1、量測(cè)系統(tǒng)分析（MSA）(Measurement Systems Analysis),科建顧問,第二版 1/57,量測(cè)系統(tǒng)所應(yīng)具有之統(tǒng)計(jì)特性,量測(cè)系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著量測(cè)系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱為統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性 。 量測(cè)系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小 。 變差應(yīng)小于公差帶 。,第二版 2/57,量測(cè)精度應(yīng)高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，量測(cè)精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一 。 量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則量測(cè)系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者 。,第二版 3/57,標(biāo)準(zhǔn)

2、,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(連接國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等) 第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(從第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)) 工作標(biāo)準(zhǔn)(從第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn)),第二版 4/57,量測(cè)系統(tǒng)的評(píng)定,量測(cè)系統(tǒng)的評(píng)定通常分為兩個(gè)階段，稱為第一階段和第二階段 第一階段：明白該量測(cè)過程并確定該量測(cè)系統(tǒng)是否滿足我們的需要。第一階段試驗(yàn)主要有二個(gè)目的 ： 確定該量測(cè)系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計(jì)特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行 。 發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對(duì)量測(cè)系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間及環(huán)境 。,第二版 5/57,第二階段的評(píng)定 目的是在驗(yàn)證一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性 。 常見的就是

3、“量具R 如: 過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m, 則量測(cè)應(yīng)選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被量測(cè)物品公差的1/5。 試驗(yàn)完后, 測(cè)試人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 (R&R數(shù)據(jù)表), (R&R分析報(bào)告), 依公式計(jì)算并作成R管制圖或直接用表計(jì)算即可,第二版 12/57,重復(fù)性與再現(xiàn)性（R&R）之分析,結(jié)果分析 :,當(dāng)重復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時(shí) . 量具的結(jié)構(gòu)需再設(shè)計(jì)增強(qiáng)及應(yīng)加以保養(yǎng). 量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗(yàn)點(diǎn))需加以改善 . 產(chǎn)品的變異出現(xiàn)異常. 當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復(fù)性(AV)時(shí)

4、. 作業(yè)員對(duì)量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式不熟悉應(yīng)加強(qiáng)教育, 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)再明確訂定或修訂 . 可能需要某些夾具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的使用量具 . 量具的校正未確實(shí)執(zhí)行。,第二版 13/57,量測(cè)系統(tǒng)R & R分析(均值極差法),這里介紹常用的均值極差法，用來研究量測(cè)系統(tǒng)的雙性：R & R。它也稱大樣法(Long Method)。 研究R & R的前提是量測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)過校準(zhǔn)，而且其偏倚、線性及穩(wěn)定性已經(jīng)過評(píng)價(jià)并認(rèn)為可接受。,第二版 14/57,（例1）三位作業(yè)者對(duì)10個(gè)零件分別量測(cè)，每個(gè)零件量測(cè)兩次，數(shù)值如下表所列,以下舉一典型情況說明此方法,1 確定M名操作者A、B、C，選定N個(gè)被測(cè)零件，

5、按1、2、，編號(hào)。被選定零件盡可能反映整個(gè)過程的變差。 1.1 測(cè)取數(shù)據(jù)：A以隨機(jī)順序測(cè)取所有數(shù)據(jù)并記錄之，B、C在不知他人量測(cè)結(jié)果的前提下，以同樣方法量測(cè)各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。 再以隨機(jī)順序重復(fù)上述量測(cè)r次(如23次)。,第二版 15/57,2 數(shù)據(jù)處理 2.1 極差計(jì)算,第二版 16/57,2.2 均值計(jì)算,第二版 17/57,3 結(jié)果分析 以下計(jì)算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎(chǔ)，即變差=5.15。 3.1 重復(fù)性,第二版 18/57,3.2 再現(xiàn)性,第二版 19/57,3.3 量測(cè)系統(tǒng)雙性（R & R） 3.4 零件變差,第二版 20/57,RP為零件的最大差異， K3為系數(shù)與零件數(shù)有

