量測系統分析(MSA)34097.docx

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1、量測系統分析(MSA)Measurement System AnalysisMSA III (Mar.2003)內部教育訓練用用 (教材材系列八) AFOP Johnnny 編撰 MMay.044.20044修訂1. MSA概概念1.1製程變異異是經由檢測測而發現，故故量測系統之之準確度與精精確度必須事先加以以研究與分析析。1.2製程變異異源概分為人人、材料、設設備、方法、量量測、環境等等類別，而這這些變異源也也將是影響量量測系統準確確度與精確度度的因素。1.3準確度與與精確度A.準確但不精精確 B.精確但不準準確 C.不準確也也不精確 D.準確且精確確 1.4在未能確確定量測系統統之準確與精

2、精確度適合量量測對象前，使使用該量測系系統所得到的的檢測結果或或製程能力將將不可信賴。1.5影響量測測系統準確度度與精確度的的因素因 素校 驗驗使 用人實驗室專業人員員管制計畫規劃的的使用者被測物主規管制計畫規劃的的產品或製程程特性設備被研究的設備被研究的設備方法國際或國家標準準自定標準且使用用者可能未遵遵守環境標準實驗室環境境管制計畫規劃的的現場環境變化造成的的熱漲冷縮將將可能影響被被測物與檢測測設備，且使用者不不同其使用方方法也可能不不同，都可能能影響檢測的信賴度，故故檢測設備非非但需要校驗驗且需進行MMSA，以確保檢測的結果果的可信度。例如：A公司B公司產品規格30.5mmm30.5mm

3、生產環境3030量規熱漲冷縮總總合+0.00011mm+0.00011mm熱漲冷縮佔產品品規格比率0.0001mmm1.00mm=0.01%0.0001mmm0.0001mm=10%環境影響檢測結結果小大改善免溫控於23552. MSA類類型計量值穩定定性研究偏性研究線性研究 RR研究全距法(無法法分再生性與與再現性) 平均值與全全距法(無法分人與與樣 圖表表分析 本本之交互作用用) RR計算 全變異(TVV) 設備變異(EEV) 人或方法變變異(AV) 樣本間變異異(PV) 變異數分析析法(均可) 計數值短期法 長期法3. 定義時間2時間1穩定性 3.1穩定性性(Stabbilityy)研究

4、環境變變化對量測系系統的影響同一人使用同一一量具於不同同時間在同一地點量測同一一樣本相同特特性所得之變異。再現性 3.2再現性性(Repeeatabiility)研究設備與與樣本受環境境影響的變異異同一人使用同一一量具量測同同一樣本之相同特性多次所所得變異。再生性操作者A操作者B操作者C 3.3再生性性(Reprroduciibilitty)研究因人與與方法不同所所產生的變異異不同人使用同一一量具量測同同一樣本之相同特性所得之之變異。 3.4偏性(Bias)研究校驗環環境與使用現現場環境不同同所產生的變變異觀測平均值參考值偏性同一人使用同一一量具在管制制計畫規劃地點與在實驗室室量測同一樣樣本之

5、相同特性所得平均值值與參考值之間的的差異。偏性參考值觀測平均值不偏 3.5線性(Lineaarity)研究設備各各使用範圍之之偏性趨勢指量具各作業範範圍之偏性。 3.6樣本間間變異研究時所取取得樣本之間間的差異。 3.7鑑別力力即區別分類數數（ndc Numbeer of Distiinct CCategoories）製程分配鑑別力力計量值管制計數值管制只能用1種數據據分級l 只能顯示其製程程主要變異來來自於平均值值偏移l 不可用於估計製製程參數與指指數l 只能顯示製程生生產符合或不不符合產品可用24種數數據分級l 只能用於製程變變異較大的管管制l 不可用於估計製製程參數與指指數l 只能提供粗

