MSA(詳細(xì)解釋)

1、測(cè)量系統(tǒng)分析測(cè)量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis （第三版）（第三版） EDITOR:STEVEN XU目錄 （一）簡(jiǎn)介； （二）發(fā)展史； （三）詳細(xì)解釋.課程前言 MSA的理論完全屬于統(tǒng)計(jì)學(xué)的范疇； 手冊(cè)已將純粹的理論與實(shí)際很好的聯(lián)系了起來(lái)； 本手冊(cè)并不覆蓋測(cè)量系統(tǒng)所有可能出現(xiàn)的情況，有些問(wèn)題并沒(méi)有考慮到； 應(yīng)此，在遇到問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)與顧客的SQA部門(mén)或采購(gòu)部門(mén)取得聯(lián)系，他們會(huì)對(duì)問(wèn)題的解決提供必要的幫助.儀器檢驗(yàn)如過(guò)時(shí)，立即召回不可遲。 大家應(yīng)樹(shù)立學(xué)好MSA的信心和決心，從思想上確立“MSA沒(méi)有什么了不起！”的觀念.MSA就是紙就是紙老虎！老虎?。ㄒ唬㎝SA簡(jiǎn)介

2、 本手冊(cè)是在美國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)(ASQ)汽車(chē)部和汽車(chē)工業(yè)行動(dòng)集團(tuán)(AIAG)主持下，由戴姆勒克萊斯勒、通用、福特汽車(chē)公司供方質(zhì)量要求特別工作組認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)工作組工作組 編寫(xiě)； 現(xiàn)在使用的是2002年3月頒布的MSA手冊(cè)第三版，是QS-9000的補(bǔ)充參考文件； 它是一門(mén)品質(zhì)管理的技術(shù)，并不僅限于汽車(chē)供應(yīng)鏈?zhǔn)褂?（二）MSA發(fā)展史 MSA的技術(shù)部分由雪佛萊雪佛萊（CHEVROLET屬于GM汽車(chē)公司的一個(gè)分部）產(chǎn)品質(zhì)量保證部Kazen Mirkhani起草； 通用電器通用電器（General Electric）的R.W.Traver在1962年的ASQC會(huì)刊中發(fā)表論文，闡述關(guān)于計(jì)量計(jì)量型量

3、具型量具的研究結(jié)果，由Jim Mccaslin校對(duì)； 雪佛萊雪佛萊的Jim Mccaslin、Gregory Gruska、Tom Bruzell在1976年ASQC會(huì)刊中把上述概念擴(kuò)展到計(jì)數(shù)型量具計(jì)數(shù)型量具研究和量具性能曲線(xiàn)量具性能曲線(xiàn)中； 上述技術(shù)由Bill Wiechec在1978年年6月月進(jìn)行總結(jié)，出版了雪佛萊雪佛萊的測(cè)量系統(tǒng)分析測(cè)量系統(tǒng)分析一書(shū)（手冊(cè)）； 以后手冊(cè)增加了內(nèi)容：奧茲莫比爾奧茲莫比爾（OLD SMOBILE是GM公司的子公司，生產(chǎn)Cadillac 凱迪拉克汽車(chē)）的Shery Hansen、Ray Benner編寫(xiě)了ANOVA法和關(guān)于置信區(qū)間的內(nèi)容； 八十年代，雪佛萊雪佛萊

4、的Lary Marruffo、John Lazur修改了雪佛萊手冊(cè)，提出了新的測(cè)量系統(tǒng)章節(jié)并強(qiáng)化了一些概念，如：穩(wěn)定性、線(xiàn)性和方差（ANOVA）. GM統(tǒng)計(jì)評(píng)審委員會(huì)進(jìn)行了最新的修改，增加了零件內(nèi)變差的標(biāo)識(shí)和鑒定概念，并對(duì)統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性做了更全面的描述（三）MSA詳細(xì)解釋 第一章第一章 通用測(cè)量系統(tǒng)指南通用測(cè)量系統(tǒng)指南 MSA目的：目的： 選擇各種方法來(lái)評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量。 被檢產(chǎn)品特性被檢產(chǎn)品特性 檢驗(yàn)測(cè)量檢驗(yàn)測(cè)量 數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果 (輸輸 入入) (賦值過(guò)程賦值過(guò)程) (輸輸 出出) 受控：量具、儀器、檢測(cè)人員、程序、軟件受控：量具、儀器、檢測(cè)人員、程序、軟件 活動(dòng)：測(cè)量、分析、校正活

