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1、Measurement System AnalysisMeasurement System Analysis 2Measurement System何謂量測系統何謂量測系統 量測系統為作業程序、儀器設備、軟體以及人員的集量測系統為作業程序、儀器設備、軟體以及人員的集合體，用以量測合體，用以量測產品的品質特性產品的品質特性块L块秖代筁祘块量測資料3Measurement System何謂量測系統何謂量測系統G R&R :量測精度指標量測精度指標Gauge 量測儀器本身量測儀器本身Repeatability 再現性再現性: (Equipment Variation)v 目的目的: 明白量測儀器本身
2、之變異性明白量測儀器本身之變異性v 做法做法:同一位量測者使用同一個量測儀器對同一零同一位量測者使用同一個量測儀器對同一零 組件的同一個特性進行多次量測，所獲得的組件的同一個特性進行多次量測，所獲得的 量測值的變化量就是該量測裝置的再現性量測值的變化量就是該量測裝置的再現性Reproducibility 再生性再生性: (Appraiser Variation)v 目的目的: 明白不同人員間或者不同量測儀器間之變異性明白不同人員間或者不同量測儀器間之變異性v 做法做法: 由不同人員使用同一量具量測同一產品多次之後由不同人員使用同一量具量測同一產品多次之後 來估算其變異來估算其變異即當存在變異性
3、時，每位量測者的即當存在變異性時，每位量測者的 量測平均值會有所不同。量測平均值會有所不同。4Measurement System何謂量測系統何謂量測系統取得數據的條件取得數據的條件再現性再現性: (Equipment Variation)同一人員同一人員 相同的歸零條件相同的歸零條件 同一產品同一產品 同一位置同一位置 同樣的環境條件同樣的環境條件 數據要在短時間內取得數據要在短時間內取得 再生性再生性: (Appraiser Variation)不同的人員不同的人員 不同的歸零條件不同的歸零條件 不同的位置不同的位置 不同的環境不同的環境數據宜在較長期間內取得數據宜在較長期間內取得 5Me
4、asurement System討論問題討論問題1.儀器設備是否需要校驗儀器設備是否需要校驗?2.是否有人為或机台因素造成數据平均或變异數的是否有人為或机台因素造成數据平均或變异數的誤差誤差?3.儀器設備的解析度是否可提供使用儀器設備的解析度是否可提供使用?4.如何決定校驗周期及頻率如何決定校驗周期及頻率問題問題6Measurement System量測系統分析的目的量測系統分析的目的二二. .分辨出統計制程管制分辨出統計制程管制( (SPC)SPC)中中, ,制程的特殊原因制程的特殊原因. . 如果量測系統本身的誤差很大,則在使用SPC時,特殊原因所造成的變异可能為量測系統的變异所掩蓋,從而
5、無法分辨出特殊原因.一一. .确認量測系統是否能滿足制程使用需求确認量測系統是否能滿足制程使用需求 對新購及經維修校驗合格后的量具設備,确認是否能提供客觀及正确的分析評价(設備的使用性制程數据的可用性). 因此在進行統計製程管制時，因此在進行統計製程管制時，以，以確確 定量測系統在穩定狀態下才可用統計製程分析來監控製程或產定量測系統在穩定狀態下才可用統計製程分析來監控製程或產品品 變異，以避免得到不確實的決策區間及管制圖上的錯誤訊息變異，以避免得到不確實的決策區間及管制圖上的錯誤訊息 7Measurement System量測系統分析的目的量測系統分析的目的2Total2gage2Produc
6、t縮縮 短短 產產 品品 變變 異異 與與 總總 變變 異異 之之 差差 距距8Measurement System量測系統分析的做法量測系統分析的做法 計數值計數值G R&R ( Attribute GRR Data Sheet) 計量值計量值G R&R (Variable GRR Data Sheet)9Measurement System 計數值計數值G R&R (Go-G R&R (Go-NogoNogo) ) 1-1 準備準備30個黃金樣本個黃金樣本, 其中其中5個為個為已知已知不良品不良品, 25個為個為已知已知良品良品1-2 將將30個樣本個樣本, 給其編號給其編號, ex: 0
7、010301-3 將將30個樣本依序個樣本依序 Load 至二台測試設備至二台測試設備, 進行測試進行測試2-1 每個樣本在第一台測試設備重複每個樣本在第一台測試設備重複 3次測試次測試, 當判定正確時當判定正確時, 合格品判合格品判 定為合格定為合格, 不合格品判定為不合格時不合格品判定為不合格時, 紀錄為紀錄為 12-2 當判定不正確時當判定不正確時, 合格品判定為不合格合格品判定為不合格, 不合格品判定為合格時不合格品判定為合格時, 紀錄為紀錄為 02-3 依序將依序將30個樣本測完個樣本測完, 測完後按測完後按2-1順序順序, 進行第二台測試設備測試進行第二台測試設備測試3-1 將每個
