第六版測量系統(tǒng)分析教程(共136頁).ppt

1、測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measurement Systems Analysis1版權所有版權所有第第6 6版版版版 權權 所所 有有 ， 未未 經經 書書 面面 許許 可可 ， 不不 得得 以以 任任 何何 方方 式式 復復 制。制。 2 測量系統(tǒng)分析（MSA）概述 MSA 和 QS-9000/TS16949的關系 MSA 3rd 新的變化 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性 靈敏度 & APQP 偏倚、線形、穩(wěn)定性 進行量具的重復性和再現性分析(GR&R) 計數型測量系統(tǒng)研究 MSA 技術總結 附件內容提要3MSA 課程目的使參加培訓的人員：理解MSA在控制和改進過程中的重要性第三版和第二

2、版的主要區(qū)別為測量不確定度建立量化的、可測量的和限制的指標和/或作出專業(yè)、有水平的評估所需的信息具備開展測量系統(tǒng)分析所需要的統(tǒng)計方法的實用知識4第一章 測量系統(tǒng)分析概述5MSA定義測量系統(tǒng)定義測量系統(tǒng)靈敏度靈敏度計量、校準計量、校準和追溯和追溯偏倚、線性偏倚、線性和穩(wěn)定性和穩(wěn)定性GR&R測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)比較和分析工具比較和分析工具決策決策基于數據基于數據數據質量（偏倚數據質量（偏倚和方差）和方差）6 測量：賦值給具體事物以表示它們之間關于特定特性的關系。 測量系統(tǒng)：用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合；是用來獲得測量結果的整

3、個過程。 評估這一系統(tǒng)的首要步驟是理解這一過程并確定其是否符合我們的要求什么是測量系統(tǒng)7測量系統(tǒng)的范例 如果要測量一個軸承孔的內徑，那么這個測量系統(tǒng)應包括：被測量的零件人員測量儀器儀器使用方法進行測量的環(huán)境條件 作為測量活動的結果，我們產生一個數值，以此表示這個軸承孔的內徑8什么是測量系統(tǒng)分析 測量系統(tǒng)分析(MSA)MSA用于分析測量系統(tǒng)對測量值的影響強調儀器和人的影響 我們對測量系統(tǒng)作分析，以確定測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性的量化值，并與認可的標準相比較9MSA總目標 測量的不確定度 一個與測量結果有關的參數，其值分散的特性可以合理地歸結于被測對象。 這些數據可表達為系列測量的統(tǒng)計分布、標準離差、概率

4、、百分率、實測值減去實際值；在控制圖或曲線圖上的點等。10測量系統(tǒng)分析典型的準備包括: 分析的作業(yè)指導書 評價人和樣件的數量 重復讀數和測試次數 尺寸的關鍵性 零件構造 在日常工作使用測量儀器的作業(yè)員 能代表整個工作范圍的標準件 測量儀器的分辨率必須至少能夠讀出特性的過程變差的1/1011持續(xù)改進的理念 與過程變差相關聯(lián)，使測量系統(tǒng)分析對上述基本問題的確定變得更有意義。 針對日益強調持續(xù)改進的全球化市場，僅僅用相對于公差的百分比來表達測量誤差是不夠的，而應該使用過程變差。12測量系統(tǒng)分析的數據利用 用測量系統(tǒng)所收集的數據用于：控制過程評估影響過程結果的變量及其相互關系 利用數據分析，增進對測量

5、系統(tǒng)中因果關系和對過程的影響的了解 把注意力放在測量系統(tǒng)上，以獲得重復性和再現性13測量系統(tǒng)變差的影響 決策是基于測量數據，因此測量值的“質量”決定了后續(xù)動作的質量。 測量系統(tǒng)變差的影響可分為：控制原理目的產品控制零件是否在規(guī)范之內？過程控制過程是否穩(wěn)定和可接受？14測量系統(tǒng)變差的影響 對產品決策的影響（P16）下限下限上限上限目標目標15測量系統(tǒng)變差的影響 對過程決策的影響16基本問題評估測量系統(tǒng)，以確定：是否具備足夠的靈敏度? a.儀器是否具有足夠的分辨力？ b. 系統(tǒng)具有有效的分辨率？是否具備不隨時間變化的統(tǒng)計穩(wěn)定性？統(tǒng)計特性是否在期望范圍內具備一致性，并為過程分析或過程控制的接受？（滿

6、足測量的目的？）17測量系統(tǒng)變差源測量過程的構成因子（S、W、I、P、E）及其相互作用，產生了測量結果或數值的變差。測量值變差環(huán)境（E）方法（P）（程序）儀器（I）(機器)工件（W）人員（P）標準（S）18環(huán)境如何影響測量數據 溫度變化引起熱漲冷縮，使同一零件的同一特性產生不同的讀數 光線不足妨礙正確讀值 刺眼的光導致讀值不正確 受時間影響的材料-如鋁、塑料、玻璃 濕度 污染-如電磁、灰塵19測量儀器如何影響測量結果 測量儀器的精度必須小于規(guī)范值 測量儀器的種類，如尺，卡尺 測量儀器的準確度和精密度 偏倚和線性 重復性和再現性 穩(wěn)定性20材料、方法、人員如何影響測量結果 材料： 人員： 方法（

