MINITAB-MSA

制作:Jackson2003年6月1日1MINITAB第三章:量測系統分析MSA內容:3-1前言3-2名詞解釋3-3MINITAB量測系統分析方法3-4範例中所使用的資料集3-5GageR&R(Crossed)3-6GageR&R(Nested)3-7MINITAB程序視窗的輸出內容3-8MINITAB繪圖視窗的輸出內容3-9範例說明3-10GageRunChart3-11GageLinearityandAccuracy制作:Jackson2003年6月1日23-1前言任何時候進行一個制程的數據量測,你都會發現變異的存在,這些變異主要來自於兩部份-任何制程所產生出的零件之間一定都會有差異,以及量測方法的不盡完美,因此就算重複量測同一個物件,不一定會得到相同的結果.統計制程管制SPC是在探討Part-to-Part的變異,而且盡可能將變異降到最小以達到產品一致的目標,但是在進行任何SPC的分析之前,我們應該檢查所觀察到的變異是否有偏高的誤差是因量測系統所引起的.制程開發中的每一個流程都是依據制程所量測到的數據進行統計/圖形分析所得到的結果,以研判制程能力是否符合工程規格,然后進行機臺調整與制程改善的依據,但是大部份的數據都是經由量測儀器設備得到,量測數據品質的好壞和量測系統是否處在一個穩定的獎狀態下有關.例如一個量測系統是在穩定的情況下,則使用同一標準片來量測某一品質特性,取得幾個量測值,如果這些量測數值都非常“接近”此一標準片的標准值,那么我們說這些數據的品質是“好的”,同樣的如果量測結果“偏離”此一標准值達一程度,那麼我們這些數據的品質是“差”的,量測數據品質的好與壞以量測系統在一個穩定的情況下取得多個數據的統計性質進行判定.量測數值品質的衡量指標主要有[偏差=Bias]和[變異=Variation],偏差是指偏離標准值的程度,而變異則是指數據的分佈擴散的程度.如果量測儀器或人員的誤差(Error)很大,容易造成量測數據的平均值偏離真值(TrueValue),也就是造成偏差或變異大於制程實際的變異,以誤差的制程數據來判讀制程進行調整或管制,影響是很難衡量的.制作:Jackson2003年6月1日33-1-1量測變異總變異是經由量測系統得到又稱為觀測變異,其與量測系統所造成的量測變異及真實制程所造成的產品變異關系如下:總變異=量測變異(人與機臺)+產品(制程)變異因此量測變異太大時,會影響我們對真實制程變異的判斷,總而言之,量測系統分析就是檢查量測系統變異/偏差的大小與決定影響此變異/偏差的因素.制作:Jackson2003年6月1日43-1-2量測系統分析目的量測系統的潛在影響因子如下圖:因此在制程開發流程的第一步驟需先進行量測系統分析(MSA:Measurementsystemanalysis),因為我們需要回答的問題有四點:制作:Jackson2003年6月1日5接上頁:(四點如下)儀器設備是否需要校驗.是否有人為或機臺因素造成數據平均值可變異數的誤差.儀器設備的解析度是否可供使用.如何決定校驗周期及頻率.總之進行量測系統分析,其主要目的有二點:確認量測系統能滿足制程使用需求---對於新購及經維護校驗合格后的量具設備,確認是否能提供客觀及正確的分析評價,以評估量測設備的適用性,確保制程數據的可用性.分辨出統計制程管制(SPC)中,制程的特殊原因---如果量測系統本身的誤差很大,則使在使用SPC時,特殊原因所造成的變異可能為量測系統的變異所掩蓋,而無法分辨出特殊原因,以加以控制.制作:Jackson2003年6月1日63-2名詞解釋在我們開始進行量測系統分析之前,我們先定義相關名詞:1.量具(Gauge):泛指各种量測儀器,包插生產及檢驗設備均屬之.2.量測系統(GaugeSystem):指由人員.量具.操用程序及其他設備或軟件所構成的系統.3.准確度(Accuracy):我們對同一個樣本做許多次的量測,然后計數其平均值,平均值與真值間差異的程度稱為偏差,偏差越小表示准確度越好.4.精確度(Precision):以同一量測方法對同一樣本在短期內重複量測多次,所得數據彼此接近的程度.任何的量測系統內,要能都會有這樣的問題存在—其中之一或兩者都有.例如:你的量測儀器可能很精確,不過卻不准確.也可能很准確但是不精確,就是變異非常大.另外最差的情形就是量測儀器不准確也不精確.制作:Jackson2003年6月1日73-2-1准確度-Accuracy通常量測系統的准確性可以分解為三部份:1.線性(Linearity):零件尺寸對量測系統影響的指標,為量測的准確值與期望量測範圍的差.一個線性的量測系統對其不同量測尺寸的樣本或標准片,測量出的量測值與真值差異的程度也就是偏差的大小,不會隨著量測尺寸的大小而有趨勢的變化.2.准確度(Accuracy):量測系統差的度量值,這是量測的平均值與標准值兩者之間的差.3.穩定性(Stability):長期而言,量測系統的准確行為.這是以特定設備對相同零件,長時間量測一特性所得的總變異量;一個穩定的量測系統,對其同一個樣本可標准片的量測值不會隨著時間而有趨勢的變化或異常值的出現.若要檢查量測系統的准確性,請參考3-11節的說明.制作:Jackson2003年6月1日83-2-2精確度-Precision精確度或指量測的變異可以分解為兩部份:1.再現性(Repeatability)-因量測儀器所產生的變異;當同一位操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.2.再生性(Reproducibility)-因量測人員所產生的變異;當不同操作人員以同一部儀器重複測量同一個零件時,所得的觀測變異.若要檢查量測系統的精確度,請參考第3-9節的說明.檢視由所有操作員/零件組合所產生的量測圖表,以辨別量測變異中的再現性與生性,請參考3-5&3-6節的說明.1.