測量系統(tǒng)分析 (MSA)培訓(xùn)教材

1測量系統(tǒng)分析(MSA)培訓(xùn)教材2目的當(dāng)完成這個(gè)課程后，你便能：1. 學(xué)到測量的歷史及其常用的名詞2. 明了使用測量系統(tǒng)分析(MSA)及測量系統(tǒng)模式化的原因3. 懂得分辨測量系統(tǒng)誤差(MSerrors)及基本的校正4. 確認(rèn)測量系統(tǒng)研究，從而辦認(rèn)出不同測量系統(tǒng)誤差的變異性5. 計(jì)算R&R%及明了測量能力6. 認(rèn)識(shí)明了變差組成部分的方法7. 確認(rèn)工作上的測量系統(tǒng)難題

3課程大綱1. 簡介2. 應(yīng)用測量系統(tǒng)分析的原因3. 測量系統(tǒng)分統(tǒng)4. 明了變差組成部分的方法5. 量具重復(fù)性及再現(xiàn)性

4I.簡介1.測量系統(tǒng)模型測量系統(tǒng)特性2.測量系統(tǒng)誤差的種類準(zhǔn)確性誤差 (AccuracyError)精確性誤差 (PrecisionError)

5測量系統(tǒng)模型測量項(xiàng)目(輸入)測量結(jié)果(輸出)測量工序程序參考儀器操作員環(huán)境

6測量誤差的種類1.準(zhǔn)確度誤差(AccuracyError)儀器的偏倚(穩(wěn)定的或變異的)儀器的勞損儀器之有效操作極差2.精確度誤差(PrecisionError)誤差由測量輸入，操作員，程序，儀器及/或參考(非線性，探針，磁性的敏感度，熱或電磁場等)

7準(zhǔn)確度- 為量度的平均數(shù)，Xbar須位于基準(zhǔn)值的可接受范圍內(nèi).- 透過減低零位或減低偏倚來作再調(diào)校能改善測量儀器的準(zhǔn)確度，但這并不一定能改善儀器的精確度.

8準(zhǔn)確度基準(zhǔn)值誤差,偏倚,不準(zhǔn)確

9精確度- 為測量儀器對自己作出測量的再現(xiàn)能力，縱使測量本身是不正確的。- 可通過有系統(tǒng)性及小心的調(diào)查方法，作出改善及減少變異的來源，Precision

10精確度

(ShotGunEffect) 精確及準(zhǔn)確

精確但不準(zhǔn)確 不精確但準(zhǔn)確

11MSA的原因?yàn)橐菩凶顪?zhǔn)及最有效之統(tǒng)計(jì)制程控制系統(tǒng),必須有最佳的測量系統(tǒng)。否則你可能會(huì)浪費(fèi)時(shí)間及資源對由于非準(zhǔn)確之測量系統(tǒng)所產(chǎn)生的制程誤差及變異作出不必要的調(diào)校.一些錯(cuò)誤或不精確之?dāng)?shù)據(jù)，看似是超出規(guī)格的產(chǎn)品，但實(shí)際上可能只是因?yàn)闇y量儀器被錯(cuò)誤校正或測量結(jié)果被人不一致地記錄所做成之失誤而已.

12MSA的原因今天的商業(yè)營運(yùn)較昔日為復(fù)雜，無論你是正在推行SPC運(yùn)作或是正在調(diào)節(jié)現(xiàn)有之系統(tǒng)，找尋變異之根源是很具挑戰(zhàn)的。透過MSA工具，能探究出大部份SPC測量系統(tǒng)內(nèi)的問題，如從測量機(jī)器的精確度以至操作員產(chǎn)生的變異。