7、程序）：21測量值并不總是精確的 測量系統(tǒng)的變差影響每個測量值和根據這些測量數據所作的判定 測量系統(tǒng)的誤差可分為五類：偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復性和再現性 在使用一個測量系統(tǒng)前必須知道其測量變差22MSA 應用 建立新量具的適用性和可接受性標準 把一個量具和另一個量具作比較 評估可疑的量具 量具維修前后的性能比較 計算測量系統(tǒng)變差 確定制造過程可接受性 繪制量具性能曲線（GPC）的必要信息23從哪里開始？ 評估量測系統(tǒng)的組成并盡可能控制量測系統(tǒng)的變差，以確保量測系統(tǒng)在符合使用它的要求狀態(tài)下 把我們的關注從測量過程變差擴展到測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性和測量不確定性上 使用SPC的基本原理24第二章 MSA

8、和 QS-9000/TS16949的關系25檢驗、測量和測試儀器的控制-4.11所有檢驗、測量和測試設備，包括硬件和軟件，都必須確定其測量不確定度，并使其在可接受的范圍內26檢驗、測量和測試儀器的控制-4.11控制程序確定準確度和精密度（所要求的）對使用校準失效量具檢驗并接受的產品必須重復檢驗校準和測試時的“環(huán)境條件”必須加以評估，以評定其對測量系統(tǒng)的影響確保搬運、保護和儲存對測試用的硬件和軟件作保護，以防止調整不當27檢驗、測量和測試儀器的控制-4.11 檢驗、測量和測試儀器- 記錄必須包括員工自備量具在檢查量具時，必須記錄其條件和實際讀數如果有可疑的材料已被裝運，應通知顧客確認測量系統(tǒng)分析

9、的方法被顧客所批準。注意：絕大多數人把MSA理解為單純的GR&R。本課程將證明這種錯誤觀念與要求相差很遠28檢驗、測量和測試儀器的控制-4.11 測量系統(tǒng)分析對客戶批準的控制計劃中所確定的每一種檢驗、測量和測試系統(tǒng)作統(tǒng)計分析供應商應當把統(tǒng)計分析的范圍從量具種類量具種類延伸到產品族分析方法和接受標準應符合客戶批準的標準或MSA手冊的要求29實施 QS-9000的要求 - 4.11 標識所有檢驗、測量和測試設備（IMT），及其校準狀態(tài) 確定量具（IMT）準確度和精密度 進行量具（IMT）的變差分析 (MSA) 當量具（IMT）被發(fā)現處于非校準狀態(tài)時，對其以前測量的結果作確認 確保所有量具（

10、IMT）的搬運、保護、清潔、維護和存放 校準記錄應包括個人量具 采用所有MSA手冊中的標準30TS16949:2002要求 -為分析各種測量和試驗設備系統(tǒng)測量結果存在的變差，必須進行適當的統(tǒng)計研究。此要求必須適用于在控制計劃提及的測量系統(tǒng)。所用的分析方法及接受準則，必須與顧客關于測量系統(tǒng)分析的參考手冊相一致。 31卓越品質管理的方法卓越品質管理的方法最大限度地減少量具種類最大限度地減少量具數量根據產品族添置量具根據MSA手冊的要求，按產品族進行統(tǒng)計分析只采用符合MSA要求的量具不允許個人量具用6過程分布計算MSA結果，而不是規(guī)范或公差值 32三大汽車公司的要求三大汽車公司的要求 三大汽車公司對

11、供應商實施MSA 3rd的要求：Big3 about MSA 3rd33第三章第三章MSA 3MSA 3rdrd的主要變化的主要變化34MSA 3rd的主要變化的主要變化 系統(tǒng)地理解測量過程 測量開發(fā)和資源選擇（第一章3、4節(jié)） 改變和擴展了偏倚和線性 新的計數型測量系統(tǒng)分析方法 復雜的測量系統(tǒng)分析實踐 MSA與測量不確定度的比較 關于GRR標準差： 5.15 635 第四章第四章測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性36理想的測量系統(tǒng) 每次都能獲得正確的測量值，每個測量值都與標準值一致 有如下統(tǒng)計特性： “零”變差 “零”偏倚 對被測量產品錯誤分類為“零”概率37量測系統(tǒng)數據 確定所需數據，如

12、何在APQP中使用測量系統(tǒng) 值得花費時間和成本以確定測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性是否滿足要求 測量系統(tǒng)的質量由其測量值的統(tǒng)計特性所決定：偏倚：95%置信度下，0落在置信區(qū)間內（注意:不再是10%）線性：“偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內GR&R10%;介于10-30%和ndc538數學表達過程控制中所收集的數據包含二種不同的，相對獨立的變差來源：制造過程變差 (MPV)測量系統(tǒng)變差 (MSV)總變差 (TV) = MPV + MSV39測量系統(tǒng)的變差必須小于制造過程變差MSV MPVMSV MPV 注：測量系統(tǒng)的變差必須盡可能小注：測量系統(tǒng)的變差必須盡可能小 變差+ +MSVMSVMPVM

