量測系統分析課程內容大綱

~簡介

~量測系統變異類別

~量具再生性與再現性之分析

~分析後的判斷

~實例演練1簡介儀校VS.量測系統分析2簡介3簡介量測系統之書面程序應包含:選擇量測項目之規格及執行測試的環境。規定數據收集﹑記錄及分析的方式。定義重要條件及原則之作業方法。範例。追溯之標準。4簡介量測設備管理規定應包含:管理體系的建立(集中管理型或分散管理型)。設備選購、保管、借出、歸還、校驗、修理、報廢等。履歷卡。5簡介名詞定義表示數據品質高低的統計特性，最常用的是：準確度（Accuracy）是指量測數據平均值與標準值之間的差異；精密度（Precision）是指量測數據本身的差異。解析度：又稱靈敏度，是指量測儀器所能顯示的最小量測單位。6簡介何謂量測系統？1.量具Gage

任何用來產生數據的設備或工具，包括GO/NOGO治具。2.量測系統MeasurementSystem

操作程序、操作環境、量具、軟體與人員等用以對量測品質特性數據之組合。7簡介量測系統概述量測系統分析的目的主要是在所處的環境下求得該量測系統之變異，進而分析此變異的程度。分析時應注意下列事項：量具之允收條件量具間如何進行比對單一量具在修理前與修理後之比較長期之量具能力評估量具之管制作業8簡介量測系統必須具備的統計特性1.量測系統必須在統計管制下。 亦即量測系統之變異僅根源於“共同原因”（commoncauses）；非基於“特殊原因”（specialcauses）。2.量測系統之變異性須相對小於製造時生產製程的變異性。3.量測系統之變異性須相對小於產品規格界限。9簡介量測系統必須具備的統計特性4.量測的最小刻度必須小於製程變異或規格界限較小的1/10（即down一個degree）。5.因量測項目的改變，量測系統的統計特性可能改變，但最大的（最壞的）量測系統變異必須小於製程變異或規格界限較小者。10量測測系系統統的的變變異異量測系系統的的變異異主要要有六六種：：1.偏偏差Bias2.再現性性Repeatability3.再生性性Reproducibility4.穩定性性Stability5.線性Linearity6.零件變變異PartVariation11量測測系系統統的的變變異異偏差Bias觀察值值和參參考值值之間間的差差。亦亦即觀觀測的的量測測平均均值與與相同同零件件使用用精密密檢驗驗而得得的標標準平平均值值之差差。同一人人使用用同一一量具具量測測同一一零件件之相相同特特性多多次所所得的的平均均值與與真值值(或或參考考值)之間間的偏偏差值值。12量測測系系統統的的變變異異偏差Bias計算公公式：：偏差=觀觀察察平均均值－－真值值參考值值VT（標準準值））觀測平平均值值VABias13量測測系系統統的的變變異異偏差Bias造成偏偏差相相對大大的可可能原原因：：1.主主量測測值錯錯誤2.量量具磨磨損3.量量具之之製造造尺寸寸錯誤誤4.量量具量量測特特性錯錯誤5.量量具未未經適適當校校正6.作作業者者不適適當的的使用用量具具14量測測系系統統的的變變異異偏差Bias例題：：已知知一一零零件件真真值值為為0.8mm，零件件之之製製程程變變異異為為0.70mm。一作作業業者者量量測測同同一一零零件件10次次，，量量測測值值如如下下：：X1=0.75X2=0.75X3=0.80X4=0.80X5=0.65X6=0.80X7=0.75X8=0.75X9=0.75X10=0.70其偏差差為何何？15量測測系系統統的的變變異異偏差Bias解答：：VA=Xi/10=0.75VT=0.8則Bias=VA-VT=-0.05％Bias=100(|Bias|/製程變變異)﹦100（（0.05/0.70）﹦7.1％％16量測測系系統統的的變變異異再現性Repeatability是指同一一個量具具由同ㄧ作業員對對同一零零件量測測多次而而得的量量測值之之變異；；同時又又可稱為為量具變變異（EV:EquipmentVariation）。再現性17量測系系統統的變變異異再現性Repeatability量具再現現性可由由R管制圖呈呈現，當當R管制圖失失去管制制時，通通常表示示量測程程序之定定值有問問題。公式為：：EV=5.15*e=5.15*Ｒ/d2=Ｋ1*ＲＲ 為全全距平均均值Ｋ1為再現性性係數，，與量測測次數有有關18量測系統統的變變異再生性Reproducibility是指不同作業業者以相同的的量具量測相相同產品之特特性時，量測測平均值之變變異；同時又又可稱作業員員變異（AV:AppraiseVariance）：作業員Ａ作業員Ｂ作業員Ｃ再生性19量測系統統的變變異再生性Reproducibility作業員變異表表示可分配至至每一作業者者的偏差，當當此變異出現現時，則單一一作業者全平平均將會有偏偏差，此現象象可由X管制圖中比較較每一零件之之作業者平均均值而發現，，公式：ＡV=[（5.15*o）2－EV2/nr]1/2AV=0if（5.15*o）2－EV2/nr≦0n表零件個數；；r表一個零件重重複量測的次次數。