【正文】 量測(cè)系統(tǒng)分析(MSA)目錄第1章 量測(cè)系統(tǒng)介紹 概述、目的、術(shù)語(yǔ) 1 量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性 2 量測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 3 量測(cè)系統(tǒng)的通則 3 選擇/制定檢定方法 3第2章 量測(cè)系統(tǒng)之評(píng)價(jià)2. 1概述 5 5 7 8 8 9 10 10 11 13 15 20 21 21 21 21 22 23 23 23 23 24 26 34 38 43 47 47 48第3章 附錄 52 54 55 56(Measurement System Analysis)第1章量測(cè)系統(tǒng)介紹1. 1概述、目的、術(shù)語(yǔ)我們知道，一個(gè)制程的狀況必須經(jīng)由量測(cè)來(lái)獲取相關(guān)信息，因此量測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)決定制程是否應(yīng)被調(diào)整，如果統(tǒng)計(jì)結(jié)果，制程超出管制界限，即制程能力不足時(shí)，則須對(duì)制程作某些調(diào)整，否則，制程將會(huì)在無(wú)調(diào)節(jié)的狀態(tài)下運(yùn)作。量測(cè)數(shù)據(jù)的另一用途是可以檢視二個(gè)或更多變異彼此之間是否存在某種關(guān)系性，如塑料件的尺寸將與進(jìn)料溫度有關(guān)。因此，量測(cè)數(shù)據(jù)的品質(zhì)對(duì)于制程分析結(jié)果占有相當(dāng)重要的因素，為了確保分析結(jié)果不致對(duì)制程誤判，就必須重視數(shù)據(jù)的品質(zhì)。量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)與制程是否在穩(wěn)定狀況下所獲得的多種量測(cè)有關(guān)，若在穩(wěn)定狀況下所獲得某一特性的量測(cè)數(shù)據(jù)，其結(jié)果”近似于”該特性的標(biāo)準(zhǔn)值，則數(shù)據(jù)品質(zhì)可謂”高”；若某些或全部數(shù)據(jù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值甚遠(yuǎn)，則數(shù)據(jù)品質(zhì)可謂”低”。常用于表示數(shù)據(jù)品質(zhì)高低的統(tǒng)計(jì)特性有偏差與方差，所謂偏差是指量測(cè)數(shù)據(jù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差異；所謂方差則是指量測(cè)數(shù)據(jù)本身之間差異。如果數(shù)據(jù)品質(zhì)是不可接受，則必須加以改進(jìn)，然而這常常應(yīng)改進(jìn)量測(cè)系統(tǒng)本身，而非改進(jìn)數(shù)據(jù)。因此，對(duì)于量測(cè)系統(tǒng)品質(zhì)的評(píng)估，是極其重要的，其評(píng)價(jià)程序應(yīng)包括l 設(shè)計(jì)及驗(yàn)證l 長(zhǎng)時(shí)間的能力評(píng)價(jià)l 追溯標(biāo)準(zhǔn)l 作業(yè)定義l 管制l 維修及再驗(yàn)證1. 本篇的目的在于說(shuō)明評(píng)價(jià)量測(cè)系統(tǒng)品質(zhì)之準(zhǔn)則，雖然也可以運(yùn)用在其它量測(cè)系統(tǒng)上，但主要還是以使用在工業(yè)界制程的量測(cè)系統(tǒng)為主，且特性數(shù)據(jù)可重復(fù)讀取。1. 量測(cè)（Measurement）：對(duì)某具體事物賦予數(shù)據(jù)，以表示他們對(duì)于特定特性之間的關(guān)系。賦予數(shù)據(jù)的過(guò)程稱為量測(cè)過(guò)程，而數(shù)據(jù)稱為量測(cè)值。量具（Gage）：任一可用以量測(cè)之設(shè)備，通常是用以特別稱呼使用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)者，包括GO/NOGO設(shè)備。量測(cè)系統(tǒng)（Measurement System）：操作、準(zhǔn)則、量具和其它設(shè)備、軟件及指定之一群待量測(cè)之集合，經(jīng)由完整程序而取得量測(cè)值。理想之量測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)具有零偏差、零變異的統(tǒng)計(jì)特性，但很不幸的是，這種理想的量測(cè)系統(tǒng)幾乎很少見(jiàn)的，因此，我們必須存在一個(gè)觀念，就是當(dāng)在決策時(shí)，必須考慮到所依據(jù)的是一個(gè)非理想統(tǒng)計(jì)特性之量測(cè)系統(tǒng)。所以設(shè)備管理之責(zé)任是確認(rèn)當(dāng)每一量測(cè)系統(tǒng)被使用時(shí)都具有適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。