測(cè)量系統(tǒng)分析(GRR)ppt課件

1、1。前言：在日常消費(fèi)中，我們經(jīng)常根據(jù)獲得的過程加工部件的丈量數(shù)據(jù)去分析過程的形狀、過程的才干和監(jiān)控過程的變化；那么，怎樣確保分析的結(jié)果是正確的呢？我們必需從兩方面來保證，一是確保丈量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性/質(zhì)量，運(yùn)用丈量系統(tǒng)分析MSA方法對(duì)獲得丈量數(shù)據(jù)的丈量系統(tǒng)進(jìn)展評(píng)價(jià)；二是確保運(yùn)用了適宜的數(shù)據(jù)分析方法，如運(yùn)用SPC工具、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方差分析、回歸分析等。 丈量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的丈量系統(tǒng)多次丈量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性：偏倚和方差來表征。偏倚指丈量數(shù)據(jù)相對(duì)于規(guī)范值的位置，包括丈量系統(tǒng)的偏倚Bias、線性Linearity和穩(wěn)定性Stability；而方差指丈量數(shù)據(jù)的分散程度，也稱為丈量系統(tǒng)的R&R，包括丈

2、量系統(tǒng)的反復(fù)性Repeatability和再現(xiàn)性Reproducibility。 丈量系統(tǒng)分析 1 丈量系統(tǒng)分析普通來說，丈量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)為獲得丈量參數(shù)的過程變差的非常之一。丈量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定。丈量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由反復(fù)丈量一樣部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控。丈量系統(tǒng)的反復(fù)性和再現(xiàn)性由Gage R&R研討來確定。分析用的數(shù)據(jù)必需來自具有適宜分辨率和丈量系統(tǒng)誤差的丈量系統(tǒng)，否那么，不論我們采用什么樣的分析方法，最終都能夠?qū)е洛e(cuò)誤的分析結(jié)果。在QS9000中，對(duì)丈量系統(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(duì)丈量系統(tǒng)的有效性進(jìn)展驗(yàn)證。2.丈量系統(tǒng)：是用來對(duì)被

3、測(cè)特性定量丈量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、規(guī)范、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得丈量結(jié)果的整個(gè)過程。2丈量系統(tǒng)溯源性3. 構(gòu)成丈量系統(tǒng)的主體元素之丈量儀器必需經(jīng)過校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范國家規(guī)范 第一級(jí)規(guī)范(銜接國家規(guī)范和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等) 第二級(jí)規(guī)范(從第一級(jí)規(guī)范傳送到第二級(jí)規(guī)范)任務(wù)規(guī)范(從第二級(jí)規(guī)范傳送到任務(wù)規(guī)范)國家規(guī)范援用規(guī)范任務(wù)規(guī)范消費(fèi)量具千分尺激光干涉儀3術(shù)語 4.術(shù)語 4.1 分辨率 ：最小的讀數(shù)單位、丈量分辨率、刻度限制或探測(cè)度。由設(shè)計(jì)決議的固有特性，是丈量或儀器輸出的最小刻度單位。做GRR時(shí)選擇儀器應(yīng)該遵守1：10閱歷法那么 。4.2 反復(fù)性EVRepea

4、tability：指以同一丈量設(shè)備，同一丈量人員，丈量同一批待測(cè)物之同一質(zhì)量特性所產(chǎn)生的丈量差別。再生性AVReproducibility4.3 再現(xiàn)性AVReproducibility：指以同一丈量設(shè)備, 不同丈量人員丈量同一批待測(cè)物之同一質(zhì)量特性所得平均丈量值的差最大值。4.4 GRR或量具R反復(fù)性與再現(xiàn)性：是丈量系統(tǒng)反復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評(píng)價(jià)。4GRR計(jì)算測(cè)量次數(shù)23K23.652.70測(cè)量次數(shù)23D43.272.585. GRR計(jì)算5.1 Rmean=(RA+RB+RC)/n, Xdiff=XMAX-XMIN, UCLR= Rmean X D4, Rmax必需小于UCLR, UCLR是R

5、i的上限。 5.2 反復(fù)性EVRepeatability： EV = Rmean x K1 %EV = 100 EV / T 5.3 再現(xiàn)性AVReproducibility：AV = ( Xdiff x K2)2 - EV2 / (n x r)1/2%AV = 100 AV / T 測(cè)量次數(shù)23K14.563.055GRR計(jì)算5.4 GRR或量具R反復(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 ) 5.5 GRR 計(jì)

