MSA培訓整理中

1、測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析-MSAMeasurement Systems AnalysisMeasurement Systems AnalysisMSAMSA系統(tǒng)可以讓你獲得什么？系統(tǒng)可以讓你獲得什么？接受新測量設備的準則；一種測量設備與另一種測量設備的比較；評價懷疑有缺陷的量具的依據(jù)；維修前后測量設備的比較；計算過程變差所需的方法，以及生產(chǎn)過程的可接受性水平；總過程變差過程變差測量系統(tǒng)變差LSLLSLUSLUSL標準的傳遞標準的傳遞/溯源性溯源性國際標準國際標準國際實驗室國際實驗室國家標準國家標準國家實驗室國家實驗室地方標準地方標準國家認可的國家認可的校準機構校準機構公司標準公司標準企業(yè)的校準

2、企業(yè)的校準實驗室實驗室測量結果測量結果生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)場檢測設備檢測設備制造廠制造廠 是否有足夠的分辨力和靈敏度？ （ 10比1規(guī)則:測量設備要能分辨出公差或過程變差的至少十分之一以上。） 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.”，如：0.01mm和0.001mm?？ǔ吆颓Х殖叻直媪?。 靈敏度是指能產(chǎn)生一個可檢測到（有用的）輸出信號的最小輸入。它是測量系統(tǒng)對被測特性變化的回應。靈敏度由量具設計（分辨力）、固有質量（OEM）、使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標準來確定。它通常被表示為一測量單位。影響靈敏度的因素包括： 一個儀器的衰減能力；操作者的技能；測量裝置

3、的重復性；對于電子或氣動量具，提供無漂移操作的能力；儀器使用所處的條件，例如：大氣條件、塵土、濕度 準確度 ( Accuracy ) X或稱偏移(BIAS): 量測實際值與工件真值間之差異,是指數(shù)據(jù)相對基準（標準）值的位置。 精密度 ( Precision ) 或稱變差(Variation): 利用同一量具，重復量測相同工件同一質量特性，所得數(shù)據(jù)之變異性。是指數(shù)據(jù)的分布?；鶞手担夯鶞手担簽榱吮容^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A A 具有最佳準確度具有最佳準確度B B

4、具有最佳精密度具有最佳精密度C C 的準確度好于的準確度好于B B ：標準：標準：零件：零件：儀器：儀器：人：人/ /程序程序：環(huán)境：環(huán)境S W IPE量測量測數(shù)數(shù)值值分析分析輸入輸入輸出輸出可接受可接受可能可接受可能可接受需改善需改善量量 測測 系系 統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)的類型數(shù)據(jù)的類型類別類別定義定義舉舉 例例 1 1、計量、計量型數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù)通過測量過程可以定量通過測量過程可以定量的得出實際測量數(shù)值，的得出實際測量數(shù)值，其數(shù)值可與基準值比較其數(shù)值可與基準值比較數(shù)量級測試結果數(shù)量級測試結果2 2、計數(shù)、計數(shù)型數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù)通過測量過程無法得出通過測量過程無法得出具體測量數(shù)值，只可定具體測量數(shù)值，只可定性的得

5、出測量結果的。性的得出測量結果的。好與壞，好與壞，通過與不通過通過與不通過接收與不接收接收與不接收測量系統(tǒng)分析的目的測量系統(tǒng)分析的目的 確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠: 測量系統(tǒng)分析還可以：測量系統(tǒng)分析還可以： 評估新的測量儀器評估新的測量儀器 將兩種不同的測量方法進行比較將兩種不同的測量方法進行比較 對可能存在問題的測量方法進行評估對可能存在問題的測量方法進行評估 確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題 量具(Gage) 人(People) 測量技術(Measurement Technique) 測量程序(Measurement Procedure) 軟件(S

6、oftware) 環(huán)境(Environment) 其它因素(Other Factors) 實施要點說明實施要點說明 對控制計劃中列入的測量系統(tǒng)要進行測量系統(tǒng)分析。對控制計劃中列入的測量系統(tǒng)要進行測量系統(tǒng)分析。 測量分析方法及接受準則應與測量系統(tǒng)分析參考手冊一致。測量分析方法及接受準則應與測量系統(tǒng)分析參考手冊一致。 經(jīng)顧客批準，可以采用其它方法及接受準則。經(jīng)顧客批準，可以采用其它方法及接受準則。 PPAPPPAP手冊中規(guī)定：對新的或改進的量具、測量和試驗設備應手冊中規(guī)定：對新的或改進的量具、測量和試驗設備應參考參考MSAMSA手冊進行變差研究。手冊進行變差研究。 APQPAPQP手冊，手冊，MS

