WI311101測量系統(tǒng)分析MSA作業(yè)指導(dǎo)書

1、測量系統(tǒng)分析（MSA）作業(yè)指導(dǎo)書WI311-1011 目的：評價整個測量系統(tǒng)（即操作、程序、量具、設(shè)備、軟件及操作人員的集合）是否具有可接受的測量水平，判定該測量系統(tǒng)是否適用。2 確定方法：2.1 計量型量具（如游標(biāo)卡尺）采用均值和極差法研究量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性。2.2 計數(shù)型量具（如通止規(guī)），采用信號探測法或假設(shè)檢驗分析法研究。2.3 根據(jù)類型確定相應(yīng)的計量型或計數(shù)型量具或設(shè)備，選擇相應(yīng)的研究方法3 測量設(shè)備選購3.1 測量系統(tǒng)必須有足夠的靈敏性：3.1.1 儀器要具有足夠的分辨力：應(yīng)至少保證儀器的分辨力能將公差分成十份或更多，即第一準(zhǔn)則應(yīng)至少是被測范圍的十分之一，最好是保證為過程變差的十份

2、之一。3.1.2 儀器要具有有效的分辨力：應(yīng)保證儀器對所探測的產(chǎn)品或過程變差在一定的應(yīng)用及環(huán)境下的變化具有足夠的靈敏性。3.2 測量系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的：3.2.1 在重復(fù)性的條件下，儀器變差只歸因于普通原因而不是特殊原因。3.2.2 測量分析者必須經(jīng)?？紤]到儀器的穩(wěn)定性對實際應(yīng)用和統(tǒng)計的重要性。3.3 統(tǒng)計特性（誤差）在預(yù)期的范圍內(nèi)一致，并足以滿足測量的目的（產(chǎn)品或過程控制）。4 測量系統(tǒng)分析過程4.1 采用均值和極差法研究量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性指導(dǎo)：4.1.1 準(zhǔn)備工作：4.1.1.1 確定評價人數(shù)量、被測零件、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)。4.1.1.1.1 評價人：應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇，并

3、且采用盲測（即選定評價人事先不知道本次研究事件），評價人數(shù)量至少為3人。4.1.1.1.2 被測零件：零件應(yīng)從過程中選取并能代表整個工作范圍。對會直接影響測量結(jié)果的缺陷零件不應(yīng)選用。4.1.1.1.3 樣品數(shù)量和重復(fù)讀數(shù)次數(shù)：零件樣品數(shù)量至少應(yīng)為5個，重復(fù)讀數(shù)次數(shù)即試驗次數(shù)至少為2次。對每一個零件進(jìn)行編號、定位。注：對大或重的零件可選較少的樣品和較多試驗次數(shù)4.1.1.2 制定操作程序和應(yīng)用表格4.1.1.2.1 確保每一位評價人都采用相同的方法，按規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸。4.1.1.2.2 設(shè)備讀數(shù)中，讀數(shù)應(yīng)估計到可得到的最接近的數(shù)字。4.1.1.2.3 按需要編制所需表格，以便及時填入

4、所測數(shù)據(jù)。測量應(yīng)按隨機(jī)順序進(jìn)行，即評價人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號，由正在研究的人記下相應(yīng)的零件號和數(shù)據(jù)。4.1.2 按規(guī)定程序進(jìn)行，并記錄數(shù)據(jù)4.1.2.1 按規(guī)定程序和預(yù)定計劃進(jìn)行操作，要求評價人認(rèn)真仔細(xì)。4.1.2.2 記錄數(shù)據(jù)，填入重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表，根據(jù)所得數(shù)據(jù)做出重復(fù)性和再現(xiàn)性報告。4.1.2.3 示例：選3位評價人對墊片零件的厚度進(jìn)行測量系統(tǒng)分析，樣本數(shù)量為10，量具為厚薄規(guī)。測量數(shù)據(jù) 4.1.2.4 分析如下把上面的平均值相加后除以試驗次數(shù)的平均值如（0.83+0.825）/2=0.8275填入相應(yīng)行測量數(shù)據(jù)的平均值，（0.65+1.00+0.85+0.55+1.00+0.9

