GRR目視系統(tǒng)與CPK制程能力指數(shù)

GRR&CPK精密量測實驗室:肖貴喜

華南檢測中心第一頁，共四十八頁。CPK精密量測實驗室:肖貴喜

2001/04/05華南檢測中心第二頁，共四十八頁。cpkcpk:Capabilityindexofprocess

製程能力指數(shù)目的:評估製程滿足實際尺寸要求的能力,並以此統(tǒng)計分析結(jié)果確定生產(chǎn)能力是否滿足大批量生產(chǎn)之要求第三頁，共四十八頁。ISO9000標(biāo)準(zhǔn)推薦五大統(tǒng)計技術(shù):

實驗設(shè)計和析因分析方差分析和回歸分析顯著性檢驗質(zhì)量控制圖和累積技術(shù)統(tǒng)計抽樣第四頁，共四十八頁。數(shù)理統(tǒng)計理論依數(shù)理統(tǒng)計理論,當(dāng)生產(chǎn)過程穩(wěn)定時,絕大多數(shù)計量值特性服從常態(tài)分佈(不合格品數(shù)服從二項分布,缺陷數(shù)服從泊松分布,而二項分布.泊松分布的極限分布又均是常態(tài)分佈)對一個正常的過程參數(shù)(比如:尺寸)隨機(jī)抽樣,(計量值)數(shù)據(jù)應(yīng)呈現(xiàn)常態(tài)分佈(正態(tài)分佈,或名高斯分布)第五頁，共四十八頁。常態(tài)分布的特點:

非負(fù)性歸一性對稱性依概率理論計算,99.73%的樣本將落在+/3σ的范圍內(nèi),只有很小的概率(0.27%)不在+/3σ的范圍內(nèi),由於小概率事件一般不會發(fā)生,故可認(rèn)為不會有尺寸在規(guī)格之外Cp及Cpk(Capabilityindexofprocess)即是依此理論對製程能力予以評估F(x)x6σ3σ-3σ21e-(x-)222F(x)=第六頁，共四十八頁。標(biāo)準(zhǔn)差的計算

標(biāo)準(zhǔn)差主要是用以衡量觀測資料與平均數(shù)之間的差異量數(shù)。根據(jù)一組樣本估計其標(biāo)準(zhǔn)差。第七頁，共四十八頁。Cp:製程能力Cp(製程能力):Cp=TOL/6σ設(shè)計公差與制程整個變異的比值,它反映的是設(shè)計的極限指數(shù).是對制程潛在能力的測定,一個高的Cp指數(shù)表明制程具有好的潛在的再制能力反映數(shù)據(jù)(尺寸)的波動范圍大小,Cp數(shù)值越大,尺寸波動越小,製程能力越充足.第八頁，共四十八頁。Cpk:製程能力指數(shù)

Cpk(製程能力指數(shù)):反映製程滿足實際尺寸要求的能力,Cpk數(shù)值越大,製程越能保證實際尺寸的加工要求,規(guī)格確定的中心值與制程變異相關(guān)聯(lián)的狀況,它是反映制程實際能力的指數(shù).一個較高的Cpk指數(shù)表明制程實際的生產(chǎn)再制能力在要求的范圍內(nèi).Cpu=(USL-AVERAGE)/3σ

Cpl=(AVERAGE-LSL)/3σ

Cpk=MIN(Cpu,Cpl) (對形位公差,尺寸不可能小于設(shè)計下限值,因而Cpk=Cpu) Cp>=Cpk(僅在實際加工尺寸平均值與設(shè)計中值相等時Cp=Cpu=Cpl=Cpk)

第九頁，共四十八頁。樣本選擇與結(jié)果判定用作量測分析的產(chǎn)品尺寸和樣本大小的選取由供應(yīng)商與客戶協(xié)商確定.樣本應(yīng)有足夠大小,以減少抽樣誤差對製程的判定:Cpk<1.33

製程能力不足

1.67>=Cpk>=1.33 製程能力滿足

Cpk>1.67

製程能力過足

第十頁，共四十八頁。GRR精密量測實驗室:肖貴喜

2001/4/1

GaugeRepeatability

andReproducibility華南檢測中心第十一頁，共四十八頁。目錄量測系統(tǒng)構(gòu)成量測系統(tǒng)變異系統(tǒng)分析概述DELLGRR實驗設(shè)計NOKIAGRR實驗設(shè)計什麼叫GRR?為何要研究GRR?如何進(jìn)行GRR設(shè)計與分析第十二頁，共四十八頁。量測系統(tǒng)構(gòu)成量測系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)件操作者量具第十三頁，共四十八頁。Measurement

ErrorTrueValueMeasurementSystemObservedData第十四頁，共四十八頁。量測系統(tǒng)之變異

v量測值=

v真值+v誤差第十五頁，共四十八頁。量測系統(tǒng)之統(tǒng)計特性進(jìn)行制程能力分析的先決條件:

量測系統(tǒng)有足夠的能力量測系統(tǒng)均須在統(tǒng)計管制下而其所產(chǎn)生之變異應(yīng)根源于共同原因,而非特殊原因量測系統(tǒng)之變異須相對小于生產(chǎn)製程之變異量測系統(tǒng)之變異須相對小于規(guī)格界限量測系統(tǒng)之最小刻度須相對小于製程變異或規(guī)格界限之較小者第十六頁，共四十八頁。量測系統(tǒng)分析術(shù)語準(zhǔn)確度(Accuracy)重複性(Repeatability)再生性(Reproducibility)穩(wěn)定性(Stability)線性(Linearity)等效性(Equivalence)第十七頁，共四十八頁。準(zhǔn)確度指量測平均值或?qū)嶋H量測值與真值之一致程度Bias=μ-μ0,偏差越小,準(zhǔn)確度越高準(zhǔn)確度可通過校正得到糾正第十八頁，共四十八頁。Bias

isthedifferencebetweentheobservedaverageofthemeasurementsandthereferencevalue.TrueAverageAccuracyObservedAverage第十九頁，共四十八頁。重複性(Repeatability)重複性又稱為量具變異,是指用同一種量具,同一位作業(yè)者,當(dāng)多次量測相同零件之指定特性時之變異在完全相同的量測條件下,重複之量測值間的差異為量測系統(tǒng)本身產(chǎn)生的差異,隨機(jī)誤差范疇第二十頁，共四十八頁。RepeatabilityIsthevariationinmeassurementsobtainedwithonemeasurementinstrumentwhenusedseveraltimesbyoneappraisermeasureingtheidenticalcharacteristicsonthesamepart.Rebetability第二十一頁，共四十八頁。再生性(Reproducibility)再生性又稱作業(yè)者變異,指不同作業(yè)者以相同量具量測相同產(chǎn)品之特性時,量測平均值之變異在量測之條件有所變化下,重複之量測值之間的變異(操作者,裝夾,位置,環(huán)境條件,較長的時間段)為外在因素引起之量測系統(tǒng)的變異第二十二頁，共四十八頁。ReproduceabilityIsthevariationintheaverageofthemeasurementsmadebydifferentappraisersusingthesamemeasuringinstrumentwhenmeasuringtheidenticalcharacteristiconthesamepart.ReproducibilityOperatorBOperatorA第二十三頁，共四十八頁。GRR實驗GRR:GaugeRepeatabilityandReproducibility標(biāo)準(zhǔn)(量具)的重複性與再生性目的:評估一個量測系統(tǒng)的量測能力,並以此統(tǒng)計分析結(jié)果作為對操作者.量測設(shè)備巒異狀況之改善參考第二十四頁，共四十八頁。DELLGRR實驗第二十五頁，共四十八頁。DELLGRR實驗決定進(jìn)行分析之產(chǎn)品及量具決定參與分析之量測人數(shù),最少2人決定進(jìn)行分析之產(chǎn)品取樣數(shù)(至少5件,10件為宜,樣本間可以有較大差異)決定量測次數(shù),最少2次第二十六頁，共四十八頁。GRR實驗實例選擇分析量具,標(biāo)準(zhǔn)件10件,操作者3人操作者使用同一量具,分別每天量測10件標(biāo)準(zhǔn)件一次,3天共3次,操作者間應(yīng)不知道其他操作者的量測值,並且每天10件標(biāo)準(zhǔn)件其編號順序應(yīng)改變將3*10*3=90筆數(shù)據(jù)填入下表,依表中公式計算EV=R*K1,R=(R1+R2+R3)/3AV=(XDIFF*K2)^2-(EV^2/N*T)開啟文件B開啟文件A第二十七頁，共四十八頁。量測系統(tǒng)的判定GRRGRR<10%量具系統(tǒng)可接受10%<GRR<30%可接受.可不接受,決定于該量具系統(tǒng)之重要性,修理所需之費用等因素GRR>30%量具系統(tǒng)不能接受,須予以改進(jìn)第二十八頁，共四十八頁。量具重複性與再生性之比較重複性>再生性量測儀器需加以保養(yǎng)或維修,量具校正未落實產(chǎn)品之變異出現(xiàn)異常量具之夾緊或定位不一致或不良再生性>重複性刻度判讀不佳作業(yè)者對量具使用不熟練可能需要輔助儀器協(xié)助作業(yè)者使用量具第二十九頁，共四十八頁。NOKIAGRR實驗第三十頁，共四十八頁。變異分析方法是一種標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計學(xué)的技術(shù),它可用作分析量測誤差或進(jìn)行量測系統(tǒng)其他變異原因的探究.特性:

隨機(jī)化(Randomization)

統(tǒng)計的獨立性(StatisticalIndependence)第三十一頁，共四十八頁。一.量測系統(tǒng)變異分類:

工件的變異操作者的變異操作者與工件的相關(guān)性量測儀器的變異第三十二頁，共四十八頁。GRR變異分析(量測系統(tǒng)的變異)Repeatability-Gaugecapability

(EquipmentVariation)Reproducibility-Operatorcapability

(AppraiserVariation)

Operator

Operatorbypart第三十三頁，共四十八頁。樣品要求:隨機(jī)地選取正常的生產(chǎn)過程中最大范圍的樣品(包括超出規(guī)格的樣品)儀器要求:確保量測儀器是依照正確的國際認(rèn)可的最新標(biāo)準(zhǔn)得到了校正量測儀器應(yīng)能辨別1/10的制程變化二、GRR的執(zhí)行步驟第三十四頁，共四十八頁。GRR的執(zhí)行步驟(續(xù))對操作者的要求:每位操作者得到了良好的教育訓(xùn)練,能熟練正確地操作量測儀器確保每個操作者完全明白進(jìn)行GRR分析的每一個步驟分析前的準(zhǔn)備:

準(zhǔn)備10件樣品,由3名操作者進(jìn)行測試第三十五頁，共四十八頁。具體執(zhí)行:

鑒定者在樣品上於操作者不知道的地方作好1~10的標(biāo)記,以方便記錄量測結(jié)果第一位操作者依次量測樣品(隨機(jī)選取量測樣品),並將量測結(jié)果記錄下來第二、第三位操作者依次完成上面的步驟(注意每個操作者之間是獨立的)待第一循環(huán)結(jié)束,三位操作者將分別進(jìn)行第二組數(shù)據(jù)的獲取(樣品是隨機(jī)選取)數(shù)據(jù)結(jié)果將記錄下量測儀器的估讀位GRR的執(zhí)行步驟(續(xù))第三十六頁，共四十八頁。三、GRR報表分析量測數(shù)據(jù)填入供應(yīng)商生產(chǎn)信息量測信息及備注第三十七頁，共四十八頁。用P值來決定應(yīng)采用的分析系統(tǒng):

若P≦0.25,表明有操作者與工件的相關(guān)性若P>0.25,則可不計操作者與工件的相關(guān)通過所做的分析,Nokia將對潛在的問題作進(jìn)一步的評估和分析重復(fù)做GRR的研究分析,量測系統(tǒng)的能力得以提升GaugeR&R變異結(jié)果分析第三十八頁，共四十八頁。AnalysisofVarianceTable

(P≦0.25)第三十九頁，共四十八頁。GaugeR&RTable第四十頁，共四十八頁。四、GRR結(jié)果分析GRR最終的分析結(jié)果以百分比的形式給出分析結(jié)果的判定依如下規(guī)定:<10%-ExcellentCapability(NMPTarget) 10-20%-GoodCapability(MaybeAcceptable) 20-30%-MarginalCapability(NeedstobeInvestigated)>30%-MeasurementSystemNOTCapable第四十一頁，共四十八頁。特征GRR的特點將樣品與規(guī)格規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,與規(guī)格相符則為合格,否則為不合格.

只能作出允收與拒收的判斷,而不能指出樣品好與不好的具體程度.PASSFAIL第四十二頁，共四十八頁。可用來確定一個量測系統(tǒng)的能力、一致性及信賴程度.評估一個檢驗過程的可靠程度:重復(fù)性:檢驗者個人對一樣品進(jìn)行多次判斷的一致性;再現(xiàn)性:多個檢驗人員之間對某樣品進(jìn)行判定的一致性;校驗結(jié)果:檢驗者的判斷結(jié)果與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是否一致特征GRR的用途第四十三頁，共四十八頁。SHORTMETHOD:

選取20件樣品,2名檢驗人員,每人進(jìn)行兩次測試.

LONGMETHOD:

在制程中挑選出8件樣品,每件樣品檢測20次,由結(jié)果繪出量測特性曲線圖.研究特征GRR的方式第四十四頁，共四十八頁。二、特征GRR之執(zhí)行要項確定待檢樣品的特征種類及制訂檢驗程序.樣品的數(shù)量要大以滿足產(chǎn)生一個可接受的狹窄的信賴區(qū)間.(Nokia限定取100個樣品)試驗的樣品盡可能是在允收與拒收邊緣,且合格與不合格的樣品數(shù)大致相等.由兩個或兩個以上從事特征檢驗的專家對選出的樣品進(jìn)行鑒定以作為試驗的標(biāo)準(zhǔn).將專家判定的結(jié)果記入“DataEntrySheet”之相應(yīng)欄位中.(必須確保與“特性說明”欄中的拼寫要一致)選出3名檢驗者參加此項檢驗.告知檢查者檢驗的特征種類.強(qiáng)調(diào)缺陷的判定標(biāo)準(zhǔn)和檢驗過程步驟.