6、糙的的估計可用5種以上數數據分級l 能與管制圖一起起使用l 被推薦例如：產品規格格為30.5(即即2.503.50)量規精度所能量測值ndc1310.52.5,3.00,3.530.22.6,2.88,3.0,3.2,33.450.12.5,2.66,2.7,2.8,22.9,3.0,3.11,3.2,3.3,33.4,3.5114. MSA建建議實施步驟驟(須校驗完完成接受後始始可實施)計量型穩定定性OK自動檢測停止 非自動檢測測再生性 穩定性NGX barr偏性線性R自動檢測測再現性非自動檢測R&R 計數型型短期法 自動檢檢測設備：指指作業之操作作與檢測結果果不因人之方方法或判斷的誤差而有

7、有所不同的檢檢測設備，如如電子顯示型電錶、電電性測試機。5. MSA限限制條件 5.1管制計計畫未規劃之之量測系統，可可免實施MSSA(即對管管制計畫規劃之量測系統統類型實施即可可)。 5.2使用於於量測之特性性無法重複量量測者(如破破壞性、微塵塵量)， 可免實實施MSA。 5.3設備無無法移動者，可可免實施偏性性與線性研究究。 5.4管制計計畫規劃之現現場恰為實驗驗室或校驗室室者，可免實實施偏性與線性研究。6. MSA之之基本假設 6.1設備零零誤差即進行MSSA操作時，所所有量測皆必必須考量校驗驗誤差之補正。 6.2樣本本本身零誤差即每次量測測必須量測相相同部位的相相同特性 ；可於於樣本的

8、量測測位置標示明明顯的標記，而而每次必須量量測該處。 如未能確實實把握上述兩兩項原則，則則設備與樣本本本身的誤差差將被納入MMSA分析時時考量，使得得再現性不僅僅只受環境影影響，會令再再現性變異佔佔製程變異的的較高比率，而而造成MSAA的研究誤差差。7. MSA實實施要領 7.1選擇同同型設備中狀狀況最差者(即被接受之之校驗後誤差差最大者) 7.2優先選選擇管制計畫畫規劃之所有有重要特性作作為檢測標的的，否則選擇公差最嚴格格者。 7.3同一型型設備用於不不同特性之檢檢測時，應對對各特性分別別分析。 7.4於管制制計畫規劃使使用該設備之之現場進行(除偏性外)。 7.5選擇管管制計畫規劃劃使用該類

9、型型設備之人員員與其操作方方法較差 者。 7.6樣本必必須依特性規規格設定，於於上、下限邊邊緣值之樣本本須有一定比率，其他樣樣本則可於規規格值內任意意取樣。(注注意：不應至至製程中隨機取樣樣) 7.7操作時時應令操作者者隨機抽樣盲盲目測試，即即不令操作者者預知自己或他人對每個個樣本先前的的檢測結果，以以避免操作者者預設檢測結果而影響分分析真確性。8. MSA實實施時機 8.1新類型型檢測設備增增設校驗後 8.2新重要要特性產生時時 8.3新規格格公差加嚴時時 8.4新材質質產生時 8.5使用環環境不同時 8.6非自動動檢測設備使使用者更換且且其資格與操操作方法未被被鑑定合格時 8.7檢測設設備

10、翻新、重重組或改裝後後(該類型設設備為唯一數數量時或翻新、重組、改改裝後之校驗驗結果與同類類型其他設備備比較，狀況為最差者)9. 穩定性分分析如果量測系統統穩定性不足足，可能原因因是：儀器需要校準準，縮短校準準週期儀器、設備或或夾具的磨損損正常的老化或或損壞 維護保養不好 空氣、動動力、液體、過過濾器、腐蝕蝕、塵土、清潔基準的磨損或或損壞，基準準的誤差不適當的校準準或使用基準準設定儀器品質不好好 設計或符符合性儀器缺少穩健健的設計或方方法不同的量測方方法 作業準備備、載入、夾夾緊、技巧變形（量具或或零件）環境變化 溫度、濕濕度、振動、清清潔錯誤的假設，應應用的常數不不對 應用 零件件數量、位置

