測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA) 2

MeasurementSystemsAnalysis測(cè)量系統(tǒng)分析MSAMSA－引子測(cè)量重要嗎？測(cè)量的目的是什么？MSA－引子瞧!我們的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)！哇,不可思異啊!可真是這樣嗎?MSA－引子終于搞定了你沒(méi)搞錯(cuò)吧？?。SA－引子我搞錯(cuò)了嗎？暈，郁悶中……MSA－引子？？？？？？數(shù)據(jù)是否可信？您看到的各類(lèi)報(bào)表是真的嗎？為什么要進(jìn)行MSA為什么量具進(jìn)行了檢定或校準(zhǔn)還要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析？為什么經(jīng)過(guò)100%的全檢驗(yàn)，客戶(hù)還在抱怨收到了不合格？為什么再做全過(guò)程做了質(zhì)量檢驗(yàn)（QC）還要向客戶(hù)做質(zhì)量保證（QA）？到底什么樣的測(cè)量系統(tǒng)才夠放心？我們是否是測(cè)量過(guò)程？管理者要有效的管理任何過(guò)程的變異，需要了解：過(guò)程應(yīng)該做什么？會(huì)有什么問(wèn)題？現(xiàn)在做的怎么樣？測(cè)量過(guò)程測(cè)量值分析測(cè)量決策資源測(cè)量的過(guò)程（控制過(guò)程）被管理的過(guò)程作業(yè)輸入輸出一般的過(guò)程（放羊式過(guò)程）對(duì)產(chǎn)品決策的影響第一類(lèi)錯(cuò)誤（生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)/假警報(bào)） 一個(gè)好的零件有時(shí)被誤判為“不合格”第二類(lèi)錯(cuò)誤（消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)/漏判率） 一個(gè)不合格的零件有時(shí)被誤判為“合格”對(duì)產(chǎn)品決策的影響減少過(guò)程變差，沒(méi)有零件產(chǎn)生在Ⅱ區(qū)減少測(cè)量系統(tǒng)誤差從而減小Ⅱ區(qū)域的面積，因而產(chǎn)生的所有零件將在Ⅲ區(qū)域，這樣就可以最小限度的降低做出錯(cuò)誤決定的風(fēng)險(xiǎn)。假定測(cè)量過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)并且對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)值。如果不成立，這樣的測(cè)量結(jié)果不值得信任。ⅡⅡGoogisgoodⅢBadisbadⅠBadisbadⅠCoufusedareaCoufused

areaUSLLSL對(duì)過(guò)程決策的影響把普通原因報(bào)告為特殊原因把特殊原因報(bào)告為普通原因GRR對(duì)能力指數(shù)Cp的影響GRR對(duì)能力指數(shù)Cp的影響舉例例：CPGRR＝2.0,為達(dá)到顧客要求過(guò)程能力（觀測(cè)值）＝1.33，CP實(shí)際=？CP實(shí)際=(1/1.33^2-1/2^2)^-0.5≈1.79即過(guò)程公差＝1.79*6σ＝10.74σ,78PPM假設(shè)該過(guò)程和基準(zhǔn)值偏移1.5σ測(cè)量系統(tǒng)研究的目的接受新測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)則；一種測(cè)量設(shè)備與另一種測(cè)量設(shè)備的比較評(píng)價(jià)懷疑有測(cè)量缺陷的量具的依據(jù)維修前后測(cè)量設(shè)備的比較計(jì)算過(guò)程變差所需的方法，以及生產(chǎn)過(guò)程的可接受性水平作出量具的特性曲線(xiàn)的必要信息。以上一切是為了滿(mǎn)足ISO/TS6949的相關(guān)要求：“7.6.1測(cè)量系統(tǒng)分析

