GRR测量系统分析.ppt
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1、 测量系统分析测量系统分析 1。前言:在日常生产中,我们经常根据获得的过程加工部件的。前言:在日常生产中,我们经常根据获得的过程加工部件的测量数据去分析过程的状态、过程的能力和监控过程的变化;测量数据去分析过程的状态、过程的能力和监控过程的变化;那么,怎么确保分析的结果是正确的呢?我们必须从两方面来那么,怎么确保分析的结果是正确的呢?我们必须从两方面来保证,一是确保测量数据的准确性保证,一是确保测量数据的准确性/质量,使用测量系统分析质量,使用测量系统分析(MSA)方法对获得测量数据的测量系统进行评估;二是确保)方法对获得测量数据的测量系统进行评估;二是确保使用了合适的数据分析方法,如使用使用
2、了合适的数据分析方法,如使用SPC工具、试验设计、方工具、试验设计、方差分析、回归分析等。差分析、回归分析等。测量系统的误差由稳定条件下运行的测量系统多次测量数据的测量系统的误差由稳定条件下运行的测量系统多次测量数据的统计特性:偏倚和方差来表征。偏倚指测量数据相对于标准值统计特性:偏倚和方差来表征。偏倚指测量数据相对于标准值的位置,包括测量系统的偏倚(的位置,包括测量系统的偏倚(Bias)、线性()、线性(Linearity)和)和稳定性(稳定性(Stability);而方差指测量数据的分散程度,也称为);而方差指测量数据的分散程度,也称为测量系统的测量系统的R&R,包括测量系统的重复性(,包
3、括测量系统的重复性(Repeatability)和再现性(和再现性(Reproducibility)。)。1 测量系统分测量系统分析析一般来说,测量系统的分辨率应为获得测量参数的过程一般来说,测量系统的分辨率应为获得测量参数的过程变差的十分之一。测量系统的偏倚和线性由量具校准变差的十分之一。测量系统的偏倚和线性由量具校准来确定。测量系统的稳定性可由重复测量相同部件的来确定。测量系统的稳定性可由重复测量相同部件的同一质量特性的均值极差控制图来监控。测量系统的同一质量特性的均值极差控制图来监控。测量系统的重复性和再现性由重复性和再现性由Gage R&R研究来确定。研究来确定。分析用的数据必须来自具
4、有合适分辨率和测量系统误分析用的数据必须来自具有合适分辨率和测量系统误差的测量系统,否则,不管我们采用什么样的分析方差的测量系统,否则,不管我们采用什么样的分析方法,最终都可能导致错误的分析结果。在法,最终都可能导致错误的分析结果。在QS9000中,中,对测量系统的质量保证作出了相应的要求,要求企业对测量系统的质量保证作出了相应的要求,要求企业有相关的程序来对测量系统的有效性进行验证。有相关的程序来对测量系统的有效性进行验证。2.测量系统:是用来对被测特性定量测量或定性评价的测量系统:是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、仪器或量具、标准、操作、方
5、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。环境和假设的集合;用来获得测量结果的整个过程。2测量系统测量系统溯源性溯源性3.构成构成测量系统的主体元素之测量系统的主体元素之测量仪器必须经过测量仪器必须经过校准至可追溯的标准校准至可追溯的标准v国家标准国家标准 v第一级标准第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等连接国家标准和私人公司、科研机构等)v第二级标准第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准从第一级标准传递到第二级标准)v工作标准工作标准(从第二级标准传递到工作标准从第二级标准传递到工作标准)3国家标准引用标准工作标准生产量具千分尺激光干涉仪术语术语 4.术
6、语术语 4.1 分辨率分辨率:最小的读数单位、测量分辨率、刻度限度或探测度。:最小的读数单位、测量分辨率、刻度限度或探测度。由设计决定的固有特性,是测量或仪器输出的最小刻度单位。做由设计决定的固有特性,是测量或仪器输出的最小刻度单位。做GRR时选择仪器应该遵守时选择仪器应该遵守1:10经验法则经验法则。4.2 重复性重复性EV(Repeatability):指以同一测量设备,同一测量人):指以同一测量设备,同一测量人员,测量同一批待测物之同一品质特性所产生的测量差异。员,测量同一批待测物之同一品质特性所产生的测量差异。再生性再生性AV(Reproducibility)4.3 再现性再现性AV(