11、置、操作者技技能、疲勞、觀觀測誤差（易讀性、視差差）10. 再現性性與再生性分分析(1)將第1、2、3列之最大值值減最小值之之全距記於第第5列，同樣地，第6、7、8列之全距記記於第10列，第11、12、13列之全距記於第155列(表1)。(2)將第5列列加總後除以以零件數，則則得第一位作作業者的平均均全距，同法，由第110、15列求得、(表1)。(3)將第、轉記入第177列，並加總總後除以作業業者人數即得全距平均(表1)。(4)將轉記入入第19、20列，並乘乘以D3及D4求其管制界界限(D3、D4查常數表)(表1)。(5)若有全距距值超過管制制界限者，則則可依原方法法請同一作業業者將同一零件再

12、量測測一次，或刪刪除其值，再再重新計算及及管制界限。(6)將1、22、3、6、7、8、11、12、13各列分別別加總並除以以零件數，即得平均均值(表1)。(7)將1、22、3列之平均值值加總除以量量測次數，即即得作業者AA之平均值，記入第第4列，同法6、7、8及11、12、13列得出之值記入第9及及14列的及(表1)。(8)將第4、9、14列的最大大平均值及最最小平均值記記入第18列，並計算其差(表1)。(9)將每個零零件之所有量量測值加總並並除以量測值值總數得出各各零件之平均值，記入入第16列。並將將各零件平均均值加總除以以零件數或將、加總除除以作業者數數，則得總平平均(表1)。(10)將零

13、件件平均值之最最大值減最小小值，得平均均值全距(表1)。(11)將、轉記於表2之表頭。(12)計算表表2左半邊之”量測分析”各欄。(13)計算表表2右半邊之”總變異”各欄。(14)檢查上上述13項作業是是否有錯誤。表1.GRRR數據收集表表評價者測量次數零件平均值123456789101.A 10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.360.1942. 20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.250.1663. 30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.310.2

14、114. 平均值0.447-0.6071.2600.537-0.853-0.1000.667-0.2272.087-1.3070.19035. 全距0.350.120.170.170.120.230.160.140.270.110.1846.B 10.08-0.471.190.01-0.56-0.20.47-0.631.8-1.680.0017. 20.25-1.220.941.03-1.20.220.55-0.082.12-1.620.0998. 30.07-0.681.340.2-1.280.060.83-0.342.19-1.50.0899. 平均值0.133-0.7901.1570.4

15、13-1.0130.0270.617-0.3502.037-1.6000.063010. 全距0.180.750.401.020.720.420.360.550.390.180.49711.C 10.04-1.380.880.14-1.46-0.290.02-0.461.77-1.49-0.22312. 2-0.11-1.131.090.2-1.07-0.670.01-0.561.45-1.77-0.25613. 3-0.15-0.960.670.11-1.45-0.490.21-0.491.87-2.16-0.28414. 平均值-0.073-1.1570.8800.150-1.327-0.

16、4830.080-0.5031.697-1.807-0.2543315. 全距0.190.420.420.090.390.380.200.100.420.670.32816. 零件件平均值0.169-0.8511.0990.367-1.064-0.1860.454-0.3601.940-1.571-0.00033.5111 17. (0.11840.49770.3228) / 評價者人數數3 0.336318. 最大值 0.19003最小值 -0.25433 DIFFF0.444719. * 0.33663 D42.5755 UCLLR0.86612次測量時D443.277；3次測量量時D42

17、.5755。UCLR代表個別RR值的限值。圈圈出那些超出出這限值的點點，查明原因因並採取矯正正措施；讓相相同的評價者者使用相同的的量具並用原原來的方法重重新讀值，或或剔除這些數數值並由其餘餘的數值重新新平均和計算算，以及控制制限值。表2.GRRR報告表量具再生性與再再現性報告表表零件編號和名稱稱：特性：規格：操作表： 00.33633量具名稱：量具編號：量具型式：DIFF0.4447日期：操作者：3.51111測量單元分析總變異(TVV)再現性設備變變異(EV)EVK1試驗次數K123.846132.56410.336332.564410.876115EV 1000EV / TV1000.87

