GRR-測量系統(tǒng)分析-MSA-講述

GRR-測量系統(tǒng)分析-MSA-講述第一頁，共38頁。測量系統(tǒng)分析一般來說，測量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)為獲得測量參數(shù)的過程變差的十分之一。測量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定。測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由重復(fù)測量相同部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控。測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性由GageR&R研究來確定。分析用的數(shù)據(jù)必須來自具有合適分辨率和測量系統(tǒng)誤差的測量系統(tǒng)，否則，不管我們采用什么樣的分析方法，最終都可能導(dǎo)致錯誤的分析結(jié)果。在QS9000中，對測量系統(tǒng)的質(zhì)量保證作出了相應(yīng)的要求，要求企業(yè)有相關(guān)的程序來對測量系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗證。2.測量系統(tǒng)：是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程。2第二頁，共38頁。測量系統(tǒng)溯源性3.構(gòu)成測量系統(tǒng)的主體元素之測量儀器必須經(jīng)過校準(zhǔn)至可追溯的標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)

第一級標(biāo)準(zhǔn)(連接國家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等)

第二級標(biāo)準(zhǔn)(從第一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到第二級標(biāo)準(zhǔn))工作標(biāo)準(zhǔn)(從第二級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn))國家標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)量具千分尺激光干涉儀3第三頁，共38頁。術(shù)語4.術(shù)語4.1分辨率：最小的讀數(shù)單位、測量分辨率、刻度限度或探測度。由設(shè)計決定的固有特性，是測量或儀器輸出的最小刻度單位。做GRR時選擇儀器應(yīng)該遵守1：10經(jīng)驗法則。4.2重復(fù)性EV（Repeatability）：指以同一測量設(shè)備，同一測量人員，測量同一批待測物之同一品質(zhì)特性所產(chǎn)生的測量差異。再生性AV（Reproducibility）4.3再現(xiàn)性AV（Reproducibility）：指以同一測量設(shè)備,不同測量人員測量同一批待測物之同一品質(zhì)特性所得平均測量值的差最大值。4.4GRR或量具R＆Ｒ（重復(fù)性與再現(xiàn)性）：是測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評估。4第四頁，共38頁。GRR計算測量次數(shù)23K23.652.70測量次數(shù)23D43.272.585.GRR計算5.1Rmean=(RA+RB+RC)/n,Xdiff=XMAX-XMIN,UCLR=RmeanXD4,Rmax必須小于UCLR,UCLR是Ri的上限。

5.2重復(fù)性EV（Repeatability）：

EV=RmeanxK1%EV=100[EV/T]5.3再現(xiàn)性AV（Reproducibility）：AV=[(XdiffxK2)2-EV2/(nxr)]1/2%AV=100[AV/T]測量次數(shù)23K14.563.055第五頁，共38頁。GRR計算5.4GRR或量具R＆Ｒ（重復(fù)性與再現(xiàn)性）：R&R=(EV2+AV2)1/2%R&R=100[R&R/T]T為全程公差：T=USL-LSL

T=2(USL-Xmean)

T=2(Xmean-LSL)5.5GRR計算電子表格：6第六頁，共38頁。GRR數(shù)據(jù)采集6.變異數(shù)據(jù)采集（Variabledata）將測量進(jìn)行分組，分為查核員一位及測量者，分成A和B兩組或A，B，C三組，待測物10個，待測物由查核員編號再交給測量人員測量。拿已經(jīng)確定合格之儀器（經(jīng)校正合格的計量儀器/量具/測試設(shè)備），檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的標(biāo)準(zhǔn)。儀器測量精度的選擇原則：針對重要特性(尤指是有特殊符號指定)所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/10,(即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差)。如:過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m,則測量應(yīng)選擇精確度為0.001m/m),以避免量具的鑒別力不足。一般之特性所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/5。儀器準(zhǔn)確度則至少應(yīng)該遵循1/3-1/5原則。由測量員A隨機(jī)取10個待測物進(jìn)行測量，每個待測物測量3次，并由另一觀測者填入數(shù)據(jù)表格。測量員B或C重復(fù)6.1.3進(jìn)行測量，并記錄測量數(shù)據(jù)。試驗完后,測試人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計算(R&R數(shù)據(jù)表),(R&R分析報告),依公式計算并做成R管制圖或直接用表計算即可。計算GRR時必須注意：只有公差是雙邊公差時才能進(jìn)行以上計算。計算全程公差T必須用絕對值。7第七頁，共38頁。GR&R原因分析7.GR&R原因分析原則上使用GRR的情況均有下列前提

