M3-MSA量測系統分析(3小時).pptx
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1、MSA量測系統分析量測系統分析Measurement System Analysis哪個製程較好呢?实际实际製製程变異程变異偏偏倚倚稳定性稳定性线性线性已观测的已观测的製製程变異程变異测量系统的变異测量系统的变異組組内变異内变異組組间变異间变異正确度正确度精密度精密度sP2sT2sR&R2sT2 = sP2 +sR&R2 sR&R2= sAV2+ sEV2重重复性复性再现性再现性1) 1) 製製程变異的理解程变異的理解我们所观测製程的变異里包含了实际製程变異实际製程变異和测量系统的变異测量系统的变異.假如测量系统的变異比较大时会发生什么样的问题?测量系统验证测量系统验证测量是为了表示某个物体的
2、特定的性质而对物体赋予数值的方法。操作方法,步骤,Gage和其它装备,软件,测量者等 为了得到测量值而使用的我们统称为测量系统(Measurement System). 测量系统的误差测量系统的误差 正确度正确度(Accuracy)(Accuracy) : 测量值和真值之间的差异 偏倚(Bias), 線性(Linearity),穩定性(Stability)精密度精密度(Precision)(Precision): : 用同样的仪器对同样的部品反复测量时产生的测量值的散布 重複性( Repeatability),再現生(Reproducibility)精度低, 正确度差精度低,正确度高精度高,正
3、确度低精度高, 正确度高测量系统的精度及正确度测量系统误差测量系统误差 什么是正确度什么是正确度(Accuracy) ? (Accuracy) ? 什么是稳定性什么是稳定性(Stability) ? (Stability) ? 真值真值正确度量測系統的量測系統的平均平均值值* 真值是利用最准确的测量装备测量时 所得到的值. 实际值(真值)和观察平均之间的 差异. 最少2次以上在不同时期对同样的部品 利用同样的Gage测量时所得到的 测量平均值之间的差异. 儀器設备因磨损,气温,湿度等环境变化 和时间的经过而对测量结果产生影响.稳定性Time 1Time 1Time 2Time 2时间经过时间经
4、过正确度偏差大正确度偏差大正确度偏差小正确度偏差小LSLLSLUSLUSL测定值测定值真值真值真值真值测定值测定值 在Gage的规定的操作范围内比较 正确度后进行评价. 即,在规定的操作范围内的两个极限区间 最少各研讨1次正确度后得到的差值. Gage通常是在操作范围的下限 (或者规格值)比上限它的正确度 差. 什么是线性什么是线性(Linearity) ? (Linearity) ? 对Gage的操作范围或者Spec范围的 正确性.什么是重复性什么是重复性(Repeatability) ?(Repeatability) ?重复性重复性(Repeatability) :(Repeatabili
5、ty) :“ “得到具有一贯性的结果得到具有一贯性的结果” ”反复测量时的变異反复测量时的变異 一名测量者对同样的部品用 同样的仪器对同样的特性在比较短的 时间内反复测量时所发生的测量值的 变異 这是因量具設备而发生的变異.测量者测量者 A A测量者测量者 B B测量者测量者C C再现性再现性什么是再现性什么是再现性 (Reproducibility) ? (Reproducibility) ? 对同一个部品的同样的特性 利用同样的仪器几个人测量 时产生的测量者之间的测量值 平均之间的差异 这是因评价人而发生的变異.什么是什么是精密度精密度(Precision) ? (Precision) ?
6、 Repeatability重复性重复性可能导致重复性不好的原因:可能导致重复性不好的原因:Equipment:设备设备 测量仪器需 要维护。 需要更严格的量具。 部件的夹具需要改进。People:人员人员 环境条件(照明,噪声) 身 体 条件(视力)Reproducibility再现性再现性操作者B的测量均值操作者A的测量均值可能导致再现性不好的原因:可能导致再现性不好的原因: 测量程序不清楚 操作者使用和判读量具的能 力没有得到适当的培训。 零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)系統精密度不好的原因系統精密度不好的原因利用利用MinitabMinitab分析测量系统分析测量系统正确度正确
7、度(Accuracy)(Accuracy)的分析的分析一名评价者反复10次测量了同一个部品: 得到10个测量值. 基准值 : 0.8, 部品的制程变异是0.7.Ho : Bias 0Ha : Bias 0One-Sample T: xOne-Sample T: xTest of mu = 0.8 vs mu not = 0.8Variable N Mean StDev SE Mean 95.0% CI T Px 10 0.7500 0.0471 0.0149 (0.7163, 0.7837) -3.35 0.008 Bias = 0.75 0.8 = -0.05 %Bias =| Bias |
8、Process VariationX 100| -0.05 |0.70X 100= 7.1%P-value=0.008P-value=0.008,所以可以认为所以可以认为正确度有问题正确度有问题. .Stat Basic Statistics 1-Sample tStat Basic Statistics 1-Sample t Bias(Bias(偏倚偏倚) )分析分析 Bias = 测量值的平均 基准值(真值) %Bias =| Bias |Process VariationX 100 (因製程变異发生的偏倚的百分比) %Bias =| Bias | ToleranceX 100 (对允许公
9、差的偏倚的百分比)用某个量具对同一个产品测量时所得到的测量值的平均和基准值(真值)之间的差异我们称之为偏倚(Bias) 或是不正确度(Inaccuracy), Bias越小时它的正确度会越高. Process Variation = 6 Tolerance = USL - LSL 线性线性(Linearity)(Linearity)比较良好的情况比较良好的情况在测量范围全领域基准值和测量平均值一致在测量范围全领域基准值和测量平均值一致/ /没有偏倚正确地测量没有偏倚正确地测量. .在测量范围全领域具有常数倍数的偏倚在测量范围全领域具有常数倍数的偏倚. / . / 虽有偏倚但是因为大小一定所以可