7、AMSA為為“產(chǎn)品產(chǎn)品/ /過程確認過程確認”階段的輸出之一。階段的輸出之一。 SPCSPC手冊指出手冊指出MSAMSA是控制圖必需的準備工作。是控制圖必需的準備工作。 標識、監(jiān)視與測量設備及其校準狀態(tài)。標識、監(jiān)視與測量設備及其校準狀態(tài)。 當量具被發(fā)現(xiàn)處于非校準狀態(tài)時，應對其以前的測量結果作當量具被發(fā)現(xiàn)處于非校準狀態(tài)時，應對其以前的測量結果作確認。確認。 確保所有的量具的搬運、保護、清潔、維護和存放。確保所有的量具的搬運、保護、清潔、維護和存放。 應用應用MSAMSA手冊中規(guī)定的方法手冊中規(guī)定的方法 測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析 (MSA) 由哪些部分組成由哪些部分組成? 量具重復性量具重復性 量

8、具再現(xiàn)性量具再現(xiàn)性 偏倚偏倚 線性線性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性極差法極差法； 測量變異近似值； 只提供總體情形；平均值極差控制圖法平均值極差控制圖法； 把變異分為重復性和再現(xiàn)性；方差分析法方差分析法； 把變差分為四類：零件、評價人、零件與評價人的交互作用、量具重復性誤差。獨立樣本法圖表法平均值標準差控制圖平均值極差或平均值標準差控制圖 重復性(Repeatability)：又稱測量設備的變異(Equipment Variation，EV ) ，是由同一位評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時所得的測量值變異。主要反映：量具變異量具變異。重復性重復性儀器自身問題；零件在儀器中位置變化。重

9、復性重復性),(%.(99,15. 5)(.,)(222可從附表一中查得量乘以評價人數(shù)量及零件數(shù)依賴于試驗次數(shù)布測量結果的代表正態(tài)分為儀器變差或重復性為重復測量的平均極差式中的估計為變差重復性標準偏差或儀器gmddREVRdRe 如果所有極差都受控，則儀器變差和測量過程在研究期間是一致的；如果一名評價人失控，那么他的方法與其他人不同；如果所有評價人都失控，則必須改進測量技術； 再現(xiàn)性 (Reproducibility)：又稱評價人變異(AppraiserVariation, AV)，指不同評價人采用相同測量儀器，測量同一零件的同一特性時，測量平均值的變異。主要反映:人的變異人的變異再現(xiàn)性再現(xiàn)性

10、 再現(xiàn)性的標準偏差：o=Ro/d2 (Ro為評價人最大平均值減去最小平均值)。 再現(xiàn)性AV=5.15 Ro/d2 。(d2的值取決于評價人的人數(shù)m和參與計算的極差的個數(shù)g=1,可從附表一中查得) 由于量具變差影響了該估計值，必須通過減去重復性部分來調整。調整后的再現(xiàn)性的標準偏差：o=AV/5.15.,:)()15. 5(15. 5222試驗次數(shù)零件數(shù)量式中校正過的再現(xiàn)性rnnrdRAVeo均值控制圖（評價人對每個零件的平均值繪制而成）；注意： 控制限以重復性誤差為基礎而不是零件間變差。如果只有30%或少于一半的平均值在限值外，則測量系統(tǒng)不足以檢測出零件間變差。 如果重復性再現(xiàn)性： 儀器需要維護

11、； 量具應重新設計來提高剛度； 夾緊和檢驗點需要改進； 存在過大的零件內變差； 如果再現(xiàn)性重復性： 評價人需要更好的培訓如何使用量具和讀數(shù) 量具刻度盤上的刻度不清楚； 需要某種夾具幫助評價人提高實用量具的一致性統(tǒng)計穩(wěn)定性： 只有正常原因，沒有異常原因測量系統(tǒng)的變差過程的變差測量的分辨率=1/10*5.15*過程變差線性較好保證測量結果的一致性;由同一或不同的評價人，采用同一個的測量儀器，測量不同零件的同一特性時零件測量平均值的變差。 零件間標準偏差：p =Rp/d2（ Rp為樣品平均值極差）。 零件間變差：PV=5.15 Rp/d2 。(d2取值取決于量具研究使用的零件數(shù)m和參與計算的極差個數(shù)

