量测系统构成与变异

1、GRR,精密量測實驗室: 肖貴喜 2001/5/30,Gauge Repeatability and Reproducibility,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=-0,偏差越小, 准確度越高 准確度可通過校正得到糾正,True Average,Accuracy,Observed Average,重複性(Repeatability),重複性又

2、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,Reproducibility,Operator B,Operator A,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,GRR,GRR: Gauge Repeatability and Reproducibility 量具的重複性與再生性 目的: 評估一個量測系統的量測能力,並以此統計分析結果作為對操作者.量測設備巒異狀況之改善參考,量測系統之統計特性要

3、求,理想的量測系統具有零偏差.零巒異的統計特性,但實際依據的是一個非理想統計特性的量測系統,雖然各量測系統可能需具備各別的統計特性,但下列特性為所有量測系統均須具備 量測系統均須在統計管制下,而其所產生之變異應根源于共同原因,而非特殊原因 量測系統之變異須相對小于生產製程之變異 量測系統之變異須相對小于規格界限 量測系統之最小刻度須相對小于製程變異或規格界限之較小者,一般應小于其1/10 最大的量測系統巒異須相對小于製程變異或規格界限之較小者,GRR 實驗方法,計量值量具GRR (通過計算量測系統巒異/規格或製程巒異) 全距法 全距法及平均值法 巒異數分析法(ANOVA) 計數值量具GRR(GO/NO GO.目視.) (通過判定結果的一致性程度),樣品要求: 樣本應在能代表整個作業范圍的製程中隨機地選取(包括超出規格的樣品) 儀器要求: 確保量測儀器是依照正確的國際認可 的最新標准得到了校正 量測儀器應能辨別1/10的制程變化 讀數值取估計之最近值,而最小取至 最小刻度之1/2,GRR實驗要求,GRR實驗要求(續),對操作者的要求: 每位操作者得到了良好的教育訓練,能熟練正確地操作量測

4、儀器 確保每個操作者完全明白進行GRR分析的每一個步驟及注意事項,計量值GRR實驗方法(一) 全距法,1.本法以2個作業者.5個零件各量測一次,以每個零件的全距作為兩作業者的量測誤差 2.選取之零件應以最大的零件間變異來抽樣(反映整個尺寸狀況) 3.本法可提供量測巒異的近似值,而無法將巒異區分為重複性和再生性 4. GRR=20% 量測系統能力不足,平均全距=(0.05+0.05+0.05+0.1+0.1)/5=0.07 R&R=5.15*R/d2=5.15*0.07/1.19=0.303 GRR=R&R/TOL(或製程巒異)=0.303/0.4=75.5% GRR20% 量測系統能力不足,一.全距法,計量值GRR實驗方法(二) 全距法及平均值法,1.本法以3個作業者.10個零件各量測3次,以3次量測誤差的平均值和作業者間平均值的量測誤差作重複性(量具巒異)和再生性(操作者巒異)分析 2.本法可區分量測系統的重複性和再生性,但無法判定作業者與量具的交互作用 3.本法對操作者.量具及樣品等實驗要求同上,二.全距法及平均值法,GRR實驗實例 (全距法及平均值法),選擇分析量具(已校正),標

5、準件10件(標注量測位置),操作者3人(經過足夠訓練者) 操作者使用同一量具,分別每天量測10件標準件一次,3天共3次,操作者間應不知道其他操作者的量測值,並且每天10件標準件其編號順序應改變 將3*10*3=90筆數據填入下表,依表中公式計算 EV=R*K1,R=(R1+R2+R3)/3 AV= (XDIFF*K2)2-(EV2/N*T),開啟文件A,量測系統的判定,GRR=30% 量具系統不能接受,須予以改進,計量值GRR實驗方法 (三) 巒異數分析法,變異數分析方法是一種標準的統計學的技術, 它可用作分析量測誤差或進行量測系統其他變異原因的探究. 特性: 隨機化(Randomization) 統計的獨立性(Statistical Independence),三 .巒異數分析法,三 .巒異數分析法,工件的變異 操作者的變異 操作者與工件的相關性 量測儀器的變異,巒異數分析法將量測系統變異分類為:,再生性,重複性,具體執行: 鑒定者在樣品上於操作者不知道的地方作好110的標記,以方便記錄量測結果 第一位操作者依次量測樣品(隨機選取量測樣品),並將量測結果記錄下來 第二、第三位操作者依