6、關(guān),3.5 總變差 3.6 各變差占總變差的百分比 %AV=AV/TV X 100% %R&R=R&R/TV X 100% %PV=PV/TV X 100% %EV=EV/TV X 100%,第二版 21/57,應(yīng)同時(shí)將EV、AV、R&R各值與公差帶寬度比較，得出各變差占公差帶的百分比。 %R&R可接受的條件是： 30%不可接受，應(yīng)改進(jìn)。,第二版 22/57,數(shù)值30%的誤差量測(cè)系統(tǒng)不能接受, 須予以改進(jìn). 進(jìn)行各種勢(shì)力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必要時(shí)更換量具或?qū)α烤咧匦逻M(jìn)行調(diào)整, 并對(duì)以前所量測(cè)的庫存品再抽查檢驗(yàn), 如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應(yīng)立即追蹤出貨通知客戶, 協(xié)調(diào)處理對(duì)策 .,第二版 23/57,

7、量具重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準(zhǔn)則：,習(xí)題：,XYZ公司根據(jù)控制計(jì)劃中要求針對(duì)游標(biāo)卡尺作R&R分析，選定3名操作者A、B、C，選定10個(gè)被測(cè)零件，按1、2、10編號(hào)，其所測(cè)結(jié)果均記錄在表17-2中，請(qǐng)根據(jù)該表所測(cè)結(jié)果計(jì)算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根據(jù)%R&R的計(jì)算結(jié)果請(qǐng)判定此游標(biāo)卡尺是否符合要求？,第二版 24/57,穩(wěn)定性分析之執(zhí)行(Stability),選取一個(gè)樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或基準(zhǔn)值, 若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件 當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值, 且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試值的最低值，最高值及中程數(shù)

8、的標(biāo)準(zhǔn)各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件, 并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件單獨(dú)量測(cè)并繪制控制圖.(所以可能是須做三張控制圖來管制儀器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中間值那個(gè)就可以了),第二版 26/57,穩(wěn)定性（Stalility）,穩(wěn)定性又稱漂移（Drift），是指不同時(shí)間量測(cè)值的變異此量測(cè)的方式 可有兩種： 1、以相同標(biāo)準(zhǔn)件在不同時(shí)間量測(cè)同一量具所得的變異。 2、以相同量具在不同時(shí)間量測(cè)同一零件所得的變異穩(wěn) 定性可用下面 圖形表示：,時(shí)間1,時(shí)間2,穩(wěn)定性,定期(時(shí)、天、周)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件或樣本量測(cè)35次. 注意, 決定樣本量及頻度的考慮因素應(yīng)包括要求多長(zhǎng)時(shí)間重新校正或修理次數(shù), 量測(cè)系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境(條件

9、)等. 將量測(cè)(數(shù)據(jù))值標(biāo)記在X-R CHART 或XS CHART上. 計(jì)算管制界限, 確定每個(gè)曲線的控制限并按標(biāo)準(zhǔn)圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài) 。,第二版 27/57,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差, 并與量測(cè)過程偏差相比較, 以評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性是否適于應(yīng)用.不可以發(fā)生此項(xiàng)之標(biāo)準(zhǔn)大于過程標(biāo)準(zhǔn)差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表量測(cè)之變異大于制程變異，此項(xiàng)儀器是不可接受的 。,第二版 28/57,穩(wěn)定性之判定：穩(wěn)定性之判定一般之方式和控制圖之判定方式是一致的，(一)不可以有點(diǎn)子超出控制界限，(二)不可以有連續(xù)三點(diǎn)中有二點(diǎn)在A區(qū)或A區(qū)以外之位置，(三)不可以有連續(xù)五點(diǎn)中有四點(diǎn)在B區(qū)或B區(qū)以外之位置，(四)不可有連續(xù)八點(diǎn)

10、在控制圖之同一側(cè)，(五)不可以有連續(xù)七點(diǎn)持續(xù)上升或下降之情形；如果有以上之情形，代表儀器已不穩(wěn)定，須做維修或調(diào)整，維修及調(diào)整完后須再做校正以及穩(wěn)定性之分析 。,第二版 29/57,偏移（Bias）,偏移又稱為準(zhǔn)確度（Accuracy），是指量測(cè)觀察平均值 與基準(zhǔn)值的差值，而基準(zhǔn)值可籍由較高等級(jí)的量具量測(cè) 數(shù)次的平均值而得，偏移可以下面圖形表示：,偏移（標(biāo)準(zhǔn)度）,VT,VA,VT：基準(zhǔn)差 VA：量測(cè)平均值,偏倚分析之執(zhí)行 (Bias),獨(dú)立取樣法 : 選取一個(gè)樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或基準(zhǔn)值, 若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件, 當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值, 且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試值的最低值、最高