12、g=1，可從固定附表中查得)。tpmtmoemTVRR15. 515. 5&2222總過程變差總過程標準偏差測量系統(tǒng)變差測量系統(tǒng)標準偏差%100/%:%100/&%:%100/%:%100/%:TVPVPVTVRRRRTVAVAVTVEVEV差的百分比零件間變差占總過程變變差的百分比測量系統(tǒng)變差占總過程過程變差的百分比測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性占總過程變差的百分比測量系統(tǒng)的重復性占總GRR制作方法取包含10個零件零件的一個樣本，代表過程變差的實際或預期范圍；指定評價人評價人A、B、C，并按1至10給零件編號，使評價人不能看到這些數(shù)字；如果校準校準是正常程序中的一部分，則對量具進行校準；讓

13、評價人A以隨機的順序測量10個零件，并讓另一個觀測人記錄結果。讓評價人B以同樣的方法測量10個零件；同樣C測試；使用不同的隨機測量順序重復上述操作過程3次；2.2.收集數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)評價人 A 評價人 B 零件 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 217 220 217 214 216 216 216 216 216 220 2 216 216 216 212 219 219 216 215 212 220 試驗 3 216 218 216 212 220 220 220 216 212 220 均值 216.3 218.0 216.3 212.7 218.3 218.3 217.3 2

14、15.7 213.3 220.0 級差 1.0 4.0 1.0 2.0 4.0 4.0 4.0 1.0 4.0 0.0 評價人 A 均值的均值 216.3 評價人 B 均值的均值 216.9 1 .2145 . 2023. 16 .2162 .2195 . 2023. 16 .216:6 .2162/2 .43322RAXLCLRAXUCLXXxX圖控制限總平均值000. 04 . 6575. 2,00. 0:5 . 210/253443DRLCLDRUCLDDRRRR圖控制限 重復性標準偏差（量具標準偏差）： 重復性：45.172.15.22dRe5 . 745. 115. 515. 5eE

15、V19. 015. 50 . 115. 5/:0 . 1355 . 72 . 2)()15. 5(15. 5:2 . 241. 16 . 015. 5/15. 56 . 03 .2169 .216222222AVnrdRAVdRRoeooo校正的評價人標準偏差校正過的再現(xiàn)性再現(xiàn)性8 .1250. 215. 515. 5:50. 248. 2/2 . 6/:2 . 60 .2132 .219:2PPpPPVdRR零件間變差零件間標準偏差樣本平均值極差9 .1490. 215. 515. 5:6 . 747. 115. 515. 5&:90. 247. 150. 2:47. 119. 04

16、5. 1:22222222tmmptoemTVRR總過程變差測量系統(tǒng)變差總過程變差的標準偏差測量系統(tǒng)標準偏差%9 .85%100/%:%7 .50%100/&%:%28. 1%100/%:%33.50%100/%:TVPVPVTVRRRRTVAVAVTVEVEV差的百分比零件間變差占總過程變變差的百分比測量系統(tǒng)變差占總過程過程變差的百分比測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性占總過程變差的百分比測量系統(tǒng)的重復性占總 當重復性（EV）變異值大于再現(xiàn)性（AV）時可采取下列措施：測量儀器需要維修保養(yǎng)。可能需要對量具進行重新設計，以獲得更好的嚴格度。需要對量具的夾緊或固定裝置進行改進。 零件內變差太大。 當再現(xiàn)性（

17、AV）變異值大于重復性（EV）時可采取下列措施：需要更好的對評價人進行如何使用和判讀該測量儀器的培訓。量具需要校準或刻度不清晰。可能需要輔助儀器協(xié)助作業(yè)者使用量具。%RR10%，分級數(shù)（ndc）大于或等于5，測量系統(tǒng)可接受；10%RR30%， 根據(jù)應用的重要性、量具成本和維修的費用等可能是可接受的；%RR30%， 測量系統(tǒng)需要改進。 線性 (Linearity)： 線性是指量具在工作量程內，偏倚量之差異分布狀況（偏倚值的差值）。即偏移隨量程的變化。量程較低部分量程較高部分線性圖 其中：其中：x:基準值基準值 y:偏倚偏倚y=a+bx ，b：斜率：斜率)()()()()(22222222nyyn