8、樣本的測試結果紀錄於將每個樣本的測試結果紀錄於Attribute GRR Data Sheet進行公進行公 式運算式運算3-2 判定分為測試設備內之再現性分析與測試設備間之再生性分析判定分為測試設備內之再現性分析與測試設備間之再生性分析3-3 當再現性與再生性皆當再現性與再生性皆 Pass 後後, 才能算合格才能算合格, 任一項任一項 Fail, 則判定此則判定此 設備須進行檢修與校驗設備須進行檢修與校驗量測系統分析的做法量測系統分析的做法-Attribute GRR10Measurement System接受域Acceptance region临界值Critical Value拒绝域Reje
9、ction regionf x( )ZZ(1)測試設備內部之一致性能力評估測試設備內部之一致性能力評估量測系統分析的做法量測系統分析的做法-Attribute GRR假設條件假設條件: 測試設備判别一致性能力測試設備判别一致性能力 (Pi)大於大於 80% (P0 ) , 顯著水準顯著水準 =5% 計算計算kADPADZ2 . 08 . 08 . 0)(設設: 虛無假設虛無假設 H0: Pi80% 對立假設對立假設 H1:Pi80%標準化標準化若若 Z(AD) Z , 則則 Reject H0 Z(AD) Z , 則則 Not Reject H0右尾檢定645. 1:05. 0查表得Z11Me
10、asurement System量測系統分析的做法量測系統分析的做法-Variable GRR1-1 準備準備10個黃金樣本個黃金樣本 , 及設定要擷取之參數值及設定要擷取之參數值1-2 將將10個樣本依序個樣本依序 Load 至二台測試設備至二台測試設備, 進行測試進行測試2-1 每個樣本進行每個樣本進行n=3次的量測次的量測 (若牽涉到需人為判定產品特性時若牽涉到需人為判定產品特性時,則需分別量測則需分別量測)2-2 依序將依序將10個樣本測完個樣本測完3-1 將每個樣本的測試結果紀錄於將每個樣本的測試結果紀錄於Variable GRR進行公式運算進行公式運算3-2 當當P/T ratio
11、 =30 %, 則允許此量測設備上線使用則允許此量測設備上線使用 計量值計量值G R&R G R&R 12Measurement System 計量值計量值G R&R G R&R 量測系統分析的做法量測系統分析的做法-Variable GRR使用平均值全距分析使用平均值全距分析使用使用ANOVA變異性分析變異性分析13Measurement SystemP/T值的計算值的計算 Step 1:計算再現性所造成變異計算再現性所造成變異 Step 2:計算再生性所造成變異計算再生性所造成變異 Step 3: Step 4:計算允差計算允差=上規格界線減去下規格界線上規格界線減去下規格界線 Step
12、5:222Product2gage2ProductTotal 再生性再現性22再現性2再生性22再生性再現性gage允差gagegageLSLUSLTP66/14Measurement System 對對10個部品進行量測個部品進行量測, 部品的規格為部品的規格為5.0 0.1mm測量人員測量人員A:Anson測量人員測量人員B:Andy測量人員測量人員C:Alan样本(Sample)实验1(Trial 1)实验2(Trial 2)实验3(Trial 3)全 距(Range)实验1(Trial 1)实验2(Trial 2)实验3(Trial 3)全 距(Range)实验1(Trial 1)实验
13、2(Trial 2)实验3(Trial 3)全 距(Range)Xp14.954.974.980.035.045.034.980.064.964.974.990.034.9925.004.974.980.035.055.045.030.024.984.964.950.035.0035.035.024.990.044.984.974.960.025.015.025.030.025.0044.954.974.980.034.974.985.010.044.974.984.960.024.9755.035.045.050.025.025.035.040.024.964.974.980.025.016
14、4.974.984.960.024.974.984.990.025.014.985.040.064.9974.974.985.040.075.035.014.970.065.034.965.040.085.0085.045.034.950.094.964.984.990.034.974.984.970.014.9994.984.975.030.064.974.995.040.075.035.015.040.035.01105.024.984.990.045.035.014.970.064.974.985.040.075.00总计(TTLS)49.9449.9149.950.4350.0250.
