강의 : 강봉원

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품질 검사의 신뢰성 평가

품질검사를 위해 구축한 측정 시스템의 평가의 필요성을 인식하고 , ( 계량형 / 계수형 ) 측정 시스템의 평가 방법을 이해하며 , 실습을 통해 현장 적용성을 향상시킨다 .

교과지도 목표

- 측정시스템 평가의 필요성 - 계량형 측정 시스템 평가 개요 - 계량형 측정 시스템 평가 방법론 및 실습 - 계수형 측정 시스템 평가 개요 - 계수형 측정 시스템 평가 방법론 및 실습

교과 내용

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검사 ( INSPECTION ) 의 개념

제조 공정에서 제대로 된 제품을 생산하기 위해서는 검사와 측정이 필수적이다 . 물건의 길이나 무게가 어느 정도 되는가를 알려면 , 자로 재어 보거나 저울로 달아보면 알 수 있을 것이다 . 또 기차의 속도를 알려면 달린 거리와 소요 시간을 측정하여 달린 거리를 소요된 시간으로 나누면 구할 수 있다 . 검사 ( INSPECTION ) 란 제품을 측정한 결과와 규격을 비교하여 각각의 제품에 대해 양호품 , 불량품을 판정 하거나 , 양호품과 불량품의 비율을 근거로 LOT 의 합격 , 불합격을 결정하는 것을 말하는 것이고 , 측정 ( MEASUREMENT ) 이란 제품의 형상이나 치수를 어떤 방법에 의해 재어 , 이것을 수치로 나타내는 것이다 .

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측정시스템 (Measurement System) 의 개념

계량형 측정시스템 계수형 측정 시스템

새로운 용어의 정의

계량형 측정시스템 : 제품의 형상이나 치수를 수치로 나타낸 것

계수형 측정시스템 : 측정한 결과를 기준과 비교하여 기준 적합성을 판정하는 것 측정시스템 (Measurement system)

측정될 특성을 평가하기 위해 사용되는 계측기 , 표준 작업 방법 , 고정용 지그 , 소프트 웨어 , 측정자 , 환경 , 등의 집합체 , 즉 측정값을 얻기 위해 사용되는 전체 과정을 말한다 .

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집적된 데이터를 가공하여 의미 있는 정보를 얻는다 .

Data 의집적

중심위치 : 평균 , 중앙값 , 최빈수

흩어짐 ( 산포 ) : 표준편차 , 범위

모양 : 히스토그램

Data 에 얻어지는 정보

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s

N

xN

1

2i

s

표준편차 : 곡선 내부 면적을 1 로 보았을 때 , 1σ 의 크기는 전체 자료의 약 34% 가 존재하는 영역을 의미함

평균과 표준편차

NXXXX

Nn

i

211평균

표준편차

μ

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양품을 불량이라 판정 (: 생산자 손실 ) 하고 , 불량을 양품이라 판정 ( 소비자 손실 )하는 각각의 부분이 발생한다 .

중심위치의 문제로 인한 영향

Data 의 평균 및 표준편차

σ = 5

μ=80

Products 의 평균 및 표준편차

σ = 5

μ=100

측정시스템의 문제

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산포의 문제로 인한 영향

규격하한 규격상한

Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅠⅡ

Ⅰ 영역 : 불량품이 항상 불량품이라 판정되는 영역

Ⅱ 영역 : 잘못된 의사결정을 할 가능성이 있는 영역

Ⅲ 영역 : 양품을 항상 양품으로 판정되는 영역

양품을 불량이라 판정 (: 생산자 손실 ) 하고 , 불량을 양품이라 판정 ( 소비자 손실 )하는잘못된 의상결정이 동시에 발생하는 영역이 발생한다 . 이러한 문제는 Process 의 공정능력 수치를 왜곡시킨다 .

실제제품의 산포

측정값의 산포

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계량형 측정시스템 평가

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측정 시스템의 불확도라는 것은 정확도 ( 치우침으로 평가 ), 반복성 , 재현성 , 안정도 , 직선성의 5 개 구성요소 모두를 포괄적으로 지칭할 때 사용한다 . 이 중 치우침과 직선성의 평가는 그 참값을 알고있는 시료가 필요하나 , 정밀성 ( 반복성 , 재현성 ) 평가는 참값을 모르는 시료로도 평가가 가능하다

측정 시스템 불확도의 개념

측정시스템의 불확도

( Measurement Uncertainty )

정확도

( Accuracy )정밀도

( Precision )

치우침(Bias)

안정도(Stability)

반복성( Repeatability )

재현성( Reproducibility )

직선성

(Linearity)

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치우침 ( BIAS )

참 값 ( MASTER VALUE 또 는 REFERENCE VALUE ) 과 ( 관 측 된 ) 측 정 값 의 평균값과의 차이를 말한다 . 여기서 참값은 상위의 계측기에 의한 측정값들의 평균으로 결정할 수 있다 .