o=Ro/d220量測系統統的變變異穩定性Stability又稱為漂移（（Drift），是指不同時間間量測值之變變異。同一人使用同同一量具於不不同時間量測測同一零件之之相同特性所所得知變異。。21量測系統統的變變異穩定性Stability此量測方法有有兩種：1.以相同標標準件在不同同時間以同一一量具量測所所得知變異；；2.以相同量量具在不同時時間量測同一一零件所得的的變異。時間1時間2穩定性22量測系統統的變變異穩定性Stability計算公式：e=R/2(應小於p：製程標準差差，該量具穩定性性才適合量測測該製程）23量測系統統的變變異線性Linearity整個量具在預預期操作範圍圍內，量具準準確度值之差差。由最適合合的準確度平平均值與標準準樣本值所構構成的迴歸線線，其斜率乘乘以樣本之製製程變異（或或公差）即代表量具線線性。簡單的的說即指量具具在使用範圍圍內偏移差異異之分布狀況況。無偏差偏差參考值觀測值24量測系統統的變變異線性Linearity例題：作業者量測5個不同零零件，其真值值分別2.00mm,4.00mm,6.00mm,8.00mm及10.00mm，每一個零件量量12次，如如下表：已知知製程變異為為6.025量測系統統的變變異線性Linearity例題：26量測系統統的變變異線性Linearity解答：依上表，可計計算出零件之之平均值與偏偏移，再依據偏移與真真值的關係，，可得線性分分布狀況27量測系統統的變變異線性Linearity解答：同時，可計算算迴歸線：y=a+bx；b=[xy-(xy/n)]/[x2-(x)2/n]=-0.1317a=y-bx=0.7367(y,x取其平均值)28量測系統統的變變異線性Linearity解答：∴Bias=a+bx=0.7367-0.1317y線性＝｜斜斜率｜*製程程變異＝0.1317*6.00＝＝0.79％線性＝＝100（（線性/製程變異異）＝13.17％→綜合可知線線性是由斜率率所決定，斜斜率越小則線線性越佳29量測系統統的變變異線性Linearity若量具為非線線性，其可能能的原因有：：1.在作業範範圍的高低兩兩端，量具校校正不適當2.最大或最最小的標準值值錯誤3.量具磨損損4.可能須檢檢討量具內部部之設計特性性30量測系系統的的變異異零件變異PartVariation零件變異為為製程中個個別零件量量測平均值值之變異通常公式可可表示為：：PV=5.15*P=5.15*RP/d2=K3*RPRP則為零件之之最大差異異，K3為係數與零零件數有關關31量測測系系統統的的變變異異零件件變變異異PartVariation例題題：：三三個個作作業業員員ABC，將10個個零零件件分分別別量量測測兩兩次次，，數數值值如如下下表表，，求求出出零零件件變變異異為為何何？？32量測測系系統統的的變變異異零件件變變異異PartVariation解答答：：1.ＲＲa=0.045；Ｒb=0.04；Ｒc=0.02；Ｒ=1/3(0.045+0.04+0.02)=0.035∴EV=0.035*4.56=0.162.計算個人人每次量量測10個零件件之平均均值，再再計算兩兩次總平平均值，，求出最最大與最最小的差差值即：：XDIFF=0.83-0.77=0.06∴AV=[(0.06*2.7)2-(0.162/(10*2))]1/2=0.158=0.163.計算每個個零件的的平均值值XP﹐再取XP之全距ＲＲp即＝＝0.55∴PV=0.55*1.62=0.8933量測系系統統的變變異異準確度指指標：Accuracy,Bias,Resolution(Sensitivity),Linearity精密度指指標：Repeatability,Reproducibility,Stability34量測系系統統分析何謂量測測系統GageR&R？所謂的量測測系統GRR，，就是指量測系統的的再現性與再再生性的變變異；自一生產線線生產的同同一規格零零件或物品品間的變異異一直是客客戶所關心心的，若零零件變異大大，則與相相關零件組組合後，將將造成更大大誤差累積積35量測系系統分析何謂量測系系統GageR&R？1.再現性性Repeatability包含量測儀儀器本身的的變異及零零件內引起起的變異。。