1）本質(zhì)上是非破壞性之測量。

2）該測量特性之制程能力Cp值明顯不足。若GRR<10%，表明測量系統(tǒng)準(zhǔn)確，變異來源產(chǎn)品本身。若GRR>25%，表明測量系統(tǒng)不準(zhǔn)確，因而扭曲了產(chǎn)品的正真值。8第八頁，共38頁。GR&R原因分析測量系統(tǒng)之改善-因果圖

為何測量誤差太大電特性不穩(wěn)定測量準(zhǔn)確度差設(shè)備差異機(jī)械不穩(wěn)定設(shè)備磨損環(huán)境差異濕度改變震動因素溫度改變清潔度改變測量程式不嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)備維護(hù)未標(biāo)準(zhǔn)化校正問題測量程序未標(biāo)準(zhǔn)化人員培訓(xùn)不足人員技術(shù)差異9第九頁，共38頁。8.GR&R量測系統(tǒng)的判定1、%GR&R＜10%：可接受2、10%＜%GR&R＜30%：有條件接受，依其重要性由測量技術(shù)人員決定。當(dāng)重復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時量具的結(jié)構(gòu)需再設(shè)計增強(qiáng).量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善.量具應(yīng)加以保養(yǎng).當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復(fù)性(AV)時作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強(qiáng)教育,作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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.量具與夾具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析,并作記錄.3、%GRR＞30%：不可接受，如果經(jīng)過分析找不到根本原因，那么該設(shè)備必須修理、停用或改用其他設(shè)備

AV＞EV：人員的訓(xùn)練是必要的

EV＞AV：設(shè)備修理或停用

10第十頁，共38頁。測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的標(biāo)準(zhǔn)檢查儀器分辨率小于或等于預(yù)期工藝過程的變異/規(guī)范范圍的1/10挑選2-3操作儀器的評估人如果工藝需要多個操作員,隨機(jī)選擇2－4人如果工藝僅需要一個操作員或無操作員,則視為無操作員影響來進(jìn)行研究

(忽略再現(xiàn)性影響)從工藝過程中選擇10個樣本零件來表征整個操作范圍和各離散零件數(shù)每個操作員測量每個樣本3次(都使用相同的儀器)11第十一頁，共38頁。進(jìn)行測量研究呆在現(xiàn)場進(jìn)行研究;注意計劃外因素進(jìn)行研究–指導(dǎo)方針每個操作員對所有的樣本進(jìn)行一次隨機(jī)測量持續(xù)進(jìn)行直到每個操作員對所有的樣本完成一次測量這是試驗1確保零件進(jìn)行標(biāo)記以便于數(shù)據(jù)采集但對操作員保持“隱蔽”（無法辨別）重復(fù)需要的試驗數(shù)每個樣本應(yīng)該由每個操作員測量3次使用表格收集信息分析結(jié)果如果還有的話，確定進(jìn)一步措施12第十二頁，共38頁。Minitab中的測量系統(tǒng)分析（MSA）實例選取10個零件表征工藝過程中變異的預(yù)期范圍3個操作員隨機(jī)測量10個零件，每個零件3次打開Gage3.mtw選擇Stat>QualityTools>Gage

R&RStudy(Crossed)…13第十三頁，共38頁。Minitab中的GageR&R在Partnumbers（零件號）中輸入Part（零件）:

Operators（操作員）中輸入Operator（操作員）:

Measurementdata（測量數(shù)據(jù)）中輸入Response（響應(yīng)）:

ANOVA（方差分析）和X-bar&R分析主要的不同之處在于ANOVA將通過零件間的交互作用對操作員進(jìn)行評估ANOVA方法更保守14第十四頁，共38頁。Minitab中的GageR&R:選項5.15是studyvariation（研究變異）的默認(rèn)值z值范圍計算99%潛在的研究變異基于變異計算標(biāo)準(zhǔn)的偏移可以在所選零件的研究中看到規(guī)格界限是10.75(USL)和8.75(LSL)點擊Options…