7、Reproducibility):指以同一测量设备):指以同一测量设备,不同测量不同测量人员测量同一批待测物之同一品质特性所得平均测量值的差最大值。人员测量同一批待测物之同一品质特性所得平均测量值的差最大值。4.4 GRR或量具或量具R(重复性与再重复性与再现现性)性):是测量系统:是测量系统重复性和再现性合成的评估。重复性和再现性合成的评估。4GRR计算计算测量次数23K23.652.70测量次数23D43.272.58测量次数23K14.563.0555.GRR计算5.1 Rmean=(RA+RB+RC)/n,Xdiff=XMAX-XMIN,UCLR=Rmean X D4,Rmax必须小于
8、UCLR,UCLR是Ri的上限。5.2 重复性重复性EV(Repeatability):):EV =Rmean x K1%EV =100 EV/T 5.3 再再现现性性AV(Reproducibility):):AV =(Xdiff x K2)2-EV2/(n x r)1/2%AV =100 AV/T GRR计算计算5.4 GRR或量具或量具R(重复性与再现性):(重复性与再现性):R&R=(EV2+AV2)1/2%R&R =100 R&R/T T为全程公差:为全程公差:T =USL -LSL T =2(USL -Xmean )T =2(Xmean -LSL)5.5 GRR 计算电子表格:计算
9、电子表格:6GRR数据采集6.变异数据采集(变异数据采集(Variable data)将测量进行分组,分为查核员一位及测量者,分成将测量进行分组,分为查核员一位及测量者,分成A和和B两组或两组或A,B,C三组,待三组,待测物测物10个,待测物由查核员编号再交给测量人员测量。个,待测物由查核员编号再交给测量人员测量。拿已经确定合格之仪器(经校正合格的计量仪器拿已经确定合格之仪器(经校正合格的计量仪器/量具量具/测试设备),检查仪器已维测试设备),检查仪器已维修并已校准至可追溯的标准。修并已校准至可追溯的标准。仪器测量精度的选择原则:针对重要特性仪器测量精度的选择原则:针对重要特性(尤指是有特殊符
10、号指定尤指是有特殊符号指定)所使用量具的精所使用量具的精确度应是被测量物品公差的确度应是被测量物品公差的1/10,(即其最小刻度应能读到即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差过程变差或规格公差)。如如:过程中所需量具读数的精确度是过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m,则测量应选择精确度为则测量应选择精确度为0.001m/m),以避免量具的鉴别力不足。一般之特性所使用量具的精确度应是被测以避免量具的鉴别力不足。一般之特性所使用量具的精确度应是被测量物品公差的量物品公差的1/5。仪器准确度则至少应该遵循。仪器准确度则至少应该遵循1/3-1/5原则。原则。由测量员由测量员A随机取随机取
11、10个待测物进行测量,每个待测物测量个待测物进行测量,每个待测物测量3次,并由另一观测者填次,并由另一观测者填入数据表格。入数据表格。测量员测量员B或或C重复进行测量,并记录测量数据。重复进行测量,并记录测量数据。试验完后试验完后,测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算(R&R数据表数据表),(R&R分分析报告析报告),依公式计算并做成依公式计算并做成R管制图或直接用表计算即可管制图或直接用表计算即可。计算计算GRR时必须注意:时必须注意:只有公差是双边公差时才能进行以上计算。只有公差是双边公差时才能进行以上计算。计算全程公差计算全程公差T必须用绝
