MSA量测系统分析

MSA量测系统分析第1页，共57页。課程大綱TS16949簡介量測系統的構成量測數據特性量測系統變異量測系統分析案例說明第2页，共57页。TS16949的產生第3页，共57页。汽車業品質系統美國：QS9000德國：VDA6.1法國：EAQF義大利：AVSQ第4页，共57页。ISO/TS16949支持系統QS9000DaimlerChryslerFordMotorGeneralMotorVDA6.1AudiBMWDaimlerBenzVWEAQFPSAPeugeot-CitroenRenaultSAAVSQFiatAutoMECO

合而為一

InternationalAutomotiveTaskForce

AIAG北美汽車業品質系統德國汽車業品質系統法國汽車業品質系統義大利汽車業品質系統第5页，共57页。國際汽車工作小组（IATF）發佈了ISO/TS16949，第一版在1999年頒佈的。由（IATF）和日本汽車標準組織（JAMA）聯合，並且得到ISO/TC176的支持，結合ISO9001：2000，QS9000、VDA6.1、AVSQ和EAQF為基礎的汽車業品質系統在2002年3月1日發佈了第二版。第6页，共57页。汽車供應廠商為何要導入TS16949:2002ISO9001:19942003/12/152002/03/05TS16949:1999TS16949:2002QS9000:19982006/12/14第7页，共57页。目前各車廠所接受的方式TS16949(汽車業基本系統)GMFORDCHRYSLERVWPSAFIAT適用系統第8页，共57页。TS16949的基礎要求ISO9001:2000汽車業共同要求客戶特定要求基本要求工具參考手冊-PPAP(生產性零組件核准程序)-MSA(量測系統分析)-FMEA(失效模式與效應分析)-SPC(統計製程管制)-APQP&CP(品質規劃與管制計劃)PPAPMSAFMEASPCAPQP第9页，共57页。應用工具目的APQP為產品設計/過程開發所提供系統化的方法，可稱「產品實現」的規劃。(註一)為專案訂定目標，並指定工作流程，提供適用需要的資源以達成訂定的目標。CP管制計劃是一份提綱挈領的文件，它包含自進料一直到出貨的各道工程的製程特性、產品特性。FMEA預防產品設計錯誤的工具。發現產品／製程中潛在的失效及其效應。找到能夠避免或減少這些潛在失效的措施。MSA收集到的數據能夠真正反應事實。「量測」也是製程的一部份，因此「MSA」也可以說是「SPC」的一部份採用統計的方法來減少量測系統的差異，並改善量測的能力，進一步降低誤估的機率。SPC自製程中蒐集資料並加以統計分析,從分析中發掘製程的異常，立即採取修正動作，使製程恢復正常方法。PPAP選擇和控制供方的基本要求(提交時機/提交等級/提交文件)TS核心工具第10页，共57页。TS16949對量測系統的要求第11页，共57页。4.11.1概述供應商對所使用之檢驗、量測與測試環境(包括測試軟體),應建立並維持各項書面程序,加以管制、校正與維持,以顯示產品符合規定要求檢驗、量測與測試設備,應在確保量測之不確定性已被了解,且與所需之測定能力相一致之狀態下使用4.11.4&7.6.1量測系統分析需要有證據顯示,已經實施了適當的統計研究,藉以分析每一種形式的量測及實驗設備系統的變異結果.這項要求試用於所有顧客核准的管制計劃裡所列的量測系統.所採用的分析方法和允收規範,需符合量測系統分析參考手冊中之規定(如:量具的偏性、線性、穩定性、再現性與再生性等的研究),如獲得顧客同意亦可採其他分析方法與允收規範.第12页，共57页。量測系統概述第13页，共57页。量測數據在幫助我們分析一設備製程能力及產品特性是否能符合規定,因此,產生數據的量測系統品質相對非常重要理想的量測系統通常是指擁有零偏差與零變異用於量化一個量測單位或確定被測特性性質的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟體、人員、環境、和條件的集合；用來獲得量測的整個過程

第14页，共57页。名詞解釋第15页，共57页。真值(Truevalue):-某一個物品的真實數值-實務上大都以參考值被作為真值得最佳近似值參考值(Referencevalue):-某一物品可接受的數值-被用來替代真值使用第16页，共57页。解析度(Resolution):-儀器所提供的量測或輸出的最小刻度單位-10比1法則(如特性的變異為0.1,則設備應該能被讀出0.01的變化量)