在processtolerance（過程公差）對話框中輸入2.0(10.75–8.75=2.0)在historicalsigma（歷史西格瑪值）對話框中輸入0.195雙擊OK15第十五頁，共38頁。解釋:可接受性如果工藝過程公差和歷史西格瑪值沒有用在Minitab中,一個關(guān)鍵的設(shè)想是:選取的用于研究的樣本零件可以真實地展現(xiàn)實際工藝過程變異。這樣的話，測量系統(tǒng)的可接受性僅基于對研究中零件變異的比較。如果注意選取研究樣本零件，這將是一個有效的假設(shè)。AIAG規(guī)定“評估測量系統(tǒng)是否可以分析工藝過程的一個標(biāo)準(zhǔn)要素是零件公差或測量系統(tǒng)變異所耗費的操作過程變異”。記住指導(dǎo)方針是:10%以下誤差–可接受的從10%到30%–由于使用風(fēng)險、測量儀器的成本、修理成本等考慮也尚能接受超過30%–認(rèn)為不可接受–應(yīng)該努力全面改進(jìn)測量系統(tǒng)16第十六頁，共38頁。MinitabSixpack17第十七頁，共38頁。GageR&R間的聯(lián)系當(dāng)操作員的結(jié)果可重復(fù)以及操作員間的結(jié)果可再現(xiàn)時，可以認(rèn)為測量過程一致。當(dāng)操作員測量的變化相對于工藝過程的變化或公差范圍較小時，標(biāo)準(zhǔn)度量可以有效檢地測到零件之間的變異。測量所耗工藝過程變異的百分比(%R&R)決定了測量過程的一致性并能檢測出零件之間的變異。異變的組成百分比重復(fù)性再現(xiàn)性零件間影響方差分析工藝過程公差18第十八頁，共38頁。MinitabSixpack注意看帶條紋的柱條–它們表示總體變異對于數(shù)據(jù)影響的%。GageR&R是測量系統(tǒng)的總體變異，分為重復(fù)性和再現(xiàn)性。零件之間變異的柱條表示工藝過程變異的估計。還記得我們要進(jìn)行測量的原因嗎？工藝過程變異的估計直到輸入HistoricalSigma在檢驗員之間或檢驗員與檢驗員之間標(biāo)準(zhǔn)度量內(nèi)或一個檢驗員總體GageR&R異變的組成影響方差分析工藝過程公差百分比重復(fù)性再現(xiàn)性零件間19第十九頁，共38頁。重復(fù)性表明在極差圖中實際所有極差點在控制極限以下。任何超出極限的點都需要進(jìn)行研究。重復(fù)性:圖表視圖重復(fù)性由特別的極差圖進(jìn)行檢測，表中畫出了每個操作員測量每個零件的差異。如果被測零件的最大值和最小值間的差異未超過UCL,則視度量標(biāo)準(zhǔn)和操作員為可重復(fù)的。樣本范圍操作員的極差圖20第二十頁，共38頁。再現(xiàn)性:圖表視圖在Minitab一段（在隨后的幻燈片中討論）中的表格分析是分析確定再現(xiàn)性的最好方式。圖表中可以看出各個操作員測量相同樣本的操作員模式是否有明顯不同。測量變異總工藝過程變異分辨率樣本均值操作員的Xbar圖21第二十一頁，共38頁。MSA分析:有效系統(tǒng)期望得到的圖點均超出UCL和LCL的限制，因為該限制是由標(biāo)準(zhǔn)度量的變異所確定的。這些圖點應(yīng)該顯示出標(biāo)準(zhǔn)度量變異應(yīng)該遠(yuǎn)小于零件間的變異。如果所選樣本不能代表工藝過程的總體變異，則標(biāo)準(zhǔn)度量(重復(fù)性)變異可能大于局部變異并且使確切的范疇計算成為無效。如果操作員模式?jīng)]有可比性，則操作員和零件間存在明顯的關(guān)聯(lián)(這將在另一張幻燈片中討論)操作員的Xbar圖樣本均值22第二十二頁，共38頁。XBar圖(期望值)UCLLCL測量誤差產(chǎn)品變異XBar圖