為分析出現(xiàn)在各種測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的變異，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)研究。此要求應(yīng)用控制計(jì)劃提出的測(cè)量系統(tǒng)。所有的分析方法及接收準(zhǔn)則，應(yīng)與顧客關(guān)于測(cè)量分析的參考手冊(cè)相一致。如果得到顧客的批準(zhǔn)，其他分析方法和接收準(zhǔn)則也可以應(yīng)用?！盡SA的基本概念a.測(cè)量系統(tǒng)不僅僅是量具；b.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。什么是測(cè)量系統(tǒng)？測(cè)量系統(tǒng)誤差來(lái)源測(cè)量系統(tǒng)和其它所有的生產(chǎn)過(guò)程一樣，受隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的影響。這此誤差是由于普通原因和特殊（無(wú)次序的）原因造成的。在測(cè)量系統(tǒng)分析前，識(shí)別潛在的變差來(lái)源是必要的。常用的分析工具有因果圖、矩陣圖、樹(shù)圖。觀測(cè)值變差產(chǎn)品/制程變差測(cè)量系統(tǒng)變差量具變差評(píng)價(jià)人變差（再現(xiàn)性）偏倚（bias)重復(fù)性線(xiàn)性(linearity)穩(wěn)定性(stability)測(cè)量系統(tǒng)變差的影響因素測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)變差穩(wěn)定性（Stability)偏倚（Bias)線(xiàn)性(Linearity)位置的變差(LocationError)統(tǒng)計(jì)量：測(cè)量均值PK真值重復(fù)性（Repeatability)再現(xiàn)性（Reproducibility)寬度的變差（WidthError)統(tǒng)計(jì)量：測(cè)量分布MSA一般性問(wèn)題哪些測(cè)量系統(tǒng)需要進(jìn)行MSA？哪個(gè)過(guò)程有測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)行哪些研究？測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)的從哪里來(lái)研究對(duì)象如何選取？最大的測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)用什么方法？計(jì)數(shù)型/計(jì)量型在什么時(shí)候進(jìn)行？MSA計(jì)劃判斷準(zhǔn)則是什么？MSA手冊(cè)（AIAG-MSA手冊(cè)）MSA的基本概念一.測(cè)量系統(tǒng)分析的適用范圍被測(cè)特性能重復(fù)出現(xiàn)二.數(shù)據(jù)的分類(lèi)計(jì)量型（Variable):一個(gè)樣品的測(cè)量值計(jì)數(shù)型（Attribute):一個(gè)樣品的質(zhì)量和通過(guò)/不通過(guò)測(cè)試結(jié)果不可重復(fù)型（Non-replicable）：三、測(cè)量系統(tǒng)的五個(gè)特性MSA的基本概念MSA的基本概念3、偏倚Bias 觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差。 基準(zhǔn)值：是比觀測(cè)用測(cè)量裝置高一級(jí)的測(cè)量結(jié)果的平均值偏倚（Bias)基準(zhǔn)值（真值）觀測(cè)平均值MSA的基本概念4、線(xiàn)性Linearity 量具的預(yù)期工作范圍內(nèi)偏倚的變化（之間的差值）。偏倚?。˙ias)基準(zhǔn)值（真值）觀測(cè)平均值偏倚大（Bias)基準(zhǔn)值（真值）觀測(cè)平均值MSA的基本概念5、穩(wěn)定性Stability 在某種持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件單一特性結(jié)果的總變差GR&R基準(zhǔn)值（真值）觀測(cè)平均值測(cè)量系統(tǒng)研究準(zhǔn)備1、先計(jì)劃將要使用的方法2、確定評(píng)價(jià)人、樣品的數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)3、評(píng)價(jià)人的確定（應(yīng)從日常操作人中選）4、樣品必須從過(guò)程中選取并代表其整個(gè)工作范圍5、儀器的分辨率應(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（評(píng)價(jià)人和測(cè)量方法）在按照規(guī)定的測(cè)量步驟測(cè)量特征尺寸1、穩(wěn)定性研究穩(wěn)定性:Xbar-R圖（MINITAB軟件）運(yùn)行圖（MINITAB軟件）Xbar-R圖運(yùn)行圖為什么要研究穩(wěn)定性？進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析的目的預(yù)測(cè)在未來(lái)測(cè)量系統(tǒng)所引入的測(cè)量誤差具有什么特性。為能夠進(jìn)行這樣的預(yù)測(cè)，研究測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性是必要的，即測(cè)量系統(tǒng)引入的測(cè)量誤差的分布規(guī)律不隨時(shí)間發(fā)生變化。也即測(cè)量系統(tǒng)其誤差（變異）呈正態(tài)分布。1、穩(wěn)定性研究Xbar-R法取一個(gè)樣本并建立相對(duì)于可朔源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值定期（天，周）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣本3-5次，樣本容量和頻率應(yīng)該基于對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的了解將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序畫(huà)在x&R或X&s控制圖上結(jié)果分析： 建立控制限并用標(biāo)準(zhǔn)控制圖分析評(píng)價(jià)失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定性練習(xí)穩(wěn)定性案例-Xbar-R法穩(wěn)定性舉例-運(yùn)行圖法對(duì)于每個(gè)部件，可以比較由每個(gè)操作員所得出測(cè)量值之間的變異，以及操作員之間的測(cè)量值差異。還可以查看測(cè)量值與水平參考線(xiàn)的關(guān)系。默認(rèn)情況下，參考線(xiàn)是所有觀測(cè)值的平均值。大部分變異是因部件間的差異所致。此外還出現(xiàn)了某些較小的模式。例如，操作員B的測(cè)量缺乏一致性，而操作員C的測(cè)量值通常比其他操作員低。小結(jié)2、偏倚研究數(shù)值法 根據(jù)測(cè)量結(jié)果算出平均值Xbar 偏倚=Xbar-真值 測(cè)量系統(tǒng)偏倚的檢驗(yàn) t=偏倚/σb

