA的來源的來源 2. 實施實施MSA的目的的目的 3. 量測系統的構成量測系統的構成 4. 量測系統變異的產生量測系統變異的產生 5. 量測系統變異類型及分析量測系統變異類型及分析 6. GRR分析之執行分析之執行 7. 偏性分析之執行偏性分析之執行 8. 穩定性分析之執行穩定性分析之執行 9. 線性分析之執行線性分析之執行目錄目錄3 MSA(Measurement Systems Analysis)即即量測系統分析量測系統分析.是是由美國三大汽車公司由美國三大汽車公司( (克萊斯勒克萊斯勒, ,福特福特, ,通用通用) )聯合推出聯合推出.

2、 .主要應用于產品尺寸主要應用于產品尺寸. .1.MSA1.MSA的來源的來源4 MSA專注于了解某量測過程專注于了解某量測過程,確定這過程中誤確定這過程中誤差的大小差的大小,并評估這量測系統是否適用于產品和并評估這量測系統是否適用于產品和制程的管制制程的管制.MSA提升了解和改進量測過程減提升了解和改進量測過程減小變異小變異, 確保產品品質確保產品品質.2. 2.實施實施MSAMSA的目的的目的53. 3.量測系統構成量測系統構成量測系統量測系統1.量具量具.設備設備(軟軟.硬體硬體)2.操作操作(人員人員.過程過程)3.測試環境測試環境4.待測試件待測試件量測系統包含以下要素量測系統包含以

3、下要素:64. 4.量測系統變異的產生量測系統變異的產生量測系統量測系統實際值實際值測量值實際產品變異實際產品變異長期產品變動長期產品變動短期產品變異短期產品變異樣本變異樣本變異量檢具造成的變異量檢具造成的變異操作員造成的變異操作員造成的變異觀察到的產品變異觀察到的產品變異7 在工業的生產環境中，許多評價量測系統的統計方法均被廣泛的應用，其中包括：再現性(Repeatability)、再生性(Reproducibility)、穩定性(Stability)、線性 (Linearity)與偏性(Bias)等.5.15.1 量具的再現性與再生性量具的再現性與再生性(GR&R)(GR&

4、R) 再現性:一個操作員使用一個量具，量測相同零件的相同特性數次，所產生量測數據的變異，此一又稱之為量具的變異 (Gauge Variation) 。 再生性:不同的操作員使用相同的一個量具，量測相同零件之相同特性數次後，所得到操作員數據平均值之間的變異，此一又稱之為操作員的變異(Operation Variation) 。 註：此所謂相同零件是指自一批生產出相同規格的零件中所抽取出樣品。相同特性是指每一零件所被量測的特性(如：長度、重量) 皆相同。所謂數次是指每一個零件皆被量測好幾次。5. 5.量測系統變異類型及分析量測系統變異類型及分析85.2 5.2 偏性偏性 (Bias)(Bias)

5、同一人使用同一量測工具，量測同一零件相同特性次數所得之觀測平均值與實驗室或精密儀器量測同一零件相同特性所得之真值或（參考值）之間的偏差值 即偏性=觀測平均值-真值 真值(參考值)觀測平均值偏差95.3 5.3 穩定性穩定性 (Stability)(Stability) 同一量具於不同時間，量測同一零件之相同特性數次之平均值，在不同時間差所得之變異。穩定性穩定性Time 2Time 1基準值時間105.45.4 線性線性 (Linearity)(Linearity) 指量具各有效使用作業範圍內之高、中、低量測點之偏差量。真值(參考值)零偏差線觀測平均值真值(參考值)觀測平均值真值(參考值)觀測平

6、均值一致性的偏差線性- 不一致性的偏差真值(參考值)觀測平均值真值(參考值)觀測平均值真值(參考值)觀測平均值一致性的偏差線性- 不一致性的偏差11GRR實驗要求實驗要求 在進行一個Gauge R&R試驗之前，操作員的人數、被量測的零件數目、每一個零件被反覆量測的次數、被量測的零件特性，與量測的環境都必須先行決定。通常我們重點考慮下列幾點： 操作員：隨機選取幾個使用量具的操作員。這可以讓我們評估量具對不同操作員的敏感度。 零件：自同一規格的零件中隨機選取 510 個零件進行量測。 反覆量測的次數：每一個零件的量測特性被每一個操作員反覆量測至少2次。6.GR&R6.GR&

7、R分析之執行分析之執行12 量測系統研究之準備 像任一項研究或分析，在執行量測系統研究之前應有足夠的規劃及準備，在執行研究前一般的準備如下： 方法在使用前應先予確認。例如：以工程判斷來決定目視觀測或量具研究是否在校正或使用量具時有人為影響。某些量具，如：按鈕則數據被顯示出來，則其再生性的影響可不予考慮。 應預先決定操作員人數、樣本數及重複量測次數，其考慮的因素如：a. 尺寸的關健性關鍵尺寸因量具研究估計可信度的需求需更多的零件或量測次數。b. 零件結構大型或重型零件可能意味樣本數量較少但測量次數多。 應該從日常使用此量具的操作員中選擇測試者，如果并非此量具的日常操作員，則選擇的每人均應受過足夠