13MSA原因一個(gè)良好的測量系統(tǒng)是邁向改革及整合界面的首要條件，而其最終目的乃是發(fā)展一個(gè)測量纟統(tǒng)以支持公司由上而下的有效運(yùn)作系統(tǒng)(包括生產(chǎn))當(dāng)一個(gè)有效的測量系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，每個(gè)測量都自動(dòng)地以統(tǒng)計(jì)方法去監(jiān)察。這容許我們能找出企業(yè)不斷改變的過程，調(diào)查及改善過程、產(chǎn)品、運(yùn)作及業(yè)務(wù)結(jié)果相互間重要的精要。

14改善，從測量開始...“我經(jīng)常會(huì)這樣表示--當(dāng)你可以量度你所說的并能以數(shù)字表達(dá)出來,你才是知道當(dāng)中一些奧妙;而當(dāng)你不能量度該項(xiàng)事物亦不能以數(shù)字表達(dá)出來,你的知識(shí)是貧乏的及不令人滿意的種類.不論它是怎樣的事情,它或者可能是知識(shí)的開始,但你所擁有的幾乎不存在于你的觀念中,亦不能演進(jìn)成為任何科學(xué).”WilliamThompson(LordKelvin),6,1886

15II.測量系統(tǒng)分析(MSA)1.MSA的步驟2.MSA的種類偏倚穩(wěn)定性線性重覆性再現(xiàn)性

16目的 減少因量具、測量儀器用作測量重要變量所做成 的偏差MSA步驟 1.測量定義 2.量具能力測量系統(tǒng)分析

17測量定義1. 列出產(chǎn)品內(nèi)所有須要有能力分析的反應(yīng)特性.2. 確定該些反應(yīng)特性是否具有工程規(guī)格或者客家規(guī)格.3. 確認(rèn)及描述所需要的度量衡/量度系統(tǒng)以量度該等反應(yīng)特性的相關(guān)反應(yīng)變量.4. 確認(rèn)該量度系統(tǒng)的資源在那兒(外間 還是內(nèi)部).

18位置(準(zhǔn)確度)審查準(zhǔn)確度及線性.透過整個(gè)范圍的生產(chǎn)零件去確定你的量度系統(tǒng)是否在目標(biāo)值范圍中.- 偏倚(1個(gè)零件，10次試驗(yàn)，1個(gè)評(píng)價(jià)人)- 穩(wěn)定性(1個(gè)零件，3-5次試驗(yàn)，1個(gè)評(píng)價(jià)人)- 線性(5個(gè)零件，5次試驗(yàn)，1個(gè)評(píng)價(jià)人)寬度或范圍(精確度)- 再現(xiàn)性- 重復(fù)性測量系統(tǒng)分析

19偏倚、穩(wěn)定性、線性偏倚- 是測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值穩(wěn)定性- 是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測量值總變差線性- 是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)偏倚值的差值

20偏倚偏倚 - 是測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的相差去測定量具的偏倚,須要已知尺寸的基準(zhǔn).以量具去量度這基準(zhǔn)起碼十次,而以三十次以上最好.量度次數(shù)俞多則能更準(zhǔn)確評(píng)估偏倚.實(shí)際上,偏倚必定存在,此外這偏倚可能在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不算明顯.這明顯性是用t

分布測試,而增加量度次數(shù)可以增加t

分布測試的辨識(shí)能力.

21偏倚獨(dú)立樣本法偏倚=觀察平均值-基準(zhǔn)值%偏倚=偏倚*100/容差 基準(zhǔn)值

偏倚

xbar圖表法(由穩(wěn)定的控制圖)偏倚=控制圖的雙重平均值-基準(zhǔn)值%偏倚=偏倚*100/容差

22偏倚的分析如果偏倚相對大，查找以下可能的原因:1.標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤差2.儀器磨損(出現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上)3.制造的儀器尺寸不對4.儀器測量了錯(cuò)誤的特性5.儀器校準(zhǔn)不正確6.評(píng)價(jià)人操作儀器不當(dāng)7.儀器修正計(jì)算不正確

