MSA測量系統(tǒng)教材 3

MSA測量系統(tǒng)分析內(nèi)容：為什么要進行MSA？Why？；什么是MSA？

What？；什么時候進行MSA？When？；如何進行MSA？How？；目的：理解進行過程能力分析的重要性；掌握量測系統(tǒng)評估指數(shù);掌握如何評估量測系統(tǒng)的分辨率為什么要進行MSA？我（你）的測量數(shù)據(jù)是可靠的嗎？測量系統(tǒng)有足夠的分辨力嗎？兩年內(nèi)量具的結(jié)果能否保持一致？為什么不同的測量人員得到的結(jié)果不同，我應(yīng)該相信誰？量具測量重復測量時結(jié)果也不盡相同，應(yīng)該如何取值？……為什么要進行MSA？為什么要進行MSA？因此我們需要： 通過一系列的科學方法——確保具有合適分辨力和小的測量系統(tǒng)誤差的測量系統(tǒng)。為什么要進行MSA？MSA系統(tǒng)可以讓你獲得什么？接受新測量設(shè)備的準則；一種測量設(shè)備與另一種測量設(shè)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(shè)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；想知道什么是MSA了吧？什么是MSA？測量系統(tǒng)：指被測試特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合，是用來獲得測量結(jié)果的整個過程。量具：指任何用來獲得測量結(jié)果的裝置；包括用來測量合格/不合格的裝置。測量系統(tǒng)的分辨率：測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極小變化的能力（也稱為分辨力）。什么是MSA？影響測量系統(tǒng)的因素:量具(Gage)人(People)測量技術(shù)(MeasurementTechnique)測量程序(MeasurementProcedure)軟件(Software)環(huán)境(Environment)其它因素(OtherFactors)什么是MSA？測量系統(tǒng)的分辨率的意義：如果測量系統(tǒng)沒有足夠的分辨率，它不能識別過程變差以及定量表示單個零件的特性值；不適合的分辨率可以通過極差圖方便地顯示出來。請看下頁的極差圖什么是MSA？如何判斷測量系統(tǒng)的分辨率是否足夠？極差圖什么是MSA？如何判斷斷測量系系統(tǒng)的分分辨力是是否足夠夠？判斷準則則：當極差圖圖顯示可可能只有有一、二或或三個極差值在在控制限限值內(nèi)時時，或可可能4個極差值在在控制限限值內(nèi)且且超過四分之一一以上的的極差為為零時，都反反映了測測量系統(tǒng)統(tǒng)沒有足足夠的分分辨率/力。建議：可視分辨辨率最多多是總過程的的6σ（標準偏偏差）的的十分之之一（而而不是公差范圍圍的十分之之一）。。什么是MSA？測量系統(tǒng)統(tǒng)變差的的分布特特征：反映測量量值相對對于標準準值的位位置：偏倚(Bias)穩(wěn)定性(Stability)線性(Linearity)反映測量量值的分分散程度度—方差差，也即即R&R：重復性(Repeatability)再現(xiàn)性(Reproducibility)零件間變變差什么是MSA？偏倚：測量結(jié)果果的觀測平均值與與基準值的差值值（也叫叫準確度度）；什么是MSA？偏倚較大大，可能能的原因因：標準或基基準值誤誤差；檢驗校校準程序序儀器磨損損；維護或或修理制造的儀儀器尺寸寸不對；；儀器測量量了錯誤誤的特性性；儀器校準準不當；；復查校校準方法法評價人員員使用儀儀器不當當；復查檢檢驗說明明書儀器修正正計算不不正確什么是MSA？穩(wěn)定性：：測量系統(tǒng)統(tǒng)在某持續(xù)時時間內(nèi)測量同一一基準或或零件的的單一特特性時獲獲得的測測量值總總變差；；（或稱稱飄移））什么是MSA？可利用平均值——極差控控制圖來研究穩(wěn)穩(wěn)定性什么是MSA？可利用平均值——極差控控制圖來研究穩(wěn)穩(wěn)定性平均值失失控表示：系系統(tǒng)不再再正確地地測量（（偏倚已已經(jīng)改變變）可能的原原因：需需要校準準等極差圖失失控表示：不不穩(wěn)定的的重復性性可能的原因：：部件松動、、氣路堵塞、、電壓變化等等什么是MSA？線性：量具預期的工工作量程內(nèi)，，偏倚值的差差值。量程較低部分量程較高部分什么是MSA？線性圖其中：x:基基準值y:偏倚y=a+bx，b：斜斜率什么是MSA？線性的表達方方式：什么是MSA？線性的表達方方式：線性回歸直線線的擬合優(yōu)度度（R2）用來推斷偏偏倚與基準值值之間的線性性關(guān)系.線性=|斜率率|×（過程程變差）%線性=100[線性/過程變差]擬合優(yōu)度（R2）用來推推斷偏倚與基基準值之間的的線性關(guān)系,其取值范圍圍為[0,1],越接近近于1表示線線性關(guān)系越強強。注意:線性是由最佳佳擬合直線的的斜率而不是是擬合優(yōu)度的的值確定的，，一般地，斜斜率越低，量量具線性越好好。什么是MSA？測量系統(tǒng)非線線性的可能原原因：在工作范圍上上限和下限內(nèi)內(nèi)儀器沒有正正確校準；最小或最大值值校準量具的的誤差；磨損的儀器；；儀器固有的設(shè)設(shè)計特性；……什么是MSA？重復性：由一個評價人，采用同一種測量儀儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量量值的變差。。主要反映：量具變異。什么是MSA？重復性的計算算公式：什么是MSA？產(chǎn)生重復性的的一般原因：：儀器自身；零件在儀器中中位置變化。。什么是MSA？極差控制圖分析重復性如果所有極差差都受控，則則儀器變差和和測量過程在在研究期間是是一致的；如果一名評價價人失控，那那么他的方法法與其他人不不同；如果所有評價價人都失控，，則必須改進進測量技術(shù)；；什么是MSA？再現(xiàn)性：由不同的評價人人，采用同一個的測量量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值值的變差。主要反映:人的變異什么是MSA？再現(xiàn)性的表達達方式：再現(xiàn)性的標準準偏差：σo=Ro/d2(Ro為評價人最大大平均值減去去最小平均值值)。再現(xiàn)性AV=5.15Ro/d2。(d2的值取決于評評價人的人數(shù)數(shù)m和參與計算的的極差的個數(shù)數(shù)g=1,可從附表一中中查得)由于量具變差差影響了該估估計值，必須須通過減去重重復性部分來來調(diào)整。調(diào)整后的再現(xiàn)現(xiàn)性的標準偏偏差：σo=AV/5.15什么是MSA？再現(xiàn)性研究：：均值控制圖（（評價人對每個個零件的平均均值繪制而成成）如果只有30%或少于一一半的平均值值在限值外，，則測量系統(tǒng)統(tǒng)不足以檢測測出零件間變變差。注意：控制制限以重復性性誤差為基礎(chǔ)礎(chǔ)而不是零件件間變差。什么是MSA？重復性與再現(xiàn)現(xiàn)性之間比較：如果重復性＞＞再現(xiàn)性：儀器需要維護護；量具應(yīng)重新設(shè)設(shè)計來提高剛剛度；夾緊和檢驗點點需要改進；；存在過大的零零件內(nèi)變差；；如果再現(xiàn)性＞＞重復性：評價人需要更更好的培訓如如何使用量具具和讀數(shù)量具刻度盤上上的刻度不清清楚；需要某種夾具具幫助評價人人提高實用量量具的一致性性零件間變差差：由同一或不同的評價價人，采用同一個的測測量儀器，測量不同零件的同一特性時零件測量平平均值的變差。零件間標準準偏差：σp=Rp/d2（Rp為樣品平均均值極差））。零件間變差差：PV=5.15Rp/d2。(d2取值取決于于量具研究究使用的零零件數(shù)m和參與計算算的極差個個數(shù)g=1，可從附表表一中查得得)。什么是MSA？什么是MSA？好的測量系系統(tǒng)應(yīng)該具具備：統(tǒng)計穩(wěn)定性性：只有有正常原因因沒有異常原原因測量系統(tǒng)的的變差<過過程的變差差測量的分辨辨率<=1/10*[5.15*過程程變差]線性較好保證測量結(jié)結(jié)果的一致致性;什么是MSA?測量系統(tǒng)R&R計算算公式測量系統(tǒng)重重復性和再再現(xiàn)性占總總過程變差差的百分比比（%R&R）的可可接受性準準則：低于10%——測量系統(tǒng)可可接受；10%至30%——根據(jù)應(yīng)用的的重要性、、量具成本本和維修的的費用等可可能是可接接受的；大于30%——測量系統(tǒng)需需要改進。。測量系統(tǒng)R&R的接受準則則什么時候進進行MSA？傳統(tǒng)上:根據(jù)經(jīng)驗制造商建議議無科學的方方法太短資源浪費不必要的活活動太長采取不正確確的測量系系統(tǒng)的危險險度增大什么時候進進行MSA？測量系統(tǒng)研研究準備計劃要使用用的方法；；確定評價人人的數(shù)量、、樣品數(shù)量量及重復讀讀數(shù)次數(shù)；；從日常操作作該儀器的的人中挑選選評價人；；樣品必須從從過程中隨隨機選取并并代表整個個工作范圍圍；儀器的分辨辨率應(yīng)允許許至少讀取取特性的預預期過程變變差的十分分之一；確保測量方方法（即評評價人和儀儀器）在按按照規(guī)定的的測量步驟驟測量特征征尺寸。什么時候進進行MSA？測量系統(tǒng)研研究的注意意事項測量必須按按照隨機順順序進行；；不應(yīng)讓評價價人知道正正在檢查零零件的編號號；測量讀數(shù)應(yīng)應(yīng)估計到可可得到的最最接近的數(shù)數(shù)字；研究工作應(yīng)應(yīng)由知其重重要性且仔仔細認真的的人員進行行；每一位評價價人在整個個研究過程程中應(yīng)采用用相同的測測量方法。如何進行MSA？偏倚或線性性：獨立樣本法法圖表法———平均值標標準差控制制圖穩(wěn)定性：平均值極差差或平均值值標準差控控制圖如何進行MSA？重復性與再再現(xiàn)性極差法；測量變異近近似值；只提供總體體情形；平均值極差差控制圖法法；把變異分為為重復性和和再現(xiàn)性；；方差分析法法；把變差分為為四類：零零件、評價價人、零件件與評價人人的交互作作用、量具具重復性誤誤差。GageR&R研究極差法（2名評價人人，5個零零件）平均值極差差控制圖法法平均值極差差控制圖法法GageR&R研究方差分析法法（ANOVA）GageR&R研究方差分析法法（ANOVA）M

SA流程

圖GageR&R示例研究試驗步驟：：取包含5個個零件的一一個樣本，，代表過程程變差的實實際或預期期范圍；指定評價人人A、B，，并按1至至5給零件件編號，使使評價人不不能看到這這些數(shù)字；；如果校準是是正常程序序中的一部部分，則對對量具進行行校準；讓評價人A以隨機的的順序測量量5個零件件，并讓另另一個觀測測人記錄結(jié)結(jié)果。讓評評價人B以以同樣的方方法測量5個零件；；使用不同的的隨機測量量順序重復復上述操作作過程3次次；GageR&R示例研究數(shù)據(jù)收集GageR&R示例研究測量系統(tǒng)R&R的初初步判定GageR&R示例研究將每個評價價人/零件件組合的均均值畫在均均值圖中,均值圖的的控制限由由下式計算算:GageR&R示例研究將每個評價價人/零件件組合的極極差畫在極極差圖中,極差圖的的控制限由由下式計算算:GageR&R示例究重復性和再再現(xiàn)性的計計算:重復性標準準偏差（量量具標準偏偏差）：重復性：GageR&R示例研究重復性和再再現(xiàn)性的計計算:零件間變差差計算:GageR&R示例研究測量系統(tǒng)R&R計算算和分析GageR&R示例研究測量系統(tǒng)R&R計算算和分析GageR&R示例研究研究結(jié)果表表明：研究顯示測測量系統(tǒng)的的%R&R為50.7%，不符合測測量要求；；測量系統(tǒng)的的重復性為測量系統(tǒng)統(tǒng)%R&R不合格的的主要原因因；GageR&R示例研究GageR&R示