5、5+0.85+1.00+1.00）/10=0.83所有測量數(shù)據(jù)中的最大值減去最小值的絕對值，如l0.65-0.60l=0.05；填入評價人A對每個零件的測量平均值如：（0.65+0.60）/2=0.625填入測量數(shù)據(jù)評價人/試驗次數(shù)零 件平均值123456789101 A 10.651.000.850.850.551.000.950.851.001.000.832 20.601.000.850.950.451.000.950.801.001.000.8253 34 平均值0.6251.0000.8250.9000.5001.0000.9500.8250.10000.650Xa =0.8275極

6、差值的平均值5 極差0.050.000.050.100.000.000.000.050.000.00Ra =0.0456 B 10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.550.7857 20.550.950.750.750.401.050.900.700.950.500.758 39 平均值0.5501.0000.7750.7750.4001.0250.9250.7250.9250.525Xb=0.767510 極差0.000.100.050.050.000.050.050.050.050.05Rb =0.04511 C 10.501.050.800.800

7、.451.000.950.801.050.850.825第16行的零件平均值的平均值12 20.551.000.800.800.501.050.950.801.050.800.8313 3 14 平均值0.5251.0250.8000.8000.4751.0250.9500.8001.0500.825Xc=0.827515 極差0.050.050.000.000.050.050.000.000.000.05Rc=0.030第16行的零件平均值的極差16 零件 平均值（XP）0.5671.0080.8000.8250.4581.0170.94207831.0080.667X=0.8275Rp=0

8、.55917 . R=(Ra+ Rb+ Rc )/3=(0.045+0.045+0.030)/3=0.04R=0.0418 XDIFF= (MaxX=0.8257-MinX=0.7675)=0.06XDIFF=0.0619. UCLR=R×D4*=0.04×3.27=0.13UCLR=0.1320. LCLR=R×D3*=0.04×0.00=0.00LCLR=0.0021. 當(dāng)實驗次數(shù)為2次時D4=3.27，為3次時，D4=2.58。UCLR表示R的界限（試驗次數(shù)少于7次時，LCLR為0），圈出那些超出界限的值，了解原因并糾正。用與原來相同評價人和儀器對

9、同一個零件重復(fù)原來的測量，或剔除這些值并由其余觀測值再次平均并計算R和UCLR值。每個零件每次測量值相加，除以總的測量次數(shù)（即試驗次數(shù)×評價人數(shù)）如：（0.65+0.60+0.55+0.55+0.50+0.55）/（3×2）=0.567平均值分別與D3和D4相乘得出控制上限和下限.D3和D4的值由表1中查出每個評價人的測量平均極差相加之和除以評價人數(shù)得所有極差平均值找出第4、9、14行的平均值中最大和最小值填入差值記為XDIFF量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表由上述數(shù)據(jù)表中得出如；厚度，高度等零件尺寸范圍量具量程零件編號和名稱： 墊片量具名稱: 厚薄規(guī)日期：測量參數(shù)： 厚度量具編號

10、： 執(zhí)行人：尺寸規(guī)格： 0.6-1.0 m m量具類型： 來自數(shù)據(jù)表 R=0.04 XDIFF=0.06 Rp=0.559測量系統(tǒng)分析%總變量（TV）重復(fù)性設(shè)備變量（EV）試驗次數(shù)23K10.88620.5908EV= R×K1=0.04×4.56=0.18%EV=100EV/TV=1000.18/0.93=18.7%再現(xiàn)性評價人變差（AV）AV= =評價人數(shù)23K20.70710.5231 =0.16n=零件數(shù)量 r=試驗次數(shù)%AV =100AV/TV=1000.18/0.93=16.8%重復(fù)性和再現(xiàn)性（R&R）（R&R）= = =0.24% R&

11、R=100R&R /TV =1000.18/0.93 =25.2%零件變差（PV）PV=Rp×K3 =0.56×1.62 =0.90%PV=100PV/TV =1000.90/0.93 =96.8%零件數(shù)量K320.707130.523140.446750.403060.374270.353480.337590.3249100.3146總變差（TV）TV= = =0.93ndc=1.41PV/R&R =1.410.90/0.24 =5.288-5量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報告?zhèn)渥ⅲ核械挠嬎愣蓟陬A(yù)期5.15AV-如果計算中根號下出現(xiàn)負(fù)值，評價人變差缺省為0K1=5

12、.15/ d2 , d2取決于試驗次數(shù)（m）和零件數(shù)與評價人數(shù)的乘積（g）,并假設(shè)該值大于15。K2 =5.15/d2*, d2*取決與評價人數(shù)量（m）和（g）,按單極差計算，g 為1K3 =5.15/d2*, d2*取決與零件數(shù)量（m）和（g）,按單極差計算，g 為1D3和D4的取值見表1d2 和d2*的取值見表24.1.3 結(jié)果分析4.1.3.1 重復(fù)性和再現(xiàn)性的可接受準(zhǔn)則；低于10%的誤差-測量系統(tǒng)可以接受。10%-30%的誤差-根據(jù)應(yīng)用的重要性，量具成本，維修費用等決定是否接受。大于30%的誤差-不可接受。分析測量系統(tǒng)，尋找原因，并加以改進(jìn)。另外，ndc值應(yīng)該大于或等于5。4.1.3.

