某电子公司MSA测量系统分析.pptx

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1、2006.07.261本资料来源2006.07.262競華電子(深圳)有限公司广州深圳寶安區沙井鎮沙頭工業區Tel: 0755-2724 5070Fax: 0755-2724 5067 E-mail: .測量系統分析(MSA)MSA2006.07.263課程思路:n量测系统分析有何用;n做量测系统分析需要确定或解决哪些问题;n評價前要了解哪些必要的知识;n测量系统研究的准备;n簡單測量系統分析的實踐;nGRR分析結果判定標准;n發現問題;MSA2006.07.264測量系統分析目的: 為了解測量系統是否滿足制程使用需求,確定新購及可能有缺陷或經維護後校驗合格的量具設備,重新使用時,是否亦能提供

2、客觀的分析評價,以評估量測設備的適用性,確保産品品質.n新量具可用來建立有效的驗收系統;n在统计受控下, 用来发现变異(variation)来源;n为高层管理人员提供决策依据.MSA2006.07.265評價測量系統關鍵問題:1.现有的测量系统是否有足够的分辨力？2.在一段時間內該測量系統在統計上是否保持3. 一致？4.3.該測量系統用於過程控制或過程分析可被5. 接受嗎？6.MSA2006.07.266術語(Terminology):量測系統量測系統o是用来对被测特性定量测量或定性评估的仪器、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合，用来获得测量结果的整个过程。o一个量测过程可以

3、看成是一个制造过程，它产生的数据就是输出。o量具是指生產中用來獲取測量結果時所使用的量測儀器,包括用來測量合格不合格的裝置。MSA2006.07.267分辨力 vs. 灵敏度o分辨力 ( Discrimination ) n最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度n由设计决定的固有特性n1：10经验法则o灵敏度 ( Sensitivity ) n最小的输入产生可探测出的输出信号n在量测特性变化时量测系统的响应MSA2006.07.268位置變異o- 偏倚 (Bias)o- 線性 (Linearity)o- 穩定性 (Stability)寬度變異o- 重複性 (Repeatability)o- 再

4、現性(Reproducibility)測量過程變差位置寬度MSA2006.07.269分配 (Distribution) 的特性位置位置 寬度寬度 形狀形狀 (平均值)(標準差)(常態、矩形、三角)MSA2006.07.2610n量测的平均值和基准值之间的差异n量测系统的系统误差分量參考值測量系統的平均偏倚偏倚 偏倚 ( Bias ) MSA2006.07.2611o儀器需要校準o儀器、設備或夾具磨損 o基準磨損或偏差o校準不合格o儀器品質不良o線性誤差造成過大偏倚的可能原因:MSA2006.07.2612n量测系统在某一阶段时间内，测量同一零件的某一特性时所获得的测量总变异n偏倚随时间的变化

5、n也稱漂移 稳定性 ( Stability ) MSA2006.07.2613o儀器需要校準，縮短校準週期o磨損、老化、保養不好o儀器缺少穩健 (Robust) 設計o不同的測量方法或人員o校准不當或調整使用的基准不當o違背假定,在應用常量上出錯穩定性不好的可能原因:MSA2006.07.2614n在设备的操作范围内，偏倚的改变n是关于偏倚大小的变化线性 (Linearity)MSA2006.07.2615可接受的偏倚(一般的偏倚)0觀測值-參考值觀測值參考值MSA2006.07.2616不可接受的線性(不一致的偏倚)(非線性)觀測值參考值MSA2006.07.2617o儀器需要校準，縮短校準

6、週期o磨損、老化、保養不好o儀器缺少穩健 (Robust) 設計o不同的測量方法或人員o校准不當或調整使用的基准不當o儀器質量差(設計的一致性不好)o(量具或零件)隨零件尺寸變化的變形線性不好的可能原因:MSA2006.07.2618 n由同一个人使用同一种仪器，多次量测同一零件的同一特性时获得的量测变异n通常是设备变异重复性参考值重复性(EV)MSA2006.07.2619重複性不好的可能原因:o零件內部:形狀,位置,表面加工,樣品一致性o儀器內部:修理,磨損,設備或夾緊裝置故障o基准內部:質量,級別,磨損o方法內部:在設置,技術,零位調整,夾持,夾緊,點密度的變差o評價人內部:技術,職位,