量測精度指標:量具被使用於測量零件而產生數據,利用統計分析數據,我們可惟了解數據間的變異有多少是由量具所產生,有多少由使用量具的操用員所產生等等問題,再利用數據的總變異或允差變異的比例可以判定此量具是否在良好的情況下運行,其分析與判定的方式可以透過全距法(Xbar-R)ANOVA分析法.2.解析度(Discrimination):量測系統對不同量測尺寸的樣本或標准片,可區分其差異性的能力.制作:Jackson2003年6月1日93-3MINITAB量測系統分析方法MINITAB提供許多工個指令,幫助了解制程的變異有多少是因為量測系統的變異所造成的.檢測量測系統的精確度(Precision)-GageR&R(Crossed)可重複性分析-GageR&R(Nested)不可重複性分析-GageRunChartGageLinearityandAccuracy-量具的線性及偏差分析-檢驗Gage的線性與准確度制作:Jackson2003年6月1日103-3-1GageR&RStudyGageR&R再生性與再現性的研究,是用來判斷制程上的變異有多少的是由量測系統所產生的.MINITABGageR&RStudy的方法有Crossed與Nested兩种.GageR&R(Crossed):每個零件可以由多位操用員重複測量.GageR&R(Nested):每個零件只以能由一位操用員測量一次,如破壞性的檢驗.在破壞性試驗中,測量之后的量測特性會與剛開始的狀態不一樣.撞擊測試就是一個很典型的破壞性試驗.對於再生性和再現性的研究,MINITAB有兩种方法:Xbar-R與ANOVA.Xbar-R的方法是將全面的變異分解為三部份:Part-to-partRepeatability與Reproducibility.ANOVA的方法是更深入一步,將Repeatability分解為Operator與Operatorbypaet制作:Jackson2003年6月1日12A:操作員:隨機選取幾個使用量具的操作員,這可以讓我們評估量具對不同操用員的敏感度.B:零件:自同一規格的零件中隨機選取5到10個零件進行測量.C:反復測量的次數:每一個零件的量測特性被每一個操作員反復測量至少二次.執行方法:A:決定研究何种种類的變異;B:決定量測多少樣品k用重復多少次n;所使用之量具精確度應是被量測物品公差的1/10.(如制程中所需量測的讀數精度為0.01mm,則量具應選擇精度為0.001mm,避免監別力不足);E:儀器設備是否受環境變化的響.分析方法量測標准差*6%GRR10%A級量測值十分可靠GRR%=10%%GRR25%B級量測值可以采用產品規格公差(USL-LSL)%GRR25%C級量測值不宜采用注:產品規格公差(USL-LSL):如樣品規格為0.8+0.2mm,則產品規格公差為0.4mm.制作:Jackson2003年6月1日13“6”的意義:精密電子業都采用99.73%的信賴區依據常態分配99.73%的範圍在Xbar+3個sigma之內,所以分子要*6(2*3)或*5.15用99.0%的信賴區間因此%GRR越大量測標准差也就越大,則此量測系統對制程結果的誤判率也就越大.A:當再現性變異值大於再生性時:量測機臺的結構需設計加強.量具的夾緊或零件定位需加以改善.量具應進行保養.檢查機臺旁是否有振动源.B:當再生性變異值大於再現性時:操作員的操作方式或數據讀取方式需標准化.可能需要某些治具協助操用員.量測操用規範須再簡寫.明確化.推行操用員資格認證.制作:Jackson2003年6月1日143-4範例中使用的資料集在GageR&R(Cross)Study與GageRunChart的範例說明中,都用到兩個相同的資料集:GAGE2.MTW--------量測系統的變異對全面變異有非常高的影響.GAGEAIAG.MTW---量測系統的變異對全面變異的影響很小.你可以比較一下這兩組資料的輸出,以及由不同分析所產生的結果.GageLinearityandAccuracyStudy的說明範例是GAGELIN.MTW資料集.GageR&R(Crossed)將資料架構為每一行都有一個料件名稱/號碼.操作員(選擇性)與觀測的量測值,料件名稱/號碼與操作員的格式可以是文字或數值.制作:Jackson2003年6月1日15GageR&R的研究必須是均衡式的設計(每一格中的觀測樣本數要一樣)與重復.如果有遺漏值,可以用一些統計方法來估計這些遺漏值.GageR&R(Nested)將資料架構為每一行有一個料件名稱/號碼.操作員與觀測的量測值.料件名稱/號碼與操作員的格式可以是文字或數值.在Operator的變數內,part是成堆的(Nested),因為每個操作員都只量測唯一的料件.假設你有用到破壞性的試驗,你必須要有足夠的證據確定同一個批量中的所有物料都是相等的.在以下的例子右邊的部份,Dary1的partNum與Beth的partNum1是完全不一樣的.GageR&R的研究必須是是均衡式的設計(每一格中的觀測樣本數要一樣)與重復.如果有遺漏值,可以用一些統計方法來估計這些遺漏值.制作:Jackson2003年6月1日16GageR&RStudy(Crossed)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Crossed)2.在Partnumbers欄位內輸入料號/料名的資料列.3.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.4.如果有需要,請使用以下所列的選項內容,再按下OK鍵.制作:Jackson2003年6月1日17GageR&RStudy(Nested)1.功能選單StatControlToolsGageR&RStudy(Nested)2.在Partorbatchnumbers欄位內輸入包含批量/物料的料號或名稱的資料列.3.在Operators的欄位輸入包含操作員名稱或號碼的資料列.4.在Measurementdata的欄位輸入包含量測的資料列.5.如果有需要,請使用以下所列的選項內容,再按下OK鍵.制作: