SPC对很多制造业来讲,已经不是什么新鲜事物了!但做得好,做出效益的却不多,特别是中小企业.这里,根据实际辅导中所看到的一些问题,跟大家做一些探讨.

误区之六、不能正确理解XBAR图与R图的含义。

Measurement Systems Analysis

误区之一:不能确定正确的管制点。

当我们把XBAR-R管制图画出来之后,我们到底从图上得哪些有用的资讯呢?这要从XBAR及R图所代表的意义来进行探讨。首先,这两个图到底先看哪个图?为什么?R反应的是每个子组组内的变差,它反映了在收集数据的这个时间段,制程所发生的变差,所以他代表了组内固有的变差;XBAR图反映的是每个子组的平均值的变化趋势,所以其反映的是组间的变差。组内变差可以接受时,有明分组是合理的;组间变差没有特殊原因时,表明我们在一段时间内,对过程的管理是有效的、可接受的。所以,我们一般先看R图的趋势,再看XBAR图。

一、测量系统所应具有之统计特性

不知道哪些点要用管制图进行管制,花费大量的时间与人力,在不必要的点上进行管制.熟不知,SPC只应用于重点的尺寸.那么重点尺寸性能如何确定呢?通常应用FMEA的方法,开发重要管制点.严重度为8或以上的点,都是考虑的对象.(如果客户有指明,依客户要求即可);

误区之七、管制线与规格线混为一谈

v
测量系统必须处于统计控制中,这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性

误区之二:没有适宜的测量工具.
计量值管制图,需要用测量工具取得管制特性的数值.管制图对测量系统有很高的要求.通常,我们要求GR&R不大于10%.而在进行测量系统分析之前,要事先确认测量仪器的分辨力,要求测量仪器具有能够分辨出过程变差的十分之一到五分之一的精度,方可用于制程的解析与管制,否则,管制图不能识别过程的谈判.而很多工厂勿略了这一点,导致做出来的管制图没办法有效的应用,甚至造成误导;

当产品设计出来之后,规格线就已经定下来了;当产品生产出来后,管制图的管制线也定出来了。规格线是由产品设计者决定的,而管制线是由过程的设计者决定的,管制线是由过程的变差决定的。管制图上点的变动只能用来判断过程是否稳定受控,与产品规格没有任何的联系,它只决定于生产过程的变差。当西格玛小时,管制线就变得比较窄,反之就变得比较宽,但如果没有特殊原因存在,管制图中的点跑出管制界线的机会只有千分之三。而有些公司在画管制图时,往往画蛇添足,在管制图上再加上上下规格线,并以此来判产品是否合格,这是很没有道理,也是完全没有必要的。

v 测量系统的变差必须比制造过程的变差小 。

误区之三:没有解析生产过程,直接进行管制.

误区之八、不能正确理解管制图上点变动所代表的意思

v 变差应小于公差带 。

管制图的应用分为两个步骤:解析与管制.在进行制程管制之前,一定要进行解析.解析是目的是确定制程是的稳定的,进而是可预测的,并且看过程能力是否符合要求.从而了解到过程是否存在特殊原因、普通原因的变差是否过大等致关重要的制程信息。制程只有在稳定,并且制程能力可以接受的情况下,方才进入管制状态。

我们常常以七点连线来判定制程的异常,也常用超过三分之二的点在C区等法则来判断制程是否出现异常。如果是作业员,只在了解判定准则就好了;但作为品管工程师,如果不理解其中的原委,就没有办法对这些情况作出应变处理。那么这么判定的理由是什么呢?其实,这些判定法则都是从概率原理作出推论的。比如,我们知道,如果一个产品特性值呈正态分布,那么,点落在C区的概率约为5.5%,现在有三分之二的点出现在5.5%的概率区域里,那就与正态分布的原理不一致了,不一致也就是我们所说的异常。

v
测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者,一般来说,测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一

误区之四:解析与管制脱节。
在完成制程解析后,如果我们认为制程是稳定且制程能力可接受的,那么,就进入管制状态。制程控制时,是先将管制线画在管制图中,然后依抽样的结果在管制图上进行描点。那么,管制时管制图的管制线是怎么来的呢?管制图中的管制线是解析得来的,也就是说,过程解析成功后,管制线要延用下去,用于管制。很多工厂没能延用解析得来的管制线,管制图不能表明过程是稳定与受控的。

误区之九、没有将管制图用于改善

v
测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此,则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者

误区之五:管制图没有记录重大事项。

大部分公司的管制图都是应客户的要求而建立,所以,最多也只是用于侦测与预防过程特殊原因变异的发生,很少有用于过程改善的。其实,当管制图的点显有特殊原因出现时,正是过程改善的契机。如果这个时候我们从异常点切入,能回溯到造成异常发生的5M1E的变化,问题的症结也就找到了。用就管制图进行改善时,往往与分组法、层别法相结全使用,会取得很好的效果。

二、标准

要知道,管制图所反应的是“过程”的变化。生产的过程输入的要项为5M1E(人、机、料、法、环、量),5M1E的任何变化都可能对生产出来的产品造成影响。换句话说,如果产品的变差过大,那是由5M1E其中的一项或多项变动所引起的。如果这些变动会引起产品平均值或产品变差较大的变化,那么,这些变化就会在XBAR图或R图上反映出来,我们也就可以从管制图上了解制程的变动。发现有变异就是改善的契机,而改善的第一步就是分析原因,那么,5M1E中的哪些方面发生了变化呢?我们可以查找管制图中记录的重大事项,就可以明了。所以,在使用控制图的时候,5M1E的任何变化,我们都要记录在管制图中相应的时段上。

误区之十、管制图是品管的事情

v 国家标准

SPC成功的必要条件,是全员培训。每一个人员,都要了解变差、普通原因、特殊原因的观念,与变关有差的人员,都要能看懂管制图,技术人员一定要了解过度调整的概念……等。如果缺乏必要的培训,管制图最终只会被认为是品管人员的事,而其实我们知道,过程的变差及产品的平均值并不由品管决定,变差与平均值更多的是由生产过程设计人员及调机的技术人员所决定的。如果不了解变差这些观念,大部分人员都会认为:产品只要合符规格就行了!显然,这并不是SPC的意图。所以,只有品管在关注管制图是远远不够的,
我们需要全员对管制图的关注。

v 第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等)

v 第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准)

v 工作标准(从第二级标准传递到工作标准)

三、测量系统的评定

v 测量系统的评定通常分为两个阶段,称为第一阶段和第二阶段

v
第一阶段:明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。第一阶段试验主要有二个目的

v 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性,此项必须在使用前进行 。

v
发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响,例如温度、湿度等,以决定其使用之空间及环境

v 第二阶段的评定

v 目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的,应持续具有恰当的统计特性

v 常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式 。

四、各项定义

v 量具: 任何用来获得测量结果的装置,包括用来测量合格/不合格的装置 。

v
测量系统:用来获得表示产品或过程特性的数值的系统,称之为测量系统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合。

v
量具重复性:指同一个评价人,采用同一种测量仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值的变差。

v
量具再现性:指由不同的评价人,采用相同的测量仪器,测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

v
稳定性:指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。

v
偏倚:指同一操作人员使用相同量具,测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差,即测量结果的观测平均值与基准值的差值,也就是我们通常所称的“准确度”

v 线性:指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。

五、分析时机

v 新生产之产品PV有不同时

v 新仪器,EV有不同时

v 新操作人员,AV有不同时

v 易损耗之仪器必须注意其分析频率 。

R&R之分析

v 决定研究主要变差形态的对象 .

v 使用「全距及平均数」或「变差数分析」方法对量具进行分析 .

v 于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程 .

v 选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量,
测试人员将操作员所读数据进行记录,
研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序,
避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度.

v
针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10,
(即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者; 如:
过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m, 则测量应选择精确度为0.001m/m),
以避免量具的鉴别力不足,一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。

v 试验完后,
测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算如附件一(R&R数据表),
附件二(R&R分析报告), 依公式计算并作成-R管制图或直接用表计算即可

结果分析 :

v 当重复性变差值大于再现性时 .

• 量具的结构需在设计增强.

• 量具的夹紧或零件定位的方式需加以改善 .

• 量具应加以保养.

v 当再现性变差值大于重复性时 .

• 作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育,
作业标准应再明确订定或修订 .

• 可能需要某些夹具协助操作员, 使其更具一致性的使用量具 .

• 量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析, 并作记录 .

测量系统R & R分析(均值—极差法)

n 这里介绍常用的均值—极差法,用来研究测量系统的双性:R &
R。它也称大样法(Long Method)。

n 研究R &
R的前提是测量系统已经过校准,而其偏倚、线性及稳定性已经过评价并认为可接受。

以下举一典型情况说明此方法

n 1
确定M名操作者A、B、C……,选定N个被测零件,按1、2、……,编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。

n 1.1
测取数据:A以随机顺序测取所有数据并记录之,B、C:在不知他人测量结果的前提下,以同样方法测量各零件的数据并记录之。

n 再以随机顺序重复上述测量r次。

n 2 数据处理

n 2.1 极差计算

n 2.2 均值计算

n 3 结果分析

n 以下计算的变差均以99%的正态概率为基础,即变差=5.15σ。

n 3.1 重复性

n 3.2 再现性

n 3.3 测量系统双性(R & R)

n 3.4 零件变差

n 3.5 总变差

n 3.6 各变差占总变差的百分比

n %AV=AV/TV X 100%

n %R&R=R&R/TV X 100%

n %PV=PV/TV X 100%

n %EV=EV/TV X 100%

n 应同时将EV、AV、

R&R各值与公差带宽度比较,得出各变差占公差带的百分比。

n %R&R可接受的条件是:

n <10%可接受;

n 10~30%——有条件可接受;

n >30%——不可接受,应改进。

量具重复性和再现性的可接受性准则:

n 数值<10%的误差测量系统可接受 .

n 10%

n 数值>30%的误差测量系统不能接受, 须予以改进.
进行各种势力发现问题并改正,必要时更换量具或对量具重新进行调整,
并对以前所测量的库存品再抽查检验,
如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户, 协调处理对策 .

习题:

n
XYZ公司根据控制计划中要求针对游标卡尺作R&R分析,选定3名操作者A、B、C,选定10个被测零件,按1、2、……10编号,其所测结果均记录在表17-2中,请根据该表所测结果计算:EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根据%R&R的计算结果请判定此游标卡尺是否符合要求?

稳定性分析之执行 :

v 选取一个样品, 并建立可追溯标准之真值或基准值,
若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值,
且应针对预期测试值的最低值,最高值及中程数的标准各取得样本或标准件,
并对每个样本或标准件单独测量并绘制控制图.(所以可能是须做三张控制图来管制仪器之高、中、低各端,但一般而言,只需做中间值那个就可以了)

v 定期对标准件或样本测量3~5次. 注意,
决定样本量及频度的考虑因素应包括要求多长时间重新校正或修理次数,
测量系统使用的频度与操作环境等.

v 将测量值标记在X-R CHART 或X–S CHART上.

v 计算管制界限, 确定每个曲线的控制限并按标准图判断失控或不稳定状态 。

v 计算标准差, 并与测量过程偏差相比较,
以评估测量系统的重复性是否适于应用.不可以发生此项之标准大于过程标准差之现象,如果有发生此现象,代表测量之变异大于制程变异,此项仪器是不可接受的

v
稳定性之判定:稳定性之判定一般之方式和控制图之判定方式是一致的,不可以有点子超出控制界限,不可以有连续三点中有二点在A区或A区以外之位置,不可以有连续五点中有四点在B区或B区以外之位置,不可有连续八点在控制图之同一侧,不可以有连续七点持续上升或下降之情形;如果有以上之情形,代表仪器已不稳定,须做维修或调整,维修及调整完后须再做校正以及稳定性之分析

偏倚分析之执行 :

v 独立取样法 :

n 选取一个样品, 并建立可追溯标准之真值或基准值,
若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值,
且应针对预期测试值的最低值,最高值及中程数的标准各取得样本或标准件,每个样本都要求单独分析,并对每个样本或标准件测量10次,
计算其平均值, 将其当成 “基准值” .

n 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值,
此值为 “观测平均值” .

v 计算偏倚 :

n 偏倚= 观察平均值 – 基准值

n 制程变异= 6δ

n
如果需要一个指数,把偏倚乘以100再除以过程变差,就把偏倚转化为过程变差的百分比,偏倚占过程变差的百分比计算如下:

n 偏倚%=100[/过程变差]

n 偏倚占公差百分比采用同样方法计算,式中用公差代替过程变差。

n 判定:针对偏倚之部份,判定之原则为:

n 重要特性部份其偏倚%须<=10%;

n 一般特性其偏倚%须<30%;应依据仪器之使用目的来说明其接受之原因。

n 其偏倚%大于30%者,此项仪器不适合使用。

如果偏倚较大,查找以下可能的原因:

n 标准或基准值误差,检验校准程序。

n 仪器磨损,主要表现在稳定性分析上,应制定维护或重新修理的计划。

n 制造的仪器尺寸不对。

n 仪器测量了错误的特性。

n 仪器校准不正确,复查校准方法。

n 评价人员操作仪器不当,复查检验方法。

n 仪器修正计算不正确。

线性分析之执行

v 独立取样法 :

n
针对产品所须使用之范围,利用标准件或产品样本(一般区分为五个等分,其范围须包括产品之规格公差之范围)来做仪器之线性分析,如果是采用标准件须有真值,如果是使用产品样本时,则这些的产品样本须先经精密测量十次以上,再予以平均,以此当做是「真值」或「基准值」

n 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值,
此值为 “观察平均值” .

v 计算偏倚 :

n 偏倚= 观察平均值 – 基准值

n 过程变差= 6δ

v 绘图 :

n X轴=基准值

n Y轴= 偏倚

n 其方程式为: y=a+bx

n 再分别计算其

n 截距,斜率,拟合优度,线性,线性%等

v 判定 :

v 针对重要特性其线性度%<5%

v 一般特性其线性度%<10%

v 线性度%>10%以上者判为不合格,此项之仪器不适合使用。

如果测量系统为非线性,查找以下可能原因:

n 在工作范围内上限或下限内仪器没有正确校准

n 最小或最大值校准量具的误差

n 磨损的仪器

n 仪器固有的设计特性

何谓计数型量具

v 就是把各个零件与某些指定限值相比较,如果满足限值则接受该零件否则拒收。

v
计数型量具不能象计量型量具指示一个零件多幺好或多幺坏,它只能指示该零件被接受还是拒收。

小样法之做法

v 先选取二十个零件来进行。

v 选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。

v 在选取二十个零件时,必须有一些零件稍许高或低于规范限值。

v
所有的测量结果一致则接受该量具,否则应改进或重新评价该量具,如果不能改进该量具,则不能被接受并且应找到一个可接受之替代测量系统。

大样法

v 对于某计数型量具,用量具特性曲线的概念来进行量具研

究,GPC是用于评价量具的重复性和偏倚 。

v 这种量具研究可用于单限值和双限值量具 。

v 对于双限值量具,假定误差是线性一致的,只需检查一个限值 。

大样法之做法

v
一般地,计数型量具研究包括获得多个被选零件的基准值。这些零件经过多次评价,连同接受总次数,逐个零件地记录,从这些结果就能估计重复性和偏倚

第一步骤

v
选取零件。最根本的是已知研究中所用零件的基准值。应尽可能按实际情况等间隔选取八个零件,其最大和最小值应代表该过程范围

v 八个零件必须用量具测量m=20,并记录接受的次数 。

第二步骤

v
对于整个研究,最小的零件必须a=0,最大的零件a=20,记录接受的次数。其余1≤a≤19

v
如果不满足这些准则,必须用量具测量更多的已知其基准值的零件。直到满足上述条件

v 如果最小值零件的a≠0,那幺选取越来越小的零件所评价直至a=0

v 如果,最大值零件的a≠20,那幺选取越来越大的零件并评价直至a=20。

v
如果六个零件不满足1≤a≤19,在全范围内的选取点选取额外零件,这些点可选在量具研究已测量的零件测量中间点。

偏倚之计算

偏倚是否偏离0之检定

范例计算之结果

练习题

v 今有一公司使用了一个量规,用以判定产品是否符合公司之要求

v
今取了八个的产品其每个均测量二十次,所以m=20,a则界于0~20之间,各项的数据如次页所附

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