5、動(dòng)：測(cè)量、分析、校正 適用范圍：適用范圍： 用于對(duì)每一零件能重復(fù)讀數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。 測(cè)量和測(cè)量過(guò)程：測(cè)量和測(cè)量過(guò)程： 賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系； 賦值的過(guò)程定義為： 測(cè)量過(guò)程 賦予的值定義為：測(cè)量值 測(cè)量過(guò)程看成一個(gè)制造過(guò)程，它產(chǎn)生數(shù)字（數(shù)據(jù)）作為輸出。 量量 具：具： 任何用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的裝置；經(jīng)常用來(lái)特指在車(chē)間的裝置；包括用來(lái)測(cè)量合格不合格的裝置。 測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)： 用來(lái)對(duì)被測(cè)特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件、以及操作人員的集合；用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。 測(cè)量變差：測(cè)量變差： 多次測(cè)量結(jié)果變異程度； 常用m表示； 也可用測(cè)量過(guò)程變差R&R表示(G

6、RR)。 注：注：測(cè)量過(guò)程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布；測(cè)量過(guò)程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布；R&R=5.15 m R&R=5.15m 99% 測(cè)量系統(tǒng)質(zhì)量特性：測(cè)量系統(tǒng)質(zhì)量特性： 測(cè)量成本； 測(cè)量的容易程度； 最重要的是測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性。最重要的是測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性。 常用統(tǒng)計(jì)特性：常用統(tǒng)計(jì)特性： 重復(fù)性（針對(duì)同一人，反映量具本身情況） 再現(xiàn)性（針對(duì)不同人，反映測(cè)量方法情況） 穩(wěn)定性 線(xiàn)性（針對(duì)不同尺寸的研究）注：對(duì)不同的測(cè)量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計(jì)特性（相對(duì)于顧客的要求）。注：對(duì)不同的測(cè)量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計(jì)特性（相對(duì)于顧客的要求）。 測(cè)量系統(tǒng)對(duì)其統(tǒng)計(jì)特性的基本要求：測(cè)量系統(tǒng)對(duì)其統(tǒng)計(jì)

7、特性的基本要求： 測(cè)量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中； 測(cè)量系統(tǒng)的變異必須比制造過(guò)程的變異小； 變異應(yīng)小于公差帶； 測(cè)量精度應(yīng)高于過(guò)程變異和公差帶兩者中精度較高者（十分之一）； 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性隨被測(cè)項(xiàng)目的改變而變化時(shí)，其最大的變差應(yīng)小于過(guò)程變差和公差帶中的較小者。 評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的三個(gè)問(wèn)題：評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的三個(gè)問(wèn)題： 有足夠的分辨力；（根據(jù)產(chǎn)品特性的需要） 一定時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)上保持一致（穩(wěn)定性）； 在預(yù)期范圍（被測(cè)項(xiàng)目）內(nèi)一致，可用于過(guò)程分析或過(guò)程控制。（線(xiàn)性） 評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的試驗(yàn)：評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的試驗(yàn)： 確定該測(cè)量系統(tǒng)是否具有滿(mǎn)足要求的統(tǒng)計(jì)特性； 發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有顯著的影響； 驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)特性持續(xù)滿(mǎn)