σb=σr/√n2、偏倚研究圖示法2、偏倚研究基準(zhǔn)的誤差元器件磨損儀器尺寸錯(cuò)誤測(cè)量誤差的特性?xún)x器未經(jīng)正確校準(zhǔn)不正確使用儀器偏倚大的原因分析偏倚性研究小結(jié)3、線(xiàn)性線(xiàn)性研究-參考MSA手冊(cè)（第三版） 數(shù)值法 圖示法非線(xiàn)性原因分析1.在工作范圍上限和下限內(nèi)儀器沒(méi)有正確校準(zhǔn)2.最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差3.磨損的儀器（量具）4.儀器固有的設(shè)計(jì)特性3、線(xiàn)性3、線(xiàn)性如果測(cè)量系統(tǒng)存在線(xiàn)性問(wèn)題，需要通過(guò)調(diào)整軟件、硬件或兩項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行來(lái)再校準(zhǔn)以達(dá)到0偏倚如果偏倚在測(cè)量范圍內(nèi)不能被調(diào)整到0，只要測(cè)量系統(tǒng)保持穩(wěn)定，仍可用于產(chǎn)品/過(guò)程的控制，但不能進(jìn)行分析，指導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定因?yàn)樵u(píng)價(jià)人誤差風(fēng)險(xiǎn)較高，測(cè)量應(yīng)該僅在顧客同意下使用線(xiàn)性研究小結(jié)4、VariableGR&R怎么體現(xiàn)出產(chǎn)品的偏差(бproduct

)?怎么體現(xiàn)重復(fù)性帶來(lái)的偏差(бrepeatability)?怎么體現(xiàn)再現(xiàn)性帶來(lái)的偏差(бreproducility)?測(cè)量系統(tǒng)的合成變差多取一些樣品讓測(cè)量的人或機(jī)器多測(cè)幾次同時(shí)讓幾個(gè)人來(lái)測(cè)4、重復(fù)性再現(xiàn)性工作流程注意！重復(fù)性和再現(xiàn)性分析:在實(shí)際測(cè)量環(huán)境下，在操作者事先不知正在對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定的條件下，獲得測(cè)量結(jié)果。1.抽取10個(gè)樣品,并選3個(gè)測(cè)試人員(經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的);2.確認(rèn)量具經(jīng)過(guò)校正或計(jì)量;3.由計(jì)量人員組織第一個(gè)測(cè)試人員隨機(jī)的測(cè)量10個(gè)樣品;4.讓第二、第三個(gè)測(cè)試人員隨機(jī)的測(cè)量10個(gè)樣品;5.重復(fù)第3、4.步驟兩遍；6、計(jì)量人員記錄數(shù)據(jù)。MSA-重復(fù)性分析只有當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)態(tài)時(shí)，研究重復(fù)性才有意義。σe-重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差其意義：同一人用同一量具對(duì)同一被測(cè)對(duì)象的特性進(jìn)行多次觀察，觀察值重復(fù)性（6σe）概率為99.73%。σe6σe99.73%MSA-再現(xiàn)性分析只有當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)態(tài)時(shí)，研究重復(fù)性才有意義。σo-重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差其意義：不同的人用同一量具對(duì)同一被測(cè)對(duì)象的特性進(jìn)行多次觀察，觀察值重復(fù)性（6σo）概率為99.73%。σo6σo99.73%例子測(cè)試數(shù)據(jù)如下:重復(fù)性與再現(xiàn)性舉例量具名稱(chēng):游標(biāo)卡尺研究日期:2010-5-8報(bào)表人:孫里公差:0.02mm其他:陜西重型汽車(chē)有限公司方差分量來(lái)源方差分量貢獻(xiàn)率合計(jì)量具R&R

