測(cè)量系統(tǒng)分析（第三版）培訓(xùn)教材

測(cè)量系統(tǒng)分析

MSA(第三版〕培訓(xùn)教材1MSA課程目的2使參加培訓(xùn)的人員??

----理解MSA在控制和改進(jìn)過程中的重要性----具備開展測(cè)量系統(tǒng)分析所需要的實(shí)用知識(shí)----建立測(cè)量系統(tǒng)不確定度的量化方法、可測(cè)量指標(biāo)

和接受準(zhǔn)那么，從而作出專業(yè)的、客觀的評(píng)價(jià)課程目錄3第一章：MSA與ISO/TS16949關(guān)系第二章：測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介第三章：測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特征第四章：分辨率第五章：偏倚、線性和穩(wěn)定性第六章：量具重復(fù)性與再現(xiàn)性第七章：屬性類測(cè)量系統(tǒng)第八章：方差分析第九章：MSA總結(jié)課程結(jié)構(gòu)圖4第一章MSA與ISO/TS16949關(guān)系5ISO/TS16949：2002與MSA實(shí)施要點(diǎn)說明對(duì)控制方案中列入的測(cè)量系統(tǒng)要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。測(cè)量分析方法及接受準(zhǔn)那么應(yīng)與測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)一致。經(jīng)顧客批準(zhǔn)，可以采用其它方法及接受準(zhǔn)那么。強(qiáng)調(diào)要有證據(jù)證明上述要求已到達(dá)。PPAP手冊(cè)中規(guī)定：對(duì)新的或改進(jìn)的量具、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)參考MSA手冊(cè)進(jìn)行變差研究。APQP手冊(cè)，MSA為“產(chǎn)品7/過程確認(rèn)〞階段的輸出之一。優(yōu)勝者方法最大限度的減少量具種類最大限度的減少量具的數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品族添置量具只采用符合MSA要求的量具不允許個(gè)人量具

用6ó過程分布計(jì)算結(jié)果，而不是標(biāo)準(zhǔn)或公差9什么是測(cè)量系統(tǒng)人設(shè)備輸入輸出測(cè)量過程數(shù)據(jù)材料方法環(huán)境?測(cè)量系統(tǒng)

用來對(duì)被測(cè)特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件及操作人員的集合。11測(cè)量系統(tǒng)范例12例如要測(cè)量一個(gè)柱孔的內(nèi)經(jīng)，那其測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)包括：---測(cè)量工程---人員---測(cè)量?jī)x器---儀器的使用方法---進(jìn)行測(cè)量的環(huán)境條件作為測(cè)量活動(dòng)的結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值以表示內(nèi)經(jīng)。什么是數(shù)據(jù)的質(zhì)量13?數(shù)據(jù)的類型計(jì)量型數(shù)據(jù)Variable

data計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)Attribute

data什么是數(shù)據(jù)的質(zhì)量?如何評(píng)定數(shù)據(jù)質(zhì)量?--- 測(cè)量結(jié)果與“真〞值的差越小越好。?--- 數(shù)據(jù)質(zhì)量是用屢次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。?計(jì)量型數(shù)據(jù)的質(zhì)量?---?---均值與真值〔基準(zhǔn)值〕之差。方差大小。?計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)的質(zhì)量?--- 對(duì)產(chǎn)品特性產(chǎn)1生4

錯(cuò)誤分級(jí)的概率。數(shù)據(jù)分析和使用15標(biāo)準(zhǔn)的傳遞17追溯性：通過應(yīng)用連接標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)體系的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)程序，使單個(gè)測(cè)量結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家接受的測(cè)量系統(tǒng)相聯(lián)系。什么是測(cè)量系統(tǒng)分析18測(cè)量系統(tǒng)分析〔MSA〕---MSA用于分析測(cè)量系統(tǒng)對(duì)測(cè)量制的影響---強(qiáng)調(diào)儀器和人的影響

我們對(duì)測(cè)量系統(tǒng)作試驗(yàn)，以確定系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性值與可接受的標(biāo)準(zhǔn)作比較測(cè)量系統(tǒng)評(píng)定的兩個(gè)階段19第一階段〔使用前〕---