측정의

평균값

치우침

참값

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직선성 ( LINEARITY )

어떤 측정 기기에서 사용하는 전체 측정 범위에 걸친 치우침 ( BIAS ) 의 차이를 직선성이라 부른다 . 직선성의 문제를 예방하기 위해서는 교정 시에 적어도 2 개의 표준시료를 가지고 하는 것이 좋다 .

참값큰

치우침

참값적 은치우침

측정 평균값 측정 평균값( 낮은 측정 범위 ) ( 높은 측정 범위 )

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정밀도 ( PRECISION )

측정 시스템의 정확도가 중심값의 치우침과 관련되어 있는데 반해 , 측정 시스템의 정 밀 도 는 계 측 시 스 템 이 유 발 하 는 산 포 와 관 련 이 있 으 며 , 이 는 반 복 성( REPEATABILITY ) 과 재현성 ( REPRODUCIBILITY ) 으로 평가 된다 .

따라서 측정시스템의 정밀도 평가 방법을 GAGE R&R 이라고 한다 .

s

보여지는 산포 중 계측시스템이 유발하는산포는 얼마 만큼인가 ?

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정밀도 ( PRECISION )

측정 시스템의 정확도가 중심값의 치우침과 관련되어 있는데 반해 , 측정 시스템의 정 밀 도 는 계 측 시 스 템 이 유 발 하 는 산 포 와 관 련 이 있 으 며 , 이 는 반 복 성( REPEATABILITY ) 과 재현성 ( REPRODUCIBILITY ) 으로 평가 된다 .

따라서 측정시스템의 정밀도 평가 방법을 GAGE R&R 이라고 한다 .

측정된 산포

제품간에 발생하는 산포 측정오차로 인한 산포

측정자 산포 계측기 산포 환경요인

보여지는 산포 중 계측시스템이 유발하는산포는 얼마 만큼인가 ?

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정확도와 정밀도의 개념 비교

정확하다 정밀하다

정확하지 않다 정밀하지 않다

정확하고 정밀하다

정확도 정밀도

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♠ 반복측정 시에 발생하는 측정산포

♠ 한 사람의 측정자가 동일 특성에 대하여 동일한 계 측기로 반복측정 하였을 때 얻어지는 산포

반복성 (REPEATABILITY)

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♠ 측정자 간에 발생하는 측정 산포

♠ 서로 다른 측정자가 동일부 품의 동일특성에 대하여 동 일한 계측기로 반복측정 하 였을 때 얻어지는 산포

측정자 B

측정자 C

측정자 A

재현성

재현성 (REPRODUCIBILITY)

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안정도 ( STABILITY )

어떤 측정 시스템의 특정한 측정 항목에 대해 동일 시료 ( 측정 대상 ) 를 장 시간에 걸쳐 측정 했을 때 얻어지는 각 시점에서의 측정 평균값 간의 차이를 의미한다 . 이는 시간에 따른 측정 시스템의 변화를 관찰하고자 하는 것으로서 관리도 ( CONTROL CHART ) 또는 이에 상응하는 평가 수단으로 관리 되어져야 한다 .

안정도

시간 2

시간1

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검 교정 실시 여부 확인 및 사전계획

랜덤 하게 N 개의 시료 채취

N 개의 시료에 대한 번호 부여

N 개의 시료에 대해 측정 결과를 시료번호 별로 기록

계획된 반복측정 완료

우연원인 ( 측정자 ) 의 수는 하나인가

R Chart 의 관리한계를 벗어난 R 값이 있는가 ?

자료 분석 및 등급판정

사용적합

개선필요

안정도 관리 / 사용

해당 시료에 대해 랜덤 하게 재측정 된 결과 기록( 이탈점 1~2 개일 경우 해당시료 삭제 가능

사용 부적합 식별 , 개선조치

아니오

아니오

아니오

아니오

아니오

예예

예

예 예예개선조치

정밀도 평가 프로세스

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정밀도 (Gage R&R) 평가 _2. 자료 입력

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정밀도 (Gage R&R) 평가 _3. 자료 분석

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정밀도 (Gage R&R) 평가 _4. 자료 수정

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정밀도 (Gage R&R) 평가 _5. 자료 ( 재 ) 분석

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계수형 측정시스템 평가

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계수형 측정시스템 평가를 하는 이유 교대 근무나 기계 등에 관계없이 검사자가 동일한 기준으로 양품과 불량품에 대한 판정기준이 명확한지 알기 위해

검사자들의 일관성을 확인하기 위하여

검사자들이 진실과 일치하는 판정을 하는지 확인하기 위하여

- 작업자들이 실제 불량품을 양품으로 판정하는 빈도

- 작업자들이 실제 양품을 불량으로 판정하는 빈도

다음을 알기 위해

- 훈련이 필요한 부분

- 표준 절차가 미비한 부분

계수형 측정시스템 평가

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계수형 측정시스템 평가 _1. 자료 수집

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계수형 측정시스템 평가 _2. 자료 분석

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계수형 측정시스템 평가 _2. 분석결과 및 등급 판정