8、的訓練以正確的使用量具。 樣本應在能代表整個作業範圍的製程中挑選，有時是在幾天之內每天取一件樣本，這種作法是必須的，因為這些零件被認為代表在現行生產中全部的生產變異，又因每個零件將被重複量測，故須加以編號以便區別。 儀器應該有足夠的分辨力,其刻度應直接讀取特性的預期製程變異的1/10 值，例如：此特性的變異為0.001，則儀器可直接讀取的刻度應不大於0.0001。13 如果想取得合理的結果，則執行研究的方法很重要，為了將不準確結果的可能性降至最低，應採取下列步驟： 應以隨機抽樣的方式取得量測數據，以確保在整個研究的隨機性，而不致有任何的偏移或改變，操作員亦應不知道何種號碼零件已檢驗過以避免任何

9、可能之偏差，當然，執行研究者應了解那個零件已檢驗過而且同時記錄數據，例如：這是作業者A、零件1、第一次量測；這是作業者B、零件4、第二次量測等。 讀取儀器，其讀值應被估計至能取得的最近數值。最少其讀值應取至1/2最小刻度，例如：如最小刻度為0.001，則每一個估計的讀值應在0.0005附近。 此研究工作應由了解實施一個可靠研究的重要性人員負責管理和監督。141) 取得一個能代表過程變差實際或預期範圍的樣本,為n5個零件的樣本,如我們選擇10個樣本.2) 給操作員編號為A,B,C等,并將零件從1到10進行編號,但零件的編號不要讓操作員看到.3) 確保所使用的儀器都經過校準.讓操作員A以隨機順序測

10、量10個零件,并將結果記錄在第1行.4) 讓操作員B和C依次測量這些一樣的10個零件,不要讓他們知道相互的讀值,然后將結果分別記錄在第6行和第11行.5) 用不同的隨機測量順序重複以上循環,并將數據記錄在第2,7和12行.注意將數據記錄在適當的欄位中,例如:如果首先被測量的是零件7,然后將數據記錄在標有零件7的欄位中.如果需要進行三次測量,則重複以上循環,并將數據記錄在第3,8和13行中.GRRGRR實施步驟實施步驟1516定義：Ro 操作員全距(操作員平均值之最大值減最小值)。Rp 零件全距(零件平均值之最大值減最小值)。 R 所有全距之總平均。量具的再現性量具的再現性: :EVR K1 (

11、EV為Equipment Variation，設備變異之縮寫)量具的再生性量具的再生性: : AV (AV為Appraiser Variation，零件間變異的縮寫)再現性與再生性：再現性與再生性：R&R 零件變異零件變異: : PVRpK3 ( PV為Part-to-Part Variation，零件間變異的縮寫)全變異全變異:TV ( TV為Total Variation的縮寫)22)AV()EV(nt)EV()Ro(222K22)PV()R&R(=1718 將計算所得的R, Ro , Rp填入報告表格所提供的空白處. 進行報告表格左側標題為“量測單元分析”欄之下的計算.

12、進行報告表格右側標題為“%制程變異”欄之下的計算. 檢查計算結果以確定沒有錯誤1920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GR&RGR&R的判定的判定21GRR=10% 量具系統可接受10%GRR=30%量具系統不能接受,須予以改進22 選取一個樣本,并建立可追溯標準的真值或參考值,若無樣本則可從生產線取得一個落在中間值域的零件,當成標準值且應針對預期測試的高,中,

13、低端各取得樣本或標準件并于實驗室將各樣本或標準件測量10次.計算其平均值當成“參考值”. 由一位作業人員以常規方式對每個樣本量測10次并計算出平均值.此值稱為“觀測平均值”. 計算偏性 偏性=觀測平均值-參考值 制程變異=6 %偏性=偏性/制程變異 偏性判定基準:偏性占制程變異的百分比在10%以下,即%偏性10%代表制程量測系統在可接受範圍.7. 7.偏性分析之執行偏性分析之執行2324 若0落在偏性值附近的1信賴區間內,則偏性在水準上是可接受的.即若計算出的偏性值落在上限值與下限值之間則判定偏性是可接受的. 如果量具的偏性較大,則可能原因是: 1.真值或參考值錯誤 2.量具磨損 3.量具本身

14、尺寸錯誤 4.量測到錯誤的特性 5.量具未經過適當的校正 6.作業者未正確使用量具偏性判定偏性判定25 選取一個樣本,并建立可追溯標準的真值或參考值,若無樣本則可從生產線取得一個落在中間值域的零件,指定它為基準樣件進行穩定性分析. 以一定的周期基礎(每天,每周)測量基準件三到五次,應該在不同的時間下取得多次讀值,以代表測量系統的實際使用情況.將考慮到一天之中各種外界因素的影響而發生的變化. 將量測值標記在X-R CHART或X- CHART控制圖上. 計算管制界限,并對失控或不穩定作評估. 計算標準差,并與制程標準差相比較,以評估量測系統的穩定性. 穩定性分析評估:如量測程序標準差小于制程標準差(制程公差)或代表量測系統非常穩定即量測程序標準差制程標準差(制程公差)8. 8.穩定性分析之執行穩定性分析之執行2627289. 9.線性分析之執行線性分析之執行在量具各作業範圍內選取5個零件,對每個零件進行全尺寸測量確定其參考值,并確定涵蓋了此量具的工作量程.每一個零件由作業人員(經常使用該量具)量測10或12次(要隨機的選擇零件,減少人員誤差).依據下列公式求出線性. yaxb a b R2 線性線性a製程變異製程變異