13、PV 總變差總變差 (TV)(TV) 規(guī)范公差規(guī)范公差40共同特性測量系統(tǒng)： 必須處于統(tǒng)計控制狀態(tài) 與制造過程變差和規(guī)范容限相比，測量系統(tǒng)變差必須很小 測量精度不大于過程變差或規(guī)范容限中的較小者的十分之一 最大變差必須比過程變差或規(guī)范容限中較小者小41測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系統(tǒng)的變差不受特殊原因支配1.1. 一般說來，當沒有數值(點)落在特殊原因區(qū)域內時，測量系統(tǒng)便處于統(tǒng)計控制狀態(tài)2.2. 如果沒有如SPC手冊中描述的數據 趨勢或漂移時，我們也可認為是統(tǒng) 計控制狀態(tài)統(tǒng)計控制 普通原因區(qū)域普通原因區(qū)域特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域42 測量系統(tǒng)變差必須小于

14、規(guī)范公差或過程容限 測量系統(tǒng)的標記精度必須小于規(guī)范公差規(guī)范: 2.530 +/- 0.02測量系統(tǒng)精度: 0.001 規(guī)范43儀器范例具有行業(yè)特點的檢驗、測量和測試儀器的種類粘度測量儀拉伸測試機輪廓儀- 高倍顯微鏡X光測厚儀你們有哪些種類的IMT設備？_44 45第五章第五章靈敏度46靈敏度靈敏度：最小的輸入產生可探測出的輸出信號，是在測量特性變化時測量系統(tǒng)的響應。 -由量具設計（分辨率）、固有質量（OEM）、使用中的維修及儀器和標準的操作條件確定。 -總是以一個測量單位報告。47靈敏度 了解測量系統(tǒng)的能力，以提供過程變差的信息 當測量系統(tǒng)不能探測過程變差時，不宜作測量系統(tǒng)分析 當測量系統(tǒng)不能

15、探測特殊原因變差時，不宜用作過程控制48靈敏度影響靈敏度的因素： - 使儀器減振的能力 - 操作者的技能 - 測量裝置的重復性 - 電子或氣動量具提供無漂移運行的能力 - 儀器正在使用的環(huán)境，如大氣、灰塵、濕度49理解分辨率測量一個硬幣的厚度 - 哪個測量系統(tǒng)對這三個硬幣提供更好的變差信息?分辨力分辨力: “系統(tǒng)檢測并如實顯示的參考值的變化量。也可稱為可讀性或分辨率.” # S P- B- 0 0 1REPEATABI LI TY AND REPRODUCI BI LI TY REPORT7 - 0 2 - 9 7 NBR : A S - 0 0 7Eq u i p me n t De s c

16、 r i p t i o n : DA GE Da t e : MA R 0 7 . 9 8Ch a r a c t e r i s t i c s : BS T ( G/ W: 1 . 0 MI L) Pe r f o r me d b y :S p e c i f i c a t i o n : A BOV E 3 0 GRFr o m d a t a s h e e t : R=1 . 7 1Rp=2 6 . 7 9X d i f f =2 . 2 5 8Re a s o n f o r R&R s t u d y :Ne w Ga g e Qu a l i f i c a t

17、i o n Ev a l u a t e Ga g e p e r f o r ma n c eXRo u t i n e Ev a l u a t e R&R o f g a g e Ot h e rMe a s u r e me n t Un i t A n a l y s i s % Pr o c e s s A n a l y s i sRe p e a t a b i l i t y - Eq u i p me n t V a r i a t i o n ( EV )T RI A LSK1EV =R* K124 . 6 5% EV =1 0 0 EV / T V =5 . 2

18、 133 . 0 5=1 1 . 8 1% Re p r o d u c i b i l i t y - A p p r a i s e r V a r i a t i o n ( A V )A V =%A V =1 0 0 A V / T V =1 3 . 6 5%=6 . 0 2Op e r a t o r sK223 . 6 5 * * * n = n u mb e r o f p a r t sr = n u mb e r o f t r i a l s32 . 7 0Re p e a t a b i l i t y & Re p r o d u c i b i l i t y

19、 ( R & R) R & R =PA RTK3% R & R =1 0 0 R&R / T V =7 . 9 652 . 0 8=1 8 . 0 5%Pa r t V a i a t i o n ( PV )61 . 9 3% PV=1 0 0 PV / T V PV=Rp* K371 . 8 2=9 8 . 3 6%=4 3 . 481 . 7 4T o t a l V a r i a t i o n ( T V )91 . 6 7T V=1 01 . 6 2=4 4 . 1 2Co n c l u s i o n :S a t i s f a c t o

20、r yMa r g i n a lUn a c c e p t a b l eRe p e a t T r a i lRe p e a t a b i l i t yXRe p r o d u c i b i l i t yXR & RXRe c o mme n d a t i o n :22EVAV+222(*)(/)XdiffKEVnrRRPV&2222EVAV+50分辨率和控制圖范例用二個系統(tǒng)測量同一組樣本建立如下頁所示的均值和極差圖(X&R 圖)觀察分辨率分別為0.001和0.01的二個測量系統(tǒng)之間的差別51過程控制圖52分辨率不足 當極差圖出現以下情況時，表示

