量測系統(tǒng)分析（MSA）課件

量測系統(tǒng)分析（MSA）

(MeasurementSystemsAnalysis)科建顧問第二版1/57量測系統(tǒng)分析（MSA）

(MeasurementSyste1量測系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性

量測系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著量測系統(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)計穩(wěn)定性。量測系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小。變差應小于公差帶。第二版2/57量測系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性量測系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意2量測精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，量測精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。量測系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真的如此，則量測系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。第二版3/57量測精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，量3標準國家標準第一級標準(連接國家標準和私人公司、科研機構等)

第二級標準(從第一級標準傳遞到第二級標準)工作標準(從第二級標準傳遞到工作標準)

第二版4/57標準國家標準第二版4/574量測系統(tǒng)的評定

量測系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段和第二階段第一階段：明白該量測過程并確定該量測系統(tǒng)是否滿足我們的需要。第一階段試驗主要有二個目的：確定該量測系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對量測系統(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量測系統(tǒng)的評定量測系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段5第二階段的評定目的是在驗證一個量測系統(tǒng)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。常見的就是“量具R&R”是其中的一種型式。第二版6/57第二階段的評定第二版6/576各項定義

量具:任何用來獲得量測結果的裝置，包括用來量測合格/不合格的裝置。量測系統(tǒng)：用來獲得表示產(chǎn)品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為量測系統(tǒng)。量測系統(tǒng)是與量測結果有關的儀器、設備、軟件、程序、操作人員、環(huán)境的集合。量具重復性(Repeatability)：指同一個評價人，采用同一種量測儀器，多次量測同一零件的同一特性時獲得的量測值（數(shù)據(jù)）的變差。第二版7/57各項定義量具:任何用來獲得量測結果的裝置，包括用來量測合7量具再現(xiàn)性(Repeatability)：指由不同的評價人，采用相同的量測儀器，量測同一零件的同一特性時量測平均值的變差。穩(wěn)定性(Stability)：指量測系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)量測同一基準或零件的單一特性時獲得的量測值總變差。第二版8/57量具再現(xiàn)性(Repeatability)：指由不同的評價人，8偏倚(Bias):指同一操作人員使用相同量具，量測同一零件之相同特性多次數(shù)所得平均值與采用更精密儀器量測同一零件之相同特性所得之平均值之差，即量測結果的觀測平均值與基準值的差值，也就是我們通常所稱的“準確度”線性(Linearity)：指量測系統(tǒng)在預期的工作范圍內(nèi)偏倚的變化。零件變差(PartVariation)：指過程中個別零件量測平均值的變差。第二版9/57偏倚(Bias):指同一操作人員使用相同量具，量測同一零件之9分析時機

新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時新儀器，EV有不同時新操作人員，AV有不同時易損耗之儀器必須注意其分析頻率。第二版10/57分析時機新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時第二版10/5710重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析

決定研究主要變差形態(tài)的對象.使用「全距及平均數(shù)」或「變差數(shù)分析」方法對量具進行分析.于制程中隨機抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程.選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進行量測,測試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進行記錄,研究其重復性及再現(xiàn)性(作業(yè)員應熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)，同時評估量具及對不同操作員熟練度.

第二版11/57重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析決定研究主要變差形態(tài)的對象11針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應是被量測物品公差的1/10,(即其最小刻度應能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差較小者;如:過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m,則量測應選擇精確度為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是被量測物品公差的1/5。試驗完后,測試人員將量具的重復性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進行計算(R&R數(shù)據(jù)表),(R&R分析報告),依公式計算并作成R管制圖或直接用表計算即可第二版12/57重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應是12結果分析

:當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時.量具的結構需再設計增強及應加以保養(yǎng).量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善.產(chǎn)品的變異出現(xiàn)異常.當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)時.作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式不熟悉應加強教育,作業(yè)標準應再明確訂定或修訂.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.量具的校正未確實執(zhí)行。第二版13/57結果分析:當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時.第13

量測系統(tǒng)R&R分析(均值——極差法)這里介紹常用的均值——極差法，用來研究量測系統(tǒng)的雙性：R&R。它也稱大樣法(LongMethod)。研究R&R的前提是量測系統(tǒng)已經(jīng)過校準，而且其偏倚、線性及穩(wěn)定性已經(jīng)過評價并認為可接受。第二版14/57