6、次完成上面的步驟(注意每個操作者之間是獨立的) 待第一循環結束,三位操作者將分別進行第二組數據的獲取(樣品是隨機選取) 數據結果將記錄下量測儀器的估讀位,GRR的執行步驟,三、GRR報表分析,量測數據 填入,供應商生產信息,量測信息及備注,用P值來決定應采用的分析系統: (顯著性分析) 若P0.25,表明有操作者與工件的相關性 若P0.25,則可不計操作者與工件的相關,Gauge R & R 變異結果分析,Analysis of Variance Table (P0.25),Gauge R & R Table,四、GRR結果分析,GRR最終的分析結果以百分比的形式給出 分析結果的判定依如下規定: 30%- Measurement System NOT Capable,量具重複性與再生性之比較,重複性再生性 量測儀器需加以保養或維修,量具校正未落實 產品之變異出現異常 量具之夾緊或定位不一致或不良 再生性重複性 刻度判讀不佳 作業者對量具使用不熟練 可能需要輔助儀器協助作業者使用量具,計數值量具GRR(特征GRR) 實驗方法,特征GRR的特點,將樣品與規格規定的標準進行比較,與規格 相符

7、則為合格,否則為不合格. 只能作出允收與拒收的判斷,而不能指出樣 品好與不好的具體程度.,可用來確定一個量測系統的能力、一致性及 信賴程度. 評估一個檢驗過程的可靠程度: 重復性:檢驗者個人對一樣品進行多次 判斷的一致性; 再現性:多個檢驗人員之間對某樣品進 行判定的一致性; 校驗結果:檢驗者的判斷結果與公認的 標准是否一致,特征GRR的用途,二、特征GRR之執行要項,確定待檢樣品的特征種類及制訂檢驗程序. 樣品的數量要大以滿足產生一個可接受的狹窄的信賴區間. (如:Nokia限定取100個樣品) 試驗的樣品盡可能是在允收與拒收邊緣,且合格與不合格的樣品數大致相等. 由兩個或兩個以上從事特征檢驗的專家對選出的樣品進行鑒定以作為試驗的標准. 將專家判定的結果記入電子表格之相應欄位中.(必須確保與“特性說明”欄中的拼寫要一致) 選出參加此項檢驗的檢驗者. 告知檢查者檢驗的特征種類. 強調缺陷的判定標準和檢驗過程步驟. 應避免檢查者知道樣品的編號及其對應的參考值,以免有檢驗的偏差. 每名檢查者均需完成規定次數試驗.,二、特征GRR之執行要項,在目視特性檢驗過程中,檢查者不許使用任何工具進行判

8、定和得到任何幫助. 不容許檢查者間進行對照的記錄.此檢驗的實質是進行一種訓練. 所有檢驗者完成第一次試驗后再進行第二次的試驗工作. 兩次試驗樣品的順序是隨機選取,避免檢查者識別出樣品的編號,影響結果. 詢問並記下檢查者對樣品判定拒收的原因,以用來作結果的詳細分析. 檢查者也可自行記錄結果,並注明判斷為不合格品的原因,隨后由負責人將結果輸入標準表格中並作出說明.,四、GRR結果分析,GRR最終結果用百分比的形式給出. 一般(如Nokia)要求做特性檢驗的GRR結果要在70%以上才認可,若結果較差,則應分析: 試驗的環境有無變化; 規格的敘述是否確切、詳盡; 檢查者對規格標準的掌握是否一致; 檢查者的本身條件是否達到.,METHOD 1: 選取20件樣品,2名檢驗人員,每人進行兩次測試 . 若所有判定均相同,則接受,否則,應改善或再評價,研究特征GRR的方式,METHOD 2 : 選取100件樣品,3名檢驗人員,每人進行二次測試 . 依據所有判定結果計算,若正確判定之機率70%, 則接受,否則,應改善或再評價,研究特征GRR的方式,方法2:統計表單淺析,所有的檢查者對該樣品的判定是否一致.

9、,所有的檢查者對樣品的判定與標準是否一致.,METHOD 3 : 選取30件樣品,2名檢驗人員,每人進行三次測試 . 依據所有判定結果計算,若正確判定之機率80%, 則接受,否則,應改善或再評價,研究特征GRR的方式,方法3:結果判定,WITHIN OPERATOR/GAUGE CONSISTENCY: CONSISTENCY TEST(Z) = AD-(S*0.80)/ (S*0.8*0.2) CONSISTENCY TEST(Z)20%,REJECT THE GAUGE CONSISTENCY TEST(Z)=1.645, CORRECT INSPECTION DECISION 80%,ACCEPT THE GAUGE BETWEEN OPERATOR/GAUGE CONSISTENCY: cONSISTENCY TEST(B) = (S*T*2)*(A2+B2)-S*T*(A+B)2 S*T*(A+B)-(A2+B2) CONSISTENCY TEST(B)2.71,REJECT THE GAUGE CONSISTENCY TEST(B)=2.71,ACCEPT THE GAUGE,

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