23穩(wěn)定性- 發(fā)生于隨時(shí)間變化增加- 隨時(shí)間變化具有較大偏倚變化的系統(tǒng)被認(rèn)為沒有較低偏倚變化的系統(tǒng)穩(wěn)定 時(shí)間1 時(shí)間2

穩(wěn)定性

24穩(wěn)定性1. 獲取樣本及建立其基準(zhǔn)值2. 按照周期，測量主樣本3-5次3. 將數(shù)據(jù)繪制于xbar-R或xbar-S控制圖4. 建立控制界限及評(píng)估OOC狀況5.計(jì)算測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差及將此與過程比較，從而決定測量系統(tǒng)重復(fù)性是否合適

25線性- 量具在工作范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性

注:斜率越近零，量具線性越好+0-基準(zhǔn)值偏倚低名義高

26線性結(jié)果的分析 如該測量系統(tǒng)為非線性，查看以下可能出現(xiàn)的原因:1.在工作范圍上限和下限內(nèi)器沒有正確校準(zhǔn)2.最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差3.磨損的儀器4.儀器固有的設(shè)計(jì)特性

27重復(fù)性- 重復(fù)性是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測量值變差(又名儀器變差)- 引伸到重復(fù)量度同一特性可以生產(chǎn)相同的數(shù)值的程度

重復(fù)性

28重復(fù)性重復(fù)性誤差的主要原因- 不足的量具分辨率- 差劣的量具設(shè)計(jì)- 差劣的量具保養(yǎng)- 數(shù)字化儀表配線松測試點(diǎn)A測試點(diǎn)B

29再現(xiàn)性- 再現(xiàn)性是由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同中特性時(shí)，測量平均值的變差(又名評(píng)價(jià)人變差)- 如果這種偏倚真正存在， 每位評(píng)價(jià)人的所有平均值 將會(huì)不同 操作員A操作員B操作員C再現(xiàn)性

30再現(xiàn)性因操作員不了解正確的程序，為零件作出測量所做出的再現(xiàn)性誤差：0.0250.0260.029

31III.量具

R&R1.GR&R研究種類計(jì)數(shù)型GR&R計(jì)量型GR&R2.GR&R的要求3.計(jì)量型GR&R的步驟4.計(jì)算，指引5.接受及分析指引6.定期檢討

32量具R&R簡介一如一個(gè)制程須要可預(yù)計(jì)及有足夠能力的時(shí)候,測量系統(tǒng)必需以重復(fù)性及再現(xiàn)性作特性.評(píng)估一測量系統(tǒng)的關(guān)鍵是在于測量敏感度,這包括不同的評(píng)估技巧，要視乎所給出測量運(yùn)作的情況

33量具R&R量具R&R=重復(fù)性+再現(xiàn)性量具R&R的種類1.計(jì)數(shù)型GR&R2.計(jì)量型GR&R

34計(jì)數(shù)型GR&R1.小樣法20個(gè)零件，2個(gè)操作員，2次試驗(yàn)如測量結(jié)果并不吻合，必需改善及重申評(píng)估迠測量系統(tǒng)2.大樣法8個(gè)零件，20次試驗(yàn)包含了基準(zhǔn)值評(píng)估及測定接受每件零件的概率

35按照本研究，你會(huì)作出什么的建議？計(jì)數(shù)型量具研究(小樣法)通過/不通過量具數(shù)據(jù)

36計(jì)量型

GR&R1.小樣法(極差法)迅速估計(jì)出合成的R&R%每次運(yùn)用2個(gè)操作員，5個(gè)零件及1次試驗(yàn)2.大樣法(均值和極差法)決定重復(fù)性及再現(xiàn)性在變異性的貢獻(xiàn)每次運(yùn)用3個(gè)操作員，10個(gè)零件及3次試驗(yàn)

37

38量具R&R的要求量具1. 符合十分之一法則2. 研究前先校準(zhǔn)、維修或調(diào)節(jié)量具操作員1.所挑選的操作員需為日常操作量具的2.適當(dāng)?shù)赜?xùn)練操作員使能正確使用量具