量測系統(tǒng)R&R分析(均值——極差法)這里介紹常用的均值14（例1）三位作業(yè)者對10個零件分別量測，每個零件量測兩次，數(shù)值如下表所列（例1）三位作業(yè)者對10個零件分別量測，每個零件量測兩次，數(shù)15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個被測零件，按1、2、……，編號。被選定零件盡可能反映整個過程的變差。1.1測取數(shù)據(jù)：A以隨機順序測取所有數(shù)據(jù)并記錄之，B、C在不知他人量測結果的前提下，以同樣方法量測各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。再以隨機順序重復上述量測r次(如2~3次)。第二版15/57以下舉一典型情況說明此方法1確定M名操作者A、B、C……，162數(shù)據(jù)處理2.1極差計算第二版16/572數(shù)據(jù)處理第二版16/57172.2均值計算第二版17/572.2均值計算第二版17/57183結果分析以下計算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎，即變差=5.15σ。3.1重復性第二版18/573結果分析第二版18/57193.2再現(xiàn)性第二版19/573.2再現(xiàn)性第二版19/57203.3量測系統(tǒng)雙性（R&R）3.4零件變差零件數(shù)N23.6532.7042.3052.0861.9371.8281.7491.67101.62第二版20/57RP為零件的最大差異，K3為系數(shù)與零件數(shù)有關3.3量測系統(tǒng)雙性（R&R）零件數(shù)N23.6532.7213.5總變差3.6各變差占總變差的百分比%AV=AV/TVX100%%R&R=R&R/TVX100%%PV=PV/TVX100%%EV=EV/TVX100%第二版21/573.5總變差第二版21/5722應同時將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：<10%可接受；10~30%——有條件可接受；>30%——不可接受，應改進。第二版22/57應同時將EV、AV、R&R各值與公差帶寬度比較，得出各變差占23數(shù)值<10%的誤差量測系統(tǒng)可接受.10%<數(shù)值<30%的誤差量測系統(tǒng)可接受或不接受,決定于該量測系統(tǒng)之重要性,量具成本、修理所需之費用等因素，可能是可接受的.數(shù)值>30%的誤差量測系統(tǒng)不能接受,須予以改進.進行各種勢力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必要時更換量具或?qū)α烤咧匦逻M行調(diào)整,并對以前所量測的庫存品再抽查檢驗,如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨通知客戶,協(xié)調(diào)處理對策.第二版23/57量具重復性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準則：第二版23/57量具重復性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準則24習題：XYZ公司根據(jù)控制計劃中要求針對游標卡尺作R&R分析，選定3名操作者A、B、C，選定10個被測零件，按1、2、……10編號，其所測結果均記錄在表17-2中，請根據(jù)該表所測結果計算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根據(jù)%R&R的計算結果請判定此游標卡尺是否符合要求？第二版24/57習題：XYZ公司根據(jù)控制計劃中要求針對游標卡尺作R&R分析，25穩(wěn)定性分析之執(zhí)行(Stability)選取一個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個落在中心值域的零件\當成標準值,且應針對預期測試值的最低值，最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,并對每個樣本或標準件單獨量測并繪制控制圖.(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，只需做中間值那個就可以了)第二版26/57穩(wěn)定性分析之執(zhí)行(Stability)選取一個樣品,并建立26量測系統(tǒng)分析（MSA）課件27量測系統(tǒng)分析（MSA）課件28穩(wěn)定性（Stalility）穩(wěn)定性又稱漂移（Drift），是指不同時間量測值的變異此量測的方式可有兩種：1、以相同標準件在不同時間量測同一量具所得的變異。2、以相同量具在不同時間量測同一零件所得的變異穩(wěn)定性可用下面圖形表示：時間1時間2穩(wěn)定性穩(wěn)定性（Stalility）穩(wěn)定性又稱漂移（Drift），是29定期(時、天、周)對標準件或樣本量測3～5次.注意,決定樣本量及頻度的考慮因素應包括要求多長時間重新校正或修理次數(shù),量測系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境(條件)等.

