某电子公司MSA测量系统分析

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Telax-mail:測量系統分析(MSA)MSA2006.07.261課程思路:量测系统分析有何用;做量测系统分析需要确定或解决哪些问题;評價前要了解哪些必要的知识;测量系统研究的准备;簡單測量系統分析的實踐;GRR分析結果判定標准;發現問題;MSA2006.07.262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,是否亦能提供客觀的分析評價,以評估量測設備的適用性,確保産品品質.新量具可用來建立有效的驗收系統;在统计受控下,用来发现变異(variation)来源;为高层管理人员提供决策依据.……MSA2006.07.263評價測量系統關鍵問題:现有的测量系统是否有足够的分辨力？在一段時間內該測量系統在統計上是否保持一致？3.該測量系統用於過程控制或過程分析可被接受嗎？……MSA2006.07.264術語(Terminology):量測系統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。一个量测过程可以看成是一个制造过程，它产生的数据就是输出。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。MSA2006.07.265分辨力vs.灵敏度分辨力(Discrimination)最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度由设计决定的固有特性1：10经验法则灵敏度(Sensitivity)最小的输入产生可探测出的输出信号在量测特性变化时量测系统的响应MSA2006.07.266位置變異-偏倚(Bias)-線性(Linearity)-穩定性(Stability)寬度變異-重複性(Repeatability)-再現性(Reproducibility)測量過程變差位置寬度MSA2006.07.267分配(Distribution)的特性位置寬度形狀

(平均值)(標準差)(常態、矩形、三角)MSA2006.07.268量测的平均值和基准值之间的差异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

(Bias)

MSA2006.07.269儀器需要校準儀器、設備或夾具磨損基準磨損或偏差校準不合格儀器品質不良線性誤差造成過大偏倚的可能原因:MSA2006.07.2610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偏倚随时间的变化也稱漂移稳定性

(Stability)

MSA2006.07.2611儀器需要校準，縮短校準週期磨損、老化、保養不好儀器缺少穩健(Robust)設計不同的測量方法或人員校准不當或調整使用的基准不當違背假定,在應用常量上出錯穩定性不好的可能原因:MSA2006.07.2612在设备的操作范围内，偏倚的改变是关于偏倚大小的变化线性(Linearity)MSA2006.07.2613可接受的偏倚(一般的偏倚)0觀測值-參考值觀測值參考值MSA2006.07.2614不可接受的線性(不一致的偏倚)(非線性)觀測值參考值MSA2006.07.2615儀器需要校準，縮短校準週期磨損、老化、保養不好儀器缺少穩健(Robust)設計不同的測量方法或人員校准不當或調整使用的基准不當儀器質量差(設計的一致性不好)(量具或零件)隨零件尺寸變化的變形線性不好的可能原因:MSA2006.07.2616

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通常是设备变异重复性参考值重复性(EV)MSA2006.07.2617重複性不好的可能原因:零件內部:形狀,位置,表面加工,樣品一致性儀器內部:修理,磨損,設備或夾緊裝置故障基准內部:質量,級別,磨損方法內部:在設置,技術,零位調整,夾持,夾緊,點密度的變差評價人內部:技術,職位,操勞技能工培訓,感覺環境內部:溫度,濕度,振動,亮度,清潔度的短期起伏變化儀器設計或方法缺乏穩健性,一致性不好MSA2006.07.2618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通常是人的变异再现性评价人ACB再现性(AV)MSA2006.07.2619再現性錯誤的潛在原因:使用同一量具,同一人員,同樣操作方法,零件間的均值差使用不同儀器的均值差標准之間:測量過程中不同的設定標准的平均影響方法之間: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儀器設計或方法缺乏穩健性MSA2006.07.2620

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GRRMSA2006.07.2621

-

Standard(標准)

Workpiece(工件)

Instrument(儀器)

Person/procedure(人/程序)

Environment(環境)變差來源MSA2006.07.2622MSA研究的時機:ControlPlan中所有量測儀器應做MSA特別注意有特殊特性(S.C)的項目新量測儀器驗收新員工訓練有效性分析更換操作人員時需重新執行儀器定位裝置改变或維修後MSA2006.07.2623測量系統研究的准備:1/2计划将要使用的方法；评价人数、样品数、重复次数的选择；尺寸的关键性零件的结构评价人的选择-日常工作的使用者；样品的选择–来自于过程并代表整个的生产范围可以每天取一个样，持续若干天每个零件要编号MSA2006.07.2624測量系統研究的准備:2/2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；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；量测应按随机顺序（盲測）量测值应记录到仪器分辨力的实际限度(不可以估读数据)MSA2006.07.2625MSA稳定性研究（1/3）研究步骤：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）；定期（每日、周）测量标准样本3~5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将数据按时间顺序画在Xbar&R图上2006.07.2626MSA稳定性研究（2/3）结果分析–作图法：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结果分析–数据法：没有特别的数据分析或指数2006.07.2627MSA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=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,沒有特殊原因出現2006.07.2628MSA偏倚研究—獨立樣本法(1/2)计算重复性标准偏差：確定偏倚t的統計量:计算偏倚的置信区间，置信水平取95%2006.07.2629MSA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α水平是可接受的，如果0没有落在置信区间内，偏倚在α水平是不可接受的。注：如果α水平不是取0.05，必须取得顾客的同意。n(m)均值标准差r均值的标准差b量测值156.00670.225140.05813基准值=6.00，α=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0.115310.82.2060.0067-0.11850.13192006.07.2630線性研究1/4选择g≥5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；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；通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m≥10次；随機的選擇零件以使評價人對測量偏倚的記憶最小化MSA2006.07.2631線性研究2/4计算零件每次测量的偏倚及零件偏倚均值在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值MSA2006.07.2632線性研究3/4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.MSA2006.07.2633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.MSA2006.07.2634MSAGRR研究極差法均值極差法(包括控制圖法)ANOVE(方差分析法)2006.07.2635MSAGRR-常用之解析步驟進行研究取得數據判別ndc與%GRR數值判別Rchart:(數據分級)判別chart:(50%以上的點超出管制界線)若有改善空間:判別EV&AV利用適當圖形解析改善方向2006.07.2636GRR-數值判別%GRR<10:可接受10<%GRR<30:可能被接受,需進一步

改進或分析%GRR>30:不可接受MSA2006.07.2637MSAGRR-極差法研究2/4可以迅速提供一个量测系统变异的近似值；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；快速查验量測系統是否发生了变异。2006.07.2638MSA平均全距R=

GRR=%GRR=GRR-極差法研究1/2量測系統需改进2006.07.2639GRR-均值極差法研究1/2步骤：获取一个样本零件数n>5，应代表实际的或期望的过程变差范围。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。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。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。MSA2006.07.2640步骤：用不同的随机测量顺序重复该循环。如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法。结果分析-作图法：将每个评价人对每个零件多个读数的均值画于图中，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2/4MSA2006.07.2641GRR-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MSA2006.07.2642MSA平均值圖–“非重疊畫出”**有足夠分辨力:50%以上的點超出管制界線**GRR-均值極差法研究4/42006.07.2643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MSA2006.07.2644以個別零件為主無分離讀值呈現(沒有分離的或不一致的零件)10

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