雖然每一量測(cè)系統(tǒng)可能需具備一些各別的統(tǒng)計(jì)特性，但下列舉出五項(xiàng)所有量測(cè)系統(tǒng)必備的統(tǒng)計(jì)特性：(1) 量測(cè)系統(tǒng)須在統(tǒng)計(jì)管制下，亦即量測(cè)纟統(tǒng)之變異僅根源于共同原因，而非特殊原因。(2) 量測(cè)系統(tǒng)的變異必須小于制程變異。(3) 量測(cè)系統(tǒng)的變異必須小于規(guī)格界限。(4) 量測(cè)之最小刻度必須小于制程變異或規(guī)格界限之較小者，一個(gè)通用的法則是：最小刻度應(yīng)小于制程變異或規(guī)格界限較小者之1/10。(5) 因量測(cè)項(xiàng)目的改變，量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性可能變更，但最大的量測(cè)系統(tǒng)變異必須小于制程變異或規(guī)格界限較小者。量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)中，最高級(jí)為國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的次一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，稱為初級(jí)，通常由政府部門(mén)或?qū)W術(shù)機(jī)構(gòu)取得，當(dāng)然私人公司亦可由國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)取得初級(jí)的對(duì)應(yīng)。但因初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)常常顯得太昂貴，故又可對(duì)應(yīng)至次一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，稱為第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通常由一般私人企業(yè)所取得。第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)又可被對(duì)應(yīng)到另一級(jí)，稱為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本級(jí)常用于調(diào)整在生產(chǎn)中使用的量測(cè)系統(tǒng)，又稱為生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)?？傊徊捎每勺匪葜畼?biāo)準(zhǔn)而去確定一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)的精度是難以被接受的，尤其是當(dāng)生產(chǎn)者與客戶之間的量測(cè)可能不統(tǒng)一而產(chǎn)生沖突時(shí)，更顯得可追溯的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之信賴度的重要。每一量測(cè)系統(tǒng)均應(yīng)被評(píng)估以決定是否適用于預(yù)期之工作。通常以兩階段來(lái)評(píng)估，第一階段評(píng)估是執(zhí)行測(cè)試以決定量測(cè)系統(tǒng)是否具有需求之統(tǒng)計(jì)特性，以執(zhí)行被要求之工作，又稱為階段一評(píng)估。第二階段評(píng)估是執(zhí)行定期之檢定以決定此一量測(cè)系統(tǒng)是否維持在可接受狀態(tài)，即使量測(cè)系統(tǒng)例行執(zhí)行保養(yǎng)及/或再校正、再檢定，又稱為階段二評(píng)估。量測(cè)系統(tǒng)之測(cè)試方法應(yīng)有書(shū)面化程序，包含：l 范例l 選擇量測(cè)項(xiàng)目之規(guī)格及執(zhí)行測(cè)試的環(huán)境。l 規(guī)定數(shù)據(jù)收集、記錄及分析之方式。l 定義重要條件及原則之作業(yè)方式。l 追溯之標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)選擇或制定檢定方法時(shí)，一般考慮之因素如下：(1) 是否使用可追溯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之標(biāo)準(zhǔn)？其適用標(biāo)準(zhǔn)是何級(jí)水準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)通常為評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)精確度之基本。(2) 在階段二評(píng)估測(cè)試時(shí)，應(yīng)采用盲目測(cè)量或是易于取得量測(cè)值的方式。所謂盲目測(cè)試是指當(dāng)作業(yè)者執(zhí)行量測(cè)時(shí)，事先不知被測(cè)物是否有任何不同，而在實(shí)際的量測(cè)環(huán)境下執(zhí)行量測(cè)。