量测系统构成与变异

GRR精密量測實驗室:肖貴喜

2001/5/30

GaugeRepeatability

andReproducibility華南檢測中心目錄量測系統統構成量測系統統變異系統分析析概述GRR實驗設計計什麼叫GRR??為何要研究究GRR??如何進行行GRR設計與分分析量測系統統構成量測系統統測試環境境待測試件件操作(人人員.過過程)量具.設設備(軟軟.硬體體)操作.准准則.量量具及其其他設備備軟體及及指定之之一群待待量測之之集合,,經由完完整程序序取得量量測值量測系統統之變異異v量測值==v真值+v誤差測量系統統誤差真值量測系統統量測值量測系統統分析術術語准確度((Accuracy)重複性((Repeatability)再生性((Reproducibility))穩定性((Stability))線性(Linearity))等效性((Equivalence)精密度精度准確度指量測平平均值或或實際量測值與與真值之之一致程程度Bias=μ-μ0,偏差越小,准確度越越高准確度可可通過校校正得到到糾正TrueAverageAccuracyObservedAverage重複性(Repeatability)重複性又又稱為量具變異異,是指用用同一種種量具,,同一位位作業者者,當多多次量測測相同零零件之指指定特性性時之變變異在完全相同同的量測測條件下,重複之量量測值間間的差異異為量測系系統本身身產生的的差異,,隨機誤差差范疇Rebetability再生性(Reproducibility))再生性又又稱作業業者變異異,指不不同作業業者以相同量具具量測相相同產品品之特性時時,量測測平均值值之變異異在量測之之條件有有所變化化下,重重複之量量測值之之間的變變異(操操作者,,裝夾,,位置,,環境條條件,較較長的時時間段))為外在因因素引起起之量測測系統的的變異ReproducibilityOperatorBOperatorA量測系統統之考量量量測系統統主要考考量1.分辨率:對微小小巒異的的感知2.穩定性:系統長長時間的的穩定性性3.精度:量測誤誤差是否否足夠小小精度由准准確度..精密度度(重複複性.再再生性))組成,,而准確確度可通通過校正正得到保保證,因因而精密密度高低低成為衡衡量精度度高低之之關鍵GRRGRR::GaugeRepeatabilityandReproducibility量具的重重複性與與再生性性目的:評估一個個量測系系統的量量測能力力,並以以此統計計分析結結果作為為對操作作者.量量測設備備巒異狀狀況之改改善參考考量測系統統之統計計特性要要求理想的量量測系統統具有零零偏差..零巒異異的統計計特性,,但實際際依據的的是一個個非理想想統計特特性的量量測系統統,雖然然各量測測系統可可能需具具備各別別的統計計特性,,但下列列特性為為所有量量測系統統均須具具備量測系統統均須在在統計管管制下,,而其所所產生之之變異應應根源于于共同原原因,而而非特殊殊原因量測系統統之變異異須相對對小于生生產製程程之變異異量測系統統之變異異須相對對小于規規格界限限量測系統統之最小小刻度須須相對小小于製程程變異或或規格界界限之較較小者,,一般應應小于其其1/10最大的量量測系統統巒異須須相對小小于製程程變異或或規格界界限之較較小者GRR實驗方法法計量值量量具GRR(通過計算量量測系統統巒異//規格或或製程巒巒異)全距法全距法及及平均值值法巒異數分分析法((ANOVA)計數值量量具GRR(GO//NOGO..