15、0249.980.4049.8949.8150.040.370.040.040.04Sum149.80Sum150.02Sum149.744.995.004.99AXBXCXARBRCR15Measurement System 再現性再現性:RKEV104. 0304. 004. 004. 03CBARRRR2115. 5dK 05. 3量測設備的變異量測設備的變異 EV = 3.05 x 0.04= 0.122其中其中Trials23K14.563.05%100%xToleranceEVEV設備變異的百分比設備變異的百分比=61%d2取決於取決於, 測量次數測量次數m=3,g= 部品數量部品
16、數量*測量人員測量人員=10*3=3016Measurement System 再生性再生性:rnEVXKAVdiff222)()(),(),(,cBAcBAdiffXXXMinXXXMaxX其中其中Operators23K23.652.7K2: 係數係數=Max(4.99, 5.00, 4.99) Min(4.99, 5.00, 4.99)=0.01EV: 0.122n : 10 個樣本個樣本r : 每個樣本重複三次量測每個樣本重複三次量測故人員的變異故人員的變異015. 0310)122. 0()01. 07 . 2(22AV人員變異的百分比人員變異的百分比%100%xToleranceA
17、VAV=7.5%2215. 5dK 17Measurement System 量測系統的變異量測系統的變異 AV)(EV)&22RR 0.015)(0.122)&22RR123. 0量測系統的百分比量測系統的百分比%100&%&xToleranceRRRR=61.5%量測系統 (R&R) 合格標準是：誤差在誤差在10%以下以下量測系統可以接受量測系統可以接受誤差在誤差在10% 30%之間之間考慮到應用的重要性、量規的成本考慮到應用的重要性、量規的成本 維修費用等因素，可能也可以接受。維修費用等因素，可能也可以接受。誤差超過誤差超過30%量測系統需要改善；盡力找出問題所量測系統需要改善；盡力找出
18、問題所在並加以矯正。在並加以矯正。18Measurement Systemq量測結果的分析，是基於每個因素對總變異或公差所佔的量測結果的分析，是基於每個因素對總變異或公差所佔的百分比。計算百分比時，公差可能會以總變異當作分母。百分比。計算百分比時，公差可能會以總變異當作分母。222Product2gage2ProductTotal 再生性再現性219Measurement System 零件的變異零件的變異3xKRPVpRp=樣本平均值的全距樣本平均值的全距 = Max(X1,X2.X10)-Min(X1,X2X10) =5.01-4.97 =0.04K3=5.15/d2, d2取決於樣本個數
19、取決於樣本個數,g=1 =5.15/3.18 =1.62PV= Rp x K3 =0.04 x 1.62 =0.064820Measurement System 總變異總變異22)&(PVRRTV= 0.13922)0648. 0()123. 0(TV與公差比較(0.2mm)與總變異比較(0.139)EV=0.12261%88%AV=0.0158%11%R&R=0.12360%86%PV=0.064832%47%21Measurement System用用Minitab 計算計算GRR22Measurement System計量值計量值GRR每個樣本測量2次測定条件測定者：名反复回数：回樣品数
20、：10個測量者編號: 王先生.1 李先生.2測量的數据23Measurement System計量值計量值GRR24Measurement System按Option各column上輸入計量值計量值GRR方差分析法,其包含Part与operator之間的變异平均值全距方式25Measurement System相當与99%的判定規准輸入的公差輸入標題計量值計量值GRR26Measurement SystemSource DF SS MS F P Sample 9 0.0432483 0.0048054 79.5982 0.00000Operator 2 0.0012133 0.0006067
21、10.0491 0.00117Operator*Sample 18 0.0010867 0.0000604 2.4148 0.01585Repeatability 30 0.0007500 0.0000250 Total 59 0.0462983 Gage R&R %ContributionSource VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 7.00E-05 8.13 Repeatability 2.50E-05 2.90 Reproducibility 4.50E-05 5.23 Operator 2.73E-05 3.17 Operator*Sample
22、1.77E-05 2.05 Part-To-Part 7.91E-04 91.87 Total Variation 8.61E-04 100.00 StdDev Study Var %Study Var %ToleranceSource (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 8.37E-03 0.043088 28.52 6.84 Repeatability 5.00E-03 0.025750 17.04 4.09 Reproducibility 6.71E-03 0.034547 22.86 5.48 Operator 5.23E-03