(3) 檢定之成本。(4) 檢定所需之時(shí)間。(5) 對(duì)于非眾所皆知的條文應(yīng)予以定義，如再現(xiàn)性、再生性….等。(6) 是否此量測(cè)系統(tǒng)所取得之量測(cè)將用以比較其它量測(cè)系統(tǒng)所取得之量測(cè)？如是，則其中之一的量測(cè)系統(tǒng)應(yīng)考慮采用可追溯(1)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之檢定方法。(7) 階段二評(píng)估之頻率，應(yīng)視該量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性對(duì)設(shè)施之重要性而定。第2章 量測(cè)系統(tǒng)之評(píng)價(jià)準(zhǔn)則2. 1概述評(píng)估一量測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確定三項(xiàng)基本問(wèn)題。(A)本量測(cè)系統(tǒng)是否具備適當(dāng)?shù)蔫b別力？(B)是否具有全時(shí)的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性？(C)量測(cè)誤差(變異)是否微??？量測(cè)系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)并真實(shí)地表示被測(cè)特性很小變化之能力，稱為鑒別力。如最小的量測(cè)刻度太大而不足以辨別制程變異，則為鑒別力不足。鑒別力不足的象征將會(huì)在RCHART上顯現(xiàn)出來(lái)，因此，若使用鑒別力不足的量測(cè)系統(tǒng)所表現(xiàn)的RCHART，將可能造成型I誤差。下圖將介紹不同鑒別力之量測(cè)系統(tǒng)，所能對(duì)制程做不同的管制。鑒 別 力計(jì)量值管制計(jì)數(shù)值管制制程分配只用1種數(shù)據(jù)分級(jí)l 只能顯示其制程主要變異來(lái)自于平均值偏移l 不可用于估計(jì)制程參數(shù)與指數(shù)l 只能顯示制程生產(chǎn)符合或不符合產(chǎn)品制程分配用2~4種數(shù)據(jù)分級(jí)l 只能用于制程變異較大的管制l 不可用于估計(jì)制程參數(shù)與指數(shù)l 只能提供粗糙的估計(jì)制程分配用5種以上數(shù)據(jù)分級(jí)l 能與管制圖一起使用l 被推薦（Number of Distinct Categories, ndc）上對(duì)管制與分析的影響圖2可說(shuō)明鑒別力不足的量測(cè)系統(tǒng)被使用在制程上的例子－ －－－－ －－－－ －平均值（）（LCL）（UCL）－－－－－平均值（）（UCL）（LCL）－－－－－－－－－－－－－－－－－－－（UCL）0(a)全距(b)全距－－－0圖2制程管制圖管制圖(a)；(b)。當(dāng)R值只有2或3個(gè)值落在管制界限內(nèi)，或R值雖有4個(gè)落在管制界限內(nèi)，但超過(guò)1/4的 R值為0，則此量測(cè)系統(tǒng)為鑒別力不足，如管制圖(b)再現(xiàn)性Repeatability()2. (量具變異)(Repeatability)－ 同一人使用同一量具量測(cè)同一零件之相同特性多次所得變異。再生性Reproducibility操作者A操作者B操作者C2. (人的變異)(Reproducibility)－不同人使用同一量具量測(cè)同一零件之相同特性所得之變異。 時(shí)間2時(shí)間1穩(wěn)定性2. (Stability)－同一人使用同一量具于不同時(shí)間在同一地點(diǎn)量測(cè)同一零件之相同特性所得之變異。觀測(cè)平均值參考值偏性3. (Bias)－同一人使用同一量具量測(cè)同一零件之相同特性多次所得平均值與工具室或精密儀器量測(cè)同一零件之相同特性所得之偏性參考值觀測(cè)平均值不偏真值或參考值之間的偏差值2. (Linearity)－指量具各作業(yè)范圍之偏性。指量具變異本身是定值，因量具本身誤差及產(chǎn)品在量具之位置差，則構(gòu)成量測(cè)再現(xiàn)性差異。如RCHART在管制狀態(tài)下，則再現(xiàn)性之標(biāo)準(zhǔn)差或量具變異估計(jì)值量具變異或再現(xiàn)性﹪信賴度(即99﹪信賴度=，故信賴區(qū)間=1－2)()。如果量測(cè)系統(tǒng)再現(xiàn)性不足，可能原因是：l 零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性。l 儀器內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具的失效、品質(zhì)或保養(yǎng)不好。l 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：品質(zhì)、等級(jí)、磨損。l 方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定夾持、點(diǎn)密度的變異。l 評(píng)價(jià)者內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、意識(shí)、疲勞。