例研研

究分析報表附錄：d2*取值表自動測量設(shè)設(shè)備的GageR&R研究EV反映系系統(tǒng)內(nèi)偏差差；AV反反映系統(tǒng)間間偏差；對自動測量量設(shè)備，測測量過程與與人員的技技術(shù)無關(guān)，，不必分析析AV；多臺自動測測量設(shè)備，，AV反映映測定設(shè)備備之間的偏偏差。自動測量設(shè)設(shè)備的GageR&R研究1個評價人人，10個個零件，測測量每個零零件2—10次計算步驟：：1）計算每每個零件的的標準方差差；2）計算平平均的標準準方差sBar；3）估計過過程偏差（（sBar/c4)；4)%P/T=(6*sBar/c4)/(USL-LSL)*100；MSA與SPC的關(guān)系保證獲得正正確分析結(jié)結(jié)果的兩個個基本點；；MSA以SPC理論為基礎(chǔ)礎(chǔ)；MSA為SPC的應(yīng)用提供供保證。機器能力指指數(shù)確定機器能能力是否滿滿足產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量標準的的要求；消除設(shè)備隱隱患；保證證機器正常常運轉(zhuǎn)；Cm(Cmk)≥1.67提高機器能能力指數(shù)途途徑減少數(shù)據(jù)的的分散性，，即降低S;減小數(shù)據(jù)的的偏移程度度，即減小小k；增加規(guī)格寬寬度，即提提高T=USL-LSL計數(shù)型MSA計數(shù)型測量量系統(tǒng)分析析的作用:由于計數(shù)型型缺點的判判定容易受受人為因素素的影響,因此,計數(shù)值值測量系統(tǒng)統(tǒng)的分析主主要在于評評估一個檢檢驗員本身身的一致性性(重復檢檢驗一個產(chǎn)產(chǎn)品判定是是否一致);不同同檢驗員之之間的一致致性(不同同檢驗員檢檢驗同一產(chǎn)產(chǎn)品判定是是否一致),檢驗驗員的正確確性(檢驗驗員判定正正確的程度度).計數(shù)型MSA計數(shù)型測量量系統(tǒng)分析析程序:(1)計計劃目的.--評估檢檢驗員本身身判定的一一致程度是是否充分;--評估不不同檢驗員員之間判定定的一致程程度是否充充分;--評估檢檢驗員判定定的正確程程度如何.(2)計計劃內(nèi)容--組成專專案小組;--各過程程檢驗站選選定檢驗專專家2人,協(xié)助選選擇良品及及不良品供評估估用;--各過程程檢驗站制制作數(shù)個標標準樣品(個數(shù)30個),其其中良品/不良品品各半,不不良品的的現(xiàn)象不要要太明顯(限度樣品品),若樣品的檢檢驗位置有有兩個以上上,則在在每個樣品品上標記同同一檢驗位置.計數(shù)型測量量系統(tǒng)分析析程序:--將樣品品編號并依依其編號記記錄良品或或不良品;(3)計計劃實施--若有使使用儀器,開始評評估之前先先將儀器設(shè)設(shè)備校正好好;--識別被被評估的檢檢驗員,每每次評估估可選三位位檢驗員,各檢驗驗2次;--隨機檢檢驗被評估估的檢驗產(chǎn)產(chǎn)品.--檢驗進進行中不要要相互參考考檢驗結(jié)果果,也不不得參考前前一次的結(jié)結(jié)果;--檢檢驗驗完完成成后后,由由評評估估小小組組依依記記錄錄表表將將結(jié)結(jié)果果記記錄錄于于計計數(shù)數(shù)值值測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)表表,當當檢檢驗驗員員判判定定正正確確時時,合合格格判判合合格格,不不合合格格判判不不合合格格,記記錄錄““1””,當當檢檢驗驗員員判判斷斷不不正正確確時時,合合格格判判不不合合格格,不不合合格格判判合合格格,記記錄錄為為““0””.--記記錄錄A,B,C檢檢驗驗員員各各自自的的差差異異,若若同同一一樣樣品品每每次次判判定定都都相相同同,即即兩兩次次都都是是“