將量測(數(shù)據(jù))值標記在X-RCHART或X–SCHART上.

計算管制界限,確定每個曲線的控制限并按標準圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。第二版27/57定期(時、天、周)對標準件或樣本量測3～5次.注意,決定30計算標準差,并與量測過程偏差相比較,以評估量測系統(tǒng)的重復性是否適于應用.不可以發(fā)生此項之標準大于過程標準差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表量測之變異大于制程變異，此項儀器是不可接受的。第二版28/57計算標準差,并與量測過程偏差相比較,以評估量測系統(tǒng)的重復31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)不可以有點子超出控制界限，(二)不可以有連續(xù)三點中有二點在A區(qū)或A區(qū)以外之位置，(三)不可以有連續(xù)五點中有四點在B區(qū)或B區(qū)以外之位置，(四)不可有連續(xù)八點在控制圖之同一側，(五)不可以有連續(xù)七點持續(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32偏移（Bias）偏移又稱為準確度（Accuracy），是指量測觀察平均值與基準值的差值，而基準值可籍由較高等級的量具量測數(shù)次的平均值而得，偏移可以下面圖形表示：偏移（標準度）

VT

VAVT：基準差VA：量測平均值偏移（Bias）偏移又稱為準確度（Accuracy），是指量33偏倚分析之執(zhí)行

(Bias)獨立取樣法:選取一個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個落在中心值域的零件,當成標準值,且應針對預期測試值的最低值、最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,每個樣本都要求單獨分析，并對每個樣本或標準件量測10次,計算其平均值,將其當成“基準值”

.由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件量測10次.并計算出平均值,此值為“觀測平均值”

.第二版30/57偏倚分析之執(zhí)行(Bias)獨立取樣法:第二版30/5734計算偏倚:偏倚=觀察平均值（VA）–基準值（VT）制程變異=6σ（3σ）如果需要一個指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差(或公差)，就把偏倚轉化為過程變差(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算，式中用公差代替過程變差。第二版31/57計算偏倚:第二版31/5735偏移（Bias）（例3）1位作業(yè)者量測1個零件10次，量測值如下：X1=0.75X6=0.80X2=0.75X7=0.75X3=0.80X8=0.75X4=0.80X9=0.75X5=0.65X10=0.70量測平均值VA=Xi/10=0.75,已知該零件的基準值VT為0.8mm，零件的過程變差為0.70mm則Bias=VA-VT=0.75-0.80=-0.05%Bias=100（|Bias|/過程變差）=100（0.05/0.70）=7.1%偏移（Bias）（例3）1位作業(yè)者量測1個零件10次，量測值36判定:針對偏倚之部份，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%；應依據(jù)儀器之使用目的來說明其接受之原因。其偏倚%大于30%者，此項儀器不適合使用。第二版32/57判定:針對偏倚之部份，判定之原則為：第二版32/5737如果偏倚較大，查找以下可能的原因：標準或基準值誤差，檢驗校準程序。儀器磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應制定維護或重新修理的計劃。制造的儀器尺寸不對。儀器量測了錯誤的特性。儀器校準不正確，復查校準方法。評價人員操作儀器不當，復查檢驗方法。儀器修正計算不正確。第二版33/57如果偏倚較大，查找以下可能的原因：標準或基準值誤差，檢驗校準38線性分析之執(zhí)行(Linear)

獨立取樣法:針對產(chǎn)品所須使用之范圍，利用標準件或產(chǎn)品樣本(一般區(qū)分為五個等分，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，如果是采用標準件須有真值，如果是使用產(chǎn)品樣本時，則這些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)精密量測十次以上，再予以平均，以此當做是「真值」或「基準值」。由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件量測10次.并計算出平均值,此值為“觀察平均值”

.第二版34/57線性分析之執(zhí)行(Linear)獨立取樣法:第二版34/39計算偏倚:偏倚=觀察平均值–基準值過程變差=6σ（3σ）繪圖:X軸=基準值Y軸=偏倚其方程式為:y=a+bx再分別計算其截距，斜率，擬合優(yōu)度，線性，線性%等第二版35/57計算偏倚:第二版35/5740公式第二版36/57(R2：為回歸線的GoodnessofFit)公式第二版36/57(R2：為回歸線的Goodnesso41判定:針對重要特性其線性度%<5%