39十分一法則* 測量儀器必須有能力去量度過程變異或零件的容差的十分之一，取較小的一個(gè)

按設(shè)計(jì)或過程規(guī)格零件的容差是一個(gè)許可的變差

40量具R&R的要求零件1.挑選制程里的零件，其能代表整體的工作范圍2.標(biāo)識(shí)每個(gè)零件(不能給予操作員看見或操作員不明標(biāo)識(shí)意義)3.確認(rèn)零件上需要測量的位置4.隨意次序?qū)⒘慵峙浣o操作員

41量具R&R的要求方法1.確保每個(gè)操作員采用同一程序2.需要一監(jiān)察員記錄結(jié)果3.使操作員知道其他操作員的數(shù)據(jù)4.在每一試驗(yàn)中，所有試驗(yàn)必須完全以隨意來編排5.所有的測量，必須在相同的情況下進(jìn)行

42計(jì)量型GR&R的步驟1.試驗(yàn)1操作員A測量10個(gè)隨意編排次序的零件操作員B及C重復(fù)一次2.試驗(yàn)2操作員A重復(fù)測量10個(gè)隨意編排次序的零件操作員B及C重復(fù)一次3.于試驗(yàn)3中，重復(fù)這循環(huán)

43計(jì)算 若任何個(gè)別極差(R)超越限制(UCLR)，必須確立原因，進(jìn)行改正及與同一群操作員重復(fù)讀數(shù)；或減刪這些讀數(shù)，但必須于成因給改正及再重申計(jì)算UCLR之后

44零件間及總變差零件間變差(PV)- 在R&R研究中，零件之零件間變差總變差(TV)- R&R變差及零件間變差的混合- 也可由制程變差所測定

45TV的指引

(過程變差或零件的容差)

決定性- 當(dāng)測量重要特性時(shí)或用不可靠的量度系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該選二者較小者規(guī)格- 當(dāng)列明是無限制容差或容差是大得不合理時(shí)，必須使用過程變差

46TV的計(jì)算如零件是有公差的,

TV=零件的(有限制)公差如果過程變差*已知并且它的值以6sigma為基礎(chǔ)，

TV=5.15的制程標(biāo)準(zhǔn)偏差=5.15

從樣本零件中，估計(jì)制程變差，

TV=(PV2+R&R2)1/2

*

可從GR&R數(shù)據(jù)提供，但這些數(shù)據(jù)必須包含整個(gè)制程范圍*在正態(tài)曲線中，5.15標(biāo)準(zhǔn)偏差包含99%的變差

47接收的指引

For%R&R* 少于10%：可接受* 10%-30%：基于應(yīng)用的重要性，測量裝置成本、維修成本等可能是可接受的* 大于30%：不可接受

48%GR&R的分析如果GR&R%大于30%，把變差暫時(shí)減至可接收的水平，直至能作出合適的測量系統(tǒng)改善減小變差的步驟1.定出所需多次讀數(shù)的數(shù)目來達(dá)致可接收的變差水平2.依照量具研究程序

49%GR&R的分析如%R&R是高，審查%EV及%AV：- 如%EV是高，這代表量具未達(dá)到其能力；考慮準(zhǔn)確性、線性及穩(wěn)定性的研究- 如%AV是高，這代表操作員問有過多的變差；檢討測量技巧及程序

50%GR&R的分析若重復(fù)性與再現(xiàn)性比較而重復(fù)性較大時(shí)，其原因可會(huì)是：1.儀器需維修2.量具必須再重新設(shè)計(jì)，使之更堅(jiān)固3.量具之?dāng)[放位置需改良4.有過大的零件內(nèi)變差，可用經(jīng)改變的方法(量具

R&R零件內(nèi)變差)去評(píng)估零件分變差的影響

51%GR&R的分析若再現(xiàn)性與重復(fù)