(不可接受值)0.00000UCLLCL測量誤差產(chǎn)品變異0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.000080.000090.000100.00011MSA分析:測量誤差23第二十三頁，共38頁。MinitabSixpack極差圖是否在控制范圍之內(nèi)?X-bar圖和極差圖上的限制從何而來?我們要不要控制極差圖和X-bar圖?在我們的測量系統(tǒng)中控制范圍代表什么?操作員的Xbar圖操作員的極差圖樣本范圍樣本范圍24第二十四頁，共38頁。MinitabSixpack本圖顯示所有操作員共同繪制10個零件的數(shù)據(jù)，顯示了原始數(shù)據(jù)并強(qiáng)調(diào)突出了測量的平均值。與上圖相似，但零件是按操作員而不是按數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，此圖可以幫助識別操作員的測量結(jié)果。此圖顯示每個操作員對所有10個零件的數(shù)據(jù)。這是顯示零件與操作員之間關(guān)系的最好方式。通過零件通過操作員零件操作員零件平均操作員操作員*零件關(guān)系25第二十五頁，共38頁。通過零件:變異分析圖中顯示所有操作員共同繪制10個零件的數(shù)據(jù)。此圖應(yīng)該顯示工藝過程中最小尺寸到最大尺寸的同一個零件的圖點。如果是工藝過程中生產(chǎn)的零件，則它們有的同時在公差范圍內(nèi)和有的則公差范圍外。如果一個零件顯示出較大的分散性，則它不適宜作為測試品，因為在該零件可能體現(xiàn)不出其特性。超界零件零件26第二十六頁，共38頁。通過操作員:變化分析此圖顯示了操作員繪制的10個零件數(shù)據(jù)。紅線連接了操作員所繪制全部10個零件的平均值，紅線應(yīng)該是水平狀態(tài)的。任何明顯的傾斜表示操作員與其他操作員相比，在測量零件時有或大或小的偏移。超界操作員操作員27第二十七頁，共38頁。操作員與零件的關(guān)系操作員影響:如果平均值連線出現(xiàn)明顯的分離，則在進(jìn)行測量的操作員和被測量的零件之間存在一定關(guān)系。這不是好現(xiàn)象，需要進(jìn)行研究。零件均值操作員與零件的關(guān)系操作員28第二十八頁，共38頁。MinitabSixpack圖形輸出的問題變異的組成超界零件超界操作員操作員的極差圖操作員*零件關(guān)系操作員零件均值操作員零件百分比樣本范圍樣本均值%影響%方差分析%工藝過程%公差操作員的Xbar圖29第二十九頁，共38頁。GageR&R:數(shù)字輸出以下表中是用Mintab算出變異研究的百分比,它是每個變源占計算可能的總變異比例.5.15*SD表示總變化統(tǒng)計值99%是如何計算的，而且除非輸入了HistoricalSigma值，否則一律假設(shè)其等于真實工藝變化的99%。為了進(jìn)行工藝過程改進(jìn)，這些值應(yīng)當(dāng)小于30%30第三十頁，共38頁。GageR&R:數(shù)字輸出%用于根據(jù)已知的%進(jìn)行的測量分析，來對測量系統(tǒng)有效性進(jìn)行分級。如果工藝過程進(jìn)行順利，則%公差很重要。%總數(shù)按照數(shù)學(xué)累加也許會超過100%。區(qū)分指數(shù)值表示,在研究變異中,測量系統(tǒng)能可靠地識別不重疊測量組的數(shù)目。我們希望這個數(shù)目是5或者更高。4是臨界值。小于4意味著測量系統(tǒng)只能使用計數(shù)型數(shù)據(jù)。31第三十一頁，共38頁。讓我們再做一次選取3個零件表示預(yù)期工藝過程變異的范圍。3個操作員以隨機(jī)順序測量3個零件各3次。打開練習(xí)Gage2.mtw無可用的工藝過程歷史并且未制定公差。此數(shù)據(jù)組用于舉例說明GageR&R和標(biāo)準(zhǔn)度量運(yùn)行圖。32第三十二頁，共38頁。測量系統(tǒng)如何表示?變異的組成通過零件通過操作員操作員的極差圖均值操作員零件百分比樣本范圍樣本均值均值＝406.2%影響%方差分析操作員*零件關(guān)系操作員零件來源總體GageR&R重復(fù)性再現(xiàn)性銷售再現(xiàn)性零件之間總體變異操作員的Xbar圖33第三十三頁，共38頁。執(zhí)行測量研究如何對以下一些工藝過程建立測