一般特性其線性度%<10%

線性度%>10%以上者判為不合格，此項之儀器不適合使用。第二版37/57判定:第二版37/5742如果量測系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：在工作范圍內(nèi)上限或下限內(nèi)儀器沒有正確校準最小或最大值校準量具的誤差磨損的儀器儀器固有的設計特性第二版38/57如果量測系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：在工作范圍內(nèi)上限或下43何謂計數(shù)型量具

就是把各個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。計數(shù)型量具不能象計量型量具指示一個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何謂計數(shù)型量具就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足44小樣法之做法

先選取二十個零件來進行。

選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次量測所有零件。

在選取二十個零件時，必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值。

所有的量測結果(每個零件測四次)一致則接受該量具，否則應改進或重新評價該量具，如果不能改進該量具，則不能被接受并且應找到一個可接受之替代量測系統(tǒng)。

第二版40/57小樣法之做法先選取二十個零件來進行。第二版40/5745第二版41/57一個典型的用于計數(shù)型量具研究小樣法的表格如下：第二版41/57一個典型的用于計數(shù)型量具研究小樣法的表格如46線性（Linearity）線性是指量具在使用范圍內(nèi)偏移（準確度）差異的分布狀況。作業(yè)者量測5個不同零件，其真值分別為2.00mm,4.00mm,6.00mm,8.00mm及10.00mm，每個零件量測12次，如下頁所示：線性（Linearity）線性是指量具在使用范47線性（Linearity）線性（Linearity）48線性（Linearity）依據(jù)上表，可計算出每個零件的平均值及偏移，再依據(jù)真值與偏移的關系，可知其此量具的線性分布狀況如下圖所示：0-0.20-0.40-0.600.200.400.602.004.006.008.0010.00（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最短的距離（表變異最?。┚€性（Linearity）依據(jù)上表，可計算出每個零件的平均值49線性（Linearity）吾人可由上圖得到回歸線如下：（或由計算機求出a.b）y=a+bx其中b==-0.1317a=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GoodnessofFit）線性（Linearity）吾人可由上圖得到回歸線如下：（或由50線性（Linearity）吾人可計算Bias,Linearity,%Linearity及GoodnessofFit的結果如下：Bias=a+bx=0.7367-0.1317xLinearity=|slope|╳Processvariation=0.1317╳6.00=0.79已知processvariation=6.00%Linearity=100(linearity/processvariation)=100(0.79/6.00)=13.17%GoodnessofFit(R2)=0.98

綜上可知Linearity(線性)是由(斜率)所決定的,斜率越小則量測的線性越佳,反之亦然。線性（Linearity）吾人可計算Bias,L51大樣法

對于某計數(shù)型量具，用量具特性曲線(GPC)的概念來進行量具研究，GPC是用于評價量具的重復性和偏倚。這種量具研究可用于單限值和雙限值量具。對于雙限值量具，假定誤差是線性一致的，只需檢查一個限值。第二版42/57大樣法對于某計數(shù)型量具，用量具特性曲線(GPC)的概念來進52大樣法之做法