0.09357

7.13

重復(fù)性0.040733.10

再現(xiàn)性0.052844.03部件間1.2190992.87合計(jì)變異1.31266100.00

研究變異%研究變來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)差(SD)(6*SD)異(%SV)合計(jì)量具R&R0.305891.8353626.70

重復(fù)性0.201811.2108717.61

再現(xiàn)性0.229881.3792520.06部件間1.104126.6247496.37合計(jì)變異1.145716.87428100.00可區(qū)分的類(lèi)別數(shù)=5量具R&R研究–Xbar-R法重復(fù)性與再現(xiàn)性舉例圖示法重復(fù)性與再現(xiàn)性舉例

量具R&R研究-XBar/R法量具名稱(chēng):游標(biāo)卡尺研究日期:2010-5-8報(bào)表人:孫里公差:0.02mm其他:陜西重型汽車(chē)有限公司方差分量來(lái)源方差分量貢獻(xiàn)率合計(jì)量具R&R0.093577.13

重復(fù)性0.040733.10

再現(xiàn)性0.052844.03部件間1.2190992.87合計(jì)變異1.31266100.00過(guò)程公差=8

研究變異%研究變%公差來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)差(SD)(6*SD)異(%SV)(SV/Toler)合計(jì)量具R&R0.305891.8353626.7022.94

重復(fù)性0.201811.2108717.6115.14

再現(xiàn)性0.229881.3792520.0617.24部件間1.104126.6247496.3782.81合計(jì)變異1.145716.87428100.0085.93可區(qū)分的類(lèi)別數(shù)=5重復(fù)性與再現(xiàn)性舉例量具R&R研究-方差分析法

包含交互作用的雙因子方差分析表來(lái)源自由度SSMSFP部件988.36199.81799492.2910.000操作員23.16731.5836379.4060.000部件*操作員180.35900.019940.4340.974重復(fù)性602.75890.04598合計(jì)8994.6471刪除交互作用項(xiàng)選定的Alpha=0.25不包含交互作用的雙因子方差分析表來(lái)源自由度SSMSFP部件988.36199.81799245.6140.000操作員23.16731.5836339.6170.000重復(fù)性783.11790.03997合計(jì)8994.6471量具R&R

方差分量來(lái)源方差分量貢獻(xiàn)率合計(jì)量具R&R0.091437.76

重復(fù)性0.039973.39

再現(xiàn)性0.051464.37

操作員0.051464.37部件間1.0864592.24合計(jì)變異1.17788100.00過(guò)程公差=8

研究變異%研究變%公差來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)差(SD)(6*SD)異(%SV)(SV/Toler)合計(jì)量具R&R0.302371.8142327.8622.68

重復(fù)性0.199931.1996018.4214.99

再現(xiàn)性0.226841.3610320.9017.01

操作員0.226841.3610320.9017.01部件間1.042336.2539696.0478.17合計(jì)變異1.085306.51180100.0081.40可區(qū)分的類(lèi)別數(shù)=4Excel方法-

MSA數(shù)表Xbar-R法Excel方法-MSA分析報(bào)告Xbar-R法計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)變差占比%R&R<10%

可接受（關(guān)鍵工位按此標(biāo)準(zhǔn)?。?R&R10~30%

臨界%R&R>30%

不可接受測(cè)量系統(tǒng)靈敏度

ndc=√2PV/GR&R≥5

ndc取