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構成量測系統變異系統分析概述GRR實驗設計什麼叫GRR?為何要研究GRR?如何進行GRR設計與分析量測系統構成量測系統測試環境待測試件操作(人員.過程)量具.設備(軟.硬體)操作.准則.量具及其他設備軟體及指定之一群待量測之集合,經由完整程序取得量測值量測系統之變異

v量測值=

v真值+v誤差測量系統誤差真值量測系統量測值量測系統分析術語准確度(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均值或實際量測值與真值之一致程度Bias=μ-μ0,偏差越小,准確度越高准確度可通過校正得到糾正TrueAverageAccuracyObservedAverage重複性(Repeatability)重複性又稱為量具變異,是指用同一種量具,同一位作業者,當多次量測相同零件之指定特性時之變異在完全相同的量測條件下,重複之量測值間的差異為量測系統本身產生的差異,隨機誤差范疇Rebetability再生性(Reproducibility)再生性又稱作業者變異,指不同作業者以相同量具量測相同產品之特性時,量測平均值之變異在量測之條件有所變化下,重複之量測值之間的變異(操作者,裝夾,位置,環境條件,較長的時間段)為外在因素引起之量測系統的變異ReproducibilityOperatorBOperatorA量測系統之考量量測系統主要考量1.分辨率:對微小巒異的感知2.穩定性:系統長時間的穩定性3.精度:量測誤差是否足夠小