21、測量系統(tǒng)的分辨率不足： 只有一、二或三個極差值可讀 四分之一以上極差為零 選擇分辨力按比例小于規(guī)范或過程變差，以獲得足夠的分辨率53分辨率的決定原則 推薦分辨力最大為過程分布6的十分之一，而不是公差（規(guī)范）的十分之一 在APQP和測試期間進行量具分辨力的研究研究制造過程或相似過程的極差圖，根據前頁和范例 從不斷改進的角度看，公差值的十分之一可能不夠。 54 第六章第六章基準件和測量不確定度55基準值 為了比較的一個一致認可的值 有時也稱為： 可接受的值 常規(guī)值 指定值 最佳估算值 標準測量 測量的標準56基準件 具有非常精確制定的一個或更多特性的一種材料或物質，用于儀器的校準、測量方法的評估或

22、給材料賦值。57國家/國際測量標準 一個材料測量，測量儀器，基準件或系統(tǒng)準備去定義、實現、保存或復制一個零件、一個或更多的數量值，為了將它們去和其他測量儀器比較 這些標準被一些國家專業(yè)機構或國際一致認可的國際性服務機構所承認，作為確定其他所有與數量有關的標準件的值的依據 一些例子： -1Kg質量標準 -氦-氖激光長度標準 -標準量塊 -銫原子頻率標準 -100標準電阻 -Josephson Array 電壓標準 - 58國家/國際測量標準使用一個可追溯的標準以提供： 比較的共同點 測量系統(tǒng)有效性 測量系統(tǒng)準確性評價 解決零件間的沖突 最直接的驗證指導59可追溯標準的局限 在破壞性測試中很難使用

23、 有些產品特性和過程結果無確定行業(yè)或國家標準 有些測試沒有行業(yè)或國家標準 在設計和開發(fā)、合同評審和APQP期間討論這些局限性.60選擇 為了校準可能需要使用非常精密的基準件, 其他在實驗室內驗證的零件和/或相互認同的標準件. 這些都是通過最高級別的測量設備評定的最好的產品. 比較分析產生精確的數據，將決定為校準而需要的調整數量. 內部實驗室比較: 組織, 性能和2個或更多的實驗室按照預定的條件對設備的相同或相似的部件的評估.61測量不確定度 用于描述測量值的質量的術語 測量不確定度是給組成測量系統(tǒng)的變量賦值的所有可能性的總和.（P58） 總的可能性應衡量并且要與在進行的測量的重要性和關鍵性相一

24、致.62測量不確定度和校準 測量系統(tǒng)的不確定度第一次是通過校準過程而產生 校準允許對測量儀器、測量系統(tǒng)、或標在尺上的刻度值等的指示的誤差的評價63測量不確定度和校準 基準件本身, 校準和環(huán)境以及個人的活動的表現都對測量不確定度有影響. 這就是要經鑒定合格的和/或有資格的實驗室以及你應接受對你的測量、檢驗和實驗設備要做或已做校準的數據的益處的原因.64測量不確定度 根據測量系統(tǒng)分析而作出的決定包括: 使用現有的系統(tǒng), 同時考慮它的測量不確定度. 改進系統(tǒng)以控制產生變差的因子. 考慮其他具有更高級別的分辨率和能力的測量系統(tǒng) (這通常會花更多的資金但你的 MSA 數據將幫助你確定并證實適當的資源.)

25、65第七章第七章偏倚、線性和穩(wěn)定性66準確度和精密度量化： 準確度準確度以偏倚評估 ISO和ASTM使用的準確度包括偏倚和重復性 精密度精密度以重復性和再現性評估67準確度和精密度范例量具 A量具 B量具 CA 具有最佳準確度B 具有最佳精密度C 的準確度好于B量具 A的均值量具 B的均值量具 C的均值68偏倚測量的觀測觀測均值與基準基準值之差?；鶞手?，也稱為可接受的基準值或標準值，用作測量值的認可基準?；鶞手悼梢酝ㄟ^更高級別的測量設備進行測量而獲得的測量均值來確定。69偏倚范例 至 為 A的偏倚 至 為 B的偏倚 至 為 C的偏倚 量具 A量具 B量具 C量具 A的均值量具B的均值量具C的均

26、值70量具偏倚的工作指南1.1. 用標準值或高等級量具，如完全尺寸檢驗設備，獲得可接受基 準值2.2. 用測量室或完全尺寸檢驗設備3.3. 由同一評價人對同一零件作至少10次測量4. 相對基準值作直方圖，以判斷是否存在特殊原因5.5. 計算：讀數的均值偏倚= 觀測值均值-基準值公式P7471為何做量具偏倚分析 從比例上講，不會象GR&R那么大，但有助于量化準確度 用于同一量具的穩(wěn)定性和線性進一步分析 可接受基準值應與其它統(tǒng)計特性評估相同 和以后其他評價人作GR&R分析時，作讀數比較 72量具偏倚大的原因儀器需要校準儀器、設備或夾緊裝置的磨損磨損或損壞的基準，基準值有誤校準不當或