6、算電子表格：6GRR數(shù)據(jù)采集6.變異數(shù)據(jù)采集Variable data將丈量進(jìn)展分組，分為查核員一位及丈量者，分成A和B兩組或A，B，C三組，待測(cè)物10個(gè)，待測(cè)物由查核員編號(hào)再交給丈量人員丈量。拿曾經(jīng)確定合格之儀器經(jīng)校正合格的計(jì)量儀器/量具/測(cè)試設(shè)備，檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范。儀器丈量精度的選擇原那么：針對(duì)重要特性(尤指是有特殊符號(hào)指定)所運(yùn)用量具的準(zhǔn)確度應(yīng)是被丈量物品公差的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)的準(zhǔn)確度是0.01m/m, 那么丈量應(yīng)選擇準(zhǔn)確度為0.001m/m), 以防止量具的鑒別力缺乏。普通之特性所運(yùn)用量具的準(zhǔn)

7、確度應(yīng)是被丈量物品公差的1/5。儀器準(zhǔn)確度那么至少應(yīng)該遵照1/3-1/5原那么。由丈量員A隨機(jī)取10個(gè)待測(cè)物進(jìn)展丈量，每個(gè)待測(cè)物丈量3次，并由另一觀測(cè)者填入數(shù)據(jù)表格。丈量員B或C反復(fù)6.1.3進(jìn)展丈量，并記錄丈量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)完后, 測(cè)試人員將量具的反復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)展計(jì)算 (R&R數(shù)據(jù)表), (R&R分析報(bào)告), 依公式計(jì)算并做成R控制圖或直接用表計(jì)算即可 。計(jì)算GRR時(shí)必需留意：只需公差是雙邊公差時(shí)才干進(jìn)展以上計(jì)算。計(jì)算全程公差T必需用絕對(duì)值。7GR&R緣由分析7. GR&R緣由分析原那么上運(yùn)用GRR的情況均有以下前提 1本質(zhì)上是非破壞性之丈量。 2該丈量特性之制程才干Cp值明顯缺乏。 假設(shè)

8、GRR25%，闡明丈量系統(tǒng)不準(zhǔn)確，因此扭曲了產(chǎn)品的正真 值。8GR&R緣由分析丈量系統(tǒng)之改善-因果圖 為何丈量誤差太大電特性不穩(wěn)定丈量準(zhǔn)確度差設(shè)備差別機(jī)械不穩(wěn)定設(shè)備磨損環(huán)境差別濕度改動(dòng)震動(dòng)要素溫度改動(dòng)清潔度改動(dòng)丈量程式不嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)備維護(hù)未規(guī)范化校正問題丈量程序未規(guī)范化人員培訓(xùn)缺乏人員技術(shù)差別98. GR&R量測(cè)系統(tǒng)的斷定 1、%GR&R10%：可接受2、10%GR&R30%：有條件接受，依其重要性由丈量技術(shù)人員決定。當(dāng)反復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時(shí) 量具的構(gòu)造需再設(shè)計(jì)加強(qiáng).量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗(yàn)點(diǎn))需加以改善 .量具應(yīng)加以保養(yǎng).當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于反復(fù)性(AV)時(shí) 作業(yè)員

9、對(duì)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)規(guī)范應(yīng)再明確訂定或修訂 .能夠需求某些夾具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的運(yùn)用量具 .量具與夾具校驗(yàn)頻率于入廠及送修糾正后須再做丈量系統(tǒng)分析, 并作記錄 .3、%GRR30%：不可接受，假設(shè)經(jīng)過分析找不到根本緣由，那么該設(shè)備必須修繕、停用或改用其他設(shè)備 AVEV：人員的訓(xùn)練是必要的 EVAV：設(shè)備修繕或停用 10丈量系統(tǒng)研討的預(yù)備檢查儀器已維修并已校準(zhǔn)至可追溯的規(guī)范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(píng)價(jià)人假設(shè)工藝需求多個(gè)操作員, 隨機(jī)選擇24人假設(shè)工藝僅需求一個(gè)操作員或無操作員, 那么視為無操作員影