一般地，計數(shù)型量具研究包括獲得多個被選零件的基準值。這些零件經(jīng)過多次(m)評價，連同接受總次數(shù)(a)，逐個零件地記錄，從這些結果就能估計重復性和偏倚。第二版43/57大樣法之做法一般地，計數(shù)型量具研究包括獲得多個被選零件的基53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值。應盡可能按實際情況等間隔選取八個零件，其最大和最小值應代表該過程范圍八個零件必須用量具量測m=20，并記錄接受的次數(shù)(a)。第二版44/57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值。應盡54第二步驟對于整個研究，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1≤a≤19。如果不滿足這些準則，必須用量具量測更多的已知其基準值的零件(X)。直到滿足上述條件。如果最小值零件的a≠0，那么選取越來越小的零件所評價直至a=0第二版45/57第二步驟對于整個研究，最小的零件必須a=0，最大的零件a=255如果，最大值零件的a≠20,那么選取越來越大的零件并評價直至a=20。如果六個零件不滿足1≤a≤19，在全范圍內(nèi)的選取點選取額外零件，這些點可選在量具研究已量測的零件量測中間點。第二版46/57如果，最大值零件的a≠20,那么選取越來越大的零件并評價直至56第二版47/57一旦滿足了數(shù)據(jù)收集準則，必須采用下述公式計算各個零件的接收概率：第二版47/57一旦滿足了數(shù)據(jù)收集準則，必須采用下述公式計57偏倚(Bias)之計算第二版48/57偏倚(Bias)之計算第二版48/5758偏倚是否偏離0之檢定第二版49/57偏倚是否偏離0之檢定第二版49/5759Y-AxisX-Axislowlimit（下限）highlomit（上限）biasReapeatibility第二版50/57Y-AxisX-Axislowlimit（下限）high60Xt a Pa-0.0160 0 0.025-0.0150 1 0.075-0.0140 3 0.175-0.0130 5 0.275-0.0120 8 0.425-0.0110 16 0.775-0.0105 18 0.875-0.0100 20 0.975-0.0080 20 1.000第二版51/57Xt a Pa61第二版52/57第二版52/5762第二版53/57第二版53/5763范例計算之結果第二版54/57范例計算之結果第二版54/5764練習題今有一公司使用了一個量規(guī)，用以判定產(chǎn)品是否符合公司之要求今取了八個的產(chǎn)品其每個均量測二十次，所以m=20，a則界于0~20之間，各項的數(shù)據(jù)如次頁所附第二版55/57練習題今有一公司使用了一個量規(guī)，用以判定產(chǎn)品是否符合公司之要65Xt a Pa-0.0180 0 0.025-0.0150 1 0.075-0.0140 3 0.175-0.0130 5 0.275-0.0120 8 0.425-0.0110 14 0.725-0.0105 18 0.875-0.0900 20 0.875-0.0070 20 1.000試計算其偏倚為多少？重復性為多少？試繪出其下規(guī)格之GPC圖以及常態(tài)機率紙之圖形？第二版56/57Xt a Pa66量測系統(tǒng)分析（MSA）

(MeasurementSystemsAnalysis)科建顧問第二版1/57量測系統(tǒng)分析（MSA）

(MeasurementSyste67量測系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性

量測系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著量測系統(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)計穩(wěn)定性。量測系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小。變差應小于公差帶。第二版2/57量測系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性量測系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意68量測精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，量測精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。量測系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真的如此，則量測系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。第二版3/57量測精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，量69標準國家標準第一級標準(連接國家標準和私人公司、科研機構等)

第二級標準(從第一級標準傳遞到第二級標準)工作標準(從第二級標準傳遞到工作標準)

第二版4/57標準國家標準第二版4/5770量測系統(tǒng)的評定

量測系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段和第二階段第一階段：明白該量測過程并確定該量測系統(tǒng)是否滿足我們的需要。第一階段試驗主要有二個目的：確定該量測系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對量測系統(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量測系統(tǒng)的評定量測系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段71第二階段的評定目的是在驗證一個量測系統(tǒng)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。常見的就是“量具R&R”是其中的一種型式。第二版6/57第二階段的評定第二版6/5772各項定義

量具:任何用來獲得量測結果的裝置，包括用來量測合格/不合格的裝置。量測系統(tǒng)：用來獲得表示產(chǎn)品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為量測系統(tǒng)。量測系統(tǒng)是與量測結果有關的儀器、設備、軟件、程序、操作人員、環(huán)境的集合。量具重復性(Repeatability)：指同一個評價人，采用同一種量測儀器，多次量測同一零件的同一特性時獲得的量測值（數(shù)據(jù)）的變差。第二版7/57各項定義量具:任何用來獲得量測結果的裝置，包括用來量測合73量具再現(xiàn)性(Repeatability)：指由不同的評價人，采用相同的量測儀器，量測同一零件的同一特性時量測平均值的變差。穩(wěn)定性(Stability)：指量測系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)量測同一基準或零件的單一特性時獲得的量測值總變差。第二版8/57量具再現(xiàn)性(Repeatability)：指由不同的評價人，74偏倚(Bias):指同一操作人員使用相同量具，量測同一零件之相同特性多次數(shù)所得平均值與采用更精密儀器量測同一零件之相同特性所得之平均值之差，即量測結果的觀測平均值與基準值的差值，也就是我們通常所稱的“準確度”線性(Linearity)：指量測系統(tǒng)在預期的工作范圍內(nèi)偏倚的變化。零件變差(PartVariation)：指過程中個別零件量測平均值的變差。第二版9/57偏倚(Bias):指同一操作人員使用相同量具，量測同一零件之75分析時機