準確度(Accuracy):-量測的平均值與參考值接近的程度穩定性(Stability):隨時間變化之偏移量偏差(Bias):量測產品特性的平均值與真值之差異線性(Linearity):在量具正常工作量程內之偏移變化量第17页，共57页。精確度(Precision):-每個重複量測值間的接近程度重複性(Repeatability):指同一種量具同一位操作者,當多次量測相同零件之指定特性時所得之變異再生性(Reproducibility):指不同操作者以相同量具,量測一個零件的一個特性的量測平均值的變異GRR(GageR&R):再現性和再生性的組合估計值第18页，共57页。量測系統的構成第19页，共57页。測量(Measurement)：對某具體事物賦予數字或數值，以表示它們對於特定特性之間的關係藉由與預先設定的標準相比較，以確定使用多少個單位(英吋、公克等)來描述一個零組件的過程量測結果是量測過程的輸出量具(Gage)指任何用來獲得測量的裝置測量系統(Measurementsystem)對測量單元進行量化或對被測的特性進行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟體、人員、環境及假設的集合。用來獲得測量結果的整個過程量測數據的品質多次量測某一特性的結果，都集中於參考值。如果這些量測數據與這一特性的標準值都很“接近”，那麼可以說這些量測值的品質“高”，反之，”則低”第20页，共57页。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:

在評價一個測量系統時需要確定三個基本問題，首先是測量系統有足夠的分辨能力嗎？其次是這種測量系統在一定時間內是否在統計上保持一致？三是這些統計性能在預期範圍內是否一致，並且用於過程分析或控制是否可接受？所謂『測量系統』是指用來對被測特性的操作、程序、量具、設備、以及操作人員的集合。第21页，共57页。量測系統的統計特性欲獲得高品質的量測值，量測系統需具備以下特性量測系統在穩定的管制狀態下量測系統的變異需相對小於製程的變異量測系統的變異需相對小於產品規格量測系統的分辨力不超過製程變異與產品規格的1/10第22页，共57页。量測數據特性

第23页，共57页。依量測特性可分為計量型及計數型兩種。計量型(Variable)：計數型(Attribute)：

連續型資料通常有小數點，若量測儀器越精密，小數點就可以越多位顯示品質特性好壞之程度溫度、深度、線寬、膜厚、抗拉強度…etc.SPC管制圖:X-barRChart,X-barSigmaChart,X-MRChart

離散型資料(間斷型)顯示品質特性好壞之件數不良數、particle個數、光點個數、機器故障次數、燈泡通過檢驗顆數…etcSPC管制圖:CChart第24页，共57页。量測系統變異第25页，共57页。製程變異是經由檢測而發現，故量測系統之準確度與精確度必須事先加以研究與分析製程變異源概分為人、材料、設備、方法、量測、環境等類別，而這些變異源也將是影響量測系統準確度與精確度的因素量測系統變異-MSA概念第26页，共57页。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量測系統變異-測量系統變異概述第27页，共57页。位置變異LocationVariation準確度Accuracy

偏倚Bias穩定性Stability

線性Linearity寬度變異WidthVariation精確度Precision重複性Repeatability再現性Reproducibility量具的重複性和再現性GRR量測系統變異-測量過程變異第28页，共57页。準確度:平均值mmm=+總量產品衡量測量系統偏差----通過“標定研究”決定觀察到的值=主值+測量偏差測量偏差實際值測量值量測系統變異-測量系統精確度與準確度第29页，共57页。精確度:變動性222

