1、Gauge Repeatability & Reproducibility,2007.5 Q1 Training,CFMA Q1&Export STA,课程内容安排,一：MSA(测量系统分析)简介 二：GR&R 三：GR&R事例,使用Minitab作GR&R分析 四：II.5.量具校准和使用(Manufacture Site Assessment),课程目标,到本课程结束时，学员应能：知道为什么要做测量系统分析 理解GR&R 了解使用Minitab作GR&R. 理解Q1-MSA II.5的要求,一：MSA介绍,测量系统分析的目的,测量系统分析的目的是确定所使用的数据是否可靠 测量系统分析还可以
2、： 评估新的测量仪器 将两种不同的测量方法进行比较 对可能存在问题的测量方法进行评估 确定并解决测量系统误差问题,1:测量系统,测量系统：用来对被测量特性定量测量或定性评价的仪 器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环 境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。,数据的类型 计量型数据 Variable data 计数型数据 Attribute data如何评定数据的质量 测量结果与“真值”的差越小越好 数据质量是用多次测量的统计结果进行评定,2: 测量数据的质量,计量型数据的质量 均值与真值（基准值）之差 方差的大小 计数型数据的质量 对产品特性产生错误分级的概率,A 用于判断产品
3、是否合格.B 用于分析生产过程。确定两个或多个变量之间是否有显著关系。,3:测量结果-数据的用途,4:测量过程,用来对被测量特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境。,5:测量过程变差源,S 标准 W 工件(如,零件) I 仪器 P 人/程序 E 环境,根据变差的来源和特点，分为:位置变差：偏倚，稳定性和线性；宽度变差：重复性和再现性。,6:测量系统变差类型,测量结果的平均值与参考 值的差异 参考值是一个预先认定的 参考标准. 该标准可用更 高一级测量系统测量的平 均值来确定(例如：高一级 计量室),偏倚（BIAS）,在一段时间内，测量结果 的分布无论是均值
4、还是标 准偏差都保持不变和可预 测的通过较长时间内，用被监 视的量具对相同的标准或 标准件的同一特性进行测量的总变异来监 视可用时间走势图进行 分析,稳定性（Stability）,造成不稳定的可能因素,仪器需要校准，(缩短校准周期) 仪器、设备或夹具的磨损 正常的老化或损坏 维护保养不好：空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、 尘土、清洁 基准的磨损或损坏，基准的误差 不适当的校准或使用基准设定,生产过程中的测量结果通常有两个用途：A 产品控制：判断产品合格与否 B 过程控制：判断生产过程是否稳定,7:测量过程变差对决策的影响,对产品决策的影响,下限,上限,上限,下限,或,或,第II型错误：漏判，将
5、不合格的判断成合格的,第I型错误：误判，将合格的判断成不合格的,A 产品控制：判断产品合格与否为了最大限度地做出正确的判断，可以有两个选择：一是改进过程：减少生产过程的变差，不生产落在区的零件。二是改进测量系统：减少测量系统变差从而减少区，所有零件将在区。,公差下限,公差上限,公差下限,公差上限,公差下限,公差上限,改进测量系统,B 过程控制：对于过程控制，希望能知道：过程是否稳定、受控，过程能力是否可接受。,2,2,2,观测到的过程变差,实际的过程变差,测量系统的变差,2,2,2,测量系统的变差过大：a 将普通原因判为特殊原因b 将特殊原因判为普通原因c 过低估算过程能力指数,70%,60%
6、,50%,40%,10%,30%,测量系统变差对过程能力计算的影响,测量仪器分辨率 （测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%） 测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。,8：测量仪器分辨力,（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%）,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0 B=2.0,A=2.25 B=2.00,因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。,第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产
7、生不同的测量结果。,有效分辨率（discrimination）,考虑到整个测量系统变差时的分级大小叫有效分辨率。要求不低于过程变差或允许偏差（ tolerance）的十分之一。数据分级(ndc)的计算为零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受。,二： GR&R,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,在确定的测量条件下，来源于连续试验的普通原因随机变差。或由一个评价人多次使用同一个测量仪器