13、2 原因分析：4.1.3.2.1 評價人需要更好的接受如何使用測量儀器和讀數(shù)培訓(xùn)；4.1.3.2.2 量具刻度盤校準(zhǔn)不清晰；4.1.3.2.3 設(shè)備需要維護(hù)；4.1.3.2.4 量具需要重新設(shè)計增加剛度；4.1.3.2.5 測量的夾緊或定位需改進(jìn)；4.1.3.2.6 零件內(nèi)的變差過大；4.1.3.2.7 測量儀器、設(shè)備需處于合適的工作環(huán)境中，且需足夠的分辨率；4.1.3.2.8 規(guī)定的操作程序不正確等。表1 控制圖常數(shù)子組內(nèi)觀察次數(shù)A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.924

14、80.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.671150.2230.3481.652表2 平均極差分布的d2值m23456789101112131415g11.411.912.242.482.572.832.963.083.183.273.353.423.493.5521.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.5131.231.772.122.38

15、2.582.752.893.013.113.213.293.373.343.5041.211.752.112.372.572.742.883.003.103.203.283.363.343.4951.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.283.353.423.4961.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4971.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.9

16、83.093.193.273.353.423.4891.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48101.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.423.48111.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.413.48121.151.712.072.342.552.722.852.983.093.183.273.343.413.48131.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.

17、273.343.413.48141.151.712.072.342542.712.852.983.083.183.273.343.413.48151.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.263.343.413.48>151.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9073.0783.1733.2583.3363.4073.4724.2 信號探測法4.2.1 準(zhǔn)備工作：4.2.1.1 確定評價人數(shù)量、被測零件、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)。4.2.1.1.1 評價人：應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇 3位評價人，采用盲測。4.

18、2.1.1.2 樣品數(shù)量和重復(fù)讀數(shù)次數(shù)：零件樣品數(shù)量為20-50個，對每一個零件進(jìn)行編號。重復(fù)讀數(shù)次數(shù)即試驗次數(shù)為3次。4.2.1.1.3 被測零件：零件應(yīng)從過程中選取，而且這些零件要進(jìn)行測量出基準(zhǔn)值，并能比較均勻的代表整個公差范圍，并選擇超出公差上下限各10%的零件，要特別在公差上下限的附近要多取。但具有對會直接影響測量結(jié)果的缺陷零件不應(yīng)選用。4.2.2 操作程序4.2.2.1.1 用高一級的計量型的檢測工具逐一測出各零件的基準(zhǔn)值，并對零件編號和將零件的基準(zhǔn)值記錄在下表。4.2.2.1.2 讓各評價人在不知道基準(zhǔn)值的情況下逐一進(jìn)行測量，并將結(jié)果記錄在下表中。 （舉例一） 取一個孔徑為5.5&

19、#177;0.05的零件。零件號評價人A評價人B評價人C基準(zhǔn)基準(zhǔn)值代碼A-1A-2A-3B-1B-2B-3C-1C-2C-3111111111115.475 +211111111115.509 +300000000005.576 -400000000005.561 -500000000005.570 -611010110015.545 *711111110115.465 *811111111115.503 +900000000005.438 -1011111111115.516 +1111111111115.489 +1200000001005.555 *1311111111115.543 +

20、1411011110015.455 *1511111111115.517 +1611111111115.532 +1711111111115.520 +1811111111115.480 +1911111111115.519 +2011111111115.477 +2111010101015.452 *2200110011005.546 *2311111111115.529 +2411111111115.514 +2500000000005.600 -2601000000105.547 *2711111111115.502 +2811111111115.521 +2911111111115.5