同一個人使使用同一量量具量測同同一零件之之相同特性性多次所得得的變異。又稱量具變變異（EquipmentVariation;EV）36量測系系統分析何謂量測系系統GageR&R？2.再生性性Reproducibility包含作業者者使用量具具不熟悉或或量具的校校正須更清清楚的定義義。不同人使用用同一量具具量測同一一零件之相相同特性所所得的變異異。37量測系系統分析何謂量測系系統GageR&R？同一規格零零件之變異異大小是否否可以被量量測出來，，又決定量量測程序在在製程中量量測產品間間變異性是是否適當，，有賴於量量測系統能能力。量測系統GRR是主要使用用的量測系系統分析方方法之一。38量測系系統分析何謂量測系系統GageR&R？⊙量測系統統GRR的實質數學學公式表示示法：（量測系統統的標準差差）R&R=[EV2+AV2]1/2⊙零件間變變異（製程程變異）：：同一人或不不同人使用用同一量具具測不同零零件之相同同特性所得得知變異。。零件間標準準差：p=Ｒp/d2零件間變異異：PV=5.15*p39量測系系統分析何謂量測系系統GageR&R？⊙量測系統統之誤差有有量具準確確度、再現現性、再生生性、穩定定度及線性性之總和。?！蚜繙y系系統全變異異為：TV=[R&R2+PV2]1/240量測系系統分析變異的百分分比％EV=(EV/TV)*100%％AV=(AV/TV)*100%％PV=(PV/TV)*100%％R&R=(R&R/TV)*100%41量測系系統分析不適用：破壞性量測測。同一Sample之量測數據據與量測次次數／時間間呈高度相相關。42量測系系統分析量測系統統的分析析流程43量測系系統統分析計量值GRR分析法一般使用用的方法法有：平均值與與全距分分析法（（AR法：AverageandRangeMethod）變異數分分析法（（ANOVA）44量測系系統統分析計數值GRR分析法是以特定定設計之之界限與與零件比比較，若若在界限限內則可可以接受受零件，，否則拒拒收。計計數值量量具不像像計量值值量具一一樣，他他不能指指出零件件有多好好或多壞壞，只指指出零件件是好或或壞的。。一般使使用的方方法有：：短期分析析法（shortmethod）長期分析析法（（longmethod）45量測系系統統分析AR法可分析R&R，但不含他他們的交交互作用用。優點：計算方便便反覆量測測次數≦≦10次次，則準準確度極極高代數定義：m：作業員人人數；n：零件個數數；；r：重複量測測次數；；R：全距平均均值Rp：零件全距距=零零件平平均值之之Max-MinRo：作業員全全距=作業業員平均均值之Max-Min46量測系系統統分析AR法範例例練習三個熟練練的作業業員，自自同一批批產品中中任選5個零件件，定點點測定量量測兩次次，數據據如下：：47量測系系統統分析AR法範例例練習解答m=n=r=R=Ro=Rp=EV=5.15(R/d2)=(查表d2取r=2，g=15)AV=(查表d2取m=3，，g=1)R&R=PV=(查表d2取n=5，，g=1)TV=48量測系系統統分析AR法範例例練習解答％EV=(EV/TV或允差））*100％=％AV=(AV/TV或允差））*100％=％R&R=(R&R/TV或允差））*100％=%PV=(PV/TV或允差））*100％=49量測系系統統分析ANOVA50量測系系統統分析ShortMethod：：以特定設設計之界界限與零零件比較較，若在在界限內內則接受受，否則則拒收零零件。範例說明明：選擇20個零件件來執行行，在避避免作業業者偏差差之方法法下，由由兩位作作業者量量測所有有零件兩兩次，其其中零件件須有4-6個個為確定定之不良良品。若所有量量測結果果相同，，則量具具可被接接受；若若有量測測結果不不一樣，，則此量量具須被被改善或或再評估估或尋求求替代的的量測系系統。51量測系系統統分析LongMethod：由一些選選定零件件中，取取得的標標準量測測值組成成。步驟說明明：step1：選定零件件（須知知零件的的標準量量測值））依實際上上一般近近似等間間距，選選取8個個零件最大及最最小值之之兩零件件，代表表期望的的量具誤誤差範圍圍step2：選好的零零件由量量具執行行20次次（m）重複量測測，並記記錄允收收數目（（a）step3：最小值之之零件a=0(零件都NG)，最大值之之零件a=20(零件都允允收)，其餘六個個零件則則為1≦≦a≦19，，若無法符符合上述述條件，，則一直直找。52量測系系統統分析LongMethod：step3：if最小值之之零件a0，，則取更小小零件if最大值之之零件a20，則取更大大零件if其他