10、響來進(jìn)展研討 (忽略再現(xiàn)性影響)從工藝過程中選擇10個(gè)樣本零件來表征整個(gè)操作范圍和各離散零件數(shù)每個(gè)操作員丈量每個(gè)樣本 3 次(都運(yùn)用一樣的儀器)11進(jìn)展丈量研討呆在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展研討; 留意方案外要素進(jìn)展研討 指點(diǎn)方針每個(gè)操作員對(duì)一切的樣本進(jìn)展一次隨機(jī)丈量繼續(xù)進(jìn)展直到每個(gè)操作員對(duì)一切的樣本完成一次丈量這是實(shí)驗(yàn) 1確保零件進(jìn)展標(biāo)志以便于數(shù)據(jù)采集但對(duì)操作員堅(jiān)持“隱蔽無法區(qū)分反復(fù)需求的實(shí)驗(yàn)數(shù)每個(gè)樣本應(yīng)該由每個(gè)操作員丈量3次運(yùn)用表格搜集信息分析結(jié)果假設(shè)還有的話，確定進(jìn)一步措施12Minitab中的丈量系統(tǒng)分析MSA實(shí)例選取10個(gè)零件表征工藝過程中變異的預(yù)期范圍3個(gè)操作員隨機(jī)丈量10個(gè)零件，每個(gè)零件3次翻開

11、Gage3.mtw選擇 StatQuality ToolsGage R&R Study (Crossed)13Minitab中的Gage R&R在Part numbers零件號(hào)中輸入Part零件 : Operators操作員中輸入Operator操作員: Measurement data丈量數(shù)據(jù)中輸入Response呼應(yīng) :ANOVA方差分析和X-bar & R分析主要的不同之處在于ANOVA 將經(jīng)過零件間的交互作用對(duì)操作員進(jìn)展評(píng)價(jià)ANOVA 方法更保守14Minitab中的Gage R&R : 選項(xiàng)5.15 是study variation研討變異的默許值z(mì) 值范圍計(jì)算99% 潛在的研討變異

12、基于變異計(jì)算規(guī)范的偏移可以在所選零件的研討中看到規(guī)格界限是10.75 (USL) 和 8.75 (LSL)點(diǎn)擊 Options 在process tolerance過程公差對(duì)話框中輸入2.0 (10.75 8.75 = 2.0) 在historical sigma歷史西格瑪值對(duì)話框中輸入0.195雙擊 OK15解釋:可接受性假設(shè)工藝過程公差和歷史西格瑪值沒有用在Minitab中, 一個(gè)關(guān)鍵的想象是:選取的用于研討的樣本零件可以真實(shí)地展現(xiàn)實(shí)踐工藝過程變異。這樣的話，丈量系統(tǒng)的可接受性僅基于對(duì)研討中零件變異的比較。假設(shè)留意選取研討樣本零件，這將是一個(gè)有效的假設(shè)。AIAG 規(guī)定 “評(píng)價(jià)丈量系統(tǒng)能否可

13、以分析工藝過程的一個(gè)規(guī)范要素是零件公差或丈量系統(tǒng)變異所耗費(fèi)的操作過程變異 。記住指點(diǎn)方針是:10 % 以下誤差 可接受的從10%到30% 由于運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)、丈量儀器的本錢、修繕本錢等思索也尚能接受超越30 % 以為不可接受 應(yīng)該努力全面改良丈量系統(tǒng)16Minitab Sixpack17Gage R&R 間的聯(lián)絡(luò)當(dāng)操作員的結(jié)果可反復(fù)以及操作員間的結(jié)果可再現(xiàn)時(shí)，可以以為丈量過程一致。當(dāng)操作員丈量的變化相對(duì)于工藝過程的變化或公差范圍較小時(shí)，規(guī)范度量可以有效檢地測(cè)到零件之間的變異。丈量所耗工藝過程變異的百分比 (% R&R)決議了丈量過程的一致性并能檢測(cè)出零件之間的變異。 異 變 的 組 成百分比 反復(fù)性

14、 再現(xiàn)性 零件間影響方差分析工藝過程公差18Minitab Sixpack留意看帶條紋的柱條 它們表示總體變異對(duì)于數(shù)據(jù)影響的%。Gage R&R是丈量系統(tǒng)的總體變異，分為反復(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(jì)。還記得我們要進(jìn)展丈量的緣由嗎？工藝過程變異的估計(jì)直到輸入Historical Sigma 在檢驗(yàn)員之間或檢驗(yàn)員與檢驗(yàn)員之間規(guī)范度量內(nèi)或一個(gè)檢驗(yàn)員總體Gage R&R 異 變 的 組 成影響方差分析工藝過程公差百分比 反復(fù)性 再現(xiàn)性 零件間19反復(fù)性闡明在極差圖中實(shí)踐一切極差點(diǎn)在控制極限以下。任何超出極限的點(diǎn)都需求進(jìn)展研討。反復(fù)性: 圖表視圖反復(fù)性由特別的極差圖進(jìn)展檢測(cè)，