精度由准確度.精密度(重複性.再生性)組成,而准確度可通過校正得到保證,因而精密度高低成為衡量精度高低之關鍵GRRGRR:GaugeRepeatabilityandReproducibility量具具的的重重複複性性與與再再生生性性目的的:評估估一一個個量量測測系系統統的的量量測測能能力力,並並以以此此統統計計分分析析結結果果作作為為對對操操作作者者.量量測測設設備備巒巒異異狀狀況況之之改改善善參參考考量測測系系統統之之統統計計特特性性要要求求理想想的的量量測測系系統統具具有有零零偏偏差差.零零巒巒異異的的統統計計特特性性,但但實實際際依依據據的的是是一一個個非非理理想想統統計計特特性性的的量量測測系系統統,雖雖然然各各量量測測系系統統可可能能需需具具備備各各別別的的統統計計特特性性,但但下下列列特特性性為為所所有有量量測測系系統統均均須須具具備備量測測系系統統均均須須在在統統計計管管制制下下,而而其其所所產產生生之之變變異異應應根根源源于于共共同同原原因因,而而非非特特殊殊原原因因量測測系系統統之之變變異異須須相相對對小小于于生生產產製製程程之之變變異異量測測系系統統之之變變異異須須相相對對小小于于規規格格界界限限量測測系系統統之之最最小小刻刻度度須須相相對對小小于于製製程程變變異異或或規規格格界界限限之之較較小小者者,一一般般應應小小于于其其1/10最大大的的量量測測系系統統巒巒異異須須相相對對小小于于製製程程變變異異或或規規格格界界限限之之較較小小者者GRR實驗驗方方法法計量量值值量量具具GRR(通過計計算算量量測測系系統統巒巒異異/規規格格或或製製程程巒巒異異)全距距法法全距距法法及及平平均均值值法法巒異異數數分分析析法法(ANOVA)計數數值值量量具具GRR(GO/NOGO.目視.....)(通通過過判判定定結結果果的的一一致致性性程程度度)樣品品要要求求:樣本本應應在在能能代代表表整整個個作作業業范范圍圍的的製製程程中中隨隨機機地地選選取取(包包括括超超出出規規格格的的樣樣品品)儀器器要要求求:確保保量量測測儀儀器器是是依依照照正正確確的的國國際際認認可可的最最新新標標准准得得到到了了校校正正量測測儀儀器器應應能能辨辨別別1/10的的制制程程變變化化讀數值值取估估計之之最近近值,而最最小取取至最最小刻刻度之之1/2GRR實驗要要求GRR實驗要要求(續)對操作作者的的要求求:每位操操作者者得到到了良良好的的教育育訓練練,能能熟練練正確確地操操作量量測儀儀器確保每每個操操作者者完全全明白白進行行GRR分析的的每一一個步步驟及及注意意事項項計量值值GRR實驗方方法(一)全距法法1.本法以以2個個作業業者.5個個零件件各量量測一一次,以每每個零零件的的全距距作為為兩作作業者者的量量測誤誤差2.選選取之之零件件應以以最大大的零零件間間變異異來抽抽樣(反映映整個個尺寸寸狀況況)3.本本法可可提供供量測測巒異異的近近似值值,而而無法法將巒巒異區區分為為重複複性和和再生生性4.GRR<20%量測系系統能能力滿滿足GRR>=20%量測系系統能能力不不足平均全全距=(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(或製程程巒異異)=0.303/0.4=75.5%GRR>20%量測系系統能能力不不足一.全全距法法計量值值GRR實驗方方法(二)全距法法及平平均值值法1.本本法以以3個個作業業者.10個零零件各各量測測3次次,以以3次次量測測誤差差的平平均值值和作作業者者間平平均值值的量量測誤誤差作作重複複性(量具巒巒異)和再再生性性(操作者者巒異異)分析析2.本本法可可區分分量測系系統的的重複性性和再再生性性,但但無法法判定定作業業者與與量具具的交交互作作用3.本本法對對操作作者.量具具及樣樣品等等實驗驗要求求同上上二.全全距法法及平平均值值法GRR實驗實實例(全距距法及及平均均值法法)選擇分分析量量具(已校正正),標標準件件10件(標注量量測位位置),操操作者者3人人(經過足足夠訓訓練者者)操作者者使用同同一量量具,分別別每天天量測測10件標標準件件一次次,3天共共3次次,操作者者間應應不知知道其其他操操作者者的量量測值值,並且每每天10件件標準準件其其編號號順序序應改改變將3*10*3=90筆筆數據據填入入下表表,依依表中中公式式計算算EV=R*K1,R=(R1+R2+R3)/3AV=(XDIFF*K2)^2-(EV^2/N*T)開啟文文件A量測系系統的的判定定GRR=<10%量具系系統可可接受受10%<GRR<30%可接受受.可可不接接受,決定定于該該量具具系統統之重重要性性,修修理所所需之之費用用等因因素GRR>=30%量具系系統不不能接接受,須予予以改改進計量值值GRR實驗方方法(三三)巒異數數分析析法變異數數分析析方法法是一種種標準準的統統計學學的技技術,它它可用用作分分析量量測誤誤差或或進行行量測測系統統其他他變異異原因因的探探究.特性:隨機化化(Randomization)統計的的獨立立性(StatisticalIndependence)三.巒異異數分分析法法三.巒異異數分分析法法工件的的變異異操作者者的變變異操作者者與工工件的的相關關性量測儀儀器的的變異異巒異數數分析析法將將量測系系統變變異分分類為為:再生性性重複性性具體執執行:鑒定者者在樣樣品上上於操操作者者不知知道的的地方方作好好1~10的標標記,以方方便記記錄量量測結結果第一位位操作作者依依次量量測樣樣品(隨機機選取取量測測樣品品),並將將量測測結果果記錄錄下來來第二、、第三三位操操作者者依次次完成成上面面的步步驟(注意意每個個操作作者之之間是是獨立立的)待第一一循環環結束束,三三位操操作者者將分分別進進行第第二組組數據據的獲獲取(樣品品是隨隨機選選取)數據結結果將將記錄錄下量量測儀儀器的的估讀讀位GRR的執行行步驟驟三、GRR報表分分析量測數數據填入供應商商生產產信息息量測信信息及及備注注用P值來決決定應應采用用的分分析系系統:(顯著性分分析)若P≦0.25,表明有操作作者與工件件的相關性性若P>0.25,則可不計操操作者與工工件的相關關GaugeR&R變異結果分分析AnalysisofVarianceTable(P≦0.25)GaugeR&RTable四、GRR結果分析GRR最終的分析析結果以百百分比的形形式給出分析結果的的判定依如如下規定:<10%-ExcellentCapability(NMPTarget)10-20%-GoodCapability(MaybeAcceptable)20-30%-MarginalCapability(NeedstobeInvestigated)>30%-MeasurementSystemNOTCapable量具重複性性與再生性性之比較重複性>再再生性量測儀器需需加以保養養或維修,量具校正正未落實產品之變異異出現異常常量具之夾緊緊或定位不不一致或不不良再生性>重重複性刻度判讀不不佳作業者對量量具使用不不熟練可能需要輔輔助儀器協協助作業者者使用量具具計數值量具具GRR(特征GRR)實驗方法特征GRR的特點將樣品與規規格規定的的標準進行行比較,與與規格相符則為合合格,否則則為不合格格.只能作出允允收與拒收收的判斷,而不能指指出樣品好與不好好的具體程程度.PASSFAIL可用來確定定一個量測測系統的能能力、一致致性及信賴程度.評估一個檢檢驗過程的的可靠程度度:重復性:檢檢驗者個人人對一樣品品進行多次次判斷的一致致性;再現性:多多個檢驗人人員之間對對某樣品進進行判定的一一致性;校驗結果:檢驗者的的判斷結果果與公認的的標准是否一一致特征GRR的用途二、特征GRR之執行要項項確定待檢樣樣品的特征征種類及制制訂檢驗程程序.樣品的數量量要大以滿滿足產生一一個可接受受的狹窄的的信賴區間間.(如如:Nokia限定取100個樣品品)試驗的樣品品盡可能是是在允收與與拒收邊緣緣,且合格格與不合格格的樣品數數大致相等等.由兩個或兩兩個以上從從事特征檢檢驗的專家家對選出的的樣品進行行鑒定以作作為試驗的的標准.將專家判定定的結果記記入電子表表格之相應應欄位中.(必須確確保與“特特性說明””欄中的拼拼寫要一致致)選出參加此此項檢驗的的檢驗者.告知檢查者者檢驗的特特征種類.強調缺陷的的判定標準準和檢驗過過程步驟.應避免檢查查者知道樣樣品的編號號及其對應應的參考值值,以免有有檢驗的偏偏差.每名檢查者者均需完成成規定次數數試驗.二、特征GRR之執行要項項在目視特性性檢驗過程程中,檢查查者不許使使用任何工工具進行判判定和得到到任何幫助助.不容許檢查查者間進行行對照的記記錄.此檢檢驗的實質質是進行一一種訓練.所有檢驗者者完成第一一次試驗后后再進行第第二次的試試驗工作.兩次試驗樣樣品的順序序是隨機選選取,避免免檢查者識識別出樣品品的編號,影響結果果.詢問並記下下檢查者對對樣品判定定拒收的原原因,以用用來作結果果的詳細分分析.檢查者也可可自行記錄錄結果,並並注明判斷斷為不合格格品的原因因,隨后由由負責人將將結果輸入入標準表格格中並作出出說明.四、GRR結果分析GRR最終結果用用百分比的的形式給出出.一般(如Nokia)要求做特性性檢驗的GRR結果要在70%以上上才認可,若結果較較差,則應應分析:試驗的環境境有無變化化;規格的敘述述是否確切切、詳盡;檢查者對規規格標準的的掌握是否否一致;檢查者的本本身條件是是否達到.METHOD1:選取20件件樣品,2名檢驗人人員,每人人進行兩次次測試.若所有判定定均相同,則接受,否則,