7、操勞技能工培訓,感覺o環境內部:溫度,濕度,振動,亮度,清潔度的短期起伏變化o儀器設計或方法缺乏穩健性,一致性不好MSA2006.07.2620n由不同的人使用同一仪器，量测一个零件的一个特性时产生的量测平均值的变异n通常是人的变异再现性评价人ACB再现性(AV)MSA2006.07.2621再現性錯誤的潛在原因:o使用同一量具,同一人員,同樣操作方法,零件間的均值差o使用不同儀器的均值差o標准之間:測量過程中不同的設定標准的平均影響o方法之間:手動與自動相比,零點調節器整,夾持方法導致的均值差o評價人之間:不同評價人的訓練,技術各經驗不同導致的均值差o儀器設計或方法缺乏穩健性MSA2006.

8、07.2622 n重複性和再現性合成的綜合評估,換句話說,GRR等於系統內部和系統之間的方差的總和ACBGRR基准值GRRMSA2006.07.2623 - Standard(標准標准)- Work piece(工件工件)- Instrument(儀器儀器)- Person / procedure(人人/程序程序)- Environment(環境環境)變差來源MSA2006.07.2624MSA研究的時機:oControl Plan 中所有量測儀器應做MSAn特別注意有特殊特性(S.C)的項目o新量測儀器驗收o新員工訓練有效性分析o更換操作人員時需重新執行o儀器定位裝置改变或維修後MSA200

9、6.07.2625測量系統研究的准備: 1/2o计划将要使用的方法；o评价人数、样品数、重复次数的选择；n尺寸的关键性n零件的结构o评价人的选择 - 日常工作的使用者；o样品的选择 来自于过程并代表整个的生产范围n可以每天取一个样，持续若干天n每个零件要编号MSA2006.07.2626測量系統研究的准備: 2/2o仪器的分辨力应允许至少读取特性预期过程变异的十分之一；如，特性的过程变异为0.001，则仪器应能读取0.0001的变化；o确保量测方法正在量测正确的特性，并遵守特定的量测程序；n量测应按随机顺序（盲測）n量测值应记录到仪器分辨力的实际限度(不可以估读数据)MSA2006.07.26

10、27MSA稳定性研究（1/3）o研究步骤：n确定一个样本并建立其基准值（最好取最低值、最高值和中值，对每个样本分别作测量和管制图）；n定期（每日、周）测量标准样本35次，样本大小和频率视情况而定，应在不同的时间点读数以反应实际情况n将数据按时间顺序画在Xbar&R图上2006.07.2628MSA稳定性研究（2/3）o结果分析 作图法：n建立控制界限并用标准管制图分析评价失控或不稳定状态o结果分析 数据法：n没有特别的数据分析或指数2006.07.2629MSA稳定性的Xbar - R图(3/3)6.36.05.7样本平均值子组0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=

11、5.7461.00.50.0样本极差R=0.47792ULC=1.01LCL=0從圖中可以看出過程受控從圖中可以看出過程受控, ,沒有特殊原因出現沒有特殊原因出現2006.07.2630MSA偏倚研究獨立樣本法(1/2)n计算重复性标准偏差：n確定偏倚t的統計量:n计算偏倚的置信区间，置信水平取95%*2iid)x(min)x(max重复性rt偏倚nrb)t (dd0)t (dd2/1 ,v*2b22/1 ,v*2b2偏倚偏倚2006.07.2631MSA數據研究2/2判断置信区间是否包括0，如果0落置信区间内，偏倚在水平是可接受的，如果0没有落在置信区间内，偏倚在水平是不可接受的。 注：如果

12、水平不是取0.05，必须取得顾客的同意。n(m)均值均值标准差标准差 r均值的标准差均值的标准差 b量测值156.00670.225140.05813基准值=6.00， =0.05，g=1，d2*=3.55333t统计量df显著t值偏倚95%偏倚的置信区间低值高值量测值0.115310.82.2060.0067-0.11850.13192006.07.2632線性研究1/4o选择g5个零件，由于过程变差，这些零件测量值覆盖量具的操作范围；o测量每个零件以确定其准值，并确认了包括量具的操作范围；o通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m10次；随機的選擇零件以使評價人對測量偏倚的記憶最小化記