21、23 +3000000100005.558 *3111111111115.503 +3211111111115.506 +3311111111115.487 +3400100101105.450 *3511111111115.499 +3611011110115.538 *3700000000005.409 -3811111111115.488 +3900000000005.428 -4011111111115.501 +4111111111115.512 +4200000000005.567 -4310111111015.462 *4411111111115.471 +45000000000

22、05.412 -4611111111115.493 +4711111111115.486 +4800000000005.588 -4911111111115.484 +5000000000005.447 -備注：a：“1”表示接受（即既通又止），“0”不接受（即不通或止不?。?b：“+”表示一致接受，“-”表示一致不接受，“*”表示接受或不接受不一致。4.2.2.1.3 將測量結(jié)果作出分析判斷后，將分析結(jié)果記錄在表上。再將表的右邊基準(zhǔn)值按由小到大逐一進(jìn)行排列。（如下表）基準(zhǔn)基準(zhǔn)值代碼基準(zhǔn)基準(zhǔn)值代碼基準(zhǔn)基準(zhǔn)值代碼基準(zhǔn)基準(zhǔn)值代碼05.409 -15.477 +15.503 +15.538 *05

23、.412 -15.480 +15.506 +15.543 +dUSL上05.428 -15.484 +15.509 +15.545 *05.438 -15.486 +15.512 +15.546 *05.447 -15.487 +15.514 +15.547 *05.450 *15.488 +15.516 +05.555 *15.452 *15.489 +15.517 +05.558 *15.455 *15.493 +15.519 +05.561 dLSL下-15.462 *15.499 +15.520 +05.567 -15.465 *15.501 +15.521 +05.570 -dUSL

24、下15.471 +15.502 +15.523 +05.576 -15.475 +15.503 +15.529 +05.588 -15.532 dLSL上+05.600 -4.2.2.1.4 排序后找出各個臨界點dUSL上、dUSL下、dLSL上、dLSL下、再求出dUSL、dLSL dUSL=dUSL上-dUSL下 dLSL=dLSL上-dLSL下4.2.2.1.5 再求出平均值dd= （dUSL+dLSL）/24.2.2.1.6 %GRR=d/T （T表示公差值）4.2.2.1.7 求出的評估值%GRR若在設(shè)計允許的范圍內(nèi)，則判斷量具可接受。4.3 假設(shè)檢驗分析法（注：若零件尺寸不易測出或

25、同時控制多個尺寸時采用）：4.3.1 準(zhǔn)備工作：4.3.1.1 確定評價人數(shù)量、被測零件、樣品數(shù)量及重復(fù)試驗次數(shù)。4.3.1.1.1 評價人：應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇 3位評價人，采用盲測4.3.1.1.2 被測零件：零件應(yīng)從過程中選取并能代表整個工作范圍。對會直接影響測量結(jié)果的缺陷零件不應(yīng)選用。4.3.1.1.3 樣品數(shù)量和重復(fù)讀數(shù)次數(shù)：零件樣品數(shù)量為20-50個，對每一個零件進(jìn)行編號。重復(fù)讀數(shù)次數(shù)即試驗次數(shù)為3次。4.3.1.2 選擇量具和設(shè)備檢查量具的分辨力，校準(zhǔn)量具，確保使用的量具合格。4.3.1.3 制定操作程序和應(yīng)用表格確保3位評價人都采用相同的方法，分3次測量所有的零件。按需

26、要編制所需表格，以便及時填入所測數(shù)據(jù)。4.3.2 記錄試驗結(jié)果，填入記錄表內(nèi)。示例如下：零件A 評價人B評價人C評價人1231231231、1111111112、1111111113、0000000004、0000000005、0000000006、1101011007、1111111018、1111111119、00000000010、11111111111、11111111112、00000001013、11111111114、11011110015、11111111116、11111111117、11111111118、11111111119、11111111120、1111111112

27、1、11010101022、00110011023、11111111124、11111111125、00000000026、01000000127、11111111128、11111111129、11111111130、00000100031、11111111132、11111111133、11111111134、00100101135、11111111136、11011110137、00000000038、11111111139、00000000040、11111111141、11111111142、00000000043、10111111044、11111111145、00000000046、11111111147、11111111148、00000000049、11111111150、000000000表內(nèi)記錄說明：“1”為可接受判斷；“0”為不可接受判斷。4.3.3 根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉表計算：4.3.3.1 評價人A與B交叉表比較每個評價人之間的差異（表A）：評價人B總計.001.00評價人A.00計算期望的計算4415.7634.35050.01.0