10、以容易调整虽有偏倚但是因为大小一定所以可以容易调整. .基准值基准值测量平均偏倚偏倚测量平均基准值基准值 线性线性(Linearity)(Linearity)的分析的分析 线性不好的情况线性不好的情况 测量范围全领域偏倚测量范围全领域偏倚( (正确度正确度) )不一定的情况不一定的情况 无法矫正无法矫正. .2345678910-1.0-0.50.00.51.01.5扁霖蔼祈狼偏倚基准值偏倚基准值 线性线性(Linearity)(Linearity)和偏倚和偏倚(Bias)(Bias)判定基准判定基准 线性线性(Linearity)(Linearity)差时需要考虑的事项差时需要考虑的事项:调
11、查量具测量范围中上部或下部的刻度是否合适检验基准值是否正确检验测量位置是否正确检验测量者是否正确的使用了仪器检验量具磨损与否检验量具校准与否调查量具本身内部设计问题 电子式的话在测量全范围进行再校准. 机械式的话在测量范围中以经常使用的范围为中心进行校准后不允许在其他范围使用. 利用利用MinitabMinitab分析线性分析线性测量系统的操作范围内抽样5个部品进行精密的测试之后计算,要反复12次部品12345基准值246810反复12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.
12、3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40 实行结果实行结果 结果解释结果解释 MinitabMinitab使用方法使用方法( (Stat Stat Quality Tools Quality Tools Gage Linearity Study) Gage Linearity Study) S
13、tdDev Study Var %Study VarSource (SD) (5.15*SD) (%SV) Total Gage R&R 0.23894 1.2305 8.67 Repeatability 0.23894 1.2305 8.67 Part-to-Part 2.74576 14.1407 99.62 Total Variation 2.75613 14.194114.1941 100.00LinearityLinearity是总製程变異量的是总製程变異量的13.167%,13.167%,因此线性是比较因此线性是比较差差, ,需要改善需要改善. .BiasBias是是0.0.4 4
14、%,良好良好. .Reference ValueBias1086421.00.50.0-0.5-1.00Regression95% CIDataAvg BiasPercentBiasLinearity1050Gage LinearitySlope-0.131670.010930.000PredictorCoefSE CoefPConstant0.736670.072520.000S0.23954R-Sq71.4%Linearity1.86889%Linearity13.2Gage Bias20.4916673.50.00040.1250000.90.29360.025000Reference0
15、.20.6888-0.2916672.10.00010-0.6166674.30.000Bias%BiasPAverage-0.0533330.40.040Gage name:Date of study: Reported by:Tolerance:Misc:Percent of Process VariationGage Linearity and Bias Study for q代 计算Gage Linearity统计值22 Bias(y) = 0.7367 - 0.13167 Master Linearity = 0.13167 * 14.1941 = 1.86889 %Linearit
16、y = 倾斜度 *100 = 13.167% 计算Gage Bias统计值 平均 Bias = -0.2667 / 5 =-0.05333 %Bias = ( |-0.05334| / 14.1941 ) * 100 = 0.4% 线性的计算方法线性的计算方法Reference ValueBias1086421.00.50.0-0.5-1.00Regression95% CIDataAvg BiasGage name:Date of study: Reported by:Tolerance:Misc:Gage Linearity and Bias Study for q代 Linearity
17、= | 倾斜度 | x Process Variation %Linearity =LinearityProcess VariationX 100在量具的测量范围内评价测量的一贯性在量具的测量范围内评价测量的一贯性, ,在量具的测量范围内如果在量具的测量范围内如果BiasBias一定的话可以说一定的话可以说线性较好线性较好. .为了评价线性必须要计算为了评价线性必须要计算Bias.Bias.* Process Variation = 6= | 倾斜度 | x 100%Linearity%Linearity值如果接近值如果接近 00的话可以判定线性比较好的话可以判定线性比较好. . 回归模型 :
18、 y = a + bxy : Biasx : 基准值b : 倾斜度 线性的计算公式线性的计算公式指的是随时间经过时指的是随时间经过时,对同样部品的测量结果的变異程度对同样部品的测量结果的变異程度. .随时间的经过如果测量结果互不相同的话随时间的经过如果测量结果互不相同的话这时我们可以认为此测量系统的稳定性缺乏这时我们可以认为此测量系统的稳定性缺乏. .分析稳定性的方法我们通常用连续型管制图分析稳定性的方法我们通常用连续型管制图(X bar R(X bar R管制图管制图). ).0Subgroup12345678948.048.549.0Sample MeanMean=48.65UCL=49.