18、6155/4.97741117.6144%再生性評價者者變異(AVV)AV0.996885評價者數量23K23.06882.2703n零件數 r測量次數數AV 1000AV / TV1000.996855/4.97741120.0411%再生性及再現性性(GRR)GRR零件數量K323.068832.27031.327116GRR1000GRR / TV1001.327166/4.97741126.6811%零件變異(PVV)PVRP K33.511111.365544.79377941.9387PV 1000PV / TV1004.793799/4.97741196.3755%51.7490

19、61.6240總變異(TV)TV4.974111789101.53381.46481.41011.3654ndc 1.41(PV/GRR)1.41(44.793779/1.332716)5.0935研究RRR是否可接受受，其可否接接受之一般指指引為： RR10，則量測系系統OK。10RRR30，則量測系系統可能被接接受，但須視視其應用的重要性、量量測費用或修修理費而定。RR330，則量測系系統須加以改改進。ndc 5，則量測測系統鑑別力力足夠，反之之則不足。（ndc, tthe nuumber of diistincct cattegoriies區別分分類數）如果量測系統統再現性不足足，可能原

20、因因是：零件本身（抽抽樣樣本）：形狀、位置置、表面光度度、錐度、樣本的一致性。儀器本身：維維修、磨損、設設備或夾具的的失效、品質質或保養不好。標準本身：品品質、等級、磨磨損。方法本身：作作業準備、技技巧、歸零、固固定夾持、點點密度的變異。評價者本身：技巧、位置置、缺乏經驗驗、操作技能能或培訓、意識、疲勞。環境本身：對對溫度、濕度度、振動、清清潔的小幅度度波動。錯誤的假設 穩定，適適當的操作。缺乏穩健的儀儀器設計或方方法，一致性性不好。量具誤用。失真（量具或或零件）、缺缺乏堅固性。應用 零零件數量、位位置、觀測誤誤差（易讀性性、視差）。如果測量系統統再生性不足足，可能原因因是：零件之間（抽抽樣樣

21、本）：使用相同的的儀器、操作作者和方法測量A、B、CC零件類型時時的平均差異異。儀器之間：在在相同零件、操操作者和環境境下使用A、B、C儀器測量的平均值值差異。注意意：在這種情情況下，再現現性誤差通常還混有方法和和/或操作者者的誤差。標準之間：在在測量過程中中，不同的設設定標準的平平均影響。方法之間：由由於改變測量量點密度、手手動或自動系系統、歸零、固定或夾緊方方法等所造成成的平均值差差異。評價者（操作作者）之間：評價者者A、B、CC之間由於培培訓、技巧、技能和經經驗所造成的的平均值差異異。推薦在為為產品和過程鑑定和使用用手動測量儀儀器時使用這這種研究方法法。環境之間：在在經過1、22、3等時

22、段段所進行的測測量，由於環環境週期所造成的的平均值差異異。這種研究究常用在使用用高度自動化測量系統對產產品和過程的的鑑定。研究中的假設設有誤。缺乏穩健的儀儀器設計或方方法。操作者培訓的的有效性。應用零件數數量、位置、觀觀測誤差（易易讀性、視差差）。11. 偏性分分析如果偏性在統統計上不等於於0，檢查是是否存在以下下原因：基準件或參考考值有誤，檢檢查確定標準準件的程序。儀器磨損這這問題會在穩穩定性分析中中呈現出來，建建議進行維修或重新整修修計畫。儀器產生錯誤誤的尺寸。儀器所測量的的特性有誤。儀器沒有經過過適當的校準準對校準程序序進行審查。評價者使用儀儀器的方法不不正確對測量指導導書進行審查查。儀