8、，测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。,重复性：,重复性指同一 人使用同一测量工具对同一对象（产品）的同一特性进行多次测量中产生的变差，用于估计短期的变差。,Master Value,A,B,问答,零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本的一致性 仪器内部：维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好 标准内部：质量、等级、磨损 方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度的变差 评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、疲劳,造成重复性的可能原因：,再现性：测量过程中由于正常条件改变所产生的测量均值的变差。或在一个稳定环境下，应用相同的测量仪器和方法，相
9、同零件不同人之间测量值均值的变差,再现性：,再现性指不同的人在对同种特性进行测量时产生的变差,A,B,问答,造成再现性误差的潜在原因,零件之间（抽样样本）：使用相同的仪器、操作者和方法测量A、B、C零件类型时的平均差异 仪器之间：在相同零件、操作者和环境下使用A、B、C仪器测量的平均值差异。注意：在这种情况下，再现性误差通常还混有方法和/或操作者的误差。 标准之间：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响。,一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GR&R变差等于系统内和系统间变差之和。,GR&R,GR&R分析的三种方法,极差法：短期方法，快速的近似值均值极差法：长期方法，将变差分解为重复
10、性和再现 性。ANOVA分析法：标准的统计技术，可将变差分为四类： 零件、评价人、零件与评价人之间的相互作用，以及量 具造成的重复误差。,% R&R Results 10% 好 10% 30% 可以接受，视被测量特性的重要程度和测量成本等因素而定。 30% 测量系统需要改进,Gage R&R 判断原则,平均极差 = = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4GR&R = /d = 1.4 / 1.19 = 1.76% Gage R&R = GR&R / 过程标准差 = 6.1 / 20 * 5.15 * 100 % = 30.5%,快速GR&R（极差法）,d常数表,制造过程总标准差
11、 = 20/5.15,= 最大值-最小值,结论的正确性80%,均值-极差法,均值-极差（X-R）法是确定测量系统的重复性和再现性的数学方法，步骤如下：1 选择3个测量人（A, B,C）和10个测量样品。 测量人应有代表性，代表经常从事此项测量工作的QC人员或生产线人员 10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则会严重影响研究结果。2 校准量具,3 测量，让三个测量人对10个样品的某项特性进行测试，每个样品每人测量三次，将数据填入表中。试验时遵循以下原则：盲测原则1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。盲测原则2：三个
12、人之间都互相不知道其他人的测量结果。 4 结果分析,计算A测的所有样品 的总平均值XA。,同样方法计算 RB, XB, RC, Xc,对每个样品由三个人所测得的 9个测试值求平均值， 计算这些均值的极差Rp,计算A对每个样品三次 测试结果的极差， 然后计算10 个样品 的极差的均值RA,R=(RA+RB+RC)/3 XDIFF=MaxXA,XB,XC-MinXA,XB,XC 重复性-设备变差 EV=RK1 再现性-测验人变差 AV= (XDIFF K2)2-(EV2/nr) 过程变差 PV=RP K3 R&R= (EV2+AV2) 总变差 TV= (R&R2+PV2) %EV=EV/TV %A
13、V=AV/TV %R&R=R&R/TV %PV=PV/TV P/T=R&R/Tolerance,n=样品个数 r=每个人对每个样品的试验次数,r,K1,2 3,4.56 3.05,K2,2 3,3.65 2.70,测试人数,n,K3,7 8 9 10,1.82 1.74 1.67 1.62,K1=5.15/d*2,*AV计算中，如根号下出现负值，AV取值0,卡尺的R&R研究 Excel 运算,极差控制图确定测量过程是否接受评价人的工作状态(测量方法)评价人之间对每个零件的一致性量具精度重复性,多于一半的点落在控制限外边，测量系统能够充分探测零件之间的变差测量系统能够提供对过程分析和过程有用的信
14、息。,少于一半的点落在控制限外边：测量系统缺乏足够的分辨率样本不能代表期望的制造过程变差。,ANOVA分析法： 标准的统计技术，可将变差分为四类： 零件、评价人、零件与评价人之间的相互作用，以及量 具造成的重复误差。,使用Mintab分析,Two-Way ANOVA Table With Interaction Source DF SS MS F P Part 9 2.05871 0.228745 39.7178 0.00000 Operator 2 0.04800 0.024000 4.1672 0.03256 Operator*Part 18 0.10367 0.005759 4.4588