27、調整基準的使用不當儀器質量差設計或一致性不好線性誤差使用錯誤的量具不同的測量方法設置、安裝、夾緊、技術測量錯誤的特性變形環(huán)境在常量上出錯其他73偏倚范例觀測次數觀測次數 外徑觀測值外徑觀測值 BiasBias 1 5.8 -0.2 2 5.7 -0.3 3 5.9 -0.1 4 5.9 -0.1 5 6.0 0.0 6 6.1 0.1 7 6.0 0.0 8 6.1 0.1 9 6.4 0.4 10 6.3 0.3 11 6.0 0.0 12 6.1 0.1 13 6.2 0.2 14 5.6 -0.4 15 6.0 0.0均值 (X-bar) = 6.0067偏倚 = 觀測均值 - 基準值

28、=6.0067- 6.0 = 0.0067標準偏差= (6.4-5.6)/3.553 =0.22514均值的標準偏差= =0.22514/(sqrt15)=0.05813t=0.0067/0.05813=0.115395%置信區(qū)間：-1.118500.1319結論：偏倚是可以接受的，同時假定實際使用不會導致附加變差源同一作業(yè)員對一個軸的外徑作了15次測量，數據如下：,基準值為6.0，是一個基準值，即假定產品與原樣一致。估計偏倚：74線 性在量具預期的工作范圍內偏倚值的差值在量具預期的工作范圍內偏倚值的差值75量具的線性 量具的線性可以通過對量具預期的工作范圍內的偏倚分析而確定 至少要作二次分析

29、，在量具量程范圍的下限和上限各一次 量具量程范圍的中部也應考慮76量具線性分析量具線性工作指南1.1. 選擇可在測量系統(tǒng)不同工作范圍作測量的5-8個零件2.2. 用完全尺寸檢驗設備確定每個零件的基準值3.3.由一個評價人和同一量具測量所有零件4.4.每個零件重復m10次測量5.結果分析作圖法（參見偏倚分析）77量具線性分析量具線性工作指南(續(xù))6.6.計算零件的偏倚和偏倚均值。7.7.將計算出的偏倚由小到大排序8.8.以偏倚均值(Y-軸)對基準值(X軸)建立散點圖78量具線性分析量具線性工作指南(續(xù))9.9. 線性由這些點的最佳擬合直線的斜率確定。一般說來，斜率越小表示線性越好10.10. 計

30、算量具的線性指數79線性圖析80分析線性-如果測量系統(tǒng)存在線性問題，需要通過調整軟件、硬件或者同時調整兩者，再校準以達到0偏倚。 -如果在測量范圍內偏倚不能被調整到0，只要測量系統(tǒng)保持穩(wěn)定，仍可以用于產品/過程控制，但不能進行分析。81線性誤差的原因儀器需要校準，需要減少校準時間間隔儀器、設備或夾緊裝置磨損缺乏維護磨損或損壞的基準，基準出現誤差量具的工作范圍的上限和下限未經正確的校準儀器質量差設計或一致性不好儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性應用錯誤的量具不同的測量方法設置、安裝、夾緊、技術測量錯誤的特性變形環(huán)境在常量上出錯其他82穩(wěn)定性穩(wěn)定性(或漂移)是指一個測量系統(tǒng)在某一持續(xù)時間(指幾天而不是幾小時

31、)獲得的對同一基準或零件的一個單一特性的測量值總變差。 或者：偏倚隨時間的變化83穩(wěn)定性范例量具A的第一次均值量具A的第二次均值至 為A的穩(wěn)定性84穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是測量系統(tǒng)對給定零件或標準零件在不同時間的偏倚的總變差 當同時有多個測量系統(tǒng)介入時，偏倚最小的那個系統(tǒng)被認為是“穩(wěn)定”的系統(tǒng)85量具的穩(wěn)定性 一般沒有R&R問題大 有助于確定校準周期 當多個系統(tǒng)精確測量同一標準件并隨時間變化有顯著的變差時，有助于確定最穩(wěn)定的測量系統(tǒng) 應對測試跟蹤并圖表化(或至少在量具記錄中記錄實際讀數和其它相關數據)86對量具穩(wěn)定性的影響 長時間的不用或間歇使用 二次穩(wěn)定性試驗的測量數很大或很小 環(huán)境或系統(tǒng)變

32、化，例如：濕度，氣壓與統(tǒng)計穩(wěn)定性相混淆的其它因子，如預熱效應、磨損度、缺乏維護、作業(yè)員或實驗人員缺乏培訓等87量具穩(wěn)定性錯誤的原因儀器需要校準，需要減少校準時間間隔儀器、設備或夾緊裝置磨損正常老化或退化缺乏維護磨損或損壞的基準，基準出現誤差量具校準不當或調整基準的使用不當儀器質量差設計或一致性不好儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性不同的測量方法設置、安裝、夾緊、技術變形環(huán)境變化溫度、濕度、振動、清潔度在常量上出錯其他88量具穩(wěn)定性分析量具穩(wěn)定性工作指南1.1.使用在偏倚和線性分析中作為樣件的基準/標準件 在保護環(huán)境下恰當地保存它們(產品的生命期內) 給它們標上名稱和號碼以便于追溯和進一步研究，包括低、中