19、21LCL=48.090.00.51.01.5Sample RangeR=0.5444UCL=1.402LCL=0Xbar/R Chart for Measurement目前所有的测量值都目前所有的测量值都在管制界限内在管制界限内, ,因此因此可以说此仪器是可以说此仪器是比较稳定的比较稳定的 在管制界限外有测量值或者具有特定的周期或者倾向的话不能说此仪器是稳定的在管制界限外有测量值或者具有特定的周期或者倾向的话不能说此仪器是稳定的. .稳定性稳定性(Stability) (Stability) 分析分析+ += =实际製程变異测量系统变異已观测到的製程变異 Gage R&R Study Met
20、hodGage R&R Study Method X bar R : 假设部品和测量者之间没有交互作用之后进行分析(传统的方法) ANOVA : 部品和测量者之间存在交互作用的情况交互作用没有意义时两种方法的结果都差不多,但是交互作用有意义时可用ANOVA Method.Gage R&R-Gage R&R-精度精度(Precision) (Precision) 分析分析 Gage R&R OverviewGage R&R OverviewRRproducttotal&222sss精密度散布散布散布散布R&R Study sR&R2= sEV2+ sAV2准备事项准备事项短期方法短期方法长期方法
21、长期方法(通常)测量者数2名3名样本数量5个10个测量次数测量者别 各1次测量者别各2次或者3次赋予编号以及随机化对各个样本赋予编号,每次测量都要随机排列.确认测量位置及方法把测量位置标识在样本,让所有的测量者都要熟悉同样的测量方法.选择评价方法虽然迅速但是重复性和再现性被混合可以区分重复性和再现性的误差.可以得到有关误差原因的情报. 为了做为了做Gage R&RGage R&R而采集数据的方法而采集数据的方法q步骤步骤 1. 选定代表製程长期变动的10个樣本 2. 量测儀器的校正 3. 让第一个作业者对所有樣本任意顺序各做一次量测 (Blind Measurement) 4. 让第二个作业者
22、按同样地方法实施(所有作业者相同) 5. 以同样的方法按必要的次数重复量测 6. 得到的DATA输入Minitab并进行分析Gage R&R Gage R&R 步骤步骤q 樣本的选定樣本的选定樣本一般为10个,能代表製程的散布。l假如樣本只选定接近製程平均的时,量测能力评价指标将会比实际不好。 l假如樣本的选定在比工程散布宽范围寬时,量测能力评价指标将会比实际好。 樣本反映制品的实际散布(製程变異)时才有意义。1. %Contribution = 100%2. %GRR(=%Study Variation) = 100%3. %Tolerance = 100%4. Number of dist
23、inct categories = Round 1.41 (NDC識別指數識別指數)識別指數意味着量测System能区别的制品散布。即, 区别製程散布区间的数。例:識別指數为3时部品散布部品散布(p)量测散布量测散布(MS)Gage R&R 评价指标评价指标qq 评价指标评价指标2MS2TotalMSTotal5.15 MSTolerance * Tolerance = USL-LSLNDC分辨指数分辨指数表明测量系统对一个特定的产品的可用性。提供测量系统在过程偏差的范围内可以精确测量的区分数。该数表明了一个测量过程检测产品偏差(过程偏移和改进)能力的好坏。RedYellowGreen510N
24、DC分辨指数指南分辨指数指南 一种一种NDC分辨指数的直观表示:分辨指数的直观表示:1 category3 categories6 categoriesq 评价基准l %Study Var 或 %Tolerance为10%以上时,首先区分评价重复性和再现性后,查明各个受影响的原因 ,并采取措施。 l 根据用途的优先参照评价指标 - 在制程判斷合格與否很重要時, 优先确认%Tolerance- 製程管制用或製程显示用时, 优先确认 %Study Var Gage R&R 评价指标评价指标区分%Contribution%GRR(% Study Variation )或 %ToleranceNDC辨
25、别指數良好 1% 10费用/考虑重要性110%1030%59不可使用 10% 30% Quality Tools Gage R&R Study(Crossed)Stat Quality Tools Gage R&R Study(Crossed) 计量型计量型 GageGage R&RR&RlMinitabMinitab提供提供 ANOVAANOVA法和法和 X X bar and Rbar and R两个分析方法。两个分析方法。l部品和量测者之间有交互作用时,部品和量测者之间有交互作用时, ANOVAANOVA法可以把交互作法可以把交互作 用分离显示,所以是更正确的分析方法。用分离显示,所以是
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