18、xxnyxxyRnxanybnxxnyxxya 線性回歸直線的擬合優(yōu)度（R2）用來推斷偏倚與基準值之間的線性關系. 線性=|斜率|（過程變差） %線性=100線性/過程變差 擬合優(yōu)度（R2）用來推斷偏倚與基準值之間的線性關系,其取值范圍為0,1,越接近于1表示線性關系越強。 注意注意: 線性是由最佳擬合直線的斜率而不是擬合優(yōu)度的值確定的，一般地，斜率越低，量具線性越好。 在工作范圍上限和下限內儀器沒有正確校準； 最小或最大值校準量具的誤差； 磨損的儀器； 儀器固有的設計特性； 可以用以下指南進行線性評價： 1）由于存在過程變差，選擇g 5個零件，使這些測量涵蓋這量具的整個工作量程。 2）對每一

19、個零件進行全尺寸測量，從而 確定其參考值，并且涵蓋了這量具的工作量程。 3）讓經(jīng)常使用該量具的操作者中測量每個零件m 10次。 使用軟件分析一位工程師很想確定某測量系統(tǒng)的線性。量具的一位工程師很想確定某測量系統(tǒng)的線性。量具的工作范圍是工作范圍是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。 第1步 選擇至少5個零件用于進行測量，每個零件至少測量10次。在本例中，我們將選擇5個零件，每個零件測量12次。 第2步 計算零件平均值零件平均值偏倚偏倚極差極差第3步 對照基準值描繪偏倚。對照基準值描繪偏倚。 第4步由圖表確定在偏倚和基準值之間是否存在線性關系。如果存在“良好的”線性關系，則可計算出線性。如

20、果不存在線性關系，則我們必須考慮其它的變差來源。 使用軟件 穩(wěn)定性 (Stability)：又稱漂移 (Drift)，指經(jīng)過一段時間后，用相同的測量系統(tǒng)，對同一基準或零件的同一特性測量所得到的變異。 可以用時間1時間2穩(wěn)定性 平均值失控平均值失控表示：系統(tǒng)不再正確地測量（偏倚已經(jīng)改變） 可能的原因：需要校準等 極差圖失控極差圖失控表示：不穩(wěn)定的重復性 可能的原因：部件松動、氣路堵塞、電壓變化等穩(wěn)定性分析研究1）取一樣件，并建立其可追溯到相關標準的參考值。如果無法取得這樣的樣件，則選擇一個落在產(chǎn)品測量范圍中間的生產(chǎn)零件，指定它為基準樣件進行穩(wěn)定性分析。對于追蹤測量系統(tǒng)穩(wěn)定性，不要求已知的參考值。

21、 建議對每個標準樣件分別進行測量和畫控制圖。2）以一定的周期基礎（每天、每周）測量基準件三到五次，抽樣的數(shù)量和頻率應取決于對測量系統(tǒng)的認識。可能考慮的因素可以包括要求重新校準和維修的頻率如何、使用測量系統(tǒng)的頻率，以及操作條件的重要性等。應該在不同的時間下取得多次讀值，以代表測量系統(tǒng)的實際使用情況，以便說明在一天中預熱、周圍環(huán)境和其他因素發(fā)生的變化。3）將數(shù)據(jù)按時間順序畫在&R控制圖上4）建立控制限并用標準化控制圖分析評價失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。 范例穩(wěn)定性范例穩(wěn)定性為了確定某一新的測量儀器的穩(wěn)定性是否可接受，過程小組選取了生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個零件。該零件被送到了測量實驗室，經(jīng)測

22、量其參考值確定為6.01.。小組每班測量該零件5次，共測量了4周（20個子組）；收集所有數(shù)據(jù)以后，畫出了X&R圖（見圖）從以上控制圖分析顯示，測量過程是穩(wěn)定的，因為沒有出現(xiàn)明顯可見的特殊原因影響。 偏倚(Bias) ： 測量結果的觀測平均值與基準值之間的差異。又稱為“準確度”。偏移的大小表示測量系統(tǒng)的準確度，偏移越小表示準確度越好，反之則越差。 注：基準值可通過更高級別的測量設備進行多次測量取平均值。l偏倚與準確度有關，因為如果測量值的平均值相同或近似于相同，就可以說是零偏倚。這樣的話，所用的量具便是“準確的”。 偏倚的分析程序 1.1按生產(chǎn)過程所要求的檢驗項目、內容和檢驗規(guī)定，從生產(chǎn)