確定統(tǒng)計(jì)特性是否滿足需要？---

確認(rèn)環(huán)境因素是否有影響？?第二階段〔使用過程〕--- 確定是否持續(xù)地具備恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性？評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的基本問題20是否有足夠的分辨力？是否具備時(shí)間意義的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定？統(tǒng)計(jì)特性是否在期望的范圍內(nèi)具備一致性，用于過程控制和分析是否可接受？所有的變差總和是否在一個(gè)可接受的量測(cè)不確定度的水平？MSA總目標(biāo)21測(cè)量不確定度一個(gè)特性的估計(jì)真值所處的范圍，這類數(shù)據(jù)可表達(dá)為一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布、標(biāo)準(zhǔn)差、概率、百分比及實(shí)測(cè)值與真值的差，在控制圖或曲線圖表上的點(diǎn)等。評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵注意點(diǎn)23盲測(cè)法在實(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。向傳統(tǒng)觀念挑戰(zhàn)長(zhǎng)期存在的把測(cè)量誤差只作為公差范圍百分率來報(bào)告的傳統(tǒng)，是不能面臨未來持續(xù)改進(jìn)的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。材料、人員如何影響測(cè)量結(jié)果27材料 人員練習(xí)一：

定義測(cè)量系統(tǒng)28測(cè)量值并不總是精確的29理想的測(cè)量系統(tǒng)

每次都能獲得正確的測(cè)量值，每個(gè)測(cè)量值都與真值一致有以下統(tǒng)計(jì)特性：---零變差---零偏倚---零概率錯(cuò)誤分類334346測(cè)量系統(tǒng)的分辨力建議的可視分辨率6≤10----過程的標(biāo)準(zhǔn)差(不是公差寬度的1/10)47第五章偏倚、線性和穩(wěn)定性48準(zhǔn)確度與精確度49準(zhǔn)確度與精確度50偏倚51基準(zhǔn)值52基準(zhǔn)件53測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)54使用國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的好處55應(yīng)用局限性56選擇57測(cè)量不確定度58測(cè)量不確定度59測(cè)量不確定度與校準(zhǔn)60測(cè)量不確定度與校準(zhǔn)61偏移范例62偏移計(jì)算指南63偏移分析的意義64測(cè)量系統(tǒng)的偏倚實(shí)例：基準(zhǔn)值0.8mm零件過程變差=0.7mm一位評(píng)價(jià)人對(duì)樣件測(cè)量10次結(jié)果(以mm為單位):0.750.75

0.800.800.650.800.75

0.750.750.70∑X7.5X==10=0.75mm10偏倚=0.75-0.8=-0.05mm偏倚靠占過程變差百分比=0.05/0.70=7.1%65測(cè)量系統(tǒng)的偏倚66偏倚相對(duì)較大的可能原因---

基準(zhǔn)的誤差---

元器件磨損---

儀器尺寸錯(cuò)誤---

測(cè)量錯(cuò)誤的特性---

儀器未經(jīng)正確校準(zhǔn)---

不正確使用儀器練習(xí)二偏移67線性68量具的線性69量具線性的分析70量具線性的分析71測(cè)量系統(tǒng)的線性實(shí)例:(1)測(cè)量數(shù)據(jù)零件72基準(zhǔn)值12.0024.0036.0048.00510.00試

驗(yàn)

次

數(shù)

82.503.906.107.709.5012.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基準(zhǔn)值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62極差0.41.30.70.30.5測(cè)量系統(tǒng)的線性73(2)線性回歸公式: Y