33、、高極差值的樣本2.2.定期（天、周）對標準件作3至5次測量(根據測量系統(tǒng)的具體情況而定)89量具穩(wěn)定性分析量具穩(wěn)定性工作指南(續(xù))3.3.把數據在均值和極差圖或均值和標準差圖標出 注：要求對每個標準件按過程或規(guī)范容限做一個圖4.4.根據通常的SPC要求作評估（穩(wěn)定？）5.5.將測量標準差與過程變差相比較，以確定適用性90對穩(wěn)定性圖的分析如果穩(wěn)定性有問題時，均值和極差圖會出現漂移或非控制狀態(tài)均值圖出現非控制狀態(tài)時，表明測量系統(tǒng)測量不正確，檢查檢查： 偏倚改變了- 確定原因并改正 如果原因是磨損 - 重復校準、維修 -不必計算測量系統(tǒng)穩(wěn)定性數值 - 通過減少系統(tǒng)變差來改善穩(wěn) 定性91 第八章第八

34、章 量具量具R&R分析分析92GR&R 目的目的理解用AIAG計算方法所作的GR&R 注意注意:重復性和再現性用于衡量測量系統(tǒng)變差的寬度或分布偏倚、穩(wěn)定性和線性用于對測量系統(tǒng)變差作定位93重復性同一同一評鑒人員用同一測同一測量儀器量儀器測量多次測量同一零件的同一特性所獲得的測量變差94重復性范例量具 A量具 B量具 C量具 A的均值量具 B的均值量具 C的均值95再現性不同不同評價人員用同一測量儀同一測量儀器器測量同一零件同一零件的同一特性所獲得的測量平均值的變差96再現性范例 至 為A和 B的再現性 至 為A和 C的再現性 至 為B和 C的再現性量具 A量具 B量具

35、C量具A的均值量具B的均值量具C的均值97量具R&R分析量具R&R工作指南1.1. 在測量系統(tǒng)使用者中選出2-3個評價人2.2. 抽取10個零件，以此代表實際或期望的過程變差3.3. 把零件從1至10編號，但號碼不為被評價人所見4.4. 如果測量程序文件中有規(guī)定，則對量具作校準98量具R&R分析量具R&R工作指南(續(xù))5.5. 由評價員A隨機地對10個零件作測量，由一個觀察員記錄測量結果6.6. 由其他評價員重復第5步，隱藏其他評鑒員所獲得的讀數7.7. 重復第5和第6步，用不同的隨機組合測量8.8. 對每個評鑒員的讀數計算均值和極差99量具R&R分析量

36、具R&R工作指南(續(xù))9.9. 用所附GR&R報告表，記錄零件均值和極差均值10.10.計算表示設備變差的重復性11.11.計算表示評鑒人員變差的再現性12.12.計算GR&R并轉換成百分比13.13.計算零件變差并轉換為百分比14.14.計算總變差100GR&R分析 第二版和第三版都介紹了三種方法： -極差法 -均值極差法 -ANOVE法（方差分析法） MSA 3rd 有比較明顯地推薦ANOVE法的意圖。 采用何種方法取決與測量系統(tǒng)的目的和顧客要求！101GR&R 方差分析法方差分析法 分析號 #: 1 分析日期:_ 量具 #: _ 量具描述: _量具

37、類別: 3 Comment: Special Study 分析描述: 3個評價人; 10 個零件; 3 試驗 變差來源變差來源 評估變差評估變差 總變差總變差% 貢獻貢獻 %重復性 (EV) 7.828 9.14 0.8再現性 (AV) 8.5757 10.01 1.0量具R&R (R&R) 11.611 13.56 1.8零件間變差 (PV) 84.843 99.08 98.2總變差 (TV) 85.634注: % 重復性的總變差 = (EV/TV) x 100 % 重復的貢獻份額 = (EV/TV)2 x 100% R&R貢獻份額是 1.8 %, 儀器貢獻份額0.8

38、 %ANOVA 范例102R&R 重復性重復性 -同一同一評鑒人員用同一測量儀同一測量儀器器測量多次測量同一零件的同一特性所獲得的測量變差。 做極差圖 再現性 -不同不同評價人員用同一測量儀同一測量儀器器測量同一零件同一零件的同一特性所獲得的測量平均值的變差 做均值圖103極差圖范例 2個評價人,3次實驗，5個零件UCL = 0.055R = 0.024LCL = 01234512345評價人 A評價人 B104極差圖結論 對于兩個評價人,所有的點都在控制限制內,因此，評價人沒有區(qū)別 如果其中一個評價人的測量值超出控制限制，那么結論是他的方法與另外一個不同 如果兩個評價人都有一些點超出

39、控制限制，那么結論是測量系統(tǒng)對評價人的技術敏感，需要改進以獲得有用的數據105均值圖范例2名評價人; 4次試驗; 5 個零件parts3.101234512345評價人 A評價人 B3.113.15X=3.1715UCL= 3.1893.20106極差圖結論 在這次分析中，10個點中的4個超出控制限制 因為這少于總點數的一半，結論是測量系統(tǒng)不足以檢查出零件間變差107 練習6 GR&R圖析108GR&R可接受指南可接受的標準根據系統(tǒng)的R&R(R&R%)的評價值:_如果R&R%10%,系統(tǒng)可接受;_如果10% R&R%30%,系統(tǒng)需要做改進109R