15、表中畫出了每個(gè)操作員丈量每個(gè)零件的差別。假設(shè)被測(cè)零件的最大值和最小值間的差別未超越UCL, 那么視度量規(guī)范和操作員為可反復(fù)的。樣本范圍 操作員的極差圖20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(gè)操作員丈量一樣樣本的操作員方式能否有明顯不同。丈量變異總工藝過程變異分辨率樣本均值 操作員的Xbar圖 21MSA分析: 有效系統(tǒng)期望得到的圖點(diǎn)均超出UCL和LCL的限制，由于該限制是由規(guī)范度量的變異所確定的。這些圖點(diǎn)應(yīng)該顯示出規(guī)范度量變異應(yīng)該遠(yuǎn)小于零件間的變異。假設(shè)所選樣本不能代表工藝過程的總體變異，那么規(guī)范度量 (反復(fù)性)變

16、異能夠大于部分變異并且使確切的范疇計(jì)算成為無效。假設(shè)操作員方式?jīng)]有可比性，那么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22X Bar圖(期望值)UCLLCL丈量誤差產(chǎn)品變異X Bar圖 (不可接受值)0.00000UCLLCL丈量誤差產(chǎn)品變異0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.000080.000090.000100.00011MSA分析: 丈量誤差 23Minitab Sixpack極差圖能否在控制范圍之內(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

17、圖?在我們的丈量系統(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24Minitab Sixpack本圖顯示一切操作員共同繪制10個(gè)零件的數(shù)據(jù)，顯示了原始數(shù)據(jù)并強(qiáng)調(diào)突出了丈量的平均值。與上圖類似，但零件是按操作員而不是按數(shù)據(jù)進(jìn)展陳列，此圖可以協(xié)助識(shí)別操作員的丈量結(jié)果。此圖顯示每個(gè)操作員對(duì)一切10個(gè)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。 經(jīng)過零件經(jīng)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經(jīng)過零件: 變異分析圖中顯示一切操作員共同繪制10個(gè)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(gè)零件的圖點(diǎn)。假設(shè)是工藝過程中消費(fèi)的零件，那么

18、它們有的同時(shí)在公差范圍內(nèi)和有的那么公差范圍外。假設(shè)一個(gè)零件顯示出較大的分散性，那么它不適宜作為測(cè)試品，由于在該零件能夠表達(dá)不出其特性。超界零件零件26經(jīng)過操作員: 變化分析此圖顯示了操作員繪制的10個(gè)零件數(shù)據(jù)。紅線銜接了操作員所繪制全部10個(gè)零件的平均值，紅線應(yīng)該是程度形狀的。任何明顯的傾斜表示操作員與其他操作員相比，在丈量零件時(shí)有或大或小的偏移。 超界操作員操作員27操作員與零件的關(guān)系操作員影響: 假設(shè)平均值連線出現(xiàn)明顯的分別，那么在進(jìn)展丈量的操作員和被丈量的零件之間存在一定關(guān)系。這不是好景象，需求進(jìn)展研討。零件 均值 操作員與零件 的關(guān)系操作員28Minitab Sixpack圖形輸出的問

19、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29Gage R&R: 數(shù)字輸出以下表中是用Mintab算出變異研討的百分比, 它是每個(gè)變?cè)凑加?jì)算能夠的總變異比例. 5.15 * SD表示總變化統(tǒng)計(jì)值 99%是如何計(jì)算的，而且除非輸入了Historical Sigma 值，否那么一概假設(shè)其等于真實(shí)工藝變化的99%。為了進(jìn)展工藝過程改良，這些值該當(dāng)小于 30%30Gage R&R: 數(shù)字輸出%用于根據(jù)知的%進(jìn)展的丈量分析，來對(duì)丈量系統(tǒng)有效性進(jìn)展分級(jí)。假設(shè)工藝過程進(jìn)展順利，那么%公差很重要。%總數(shù)按照數(shù)學(xué)累加也許會(huì)超越100%。區(qū)分指數(shù)值表示, 在研討變異中, 丈量系統(tǒng)能可靠地識(shí)別不重疊丈量組的數(shù)目。我們希望這個(gè)數(shù)目是5或者更高。4是臨界值。小于4意味著丈量系統(tǒng)只能運(yùn)用計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)。31讓我們?cè)僮鲆淮芜x取3個(gè)零件表示預(yù)期工藝過程變異的范圍。3個(gè)操作員以隨機(jī)順序丈量3個(gè)零件各3次。翻開練習(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