11、值及中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件,每個(gè)樣本都要求單獨(dú)分析，并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次, 計(jì)算其平均值, 將其當(dāng)成 “基準(zhǔn)值” . 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次. 并計(jì)算出平均值, 此值為 “觀測(cè)平均值” .,第二版 30/57,計(jì)算偏倚 : 偏倚= 觀察平均值（VA） 基準(zhǔn)值（VT） 制程變異= 6（ 3） 如果需要一個(gè)指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差(或公差)，就把偏倚轉(zhuǎn)化為過程變差(或公差)的百分比，偏倚占過程變差的百分比計(jì)算如下： 偏倚%=100(偏倚)/過程變差 偏倚占公差百分比采用同樣方法計(jì)算，式中用公差代替過程變差。,第二版 31/57,偏移（Bia

12、s）,（例3）1位作業(yè)者量測(cè)1個(gè)零件10次，量測(cè)值如下： X1=0.75 X6=0.80 X2=0.75 X7=0.75 X3=0.80 X8=0.75 X4=0.80 X9=0.75 X5=0.65 X10=0.70 量測(cè)平均值VA= Xi/10=0.75, 已知該零件的基準(zhǔn)值VT為0.8mm，零 件的過程變差為0.70 mm 則 Bias=VA-VT=0.75-0.80=-0.05 % Bias=100（| Bias |/過程變差） =100（0.05/0.70）=7.1%,判定:針對(duì)偏倚之部份，判定之原則為： 重要特性部份其偏倚%須=10%； 一般特性其偏倚%須30%；應(yīng)依據(jù)儀器之使用目

13、的來說明其接受之原因。 其偏倚%大于30%者，此項(xiàng)儀器不適合使用。,第二版 32/57,如果偏倚較大，查找以下可能的原因：,標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤差，檢驗(yàn)校準(zhǔn)程序。 儀器磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應(yīng)制定維護(hù)或重新修理的計(jì)劃。 制造的儀器尺寸不對(duì)。 儀器量測(cè)了錯(cuò)誤的特性。 儀器校準(zhǔn)不正確，復(fù)查校準(zhǔn)方法。 評(píng)價(jià)人員操作儀器不當(dāng)，復(fù)查檢驗(yàn)方法。 儀器修正計(jì)算不正確。,第二版 33/57,線性分析之執(zhí)行(Linear),獨(dú)立取樣法 : 針對(duì)產(chǎn)品所須使用之范圍，利用標(biāo)準(zhǔn)件或產(chǎn)品樣本(一般區(qū)分為五個(gè)等分，其范圍須包括產(chǎn)品之規(guī)格公差之范圍)來做儀器之線性分析，如果是采用標(biāo)準(zhǔn)件須有真值，如果是使用產(chǎn)品樣本時(shí)，則這

14、些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)精密量測(cè)十次以上，再予以平均，以此當(dāng)做是真值或基準(zhǔn)值 。 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次. 并計(jì)算出平均值, 此值為 “觀察平均值” .,第二版 34/57,計(jì)算偏倚 : 偏倚= 觀察平均值 基準(zhǔn)值 過程變差= 6（3） 繪圖 : X軸=基準(zhǔn)值 Y軸= 偏倚 其方程式為: y=a+bx 再分別計(jì)算其截距，斜率，擬合優(yōu)度，線性，線性%等,第二版 35/57,公式,第二版 36/57,(R2：為回歸線的Goodness of Fit),判定 : 針對(duì)重要特性其線性度%10%以上者判為不合格，此項(xiàng)之儀器不適合使用。,第二版 37/57,如果量測(cè)系統(tǒng)為非線性，查找