12、对值。必须用绝对值。7GR&R原因分析7.GR&R原因分析原因分析原则上使用原则上使用GRR的情况均有下列前提的情况均有下列前提 1)本质上是非破坏性之测量。)本质上是非破坏性之测量。2)该测量特性之制程能力)该测量特性之制程能力Cp值明显值明显不足。不足。若若GRR25%,表明测量系统不准确,表明测量系统不准确,因而扭曲了产品的正真因而扭曲了产品的正真 值。值。8GR&R原因分析测量系统之改善测量系统之改善-因果图因果图 9为何测量误差太大电特性不稳定测量准确度差设备差异机械不稳定设备磨损环境差异湿度改变震动因素温度改变清洁度改变测量程式不严谨设备维护未标准化校正问题测量程序未标准化人员培训
13、不足人员技术差异8.GR&R量測系統的判定量測系統的判定 1、%GR&R10%:可接受:可接受2、10%GR&R30%:有條件接受,依其重要性由测量技术人员決定。:有條件接受,依其重要性由测量技术人员決定。当重复性当重复性(AV)变差值大于再现性变差值大于再现性(EV)时时 量具的结构需再设计增强量具的结构需再设计增强.量具的夹紧或零件定位的方式量具的夹紧或零件定位的方式(检验点检验点)需加以改善需加以改善.量具应加以保养量具应加以保养.当再现性当再现性(EV)变差值大于重复性变差值大于重复性(AV)时时 作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强
14、教育,作业标准应再明确订定或修作业标准应再明确订定或修订订.可能需要某些夹具协助操作员可能需要某些夹具协助操作员,使其更具一致性的使用量具使其更具一致性的使用量具.量具与夹具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析量具与夹具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析,并作记录并作记录.3、%GRR30%:不可接受,如果经过分析找不到根本原因,那么该设备:不可接受,如果经过分析找不到根本原因,那么该设备必須修理、停用或改用其他设备必須修理、停用或改用其他设备 AVEV:人員的訓練是必要的:人員的訓練是必要的 EVAV:设备修理或停用:设备修理或停用 10测量系统研究的准备测量系统研究的准备
15、检查仪器已维修并已校准至可追溯的标准检查仪器已维修并已校准至可追溯的标准检查仪器分辨率小于或等于预期工艺过程的变异检查仪器分辨率小于或等于预期工艺过程的变异/规范范围的规范范围的1/10挑选挑选2-3 操作仪器的评估人操作仪器的评估人如果工艺需要多个操作员如果工艺需要多个操作员,随机选择随机选择24人人如果工艺仅需要一个操作员或无操作员如果工艺仅需要一个操作员或无操作员,则视为无操作员影响来进行研究则视为无操作员影响来进行研究(忽略再现性影响忽略再现性影响)从工艺过程中选择从工艺过程中选择10个样本零件来表征整个操作范围和各离散零件个样本零件来表征整个操作范围和各离散零件数数每个操作员测量每个
16、样本每个操作员测量每个样本 3 次次(都使用相同的仪器都使用相同的仪器)11进行测量研究进行测量研究呆在现场进行研究呆在现场进行研究;注意计划外因素注意计划外因素进行研究进行研究 指导方针指导方针1.每个操作员对所有的样本进行一次随机测量每个操作员对所有的样本进行一次随机测量持续进行直到每个操作员对所有的样本完成一次测量持续进行直到每个操作员对所有的样本完成一次测量这是试验这是试验 1确保零件进行标记以便于数据采集但对操作员保持确保零件进行标记以便于数据采集但对操作员保持“隐蔽隐蔽”(无法辨别)(无法辨别)2.重复需要的试验数重复需要的试验数每个样本应该由每个操作员测量每个样本应该由每个操作员
17、测量3次次3.使用表格收集信息使用表格收集信息4.分析结果分析结果5.如果还有的话,确定进一步措施如果还有的话,确定进一步措施12Minitab中的测量系统分析(中的测量系统分析(MSA)实例实例选取选取10个零件表征工艺过程中变异的预期个零件表征工艺过程中变异的预期范围范围3个操作员随机测量个操作员随机测量10个零件,每个零件个零件,每个零件3次次打开打开 Gage3.mtw选择选择 StatQuality ToolsGage R&R Study(Crossed)13Minitab中的中的Gage R&R在在Part numbers(零件号)中输入零件号)中输入Part(零件)零件):Ope
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