23、過程中選取一個零件作為樣品。 1.2 首先確定所檢查零件特性的基準值?；鶞手祽M可能通過更高一級的計量裝置或在工具室、 全尺寸檢驗設備上確定。確定的讀數(shù)應與量具RR研究中的評價人的觀察平均值（Xa 、Xb、 Xc）進行比較。 1.3如果不可能按上述方法對樣件進行測量，可采用下面的替代方法：在工具室或全尺寸檢驗設備上對零件進行精密測量，確定基準值。 1.4讓一位評價人用正被評價的量具測量同一零件至少十次，并記錄結果。 1.5計算讀數(shù)的平均值。平均值與基準值之間的差值為該測量系統(tǒng)的偏倚。 1.6 計算出偏倚占過程變差的百分率： 偏倚%=100|偏倚|/過程變差 1.7 對偏倚的分析結果應寫出書面報

24、告。 1.8 如果偏倚大于10%，應進行原因分析。4）用平均值 減去參考值，計算得到偏倚。偏倚 = 基準值 5）用極差的平均值來計算重復性標準差。 重復性 =公式中d*2取決于子組容量(m)多少和控制圖中子組數(shù)量(g)。(見附錄參數(shù)表)6）確定對偏倚的統(tǒng)計t值： b = r / 7）如果0落在偏倚值附近的1-a置信區(qū)間內，則偏倚在這a水準上可被接受。偏倚 b（tv，1-a/2）0偏倚 + b（tv，1-a/2）公式中，V 可以在附錄1中查到；Tv，1-a/2在標準t分布表中查到。8）所使用的a水準取決于敏感度的水準，而敏感度水平是用來評價/控制一過程是必要的，并且與產(chǎn)品/過程的損失函數(shù)（敏感度

25、曲線）有關。如果a置信度水準不是用預設值0.05（95%置信度），則必須得到顧客的同意。XXRd2*g 范例偏倚范例偏倚參見圖1、圖2，對一個參考值6.01的零件進行穩(wěn)定性研究，所有樣本(20個組)的整體平均值為6.021；因此偏倚值的計算值為0.011。使用了散布圖和統(tǒng)計軟件，質檢員得到了數(shù)據(jù)分析結果，見表1。 偏倚研究的分析：偏倚研究的分析： 1）如果偏倚從統(tǒng)計上不等于零，檢查是否存在以下原因： 基準件或參考值有誤差，檢查確定標準件的程序。 儀器磨損。這問題會在穩(wěn)定性分析中呈現(xiàn)出來，建議進行維修或重新整修計劃。 儀器產(chǎn)生尺寸的誤差。 儀器測量的特性有誤。 儀器沒有經(jīng)過適當?shù)男?。對校準程?/p>

26、進行評審。 評價人使用儀器方法不正確。對測量指導書進行評審。 儀器糾正的指令錯誤。 2）如果測量系統(tǒng)偏倚不等于0，若有可能，應該采用硬件修正法、軟件修正法或同時使用兩種方法來對量具進行重新校準已達到零偏移。如果偏倚不能調整到零，通過改更程序（如對每個讀值根據(jù)偏倚進行修正），還可以繼續(xù)使用該測量系統(tǒng)。由于存在評價人誤差這一高度風險，因此這種方法只能在取得顧客同意后方能使用。造成過份偏倚的可能原因有： 計量器具需要校準 計量器具或相關夾具磨損 磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差 不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定 線性誤差（譬如測量兩個不同的點，零件的內在變差所 造成的線性誤差。） 使用了錯誤的量具 不同的測

27、量方法 設置、安裝、夾緊、技術 測量錯誤的特性 （量具或零件）變形 環(huán)境變化溫度、濕度、振動、清潔的影響 錯誤的假設，在應用常量上出錯 應用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）計數(shù)型測量系統(tǒng)分析計數(shù)型測量系統(tǒng)分析 計數(shù)型測量系統(tǒng)分析的作用計數(shù)型測量系統(tǒng)分析的作用: : 由于計數(shù)型缺點的判定容易受人為因素的影響由于計數(shù)型缺點的判定容易受人為因素的影響, , 因此因此, , 計數(shù)值測量系統(tǒng)的分析主要在于評估一個計數(shù)值測量系統(tǒng)的分析主要在于評估一個檢驗員本身的一致性檢驗員本身的一致性( (重復檢驗一個產(chǎn)品判定是否重復檢驗一個產(chǎn)品判定是否一致一致); ); 不同檢驗員之間的一致性不同檢驗員之間的一致性( (不同檢驗員檢不同檢驗員檢驗同一產(chǎn)品判定是否一致驗同一產(chǎn)品判定是否一致), ), 檢驗員的正確性檢驗員的正確性( (檢檢驗員判定正確的程度驗員判定正確的程度) )。制作步驟 (1) 計劃目的. -評估檢驗員本身判定的一致程度是否充分; -評估不同檢驗員之間