23、器矯正的指指令錯誤。如果量具偏性性較大，則可可能原因是:儀器需要校準準儀器、設備或或夾具磨損基準的磨損或或損壞，基準準偏差不適當的校準準或使用基準準設定儀器品質不良良 設計或符符合性線性誤差使用了錯誤的的量具不同的量測方方法 作業準備備、載入、夾夾緊、技巧測量的特性不不對變形（量具或或零件）環境 溫溫度、濕度、振振動、清潔錯誤的假設，應應用的常數不不對應用 零零件數量、位位置操作者技技能、疲勞、觀觀測誤差（易讀性、視差差）12. 線性分分析計算公式如下: 線性=製程變變異(或公差)線性=1000(線性/製程變異(或公差)如果線性不佳佳，可能原因因是：儀器需要校準準，縮短校準準週期儀器、設備或或

24、夾具的磨損損維護保養不好好 空氣、動動力、液體、過過濾器、腐蝕蝕、塵土、清潔基準的磨損或或損壞，基準準的誤差 最小最最大不適當的校準準（沒有涵蓋蓋操作範圍）或或使用基準設設定儀器品質不好好 設計或符符合性儀器缺少穩健健的設計或方方法應用了錯誤的的量具不同的量測方方法 作業準備備、載入、夾夾緊、技巧隨著測量尺寸寸不同，（量量具或零件）變變形量不同環境 溫溫度、濕度、振振動、清潔錯誤的假設，應應用的常數不不對應用 零零件數量、位位置、操作者者技能、疲勞勞、觀測誤差差（易讀性、視差差）13. 計數值值短期法研究究本法通常採取33個作業者對對已選擇的550個零件量量測3次。零零件中應適當選擇規規格邊緣

25、之適適量的合格與與不合格件，且且應選擇原使使用量具的作業者。例例說如下：零件A-1A-2A-3B-1B-2B-3C-1C-2C-3參考參考值代碼111111111110.4769001211111111110.5090115300000000000.5764559400000000000.5661552500000000000.5703660611011010010.5449551X711111110110.4654554X811111111110.5022995900000000000.43781171011111111110.51557731111111111110.48890051200

26、000001000.5599118X1311111111110.54270041411011110010.4545118X1511111111110.51737771611111111110.53193391711111111110.51969941811111111110.48416671911111111110.52049962011111111110.47723362111010101010.4523110X2200101011000.5456004X2311111111110.52906652411111111110.51419922500000000000.5995881260100

27、0000100.5472004X2711111111110.50243362811111111110.52164422911111111110.52375543000000100000.5614557X3111111111110.50309913211111111110.50585503311111111110.48761133400100101100.4496996X3511111111110.49869983611011110110.5430777X3700000000000.40923383811111111110.48818843900000000000.427688740111111

28、11110.50113324111111111110.51377794200000000000.56657754310111111010.4624110X4411111111110.47083324500000000000.41245534611111111110.49344414711111111110.48637794800000000000.58789934911111111110.48380035000000000000.4466997若所有的檢測測判定均與分分析者原設定定相同(即代代碼欄均無”時，則可被接受；若若檢測判定不不同，則檢測測系統須依PP17199加以改善並再價；若不不能改

29、善，應應尋求替代的的檢測系統。但但如某一樣本，所有操作者者之所有檢測測結果均相同同，但卻與分分析者之設定定迥異時，則應判判定為NG，因為樣本事先已已被分析者以以計量型量規規量測確定過過。附錄： 常數表表d2*每 組 數 據據 數 (m)23456789101112131415組數(g)11.411.912.242.482.672.832.963.083.183.273.353.423.493.5521.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.5131.231.772.122.382.582.752.893.013.113.213.

30、293.373.433.5041.211.752.112.372.572.742.883.003.103.203.283.363.433.4951.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.283.353.423.4961.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4971.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.983.093.193.273.353.423.489

31、1.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48101.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.423.48111.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.413.48121.151.712.072.342.552.722.852.983.093.183.273.343.413.48131.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.273.343.413.48141.151.712.

32、072.342.542.712.852.983.083.183.273.343.413.48151.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.263.343.413.48151.1282.0592.5342.8473.0783.2583.4071.6932.3262.7042.9703.1733.3363.472每組數據數A2D3D421.880*3.26731.023*2.57440.729*2.28250.577*2.11460.483*2.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2831.717130.2490.3071.693140.2350.3281.672150.2230.3471.653