新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時新儀器，EV有不同時新操作人員，AV有不同時易損耗之儀器必須注意其分析頻率。第二版10/57分析時機新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時第二版10/5776重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析

決定研究主要變差形態(tài)的對象.使用「全距及平均數(shù)」或「變差數(shù)分析」方法對量具進行分析.于制程中隨機抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程.選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進行量測,測試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進行記錄,研究其重復性及再現(xiàn)性(作業(yè)員應熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)，同時評估量具及對不同操作員熟練度.

第二版11/57重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析決定研究主要變差形態(tài)的對象77針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應是被量測物品公差的1/10,(即其最小刻度應能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差較小者;如:過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m,則量測應選擇精確度為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是被量測物品公差的1/5。試驗完后,測試人員將量具的重復性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進行計算(R&R數(shù)據(jù)表),(R&R分析報告),依公式計算并作成R管制圖或直接用表計算即可第二版12/57重復性與再現(xiàn)性（R&R）之分析針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應是78結果分析

:當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時.量具的結構需再設計增強及應加以保養(yǎng).量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善.產(chǎn)品的變異出現(xiàn)異常.當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)時.作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式不熟悉應加強教育,作業(yè)標準應再明確訂定或修訂.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.量具的校正未確實執(zhí)行。第二版13/57結果分析:當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時.第79

量測系統(tǒng)R&R分析(均值——極差法)這里介紹常用的均值——極差法，用來研究量測系統(tǒng)的雙性：R&R。它也稱大樣法(LongMethod)。研究R&R的前提是量測系統(tǒng)已經(jīng)過校準，而且其偏倚、線性及穩(wěn)定性已經(jīng)過評價并認為可接受。第二版14/57

量測系統(tǒng)R&R分析(均值——極差法)這里介紹常用的均值80（例1）三位作業(yè)者對10個零件分別量測，每個零件量測兩次，數(shù)值如下表所列（例1）三位作業(yè)者對10個零件分別量測，每個零件量測兩次，數(shù)81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個被測零件，按1、2、……，編號。被選定零件盡可能反映整個過程的變差。1.1測取數(shù)據(jù)：A以隨機順序測取所有數(shù)據(jù)并記錄之，B、C在不知他人量測結果的前提下，以同樣方法量測各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。再以隨機順序重復上述量測r次(如2~3次)。第二版15/57以下舉一典型情況說明此方法1確定M名操作者A、B、C……，822數(shù)據(jù)處理2.1極差計算第二版16/572數(shù)據(jù)處理第二版16/57832.2均值計算第二版17/572.2均值計算第二版17/57843結果分析以下計算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎，即變差=5.15σ。3.1重復性第二版18/573結果分析第二版18/57853.2再現(xiàn)性第二版19/573.2再現(xiàn)性第二版19/57863.3量測系統(tǒng)雙性（R&R）3.4零件變差零件數(shù)N23.6532.7042.3052.0861.9371.8281.7491.67101.62第二版20/57RP為零件的最大差異，K3為系數(shù)與零件數(shù)有關3.3量測系統(tǒng)雙性（R&R）零件數(shù)N23.6532.7873.5總變差3.6各變差占總變差的百分比%AV=AV/TVX100%%R&R=R&R/TVX100%%PV=PV/TVX100%%EV=EV/TVX100%第二版21/573.5總變差第二版21/5788應同時將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：<10%可接受；10~30%——有條件可接受；>30%——不可接受，應改進。第二版22/57應同時將EV、AV、R&R各值與公差帶寬度比較，得出各變差占89數(shù)值<10%的誤差量測系統(tǒng)可接受.10%<數(shù)值<30%的誤差量測系統(tǒng)可接受或不接受,決定于該量測系統(tǒng)之重要性,量具成本、修理所需之費用等因素，可能是可接受的.數(shù)值>30%的誤差量測系統(tǒng)不能接受,須予以改進.進行各種勢力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必要時更換量具或?qū)α烤咧匦逻M行調(diào)整,并對以前所量測的庫存品再抽查檢驗,如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨通知客戶,協(xié)調(diào)處理對策.第二版23/57量具重復性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準則：第二版23/57量具重復性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準則90習題：XYZ公司根據(jù)控制計劃中要求針對游標卡尺作R&R分析，選定3名操作者A、B、C，選定10個被測零件，按1、2、……10編號，其所測結果均記錄在表17-2中，請根據(jù)該表所測結果計算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根據(jù)%R&R的計算結果請判定此游標卡尺是否符合要求？第二版24/57習題：XYZ公司根據(jù)控制計劃中要求針對游標卡尺作R&R分析，91穩(wěn)定性分析之執(zhí)行(Stability)選取一個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個落在中心值域的零件\當成標準值,且應針對預期測試值的最低值，最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,并對每個樣本或標準件單獨量測并繪制控制圖.(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，只需做中間值那個就可以了)第二版26/57穩(wěn)定性分析之執(zhí)行(Stability)選取一個樣品,并建立92量測系統(tǒng)分析（MSA）課件93量測系統(tǒng)分析（MSA）課件94穩(wěn)定性（Stalility）穩(wěn)定性又稱漂移（Drift），是指不同時間量測值的變異此量測的方式可有兩種：1、以相同標準件在不同時間量測同一量具所得的變異。2、以相同量具在不同時間量測同一零件所得的變異穩(wěn)定性可用下面圖形表示：時間1時間2穩(wěn)定性穩(wěn)定性（Stalility）穩(wěn)定性又稱漂移（Drift），是95定期(時、天、周)對標準件或樣本量測3～5次.注意,決定樣本量及頻度的考慮因素應包括要求多長時間重新校正或修理次數(shù),量測系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境(條件)等.