23、 0.026916 17.81 4.27 Operator*Sample 4.21E-03 0.021658 14.33 3.44 Part-To-Part 2.81E-02 0.144827 95.85 22.99 Total Variation 2.93E-02 0.151101 100.00 23.98 Number of Distinct Categories = 5從P值判斷有意義的因子P0.25以分散來看測試系統變异的貢獻比率,如未給定公差則优先給定公差的相對測定值以標准差來看測定系統變异的比率計量值計量值GRR判断基準：判断基準：%Study Var必然是理想、%Study Va
24、r為良好。另外、 %Study Var値即使大若%Tolerance則為良好27Measurement SystemGage name:Date of study:Reported by:Tolerance:Misc:CM height of assy2004/8/13bob_zeng0.636.7906.806.856.90123Xbar Chart by OperatorSample MeanMean=6.832UCL=6.841LCL=6.82200.0000.0050.0100.015123R Chart by OperatorSample RangeR=0.005UCL=0.0163
25、4LCL=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9106.806.856.90SampleOperatorOperator*Sample InteractionAverage1 2 3 1236.806.856.90OperatorBy Operator 1 2 3 4 5 6 7 8 9106.806.856.90SampleBy Sample%Contribution %Study Var %Tolerance Gage R&RRepeatReprodPart-to-Part050100Components of VariationPercentCM height of assy GRRGR
26、R的評价要看這里對于部品与測量者的平均值計量值計量值GRR28Measurement System計量值計量值GRR圖表的看法：圖表的看法：從這些圖表檢查以下事宜。特定的測定者(Operator)有測出与其他不同的測定値嗎？（是否不管由誰測也可得到同樣的結果？reproducibility（再現性）相同条件的反复測定中、有多大的參差？（repeatability(反复性)）特定的部品(part)有否顯現不同的特性？原理：原理：的計算方法使用到後述的分散分析（）。圖表的看法圖表的看法29Measurement SystemQ&A為獲得可信之GRR，請問在實務上是否有一些標準程序？ 1.準備被測件
27、樣本準備被測件樣本(至少至少5件件)2.將被測件交給實際作業之人員將被測件交給實際作業之人員(至少至少2人人), 反覆量測反覆量測(每一樣本至少量測每一樣本至少量測2次次)3.紀錄各量測數據紀錄各量測數據4.計算計算GRR請問那些情況不適用GRR？作作GRR時時必須使用同一樣本（必須使用同一樣本（PartsParts）反覆量測反覆量測,因此只要有任何樣本無法被反因此只要有任何樣本無法被反覆量測覆量測, 那麼基本上即不適用那麼基本上即不適用GRR 30Measurement SystemQ&A請問該優先使用GRR的狀況有那些前提？ 1.本質上是非破壞性之量測數值本質上是非破壞性之量測數值 2.2
28、.該量測特性之製程能力該量測特性之製程能力Cp值明顯不足值明顯不足 GRR30%（C級）那就表示量測系統不夠精確級）那就表示量測系統不夠精確 人員技術不足人員技術不足清潔度改變清潔度改變為何量測為何量測變異太大變異太大人員技術差異人員技術差異量測程序未標準化量測程序未標準化數據取得不易數據取得不易校驗問題校驗問題溫度改變溫度改變震動因素震動因素溼度改變溼度改變機械機械不穩定不穩定設備設備摩耗摩耗數據換算數據換算不穩定不穩定電性不穩定電性不穩定31Measurement SystemQ&A長期來看GRR可如何加以運用？ 1.1.新量具可借助新量具可借助GRR來建立有效的驗收系統。來建立有效的驗收
29、系統。2.2.比較數個相同之量測設備比較數個相同之量測設備3.3.比較量測設備維修前後之差異比較量測設備維修前後之差異4.4.新進檢測人員可借助新進檢測人員可借助GRR來建立公允的合格認證系統。來建立公允的合格認證系統。 5.5.配合配合Cpk不斷導引研發更價廉而堪用的測試設備。不斷導引研發更價廉而堪用的測試設備。 6.6.若遇到產品規格大幅加嚴時（如若遇到產品規格大幅加嚴時（如Impedance的的Tolerance由由12降降至至5）則必須立即警覺必須將測試設備升級，以免誤判了新產品的則必須立即警覺必須將測試設備升級，以免誤判了新產品的真實性能真實性能32Measurement SystemThanks!