15、 0.00016 Repeatability 30 0.03875 0.001292 Total 59 2.24912 Gage R&R %Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.004437 10.67 Repeatability 0.001292 3.10 Reproducibility 0.003146 7.56 Operator 0.000912 2.19 Operator*Part 0.002234 5.37 Part-To-Part 0.037164 89.33 Total Variation 0.0416
16、02 100.00 StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.066615 0.34306 32.66 68.61 Repeatability 0.035940 0.18509 17.62 37.02 Reproducibility 0.056088 0.28885 27.50 57.77 Operator 0.030200 0.15553 14.81 31.11 Operator*Part 0.047263 0.24340 23.17 48.68
17、 Part-To-Part 0.192781 0.99282 94.52 198.56 Total Variation 0.203965 1.05042 100.00 210.08 Number of Distinct Categories = 4,Mintab分析输出页面,OK,需要改进,“变差在那里？”,EV= Equipment Variation (Repeatability) AV= Appraiser Variation (Reproducibility) R&R= Repeatability & Reproducibility PV= Part Variation TV= Tot
18、al Variation of R&R and PV K1-Trial, K2-Operator, & K3-Part Constants,GR&R研究中的名词,三： GR&R示例,使用Minitab作GR&R分析,四：II.5.量具校准和使用(Manufacture Site Assessment),四：II.5.量具校准和使用(现场评审),II.5.1 供应商确保控制计划中规定的所有量具可有效使用。量具校准和量具维护计划需确保有备份量具或备份测量过程以有效支持控制计划要求的检查: a 供应商能验证每个控制计划的量具有效性。,四：II.5.量具校准和使用(现场评审),b 现场量具可用并具有适
19、当的能力(比如,适当的量具、测量方法以及数据点)以满足控制计划中的测量要求.对于一些特殊情况,如果现场的测量能力不能满足,供应商应有一个规定的方法来使用第三方的量具进行这些项目的测量,包括时间的选择和适用性等.c 供应商有证据显示已具有一个公布的进度表，并依此表行事并追踪有关测量与测试设备(包括测试软件)的校准与检验维护d 有可视化的测量程序书张贴在作业点上。,四：II.5.量具校准和使用(现场评审),II.5.2对所有的SC和CCs尽可能运用计量型量具。HIC量具则按各控制计划所列使用。所有的量具（公司和员工个人的）均按控制计划明确表列。a 公司和员工个人的量具都得到评估和追踪。b 有促进符
20、合要求的程序书在运作中,II.5.2c 如果没有使用计量型量具，供应商需提出足以令人完全信服的理由d 计数型量具也必须做量具的重复性和再现性分析(Gage R&R),四：II.5.量具校准和使用(现场评审),II.5.3 GageR&R与AIAG 测量系统分析手冊的指导要求相一致。 一旦GagR&R不符合这些指导要求，需有特定的计划来保证符合这些指导要求。此外，供应商需具备适当的测量能力以满足所有生产阶段的测量要求。a 无论产品类型或测量系统是什么，凡事用于检查福特产品的所有量具，都需要进行重复性及再现性分析。b 每一个测量系统(包含数值型量具)的重复性及再现性分析 (Gage R&R) 的操
21、作方法和频度都有明文规定,II.5.3 d 对无法达到AIAG MSA的指导要求的，必须有改善计划,四：II.5.量具校准和使用(现场评审),II.5.4供应商有明文的量具废弃/损坏规定，且所有员工必须遵守。这确保了仅有功能具备又符合规范的量具才会被使用。a 操作者了解并熟知这一程序。b 量具的丢弃/损坏记录都满足。,四：II.5.量具校准和使用(现场评审),II.5.5量具标准可追溯至符合国家标准或同等的国际标准。量具校准和维护按相应的日程安排表和规范实施。a 供应商有量具维护计划b 记录显示符合。若供应商使用块规来检定千分尺和游标卡尺，则须得到国家标准局/国家技术标准研究院(NIST)，或同等国际性机构的验证,II.5.6 供应商对防错装置进行了定期评估a 有记录证明对于车间级的所有失效模式的防错装置都进行了定期的检查（比如，每天或每一班生产前），以确保工作的有效性。b 检查频率应区分同一批次产品,四：II.5.量具校准和使用(现场评审),Thank you very much,STA WangMingyang 2007.5.18,