+=總量產品測量

衡量系統變動性-通過“R&R研究”決定觀察到的變動性=產品變動+衡量的變動實際值測量值量測系統變異-測量系統精確度與準確度第30页，共57页。量測系統分析

第31页，共57页。評估一個測量系統測量系統必須證明有足夠的敏感度儀器是否有足夠的分辨力測量系統是否證明具有有效的解析度測量系統必須穩定統計的特性(誤差)要一直保持在期望的範圍內，並且足以滿足測量的目的第32页，共57页。分辨力Discrimination分辨力是儀器可以偵測並實際顯示出被測特性微小變化量的能力通常是指某個量測儀器上最小刻度的值亦被稱為“解析度(resolution)”或”可讀性(readability)”分辨力不足將無法察覺製程中特殊原因的變異第33页，共57页。分辨力（續）X/R控制圖解析度=0.0010。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1444Mean=0.137LCL=0.13500.020.010.00樣本極差R=0.00812ULC=0.01717LCL=0第34页，共57页。34WorldClassQualityPtyLtd-1999年9月分辨力（續）X/R控制圖解析度=0.010。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1438Mean=0.1397LCL=0.13590.020.010.00樣本極差R=0.0068ULC=0.01438LCL=0超出管制超出管制第35页，共57页。35WorldClassQualityPtyLtd-1999年9月分辨力（續）上述兩控制圖取自同樣的資料，不同之處就是一個分辨力是0.001,另一個是0.01,但控制圖顯示的結果卻是不同,一個受控,一個失控,為什麼?失控的原因是分辨力不足.第36页，共57页。36WorldClassQualityPtyLtd-1999年9月MSA分析工具介紹第37页，共57页。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,隨機誤差範疇主值良好重復性不良重復性主值重複性(Repeatability)第38页，共57页。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ReproducibilityOperatorAOperatorB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OperatorC再生性(Reproducibility)第39页，共57页。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,及一個量測系統的重複性和再現性的合成變異的估計,GRR變異等於系統內和系統間變異之和。第40页，共57页。GRR-分析決定研究主要變異形態的對象.使用「全距及平均數」或「變異數分析」方法對量具進行分析.於製程中隨機抽取被測定材料需屬統一製程.選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對5~10個零件進行量測,測試人員將操作員所讀數據進行記錄,研究其重複性及再現性(作業員應熟悉並了解一般操作程序,避免因操作不一致而影響系統的可靠度)同時評估量具對不同操作員熟練度.第41页，共57页。那些情況不適用GRR？執行GRR時必須使用同一樣本（Parts）反覆量測，因此只要有任何樣本無法被反覆量測，那麼基本上即不適用GRR，這一類的情況中尤其以破壞性測試為最明顯，因為樣本實際上已無法被反覆測試。因此凡是破壞性測試，原則上均不適用GRR。

第42页，共57页。GRR-實驗要求1.樣品要求:

樣本應在能代表整個作業範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第43页，共57页。GRR-取樣的代表性具代表性的取法第44页，共57页。1.現行以1個作業者.5~10個零件各量測5次,以5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GRR-執行步驟第45页，共57页。GRR-分析時機新購入的量測機台Release後視機台狀況排定執行計劃易損耗之儀器必須注意其分析頻率OI:QCA-I047量測機台GRR作業管理細則第46页，共57页。GRR-數值分析當重複性(EV)變異值大於再現性(AV)時.量具的結構需在設計增強.量具的夾緊或零件定位的方式需加以改善.量具應加以保養.當再現性(AV)變異值大於重複性(EV)時.作業員對量具的操作方法及數據讀取方式應加強教育,作業標準應再明確訂定或修訂.可能需要某些夾具協助操作員,使其更具一致性的使用量具.量具與夾治具校驗頻率於入廠及送修矯正後須再做量測系統分析,並作記錄.第47页，共57页。TotalGRR之接受標準如下:%GRR<10%量具系統可接受.10%<%GRR<20%量具系統可接受或不接受,決定於該量具系統之重要性,修理所需之費用等因素.%GRR>20%量具系統不能接受,須予以改善.必要時更換量具或對量具重新進行調整,並對以前所量測的庫存品再抽查檢驗,如發現庫存品已超出規格應立即追蹤出貨通知客戶,協調處理對策.GRR-數值判定第48页，共57页。時間2主值(參考標準)時間1穩定性第49页，共57页。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。Bias線性分佈有問題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測量值線性分佈沒問題Bias線性第50页，共57页。案例說明第51页，共57页。案例-線性選擇5個零件，使測量涵蓋量具的整個工作量程測量每個零件12次第52页，共57页。線性的研究Minitabresult偏倚=0的整個直線都位於信賴區間以內，則該測量系統的線性是可接受偏倚=0的整個直線與信賴區間相交而不是包含在自信度區內本測量系統存在一線性問題案例-線性第53页，共57页。案例-穩定性取得一樣件並建立可追溯到相關標準的參考值。選擇一件落在生產測量範圍中間的生產零件以一定的周期基礎、每天、每周測量基準件三到五次，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以建立CL，使用SPC分析法來評價是否有不受控或不穩定的情況第54页，共57页。案例-重複性和再現性GRR均值-全距法(AverageandRangemethod)測量系統的變異分解成重複性和再現性，但不能確定它們二者的相互作用變異數分析法(ANOVAmethod)analysisofvariance第55页，共57页。案例-均值-全距法MinitabresultGageR&RStudy