8、足要求（R&R）。 程序文件要求：程序文件要求： 選擇待測(cè)項(xiàng)目和環(huán)境規(guī)范； 規(guī)定收集、記錄、分析數(shù)據(jù)的詳細(xì)說(shuō)明； 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念可操作的定義、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明、明確 授權(quán)。 包括：a. 評(píng)定，b. 評(píng)定機(jī)構(gòu)的職責(zé)，c. 對(duì)評(píng)定結(jié)果的處理方式及責(zé)任 第二章第二章 分析分析 / 評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的方法評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的方法 測(cè)量系統(tǒng)變差的類(lèi)型：測(cè)量系統(tǒng)變差的類(lèi)型： 偏偏 倚倚 重重 復(fù)復(fù) 性性 再再 現(xiàn)現(xiàn) 性性 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性 線(xiàn)線(xiàn) 性性老大：老大：MSA我搞定了！我搞定了！GRR(R&R) 偏偏 倚：倚： 定義：定義： 是測(cè)量結(jié)果的觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值,又稱(chēng)為“準(zhǔn)確度”。 注：基準(zhǔn)值可

9、通過(guò)更高級(jí)別的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)量取平均值。觀測(cè)的平均值偏倚基準(zhǔn)值 確定方法：確定方法： 在工具室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備上對(duì)一個(gè)基準(zhǔn)件進(jìn)行精密測(cè)量； 讓一位評(píng)價(jià)人用正被評(píng)價(jià)的量具測(cè)量同一零件至少10次； 計(jì)算讀數(shù)的平均值。 偏倚原因：偏倚原因： 基準(zhǔn)的誤差； 磨損的零件； 制造的儀器尺寸不對(duì)； 儀器測(cè)量非代表性的特性； 儀器沒(méi)有正確校準(zhǔn)； 評(píng)價(jià)人員使用儀器不正確。重復(fù)性：重復(fù)性：定義：定義：是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用一種測(cè)量?jī)x器，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值變差。測(cè)量過(guò)程的重復(fù)性意味著測(cè)量系統(tǒng)自身的變異是一致的。確定方法：確定方法：采用極差圖；如果極差圖受控，則儀器變差及測(cè)量過(guò)程在研究期間是一

10、致的；重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差或儀器變差距(e)的估計(jì)為Rd2*；儀器變差或重復(fù)性將為5.15Rd2* 或4.65 R； 注（假定為兩次重復(fù)測(cè)量，評(píng)價(jià)人數(shù)乘以零件數(shù)量大于15）此時(shí)代表正態(tài)分布測(cè)量結(jié)果的99.極差圖失控：極差圖失控：調(diào)查識(shí)別為失控不一致性原因加以糾正；例外：當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)分辨率不足時(shí)。重復(fù)性 再現(xiàn)性：再現(xiàn)性： 定義：定義： 是由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差。 確定方法：確定方法： 確定每一評(píng)價(jià)人所有平均值； 從評(píng)價(jià)人最大平均值減去最小的得到極差(R0)來(lái)估計(jì)； 再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差(0)估計(jì)為R0d2*； 再現(xiàn)性為5.15R0d2* 或3.65 R0

11、； 代表正態(tài)分布測(cè)量結(jié)果的99%。操作者操作者A操作者操作者A操作者操作者A再現(xiàn)形再現(xiàn)形 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 定義：定義： 是測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。時(shí)間1時(shí)間2穩(wěn)定性 零件間變差：零件間變差： 定義：定義： 零件間固有的差異； 不包含測(cè)量的變差。 確定方法：確定方法： 使用均值控制圖： 子組平均值反映出零件間的差異； 零件平均值的控制限值以重復(fù)性誤差為基礎(chǔ)，而不是零件間 的變差； 如果子組平均值都在這些限值之內(nèi)，則說(shuō)明零件間變差隱蔽 在重復(fù)性中，因?yàn)闇y(cè)量變差支配著過(guò)程變差，如果這些零件 用來(lái)代表過(guò)程變差，則此測(cè)量系統(tǒng)用于分析過(guò)程是不可以的； 如果