將量測(數(shù)據(jù))值標記在X-RCHART或X–SCHART上.

計算管制界限,確定每個曲線的控制限并按標準圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。第二版27/57定期(時、天、周)對標準件或樣本量測3～5次.注意,決定96計算標準差,并與量測過程偏差相比較,以評估量測系統(tǒng)的重復性是否適于應用.不可以發(fā)生此項之標準大于過程標準差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表量測之變異大于制程變異，此項儀器是不可接受的。第二版28/57計算標準差,并與量測過程偏差相比較,以評估量測系統(tǒng)的重復97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)不可以有點子超出控制界限，(二)不可以有連續(xù)三點中有二點在A區(qū)或A區(qū)以外之位置，(三)不可以有連續(xù)五點中有四點在B區(qū)或B區(qū)以外之位置，(四)不可有連續(xù)八點在控制圖之同一側，(五)不可以有連續(xù)七點持續(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98偏移（Bias）偏移又稱為準確度（Accuracy），是指量測觀察平均值與基準值的差值，而基準值可籍由較高等級的量具量測數(shù)次的平均值而得，偏移可以下面圖形表示：偏移（標準度）

VT

VAVT：基準差VA：量測平均值偏移（Bias）偏移又稱為準確度（Accuracy），是指量99偏倚分析之執(zhí)行

(Bias)獨立取樣法:選取一個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個落在中心值域的零件,當成標準值,且應針對預期測試值的最低值、最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,每個樣本都要求單獨分析，并對每個樣本或標準件量測10次,計算其平均值,將其當成“基準值”

.由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件量測10次.并計算出平均值,此值為“觀測平均值”