目視......))(通過判判定結果果的一致致性程度度)樣品要求求:樣本應在在能代表表整個作作業范圍圍的製程程中隨機機地選取取(包括括超出規規格的樣樣品)儀器要求求:確保量測測儀器是是依照正正確的國國際認可可的最新標標准得到到了校正正量測儀器器應能辨辨別1//10的的制程變變化讀數值取取估計之之最近值值,而最最小取至至最最小刻度度之1//2GRR實驗要求求GRR實驗要求求(續))對操作者者的要求求:每位操作作者得到到了良好好的教育育訓練,,能熟練練正確地地操作量量測儀器器確保每個個操作者者完全明明白進行行GRR分析的每每一個步步驟及注注意事項項計量值GRR實驗方法法(一))全距法1.本法以2個作業業者.5個零件件各量測測一次,,以每個個零件的的全距作作為兩作作業者的的量測誤誤差2.選取取之零件件應以最最大的零零件間變變異來抽抽樣(反反映整個個尺寸狀狀況)3.本法法可提供供量測巒巒異的近近似值,,而無法法將巒異異區分為為重複性性和再生生性4.GRR<<20%%量測系統統能力滿滿足GRR>>=20%量測系統統能力不不足平均全距距=(0.05+0..05++0.05+0.1++0.1)/5=0..07R&R==5.15*R/d2=5.15*0.07/1..19==0.303GRR==R&R/TOL(或製程巒巒異)=0.303//0.4=75.5%%GRR>>20%%量測系統統能力不不足一.全距距法計量值GRR實驗方法法(二))全距法及及平均值值法1.本法法以3個個作業者者.10個零件件各量測測3次,,以3次次量測誤誤差的平平均值和和作業者者間平均均值的量量測誤差差作重複複性(量具巒異異)和再生生性(操作者巒巒異)分析2.本法法可區分分量測系統統的重複性和和再生性性,但無無法判定定作業者者與量具具的交互互作用3.本法法對操作作者.量量具及樣樣品等實實驗要求求同上二.全距距法及平平均值法法GRR實驗實例例(全距法法及平均均值法))選擇分析析量具((已校正),標準準件10件(標注量測測位置),操作作者3人人(經過足夠夠訓練者者)操作者使用同一一量具,分別每每天量測測10件件標準件件一次,,3天共共3次,,操作者間間應不知知道其他他操作者者的量測測值,並且每天天10件件標準件件其編號號順序應應改變將3*10*3=90筆數據據填入下下表,依依表中公公式計算算EV=R*K1,R==(R1+R2+R3)/3AV=((XDIFF*K2))^2--(EV^2//N*T)開啟文件件A量測系統統的判定定GRR==<10%量具系統統可接受受10%<<GRR<<30%%可接受..可不接接受,決決定于該該量具系系統之重重要性,,修理所所需之費費用等因因素GRR>>=30%量具系統統不能接接受,須須予以改改進計量值GRR實驗方法法