12、越多的平均值落在限值之外，該測(cè)量越有用。 （注：非受控，50以上為好；即：R圖受控，X圖大部分點(diǎn)在界外） 測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差：測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差： m= (e2 +0 2) 零件之間標(biāo)準(zhǔn)偏差的確定：零件之間標(biāo)準(zhǔn)偏差的確定： 可由測(cè)量系統(tǒng)研究的數(shù)據(jù)或由獨(dú)立的過(guò)程能力研究決定 確定每一零件平均值； 找出樣品平均值極差(RP)； 零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差(P)估計(jì)為RPd2*； 零件間變差PV為5.15RPd2* 或3.65 RP； 代表正態(tài)分布的99測(cè)量結(jié)果。 總過(guò)程變差標(biāo)準(zhǔn)偏差：t= (p 2 +m 2 ) ； 則零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差：P (t 2 -m 2 ) ； 與測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性及再現(xiàn)性相關(guān)的容差的百分比 R&am

13、p;R=5.15*m 容差* 100； 產(chǎn)品尺寸的數(shù)：p/m*1.41或1.41(PV/R&R)確定。 PV=5.15p TV=5.15T 線(xiàn)線(xiàn) 性：性： 定義：定義： 是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。 觀測(cè)的平均值觀測(cè)的平均值基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值偏移較少偏移較大有偏移無(wú)偏移基準(zhǔn)值觀測(cè)的平均值注：注：在量程范圍內(nèi)，偏倚不是基準(zhǔn)值的線(xiàn)性函數(shù)。不具備線(xiàn)性的測(cè)量系統(tǒng)不是合格的，需要校正。 確定方法：確定方法： 在測(cè)量?jī)x器的工作范圍內(nèi)選擇一些零件； 被選零件的偏倚由基準(zhǔn)值與測(cè)量觀察平均值之間的差 值確定； 最佳擬合偏倚平均值與基準(zhǔn)值的直線(xiàn)的斜率乘以零件

14、的過(guò)程變差是代表量具線(xiàn)性的指數(shù)； 將線(xiàn)性乘以100然后除以過(guò)程變差得到“%線(xiàn)性”。 非線(xiàn)性原因：非線(xiàn)性原因： 在工作范圍上限和下限內(nèi)儀器沒(méi)有正確校準(zhǔn)； 最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差； 磨損的儀器； 儀器固有的設(shè)計(jì)特性。第三章第三章 測(cè)量系統(tǒng)研究程序測(cè)量系統(tǒng)研究程序1.準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備工作：1）先計(jì)劃將要使用的方法；2）確定評(píng)價(jià)人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)： 關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和或試驗(yàn)； 大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)；3）從日常操作該儀器的人中挑選評(píng)價(jià)人；4）樣品必須從過(guò)程中選取并代表其整個(gè)工作范圍；5）儀器的分辨力應(yīng)允許至少直接讀取特性的預(yù)期過(guò) 程變差的十分之一；6）確保測(cè)量方法（即評(píng)

15、價(jià)人和儀器）在按照規(guī)定的 測(cè)量步驟測(cè)量特征尺寸。2.測(cè)量順序：測(cè)量順序：測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)順序；評(píng)價(jià)人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號(hào)；研究人應(yīng)知道正在檢查零件的編號(hào)，并相應(yīng)記下 數(shù)據(jù)； 即：評(píng)價(jià)人A，零件1，第一次試驗(yàn) 評(píng)價(jià)人B，零件2，第二次試驗(yàn)讀數(shù)就取至最小刻度的一半；研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行；每一位評(píng)價(jià)人應(yīng)采用相同的方法（包括所有步驟） 來(lái)獲得讀數(shù)。 3.計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究指南：計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究指南： A. 確定穩(wěn)定性指南：確定穩(wěn)定性指南： 獲得一樣本，并確定其相對(duì)于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基 準(zhǔn)值； 定期（天、周）測(cè)量基準(zhǔn)樣品35次； 在x&R 或x&S控制圖中標(biāo)繪數(shù)據(jù)

