MSA量测系统分析的统计性质10471.pptx
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1、2007/7/26MSATS1本资料来源2007/7/26MSATS2量測系統分析Fm:AIAG”Measurement Systems Analysis”3rd Edition(2002)劉西湖 大陸 台灣 量具 重複性 再現性 操作者 再現性 再生性2007/7/26MSATS3過程增值步驟活動輸入輸入人人機機料料法法環境環境輸出輸出要要不要不要量測noise量測本身也是誤差的機率分布顧客2007/7/26MSATS4量測系統對產品檢驗的判定量測系統對產品檢驗的判定事實上判斷上無差異有差異無差異有差異 產品判定的誤差產品判定的誤差2007/7/26MSATS5過程判定的誤差過程判定的誤差
2、量測系統對過程管制判定量測系統對過程管制判定事實上判斷上共同原因特殊原因共同原因特殊原因2007/7/26MSATS6n所有工具皆以觀測值對MS變異研究總變異=產品或製程變異和MS變異一般其數據所偵測的變異皆貢獻在產品製程而非MS過程變異與量測系統變異2 2obs obs =2 2actual actual +2 2msamsaCp=torlerance range 公差/61/(Cp)1/(Cp)2 2obs obs=1/(Cp)=1/(Cp)2 2actual actual+1/(Cp)+1/(Cp)2 2msamsa觀測值實際值量測變異 數據 判 定人量具/治工具樣品材料方法/SPEC.
3、環境量測分析精密性精密性 PRECISEPRECISE準確性準確性 ACCURATEACCURATE解析度解析度 R Re eSOLUTIONSOLUTION重複性重複性 REPEATIABILITYREPEATIABILITY再現性再現性 REPRODUCIBITYREPRODUCIBITY穩定性穩定性 STABILITYSTABILITY衡量量測系統量測系統解析度解析度/準確度準確度/精精密度是量具所具有密度是量具所具有的固有特性,是量的固有特性,是量具事先已經設定。具事先已經設定。需經常校正到一定需經常校正到一定的水準。的水準。2007/7/26MSATS8量測系統變異的來源n量具、零件
4、、量測者的技巧、量測者與零件的交互作用n交互作用;量測者在量測時之不一致的握拿零件。n在不同的量測方法之結果,可能來自零件不同的部份被量測,或不適當的量測過程。n量測者的誤差,經常是可以訓練和澄清 SOP來修正。準確度與準確度與精密度精密度精密度/重複性準確度/Bias 2007/7/26MSATS10TTTXbar=TXbarXbarXbarXbar=TXbar=TBias HighCpk小Bias LowCpk大Precision LowCp,Cpk小Accuracy LowPrecision HighCp,Cpk大Accuracy High量測系統:偏移/精密度/準確度T;設計目標X=平
5、均值R=全距R,精密度定常Bias定常準確度2007/7/26MSATS11生產量具工作標準參考標準國家標準治具CoordinateMeasurementMachineLaser interferometerWavelengthstandard分釐卡塊規Reference gage block/comparatorInterferencecomparator追追 溯溯2007/7/26MSATS12量測系統的統計性質n理想量測系統n適當的辨識力和敏感度n零偏差(Zero bias)n零變異(Zero Variance)n具統計性質n在統計控制之中n比過程變異或規格為小n最小刻度的增量,必須小於