40、&R的應用當重復性比再現性大時: -量具需要維修 -量具應重新設計來提高剛度 -改進量具的加緊和定位點 -存在過大的零件內變差110R&R的應用當再現性比重復性大時: -評價人需要更好的使用量具的培訓 -需要更好的操作定義 -量具上的刻度不清楚 -需要夾具來提高使用量具的一致性111第九章第九章計數型測量系統(tǒng)研究112計數型測量系統(tǒng)一個計數型量具: -將每個零件與一個給定的限制相比較,如果滿足 這個限制則接受這個零件 -用于接受/拒收一組標準件 -不能指出一個零件有多好或多壞,只能指出這個 零件是接受或拒受(通過/不通過)113屬性量具工作指南解析法（大樣法）：解析法（大樣法）

41、： -對于計數型量具，用量具特性曲線(GPC)的概念來進行測量系統(tǒng)分析，用于評價量具的重復性和偏倚 。 -這種量具研究可用于單限值和雙限值量具 。 - 對于雙限值量具，假定誤差是線性一致的，只需檢查一個界限線性 。 114屬性量具工作指南 一般地，計數型量具研究包括獲得多個被選零件的基準值。這些零件經過多次(m)評價，連同接受總次數(a)，逐個零件地記錄，從這些結果就能估計重復性和偏倚 。 115屬性量具工作指南第一步驟第一步驟選取零件。最根本的是已知研究中所用零件的基準值。應盡可能按實際情況等間隔選取八個零件，其最大和最小值應代表該過程范圍八個零件必須用量具測量m=20,并記錄接受的次數(a

42、) 。第二步驟第二步驟對于整個研究，最小的零件必須a=0，最大的零件a=20，記錄接受的次數(a)。其余1a19 。如果不滿足這些準則，必須用量具測量更多的已知其基準值的零件(X)。直到滿足上述條件 。如果最小值零件的a0，那么選取越來越小的零件所評價直至a=0 如果，最大值零件的a20,那么選取越來越大的零件并評價直至a=20。如果六個零件不滿足1a19，在全范圍內的選取點選取額外零件，這些點可選在量具研究已測量的零件測量中間點。 116屬性量具工作指南117自動測試系統(tǒng) 在APQP期間提出最重要的 -測量系統(tǒng)指明的軟件 -控制限、范圍、目標和界限的確定 -調整時間，設備、機器和環(huán)境因子的啟

43、動和停止時間 的補償 確定所需的分辨力級別和過程控制計劃 為IC過程選擇一套適當的名義值118自動測試系統(tǒng) 為了過程控制，指明產品參數變化范圍，如2.9-3.9或3.8-4.0， 對測量/測試系統(tǒng)做偏倚、線性和GR&R分析 使用設備的能力去讀出變化的數據或至少存儲起來以在需要時再恢復 對每個變量和/或指定范圍做分析并改進119自動測試系統(tǒng) 試驗設定 -優(yōu)化測量窗口延時和測量窗口長度. -認真計劃試驗順序. -不能對試驗夾具或基座單獨做做MSA，必須把它們作 為系統(tǒng)的一部分來做. -做分析時要考慮所有的正常變量，在做實驗的地方， 由指派的人員去啟動和運行它們.120 第十章第十章 總 結

44、121MSA定義 MSA 測量系統(tǒng)分析用于分析測量系統(tǒng)對量化 測量值的影響 變差變差 由人、材料、方法、儀器和/或環(huán)境引起 分辨力分辨力 測量系統(tǒng)探測被測值最小變化的能力 準確度準確度 測量值對照已知標準值的絕對正確程度122MSA 定義 精密度精密度 測量系統(tǒng)產生或復制讀數的能力 偏偏 倚倚 觀測均值和基準之間的差別 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 - 沒有特殊原因變差 (也稱為漂移)的統(tǒng)計控制狀態(tài)，是測量系統(tǒng)在某個延展的時間內，測量同一標準件或零件的的單一特性所獲得的總變差 。123MSA 定義 線性線性 量具的量程內偏倚值的差 GR&R 量具的重復性和再現性 = (儀器 +評價人)變差重復性重復性

45、 同一同一評鑒人員用同一測量儀器同一測量儀器測量多次測量同一零件的同一特性所獲得的測量變差。再現性再現性 -不同評鑒人員用同一測量儀器測量同一零件的同一特性所獲得的測量平均值的變差124MSA 定義 總變差總變差 = 制造過程變差 + 測量系統(tǒng)變差 控制圖控制圖 把系統(tǒng)或過程數據即時用圖形表示，以幫助分析變差，并在過程失控時對失控原因作出反應125MSA 定義 方差分析（方差分析（ANOVA） 使用數學的方法，如復雜運算統(tǒng)計表, 平方和, 控制圖和圖形比較，分析方差或分析數據中發(fā)現的變量。126MSA 總結分分 辨辨 率率準準 確確 性性精精 確確 度度偏偏 倚倚選擇一個測量系統(tǒng)的基本要求 (

46、通過檢查極差圖做目視分析)由測量的偏倚來衡量通過進行GRR的重復性評估來衡量通過觀測均值減去基準值來量化127MSA 總結控制圖、方差分析控制圖、方差分析穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性線線 性性當測量系統(tǒng)間歇使用或較長時間不用后做分析 在量程范圍內至少要做兩次或三次偏倚分析 對相同樣件做重復測量的工業(yè)測量系統(tǒng)用于分析異常或過大的變差 GR&R128附錄附錄129控制圖常數控制圖常數130Ball Shear Test R&R 數據#SP-B-001NBR : AS-007Date : May 07.98Package : Machine :DAGETest name : BST(G/W:1.