16、； 確定每個(gè)曲線(xiàn)的控制限并按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖判斷失 控或不穩(wěn)定狀態(tài)； 計(jì)算測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差并與測(cè)量過(guò)程偏差相 比較，確定測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性是否適于應(yīng)用。B.確定偏倚指南：確定偏倚指南：獨(dú)立樣本法：獨(dú)立樣本法：獲取一樣本并確定其相對(duì)可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值；讓一位評(píng)價(jià)人以通常的方法測(cè)量該零件10次；計(jì)算這10次讀數(shù)的平均值；通過(guò)該平均值減去基準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算偏倚： 偏 倚 觀測(cè)平均值基準(zhǔn)值 過(guò)程變差 6極差 偏 倚 偏 倚 / 過(guò)程變差C.確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南：確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南：常用方法：極差法、均值和極差法方差分析法等。極差法：極差法：極差法是一種改進(jìn)的計(jì)量型量具研究方法，可迅速提供一個(gè)測(cè)量變異的近似值。

17、 例如： 使用兩名評(píng)價(jià)人和五個(gè)零件進(jìn)行分析： 零件零件 評(píng)價(jià)人評(píng)價(jià)人A 評(píng)價(jià)人評(píng)價(jià)人B 極差（極差（AB） 1 0.85 0.80 0.05 2 0.75 0.70 0.05 3 1.00 0.95 0.05 4 0.45 0.55 0.10 5 0.50 0.60 0.10 平均極差（R）Ri/5=0.35/5=0.07 GR&R=5.15( R)/d2*=5.15(0.07)/1.19=0.303 過(guò)程變差0.40 %GR&G=100GR&G/過(guò)程變差1000.303/0.40=75.5% 均值和極差法：均值和極差法： 均值和極差法是一種提供測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估

18、計(jì)的數(shù)學(xué)方法。 重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因：重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因： 儀器需要維護(hù)； 量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)來(lái)提高剛度； 夾緊和檢驗(yàn)點(diǎn)需要改進(jìn)； 存在過(guò)大的零件變差。 再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因：再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因： 評(píng)價(jià)人需要更好的培訓(xùn)如何使用量具儀器和讀數(shù)； 量具刻度盤(pán)上的刻度不清楚； 需要某種夾具幫助評(píng)價(jià)人提高使用量具的一致性。研究方法研究方法(1)取包含10個(gè)零件的一個(gè)樣本，代表過(guò)程變差的實(shí)際或預(yù)期范圍；(2)指定評(píng)價(jià)人A、B和C，并按1至10給零件編號(hào) （評(píng)價(jià)人不能看到數(shù)字）；(3)如果校準(zhǔn)是正常程序中的一部分，則對(duì)量具進(jìn)行校準(zhǔn)；(4)讓評(píng)價(jià)人A隨機(jī)測(cè)量10個(gè)零件，由觀測(cè)人記錄結(jié)果填入第1行，

19、讓評(píng)價(jià)人B和C隨機(jī)測(cè)量這10個(gè)零件，由觀測(cè)人記錄結(jié)果填入第 6、11行，三人測(cè)量時(shí)應(yīng)互相不看對(duì)方的數(shù)據(jù)；(5)使用不同的隨機(jī)順序重復(fù)上述操作過(guò)程；(6)數(shù)值計(jì)算：(7)從第1、2、3行的最大值減去它們中的最小值；把結(jié)果記入第5 行。在第6、7和8行，11、12和13行重復(fù)這一步驟，并將結(jié)果 記錄在第10和15行；(8)把填入第5、10和15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)；(9)將第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量，得到第一個(gè)評(píng)價(jià)人的 測(cè)量平均極差Ra。同樣對(duì)第10和15行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到 Rb和Rc；(10)將第5、10和15行的數(shù)據(jù)（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第17行， 將它們相加并除以評(píng)價(jià)人數(shù)，將結(jié)果記為R （所有極差的平均值）；(11)將R（平均值）記入第19和20行并與D3和D4相乘得到控制 下限和上限。注意：如果進(jìn)行2