6、過程變異或規格的 1/102007/7/26MSATS13辨識力;可讀性;解析力n另名;最小可讀的單位;量測解析度;刻度界限;偵測界限n固有特性,於設計時已固定n最小量測刻度單位,或儀器的輸出n經常以量測單位表示66 min(6min(61 1/10,T/10)/10,T/10):量測系統的標準差量測系統的標準差1 1:過程的標準差過程的標準差T:T:規格公差規格公差n穩定性是指在不同時間,一量具在量測相同樣件時,所得之量測平均值之差,n或指相同樣件,在量測單一特性時,經過延伸時期所得之全變異。n指對位置具有統計管制性質時間 2時間 1穩定性時間 3量測值時間穩定性期望行為不期望行為量具穩定性
7、(STABILITY)量具偏移(Bias)n位置變異n偏移是指量測偏移是指量測平均值與真值之平均值與真值之差差n真值可藉各種可得之最準確的真值可藉各種可得之最準確的量測設備之數次量測值之平均量測設備之數次量測值之平均值值(參考值參考值)而代替而代替n量測系統之系統性誤差成分之一。真值參考值偏移量測平均值BiasBias不準確較準確參考值量測均值量測均值基準值較小的偏差基準值較大的偏差量測平均值(低量程)量測平均值(高量程)基準值量測值無偏差偏差線性(變化的線性偏移)量測值真值線性期望行為不期望行為量具線性(LINEARITY)n線性是指量具在預期作業全範圍內之準確值之差異n是量測系統之系統誤差
8、成分重複性分散小分散大較不精密較精密量測均值相同零件、相同檢測者、相同量具之量測量具重複性(REPEATABILITY精密度)n寬度變異n重複性是指一位作業者使用同一種量具,短時間內持續的多次量測相同零件之指定特性時,所得之變異。重複讀值之間,彼此接近的程度n是量測系統之隨機誤差成分n一般認為是 E.V.量具變異n量具的能力或潛能n系統間的變異再現性操作者 A操作者 B操作者 C均值差異小再現性較佳量測均值量測均值均值差異大再現性較差相同零件、不相同檢測者、相同量具之量測量具再現性(REPRODUCIBILITY)n再現性是指不同作業者使用相同量具,量測相同產品之特性時,量測平均值之變異。n量
9、測者/環境/時間/方法所產生的誤差.n一般認為是量測者的變異 A.V.n系統(條件)間的變異2007/7/26MSATS19真值參考值準確度量測平均值量具準確度(ACCURACY)n準確度包含量具的偏準確度包含量具的偏移與精密度移與精密度2007/7/26MSATS20變異架構總觀測變異量測系統變異過程本身變異=+數據類型計數型數據計量型數據重複性再現性重複性再現性量具變異量測者變異量具變異量測者變異長期過程變異短期過程變異樣本內變異量測系統分析型式量測系統分析型式1.1.穩定性n在不同時間裡以同一量具,對同一零件特性量測所得量測總變異.1 給予之零件在全時間內,量測系統的全變異量。2 在未證
10、明系統為統計穩定之前,進行 GR&R 研究是無意義,甚至誤導3 影響穩定性的因子時間長短/系統所處的條件;如暖機/溫度敏感性/磨耗/清潔/規則使用(可能顯示穩定,其實不穩定)4 需考慮量測系統全生命週期所可預見的環境/使用者/零件/方法5 實施之前,應先求得哪一因素會影響量測系統,及其優先因素。1.穩定性n評估方法1.取一樣並建立其參考值(s),當為可追溯標準。若無法取得,可選生產零件中落在中值區的當母樣。2 可能時要有低端、中端、高端母樣。3 以一週期(日/週)量三至五次,樣本數、頻率,時機需基於量測系統的了解。4 依數據作 Xbar-R 或 Xbar-s 管制圖5 估計管制界限,且評估控制
11、外或不穩定條件。6 計算標準差和程序比較,以求出量測系統穩定性是否適用。UCLUCLLCLLCLXbar R 圖形分析 1.穩定性n解析1.有非管制的信號,表需校正;無非管制信號的校正,會增加系統變異。2.母樣不應產生偏差,如早晨剛校正後不宜立即取樣。3.由管制圖就特殊原因改善,或減少管制界限寬度。4.由 R chart 無超出點,表量具穩定度可以估計系統的變異(Rbar/d2)。5.若數據穩定,均值可當偏移研究.且其標準差 S 是重複性估計.量測系統分析型式量測系統分析型式2.2.偏移偏移n偏移指量測值與參考值(真值)的差異偏移=量測平均值參考值n%偏移=偏移/過程變異(與過程變異比較)n(