=

b+aXX基準(zhǔn)值Y偏倚a斜率擬合結(jié)果:Y

=

0.7367

–

0.1317X線性=a×過程變差=0.1317×6.00=0.79%線性=a×100%=13.17%擬合優(yōu)度=0.98線性圖析74練習(xí)三線性75線性分析76非線性的原因77穩(wěn)定性78穩(wěn)定性范例79測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性?兩種穩(wěn)定性---一般概念：隨著時(shí)間變化系統(tǒng)偏倚的總變差。---統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性概念：測(cè)量系統(tǒng)只存在普通原因變差，而沒有特殊原因變差。利用控制圖評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性〔穩(wěn)定性分析實(shí)例〕---保持基準(zhǔn)件或標(biāo)準(zhǔn)樣件---極差圖〔標(biāo)準(zhǔn)差圖〕出現(xiàn)失控時(shí)，說明存在不穩(wěn)定的重復(fù)性。---均值圖出現(xiàn)失控時(shí)，說明偏倚不穩(wěn)定。80穩(wěn)定性81量具穩(wěn)定性82對(duì)量具穩(wěn)定性的影響83穩(wěn)定性不好的原因84量具穩(wěn)定性分析85量具穩(wěn)定性分析86穩(wěn)定性圖析87測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性88第六章量具重復(fù)性與再現(xiàn)性89量具R&R90重復(fù)性91重復(fù)性范例92再現(xiàn)性93再現(xiàn)性范例94量具R&R分析95量具R&R分析96量具R&R分析97測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性(1)測(cè)量數(shù)據(jù)項(xiàng)目評(píng)價(jià)人1評(píng)價(jià)人2零件1234512345測(cè)量次序121722021721421621621621621622022162162162122192192162152122203216218216212220220220216212220均值X極差R216.31.0218.04.0216.31.0212.72.0218.34.0218.34.0217.34.0215.74.0213.34.0220.00.0X216.3216.9R2.598測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性(2)重復(fù)性分析EV

=

5.15σe

=

5.15=

5.15×?

繪極差圖?

計(jì)算控制限?

UCLR

=

R×D4

=

2.5×2.575

=

6.4mm?

UCLR

=

R×D3

=

0.00mm?

分析控制圖?

計(jì)算重復(fù)性〔量具變差〕?

R??d2*2.5=

7.5mm1.7299測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性100樣本容量A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.672150.2230.3481.652控制常數(shù)圖2〔d2*值g＞15的〕101測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性(平均極差分布的d＊值）m2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1511.41

1.91 2.24

2.48

2.67

2.83 2.96

3.08

3.18

3.27

3.35

3.42

3.49

3.5521.28

1.81 2.15

2.40

2.60

2.77 2.91

3.02

3.13

3.22

3.30

3.38

3.45

3.5131.23

1.77 2.12

2.38

2.58

2.75 2.89

3.01

3.11

3.21

3.29

3.37

3.43

3.5041.21

1.75 2.11

2.37

2.57

2.74 2.88

3.00

3.10

3.20

3.28

3.36

3.43

3.4951.19

1.74 2.10

2.36

2.56

2.73 2.87

2.99

3.10

3.19

3.28

3.35

3.42

3.4961.18

1.73 2.09

2.35

2.56

2.73 2.87

2.99

3.10

3.19

3.27

3.35

3.42

3.4971.17

1.73 2.09

2.35

2.55

2.72 2.87

2.99

3.10

3.19

3.27

3.35

3.42

3.48g

88 1.17

1.72 2.08

2.35

2.55

2.72 2.87

2.98

3.09

3.19

3.27

3.35

3.423.4891.16

1.72 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.35

3.42

3.48:1.16

1.72 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.42

3.48;1.16

1.71 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.481.15

1.71 2.07

2.34

2.55

2.72 2.85

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48=1.15

1.71 2.07

2.34

2.55

2.71 2.85

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48>1.15

1.71 2.07

2.34

2.54

2.71 2.85

2.98

3.08

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48?1.15

1.71 2.07

2.34

2.54

2.71 2.85

2.98

3.08

3.18

3.26

3.34

3.41

3.48@＞1A51.128

2.059

2.534

2.847

3.078

3.258

3.407B3.472

1.639

2.326

2.704

2.907

3.173

3.336測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性102測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性103圖示分析----均值/鏈圖分析:---