15、以下可能原因：,在工作范圍內(nèi)上限或下限內(nèi)儀器沒有正確校準(zhǔn) 最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差 磨損的儀器 儀器固有的設(shè)計(jì)特性,第二版 38/57,何謂計(jì)數(shù)型量具,就是把各個(gè)零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件，否則拒收。 計(jì)數(shù)型量具不能象計(jì)量型量具指示一個(gè)零件多么好或多么壞，它只能指示該零件被接受還是拒收。,第二版 39/57,小樣法之做法,先選取二十個(gè)零件來進(jìn)行。 選取二位評(píng)價(jià)人以一種能防止評(píng)價(jià)人偏倚的方式兩次量測(cè)所有零件。 在選取二十個(gè)零件時(shí)，必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值。 所有的量測(cè)結(jié)果(每個(gè)零件測(cè)四次)一致則接受該量具，否則應(yīng)改進(jìn)或重新評(píng)價(jià)該量具，如果不能改進(jìn)該量具，則不能

16、被接受并且應(yīng)找到一個(gè)可接受之替代量測(cè)系統(tǒng)。,第二版 40/57,第二版 41/57,一個(gè)典型的用于計(jì)數(shù)型量具研究小樣法的表格如下：,線性（Linearity）,線性是指量具在使用范圍內(nèi)偏移（準(zhǔn)確度）差異的分布狀況。 作業(yè)者量測(cè)5個(gè)不同零件，其真值分別為2.00mm,4.00mm, 6.00mm,8.00mm及10.00mm，每個(gè)零件量測(cè)12次，如下頁所示：,線性（Linearity）,線性（Linearity）,依據(jù)上表，可計(jì)算出每個(gè)零件的平均值及偏移，再依據(jù)真值與偏移的關(guān)系， 可知其此量具的線性分布狀況如下圖所示：,0,-0.20,-0.40,-0.60,0.20,0.40,0.60,2.0

17、0,4.00,6.00,8.00,10.00,（偏移值）,X（真值）,回歸線,線性方程式：y=a+bx,回歸線：找出一條直線與各點(diǎn)最短的距離（表變異最小）,線性（Linearity）,吾人可由上圖得到回歸線如下：（或由計(jì)算機(jī)求出a.b） y=a+bx 其中 b= =-0.1317 a=y-bx=0.7367 (y,x分別為y及x的平均值) R2= =0.98 （R2為回歸線的Goodness of Fit）,線性（Linearity）,吾人可計(jì)算Bias,Linearity,%Linearity及Goodness of Fit的結(jié)果如下： Bias=a+bx=0.7367-0.1317x Li

18、nearity=|slope|Process variation=0.13176.00=0.79 已知process variation=6.00 %Linearity=100(linearity/process variation) =100(0.79/6.00)=13.17% Goodness of Fit(R2)=0.98 綜上可知Linearity(線性)是由(斜率)所決定的,斜率越小則量測(cè) 的線性越佳,反之亦然。,大樣法,對(duì)于某計(jì)數(shù)型量具，用量具特性曲線(GPC)的概念來進(jìn)行量具研究，GPC是用于評(píng)價(jià)量具的重復(fù)性和偏倚 。 這種量具研究可用于單限值和雙限值量具 。 對(duì)于雙限值量具，假

19、定誤差是線性一致的，只需檢查一個(gè)限值 。,第二版 42/57,大樣法之做法,一般地，計(jì)數(shù)型量具研究包括獲得多個(gè)被選零件的基準(zhǔn)值。這些零件經(jīng)過多次(m)評(píng)價(jià)，連同接受總次數(shù)(a)，逐個(gè)零件地記錄，從這些結(jié)果就能估計(jì)重復(fù)性和偏倚 。,第二版 43/57,第一步驟,選取零件。最根本的是已知研究中所用零件的基準(zhǔn)值。應(yīng)盡可能按實(shí)際情況等間隔選取八個(gè)零件，其最大和最小值應(yīng)代表該過程范圍 八個(gè)零件必須用量具量測(cè)m=20，并記錄接受的次數(shù)(a) 。,第二版 44/57,第二步驟,對(duì)于整個(gè)研究，最小的零件必須a=0，最大的零件a=20，記錄接受的次數(shù)(a)。其余1a19 。 如果不滿足這些準(zhǔn)則，必須用量具量測(cè)更多的已知其基準(zhǔn)值的零件(X)。直到滿足上述條件 。 如果最小值零件的a0，那么選取越來越小的零件所評(píng)價(jià)直至a=0,第二版 45/57,如果，最大值零件的a20,那么選