12、過程變異=6 標準差(6))2.1.評估方法1 取一樣本,並建立參考值(需可追溯),若不適用則選落在中值區的零件,標示為母樣,在量測室精密量測十次,計算平均值當為參考值。2 可求低端、中端、高端的樣本分別作。3 由量測者在自然條件下量測十次。4 計算平均值5 偏移量測平均值參考值2007/7/26MSATS26以直方圖確認是否有特殊原因或離群值來判定數據是否異常.2.1圖形分析:直方圖2.2 數值分析1.計算平均值 Xbar=xi/n i=1 to n2.計算重複性(樣本標準差)repeatability=【max(xi)min(xi)】/d2*3.求均值標準差與t-統計量均值標準差=b=r/
13、n t統計量=偏移bias/b4.在水準之下,若0介於1信賴區間,則偏移可接受Bias【b(tdf,(1-/2)】0Bias【b(tdf,(1-/2)】d2*,df查表,(m=n;g=1)tdf(1-/2)查t分配表.PV=5.15 PV=5.15 0.990.990.0050.0050.0050.005過程變異過程變異2007/7/26MSATS282.2 數值分析查表查表EXCEL算法2.2.偏移偏移n解析n若偏差“顯著大”必須暫停分析,檢查;1 母樣參考值是否誤差?需檢視母樣程序。2 量具是否磨耗?需做穩定性分析、保養或重整修。3 量具是否產生錯誤特性?4 量具是否產生錯誤尺寸?5 量具
14、是否未適當校正?重評估校正程序。6 量測者是否使用不當?重評估檢驗指導書。7 量具矯正是否不正確?演練一3.線性n同一量具的不同操作範圍內,其偏差值的變異n評估方法1取 g=5 個不同樣本以上,需含蓋量具使用範圍2在量測室精密量測每一零件,求其參考值和確認目標量具的使用範圍3每一零件由一量測者以量具量測 10 次(m需在正常下隨機取樣以減少偏差)以上4計算零件平均值和偏差平均(每一零件)零件偏移零件參考值零件平均值Biasi,j=xi,j-(reference value)iBiasbar=(biasi,j)/m j=1 to m3.線性5 做偏移平均值和參考值圖6 計算線性回歸線,求最適線,
15、並計算相關係數R2yibar=axi+bxi:參考值;yibar:bias平均a=斜率=(xi-xbar)(yi-ybar)/(xi-xbar)2=【xiyi-(xiyi/gm)】/【xi2-(xi)2/gm】b=截距=ybar-axbar=yi/gm-a(xi/gm)nR2=(Yhat-Ybar)2/(Yi-Ybar)2=SSR/SST =1-SSE/SST=1-(Yi-Yhat)2/(Yi-Ybar)2n線性斜率程序變異%線性 100%線性/程序變異3.1假設檢定-數值分析7.若圖形分析顯示線性可接受,則下列假設應是真7.1H0:a=0;slope=0無法拒絕n統計量/t/=/a/s/(X
16、jXbar)2 tgm-2,1-/2n標準差s=(Yi-YHAT)2/(gm2)=(Yi2bYiaXiYi)/(gm2)之假設為真,則量測系統對所有參考值,有相同的 bias,線性可被接受,此 bias 必須為 07.2H0:b=0intercept(Bias)=0n統計量/t/=/b/(1/gm+(0-Xbar)2/(XiXbar)2)s tgm-2,1-/2無法拒絕 H0n在特定的 x0,的信賴區間n低點:nb+ax0-tgm-2,1-/21/gm+(x0-xbar)2/(xi-xbar)21/2sn高點:nb+ax0+tgm-2,1-/21/gm+(x0-xbar)2/(xi-xbar)
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