13、憶最小化MSA2006.07.2633)(xj, ij, i基准值偏倚mm1jj,ii偏倚倚偏線性研究2/4o计算零件每次测量的偏倚及零件偏倚均值o在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值MSA2006.07.2634線性研究3/410 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1M as terbiasS = 0 .2 3 9 5 4 0 R -S q = 7 1 .4 % R -S q (a d j) = 7 0 .9 %b ia s = 0 .7 3 6 6 6 7 - 0 .1 3 1 6 6 7 M a s te r9 5 % C IR e g re s s io nline r

14、s tud y以上圖表顯示有特殊原因可能影響測量系統,基准值4顯示可能是雙峰.MSA2006.07.2635線性研究4/4 - 如果測量系統存在線性問題,需要調整軟件或硬 件或兩項同時調整再校正以達到0偏倚. - 如果偏倚在測量範圍內不能調整為0,只是測量系 統保持穩定,仍可用於産品/過程的控制,但不能 進行分析,應不斷改進,直到測量系統達到穩定 為止.MSA2006.07.2636MSAGRR研究l極差法l均值極差法(包括控制圖法)lANOVE(方差分析法)2006.07.2637MSAGRR-常用之解析步驟o進行研究取得數據o判別 ndc 與 %GRR 數值o判別 R chart : (數

15、據分級)o判別 chart : (50%以上的點超出管制界線以上的點超出管制界線)o若有改善空間: 判別 EV & AVo利用適當圖形解析改善方向2006.07.2638GRR-數值判別o%GRR 10 :可接受o10%GRR30 :不可接受MSA2006.07.2639MSAGRR-極差法研究2/4o可以迅速提供一个量测系统变异的近似值；o只能提供量测系统的整体概况，不能将变异区分为重复性和再现性；o快速查验量測系統是否发生了变异。2006.07.2640MSA07. 0535. 05RR平均全距R=0588. 019. 107. 019. 1*2RRd GRR=%7 .750777. 00

16、588. 0*100过程标准差GRR%GRR=GRR-極差法研究1/2量測系統需改进2006.07.2641GRR-均值極差法研究1/2o步骤：n获取一个样本零件数n5，应代表实际的或期望的过程变差范围。n选择评价人为A、B、C等。零件的号码从1到n，评价人不能看到零件编号。n如果是正常测量系统程序的一部分，应校准量具。让评价人A以随机测量n个零件。n让评价人B和C测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果。MSA2006.07.2642o步骤：n用不同的随机测量顺序重复该循环。n如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法。o结果分析 - 作图法：n将每个评价人对每个零件多个读数的

17、均值画于图中，并标以零件号码为代码，以确定评价人之间的一致性。GRR-均值極差法研究2/4MSA2006.07.2643GRR-均值極差法研究3/4極差圖 “非重疊畫出” 評價者的變異之間存在差異 評價者B變異最大，評價者A變異最小MSA2006.07.2644MSA平均值圖 “非重疊畫出”*有足夠分辨力有足夠分辨力: 50%以上的點超出管制界線以上的點超出管制界線*GRR-均值極差法研究4/42006.07.2645可顯示:-A 有正向偏倚-B 有較大變異-C 有負向偏倚註: 此為相對狀況， 非絕對狀況均值極差法研究誤差圖MSA2006.07.2646 以個別零件為主 無分離讀值呈現(沒有分

18、離的或不一致的零件)10 9 8 7 6 5 4 3 2 1210-1-2PartR e sp o n se b y P a rt 均值極差法研究MSA2006.07.2647計數值 R&R 分析o數據收集方法數據收集方法:o決定進行分析之產品及量具(與計量值完全不一樣,樣本不是隨機收集).o決定參與分析之量人數(至少三人).o決定量測次數(至少3次). o樣本由主評價人收集並已經決定樣本的良不良.o收集的過程中應注意良品占2/3,不良品占1/3.o應收集樣品10-20件.MSA2006.07.2648計數值-術語oE=正確判定(良不良)的能力(Effectiveness)oPmiss=將不良品誤判成良品的机率(嚴重錯誤)(Probability of a Miss)oPfa=將良品誤判成不良品的机率(假警報)(Probability of False Alarm)oB判定(良品不良品)的趨勢能力B(Bias)MSA2006.07.2649MSA判定準則判定測量系統有效性(E)錯誤率(Pmiss)誤報率(Pfa) 可接受90%2%5% 可接受邊緣-需進一步改進80% 5% 10% 不可接受5%10%