l 環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng)。l 錯(cuò)誤的假設(shè) — 穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮?。l 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法，一致性不好。l 量具誤用。l 失真（量具或零件）、缺乏堅(jiān)固性。l 應(yīng)用 — 零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）。指作業(yè)者變異是定值，由－CHART中比較每一平均值可發(fā)現(xiàn)。再生性或作業(yè)者變異之估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差作業(yè)者變異或再生性為某一作業(yè)者最大平均全距與最小平均全距之差，但再生性受量具變異之影響，故必須減去量具變異，即調(diào)整后 n:零件數(shù) r:量測(cè)次數(shù)如果測(cè)量系統(tǒng)再生性不足，可能原因是：l 零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測(cè)量A、B、C零件類型時(shí)的平均差異。l 儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。l 標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過(guò)程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。l 方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。l 評(píng)價(jià)者（操作者）之間：評(píng)價(jià)者A、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過(guò)程鑒定和使用手動(dòng)測(cè)量?jī)x器時(shí)使用這種研究方法。l 環(huán)境之間：在經(jīng)過(guò)3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程的鑒定。l 研究中的假設(shè)有誤。l 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法。l 操作者培訓(xùn)的有效性。應(yīng)用—零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）。2. 可由－CHART發(fā)現(xiàn)，若組平均值無(wú)落在管制界限外，則零件間變異隱藏在再現(xiàn)性內(nèi)，且量測(cè)變異支配制程變異。反之，若有過(guò)半的平均值落在管制界限外，則此量測(cè)系統(tǒng)被認(rèn)為是適用的。若量測(cè)程序是定值(RCHART在管制狀態(tài)下)且能鑒別零件間變異(－CHART之過(guò)半點(diǎn)落于管制界限外)，則能估計(jì)量測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差，而零件間標(biāo)準(zhǔn)差 故零性間變異，量測(cè)系統(tǒng)變異或量具R＆R=為每一零件平均值最大值與最小值之差。制程變異百分比相關(guān)量測(cè)系統(tǒng)之再現(xiàn)性與再生性，通常稱為﹪R＆R=來(lái)估算。全制程變異標(biāo)準(zhǔn)差故亦可由來(lái)求得，且全制程變異公差之百分比相對(duì)于量測(cè)系統(tǒng)之再現(xiàn)性與再生性是以來(lái)估算，而區(qū)別分類數(shù)可用來(lái)決定。()因此，公差百分比、制程變異百分比、不同數(shù)據(jù)級(jí)別數(shù)均為評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)之可接受性的不同方法。為求出量具偏性，首先必須由工具室或精密檢驗(yàn)設(shè)備取得樣本中的真值或參考值，而真值或參考值與觀測(cè)平均值之差即為偏性。[偏性/制程變異(或公差)]100=制程變異(或公差)百分比如果量具偏性較大，則可能原因是:l 儀器需要校準(zhǔn)l 遺棄、設(shè)備或夾具磨損l 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)偏差l 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定l 儀器品質(zhì)不良 — 設(shè)計(jì)或符合性l 線性誤差l 使用了錯(cuò)誤的量具l 不同的量測(cè)方法 — 作業(yè)準(zhǔn)備、加載、夾緊、技巧l 測(cè)量的特性不對(duì)l 變形（量具或零件）l 環(huán)境 — 溫度、濕度、振動(dòng)、清潔l 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)