(三三)巒異數分分析法變異數分分析方法法是一種標標準的統統計學的的技術,,它可可用作分分析量測測誤差或或進行量量測系統統其他變變異原因因的探究究.特性:隨機化((Randomization)統計的獨獨立性((StatisticalIndependence))三.巒巒異數分分析法三.巒巒異數分分析法工件的變變異操作者的的變異操作者與與工件的的相關性性量測儀器器的變異異巒異數分分析法將將量測系統統變異分分類為::再生性重複性具體執行行:鑒定者在在樣品上上於操作作者不知知道的地地方作好好1~10的標標記,以以方便記記錄量測測結果第一位操操作者依依次量測測樣品((隨機選選取量測測樣品)),並將將量測結結果記錄錄下來第二、第第三位操操作者依依次完成成上面的的步驟((注意每每個操作作者之間間是獨立立的)待第一循循環結束束,三位位操作者者將分別別進行第第二組數數據的獲獲取(樣樣品是隨隨機選取取)數據結果果將記錄錄下量測測儀器的的估讀位位GRR的執行步步驟三、GRR報表分析析量測數據據填入供應商生生產信息息量測信息息及備注注用P值來決定定應采用用的分析析系統::(顯著性性分析))若P≦0..25,,表明有操操作者與與工件的的相關性性若P>0..25,,則可不計計操作者者與工件件的相關關GaugeR&R變異結果果分析AnalysisofVarianceTable(P≦0.25)GaugeR&RTable四、GRR結果分析析GRR最終的分分析結果果以百分分比的形形式給出出分析結果果的判定定依如下下規定::<10%--ExcellentCapability((NMPTarget))10-20%--GoodCapability((MaybeAcceptable))20-30%--MarginalCapability((NeedstobeInvestigated)>30%-MeasurementSystemNOTCapable量具重複複性與再再生性之之比較重複性>>再生性性量測儀器器需加以以保養或或維修,,量具校校正未落落實產品之變變異出現現異常量具之夾夾緊或定定位不一一致或不不良再生性>>重複性性刻度判讀讀不佳作業者對對量具使使用不熟熟練可能需要要輔助儀儀器協助助作業者者使用量量具計數值量量具GRR((特征GRR))實驗方法法特征GRR的特點將樣品與與規格規規定的標標準進行行比較,,與規格格相符則為為合格,,否則為為不合格格.只能作出出允收與與拒收的的判斷,,而不能能指出樣樣品好與不不好的具具體程度度.PASSFAIL可用來確確定一個個量測系系統的能能力、一一致性及及信賴程度度.評估一個個檢驗過過程的可可靠程度度:重復性::檢驗者者個人對對一樣品品進行多多次判斷的一一致性;;再現性::多個檢檢驗人員員之間對對某樣品品進行判定的的一致性性;校驗結果果:檢驗驗者的判判斷結果果與公認認的標准是否否一致特征GRR的用途二、特征征GRR之執行要要項確定待檢檢樣品的的特征種種類及制制訂檢驗驗程序..樣品的數數量要大大以滿足足產生一一個可接接受的狹狹窄的信信賴區間間.((如:Nokia限定取100個個樣品))試驗的樣樣品盡可可能是在在允收與與拒收邊邊緣,且且合格與與不合格格的樣品品數大致致相等..由兩個或或兩個以以上從事事特征檢檢驗的專專家對選選出的樣樣品進行行鑒定以以作為試試驗的標標准.將專家判判定的結結果記入入電子表表格之相相應欄位位中.((必須確確保與““特性說說明”欄欄中的拼拼寫要一一致)選出參加加此項檢檢驗的檢檢驗者..告知檢查查者檢驗驗的特征征種類..強調缺陷陷的判定定標準和和檢驗過過程步驟驟.應避免檢檢查者知知道樣品品的編號號及其對對應的參參考值,,以免有有檢驗的的偏差..每名檢查查者均需需完成規規定次數數試驗..二、特征征GRR之執行要要項在目視特特性檢驗驗過程中中,檢查查者不許許使用任任何工具具進行判判定和得得到任何何幫助..不容許檢檢查者間間進行對對照的記記錄.此此檢驗的的實質是是進行一一種訓練練.所有檢驗驗者完成成第一次次試驗后后再進行行第二次次的試驗驗工作..兩次試驗驗樣品的的順序是是隨機選選取,避避免檢查查者識別別出樣品品的編號號,影響響結果..詢問並記記下檢查查者對樣樣品判定定拒收的的原因,,以用來來作結果果的詳細細分析..檢查者也也可自行行記錄結結果,並並注明判判斷為不不合格品品的原因因,隨后后由負責責人將結結果輸入入標準表表格中並並作出說說明.四、GRR結果分析析GRR最終結果果用百分分比的形形式給出出.一般(如如Nokia)要求做特特性檢驗驗的GRR結果要在在70%%以上才才認可,,若結果果較差,,則應分分析:試驗的環環境有無無變化;;規格的敘敘述是否否確切、、詳盡;;檢查者對對規格標標準的掌掌握是否否一致;;檢查者的的本身條條件是否否達到..METHOD1:選取20件樣品品,2名名檢驗人人員,每每人進行行兩次測測試.

若所有判判定均相相同,則則接受,,否則,,應改善善或再評評價研究特征征GRR的方式METHOD2:選取100件樣樣品,3名檢驗驗人員,,每人進進行二次次測試.依據所有有判定結結果計算算,若正正確判定定之機率率>70%,則接受,,否則