47、0 MIL)REPEATABILITY AND REPRODUCIBILITY DATA SHEET123456789101112XOPERATORK-13125K-16293K-16538SAMPLE #1ST TRIAL 2ND TRIAL3RD TRIALRANGE1ST TRIAL 2ND TRIAL3RD TRIALRANGE1ST TRIAL 2ND TRIAL3RD TRIALRANGE150.149.950.80.952.051.053.02.048.746.847.91.950.02252.651.852.91.162.260.259.62.649.847.548.62.35

48、3.91352.252.554.11.960.659.158.42.248.648.947.71.253.57449.848.749.21.150.953.052.02.150.850.050.00.850.49553.451.551.91.944.943.844.01.149.649.551.21.748.87649.847.547.02.849.846.348.03.548.648.648.30.348.21751.252.951.71.747.048.248.91.948.749.250.11.449.77841.843.942.12.140.942.540.52.042.543.541

49、.52.042.14967.570.168.02.669.769.068.71.069.568.769.10.868.921053.251.451.81.853.453.452.01.450.151.250.11.151.84TOTALS521.6520.2519.517.9531.4526.5525.119.8506.9503.9504.513.5517.741.7901.9831.350RaRbRcSUM a1561.300SUM b1583.030SUM c1515.300Xa52.043Xb52.768Xc50.510Ra1.790# TRIALD4UCL r =R D4MAX X52

50、.768Rb1.98323.267=1.7082.575MIN X50.510Rc1.35032.575=4.406X diff2.258SUM5.123R1.708xx131BST GR&R 報告#SP-B-001Test Name:BST7-02-97 BIAS & LINEARITYMachine: DAGEDate: May.798 1. Bias (Independent Sample Method)50.1051.9052.6051.20 Bias= Observed Average-Master Measurement52.2053.00=-3.0949.8049

51、.7053.4053.2042.50 % Bias=100 Bias / Process Variation51.7154.80=7.27% 2. Linearity =Parts1234=-0.1422Master value55.7954.7054.5054.80158.2059.9048.7046.80259.6060.2049.8047.50=4.414T358.4059.1048.6048.90R455.0054.1050.8050.00I548.2043.8049.6049.50A648.0046.3048.6046.70=0.21L748.9048.2048.7049.20S84

52、7.7045.6049.2050.10947.6045.6069.5068.701052.0053.4050.1051.20 Linerarity= SlopexProcess Variation Part Avg.52.360 51.620 51.360 50.860=6.0414Bias-3.430-3.080-3.140-3.940 % Linearity=100 Linearity / Process Variation =14.22% Goodness of Fit ( )=0.211234678910masobsaxyxy(n)byaxR2yyn22xxn22ab5R2yxyxyn

53、2xxn22 ()132BST 偏倚 & 線性#SP-B-001NBR : AP-003Date : May 07.98Package : SO-20LDMachine : DAGETest name : BPT(G/W:1.0 MIL)REPEATABILITY AND REPRODUCIBILITY DATA SHEET123456789101112XOPERATOR K-13125K-16293K-16538SAMPLE #1ST TRIAL 2ND TRIAL 3RD TRIALRANGE1ST TRIAL 2ND TRIAL 3RD TRIALRANGE1ST TRIAL 2

54、ND TRIAL 3RD TRIALRANGE110.0010.109.900.209.459.509.400.109.709.509.900.409.72212.4012.1212.360.2812.6212.3512.570.2712.4912.5212.550.0612.44312.2312.1112.450.3412.5612.2712.230.3312.4112.6312.410.2212.37412.4512.0612.450.3912.8511.8712.230.9812.8912.8712.890.0212.51511.8912.3512.350.4612.8812.5512.

55、270.6112.2612.4112.460.2012.38612.4512.1612.110.3412.5512.4512.480.1012.5812.2112.500.3712.39712.2412.2112.120.1212.1212.1612.230.1112.2912.1412.140.1512.18812.9912.4112.240.7511.9011.7011.600.3012.4112.4112.440.0312.23912.5212.2912.450.2312.2112.5312.560.3512.3312.5612.330.2312.421012.5112.6312.220

56、.4112.8512.9012.700.2013.8014.0013.700.3013.03TOTALS121.68120.44120.653.52121.99120.28120.273.35123.16123.25123.321.98121.670.3520.3350.198RaRbRcSUM a362.770SUM b362.540SUM c369.730Xa12.092Xb12.085Xc12.324Ra0.352# TRIALD4UCL r =R D4MAX X12.324Rb0.33523.267=0.2952.575MIN X12.085Rc0.19832.575=0.761X diff0.240SUM0.885R0.295xx133Ball Pull 試驗 R&R 數據 #SP -B -001R EP EATAB ILITY AN D R EP R