.第二版30/57偏倚分析之執(zhí)行(Bias)獨立取樣法:第二版30/57100計算偏倚:偏倚=觀察平均值（VA）–基準值（VT）制程變異=6σ（3σ）如果需要一個指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差(或公差)，就把偏倚轉化為過程變差(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算，式中用公差代替過程變差。第二版31/57計算偏倚:第二版31/57101偏移（Bias）（例3）1位作業(yè)者量測1個零件10次，量測值如下：X1=0.75X6=0.80X2=0.75X7=0.75X3=0.80X8=0.75X4=0.80X9=0.75X5=0.65X10=0.70量測平均值VA=Xi/10=0.75,已知該零件的基準值VT為0.8mm，零件的過程變差為0.70mm則Bias=VA-VT=0.75-0.80=-0.05%Bias=100（|Bias|/過程變差）=100（0.05/0.70）=7.1%偏移（Bias）（例3）1位作業(yè)者量測1個零件10次，量測值102判定:針對偏倚之部份，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%；應依據(jù)儀器之使用目的來說明其接受之原因。其偏倚%大于30%者，此項儀器不適合使用。第二版32/57判定:針對偏倚之部份，判定之原則為：第二版32/57103如果偏倚較大，查找以下可能的原因：標準或基準值誤差，檢驗校準程序。儀器磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應制定維護或重新修理的計劃。制造的儀器尺寸不對。儀器量測了錯誤的特性。儀器校準不正確，復查校準方法。評價人員操作儀器不當，復查檢驗方法。儀器修正計算不正確。第二版33/57如果偏倚較大，查找以下可能的原因：標準或基準值誤差，檢驗校準104線性分析之執(zhí)行(Linear)

獨立取樣法:針對產(chǎn)品所須使用之范圍，利用標準件或產(chǎn)品樣本(一般區(qū)分為五個等分，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，如果是采用標準件須有真值，如果是使用產(chǎn)品樣本時，則這些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)精密量測十次以上，再予以平均，以此當做是「真值」或「基準值」。由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件量測10次.并計算出平均值,此值為“觀察平均值”

.第二版34/57線性分析之執(zhí)行(Linear)獨立取樣法:第二版34/105計算偏倚:偏倚=觀察平均值–基準值過程變差=6σ（3σ）繪圖:X軸=基準值Y軸=偏倚其方程式為:y=a+bx再分別計算其截距，斜率，擬合優(yōu)度，線性，線性%等第二版35/57計算偏倚:第二版35/57106公式第二版36/57(R2：為回歸線的GoodnessofFit)公式第二版36/57(R2：為回歸線的Goodnesso107判定:針對重要特性其線性度%<5%

一般特性其線性度%<10%

線性度%>10%以上者判為不合格，此項之儀器不適合使用。第二版37/57判定:第二版37/57108如果量測系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：在工作范圍內(nèi)上限或下限內(nèi)儀器沒有正確校準最小或最大值校準量具的誤差磨損的儀器儀器固有的設計特性第二版38/57如果量測系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：在工作范圍內(nèi)上限或下109何謂計數(shù)型量具

就是把各個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。計數(shù)型量具不能象計量型量具指示一個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何謂計數(shù)型量具就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足110小樣法之做法

先選取二十個零件來進行。

選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次量測所有零件。

在選取二十個零件時，必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值。

所有的量測結果(每個零件測四次)一致則接受該量具，否則應改進或重新評價該量具，如果不能改進該量具，則不能被接受并且應找到一個可接受之替代量測系統(tǒng)。

第二版40/57小樣法之做法先選取二十個零件來進行。第二版40/57111第二版41/57一個典型的用于計數(shù)型量具研究小樣法的表格如下：第二版41/57一個典型的用于計數(shù)型量具研究小樣法的表格如112線性（Linearity）線性是指量具在使用范圍內(nèi)偏移（準確度）差異的分布狀況。作業(yè)者量測5個不同零件，其真值分別為2.00mm,4.00mm,6.00mm,8.00mm及10.00mm，每個零件量測12次，如下頁所示：線性（Linearity）線性是指量具在使用范113線性（Linearity）線性（Linearity）114線性（Linearity）依據(jù)上表，可計算出每個零件的平均值及偏移，再依據(jù)真值與偏移的關系，可知其此量具的線性分布狀況如下圖所示：0-0.20-0.40-0.600.200.400.602.004.006.008.0010.00（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最短的距離（表變異最?。┚€性（Linearity）依據(jù)上表，可計算出每個零件的平均值115線性（Linearity）吾人可由上圖得到回歸線如下：（或由計算機求出a.b）y=a+bx其中b==-0.1317a=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GoodnessofFit）線性（Linearity）吾人可由上圖得到回歸線如下：（或由116線性（Linearity）吾人可計算Bias,Linearity,%Linearit