評(píng)價(jià)人之間的一致性---

測(cè)量系統(tǒng)的適用性119圖示分析----歸一化單值圖120圖示分析----歸一化單值圖121最一化單值=單個(gè)數(shù)據(jù)-總平均值分析:---

再現(xiàn)性---

異常讀數(shù)---

零件與評(píng)價(jià)人的交互作用圖示分析----振蕩圖分析:---

評(píng)價(jià)人一致性---

異常讀數(shù)---

零件與評(píng)價(jià)人的交互作用122圖示分析----XY均值-基準(zhǔn)圖分析:---

線性---

評(píng)價(jià)人線性一致性123圖示分析----XY比較圖誤差=觀測(cè)值-零件平均值〔或基準(zhǔn)值〕分析：評(píng)價(jià)人B

10號(hào)零件124圖示分析----散點(diǎn)圖讀數(shù)A

B

C1A

B

C2A

B

C3A

B

C

A

B

C4

5X

X

XX X

XX

X

XX

X

XX X

XX

XXX X

XX

X

XX

X

XX

X

X

X

X

XXXXX

X

XX

X

XX

X

X評(píng)價(jià)人零件分析:---評(píng)價(jià)人一致性---異常讀數(shù)---零件與評(píng)價(jià)人的交互作用125計(jì)量型----均值極差法量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告126計(jì)量型----均值極差法評(píng)定原那么%R&R%R&R127﹤10%10~30%可接受臨界%R&R﹥30%需改進(jìn)計(jì)量型----均值極差法128分析:--重復(fù)性比再現(xiàn)性大1)儀器需要維護(hù)。2)量具剛度缺乏。3)夾緊和檢測(cè)點(diǎn)需改進(jìn)。4)零件內(nèi)變差(失圓錐度等)過大。--再現(xiàn)性比重復(fù)性大1)評(píng)價(jià)人培訓(xùn)缺乏。2)刻度不清晰。3)需要某種輔助器具。計(jì)量型----均值極差法重復(fù)性極差控制圖----示例129計(jì)量型----均值極差法零件評(píng)價(jià)人均值圖---示例130第七章屬性類測(cè)量系統(tǒng)131計(jì)數(shù)型----短期研究橡膠軟管內(nèi)徑通過/不通過塞規(guī)A評(píng)價(jià)人B評(píng)價(jià)人11G2G1G2G2GGGG3NGGGG4NGNGNGNG5GGGG6GGGG7NGNGNGNG8NGNGGG9GGGG10GGGG1方1

法：2個(gè)評(píng)價(jià)G

人，20個(gè)零G

件，每人試驗(yàn)G

2次。

G評(píng)定：每個(gè)零件4次結(jié)果一致那么接受。G

G

G

G132G

NG

G

G屬性測(cè)量133分析例如136第八章方差分析137計(jì)量型----方差分析法（ANOVA）138ANOVA

〔Analysis

Or

Variance〕優(yōu)點(diǎn)---

更精確估計(jì)方差。---

適用于任何試驗(yàn)調(diào)試。---

從數(shù)據(jù)中別離出更多的信息。缺點(diǎn)---計(jì)算量大，需要計(jì)算機(jī)。計(jì)量型----方差分析法（ANOVA）139數(shù)學(xué)模型觀測(cè)值=〔零件均值+量具偏倚〕+零件效應(yīng)?

+評(píng)價(jià)人效應(yīng)+評(píng)價(jià)人與零件間效應(yīng)?

+重復(fù)檢驗(yàn)誤差何時(shí)使用？140計(jì)量型----方差分析法（ANOVA）用公式表達(dá)：yijm=〔μ

+b〕+αi+βj+λij+eijmyijm----第i個(gè)零件，第j個(gè)評(píng)價(jià)人，第m次觀測(cè)值。μ

----零件均值b----量具偏倚αi----第i個(gè)零件效應(yīng)，均值為0，方差為σ2βj----第j個(gè)評(píng)價(jià)人效應(yīng)，均值為0，方差為ω2λij----第i個(gè)零件與第j個(gè)評(píng)價(jià)人效應(yīng)，均值為