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測定の不確かさが存在する計測システムを前提とした統計的品質管理

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  • Statistical quality control considering measurement uncertainty

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抄録

本論文は,測定の不確かさが存在する測定システムを前提とした統計的品質管理の有効性を議論する.取り上げた測定システムは,測定対象を転写するレプリカシステムと,転写したレプリカの外周を非接触で測定するシステムである.標準偏差で示された測定の不確かさは,前者では0.1~ 0.2μm,後者では0.05~ 0.1μmである.対象工程はガラスの穴あけ加工工程で,管理特性は穴の半径と穴内部の粗さである.加工には超音波を援用した回転研削加工が採用され,その重要な因子は,研削ツールの送り速度,回転速度,超音波振動の3因子である.統計的品質管理では特性と要因との関係を実験データからモデル化し,モデル構造を推定して因果のメカニズムを把握し工程を管理する.本研究では因子の2次効果まで評価できる3因子の中心複合計画を採用した.推定精度を高めるため因子を5水準に変化させ全20回の実験を実施した.得られた実験データには測定の不確かさが含まれ,これがモデル構造の推定に影響を与える.この影響を評価するため,測定データに不確かさの標準偏差をランダムに加えたシミュレーションデータを30組生成した.測定データと合わせた全31組の評価データからモデル構造を推定し,得られた結果を考察した.その結果,本測定システムの不確かさは,モデル構造を推定するうえで問題がなく,統計的品質管理も有効であることを示した.

This paper describes the effectiveness of Statistical Quality Control, SQC, based on measurement systems which have measurement uncertainty. In this research, one of the systems being investigated is the replica system, and the other is non-contact outer surface measuring system. Using standard deviation (sd.) for the uncertainty, sd. of the replica system is 0.1 ~ 0.2μm, and sd. of non-contact measuring system is 0.05 ~ 0.1μm. The process being studied is glass holes making process, with the characteristics of the glass holes being defined as radius and roughness. The holes are made using a rotary ultrasonic machine and the three important factors are feed and rotation speed of the grinding tool, and ultrasonic vibration. In SQC, the relationship between characteristics and factors is represented by the statistical model which is constructed by the designed experiment. In this research, Central Composite Design (CCD) was used for the factor’s significance. They were set at 5 different levels and 20 runs of the experiment were executed. Using the original experimental data set, 30 sets of new simulation data were created. Estimation and discussion using those data sets proved the effectiveness of SQC.

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