量测系统分析.pdf

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1、Ch3.MeasuringSystemAnalysis(MSA)量測數據在幫助我們分析一套設備或製程是否能完成所付予的任務上扮演非常重要的角色。因此，產生數據的量測系統品質相對的非常重要。例如，我們經常使用統計製程管制（SPC.StatisticalProcessControl）的手法追蹤製程的非機遇原因，然而如果量測系統的品質太低（即量測系統本身也產生很中的誤差），則在使用SPC時，非機遇性原因所造成旳變異可能為量測系統的變異所掩蓋，而無法及時發現非機遇性原因而加以控制。一個量具（gauge）被使用於測量零件而產生數據，利用量具的再現性與再生性（以下簡稱GaugeR&R）的統計性質

2、分析數據，我們可以了解數據間的變異有多少是由量具所產生，有多少是由使用量具的作員所產等等問題，再利數據的總變異或允差（Tolerance）消耗的比例可以判定此量具是否在良好的情況下運作。其分析與判定的方法因各種不同之狀態下有許多方式，下圖為選用之流程圖：量測是否可重複Yes量測是隨機進行Yes測量工作數是否超過300件No短期法是否為計量值量測NoYesYes全距法是否為計量值量測No長期法Yes是否屬長期量測Yes平均數與全距法很明顯，平均數與全距法為最常應用之方法，以下為其介紹：(a)名詞定義量具的再現性（GaugeRepeatability）：一個操作員使用一個量具測量相同零件

3、的相同特性數次所生測量數據的變異，此一又稱之為量具的變異（GaugeVariation）見圖3-1量具誤差分佈量具再現性圖3-1說明:此所謂“相同零件”是指自一批生產出相同規格零件中所抽取出的樣品。“相同特性”是指每一個零件所被測量的特性（如長度、重量等）皆相同，所謂“次數”是指每一個零件皆被測量好幾次（非破壞性試驗）。量具的再生性（GaugeReproducibility）:不同的操作員使用相同一個量具測量相同零件的相同特性數次所得到操作員數據平均值之間的變異。此又稱之為操作員變異（OperatorVariation）見圖3-2操作員Ｂ操作員Ｃ操作員Ａ圖3-2在量具再現性的定義中，

4、我們強調“一個操作員”，也就是說，由於操作員是固定一個人（其影響視為常數），因此，在量具再現性的條件下所產生數據的變異是純粹由量具本身所產生的，故又稱之為量具變異。在量具再生性的定義中，我們強調“不同的操作員”，也就是說，可能有好幾個不同的操作員使用此量具。因此在量具再生性的條件下，操作員數據平均值之間的變異即為操作員變異。(b)GaugeR&R前的準備工作在進行一個GagueR&R試驗之前，操作員的人數、被測量的零件數目、每一個零件被反覆測量的次數、被測量的零件特性，與測量的環境都必須先行決定。通常我們重點考慮下列幾點：(a)操作員：隨機選取幾個使用量具的操作員。這可以讓我們評估量

5、具對不同操作員的敏感度。(b)零件：自同一規格的零件中隨機選取5到10個零件進行測量。(c)反覆測量的次數：每一個零件的量測特性被每一個操作員反覆測量至少二次。假設我們有m個操作員，n個零件，每個零件被每一個操作員測量t次，則所測量出的數據可以填入表3-1表3-1零件12……i……n操作員12........M表3-1中每一cell（小間隔）內皆含有t個反覆的測量數據，以上所敘述的幾個考慮重點中，若操作員、零件、反覆測量的數目愈多，則分析出來的結果準確度愈高。然而數目愈多則試驗的成本也愈高，因此在數目的決定上，應考量成本以取得一個平衡點。表5-1說明(1)我們總共有n個操作員與n個零

6、件，每一個操作員與零件的組合含有t個數據。因此可以視為總共有mn組數據，每一組數據含t個數據。(2)Ｒij表示第i位操作員測量第j個零件所得第ij組數據的全距。(3)Ｘ1..表示第1個操作員測量所有數據的平均值，其餘依此類推(稱之為操作員平均值)。(4)Ｘ.1.表示第1個零件被測量所有數據的平均值，其餘依此類推(稱之為零件平均值)。定義：Ｒ0＝操作員全距（操作員平均值之最大值減最小值）。ＲP＝零件全距（尋件平均值之最大值減最小值）。Ｒ＝所有全距之總平均則：量具誤差（Gaugeerrors）之分配可視為一變數為σ２e之常態分配。σe的估計量為R/d2•。d2•是自表5-2中取得，以組數

7、（g）與每組所含數據數目（t）求出。表5-22345678910111213141511.411.912.242.462.672.832.963.063.183.273.353.4221.281.812.152.462.672.772.913.023.113.223.303.3631.231.772.122.402.502.752.893.013.113.213.293.3741.211.752.112.382.582.742.883.003.103.20