MSA培訓(xùn)教材課件

測量系統(tǒng)分析(MSA)

2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件課程大綱：測量系統(tǒng)分析的意義和目的；測量系統(tǒng)分析的定義：測量系統(tǒng)、量具、測量、測量過程；測量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識：1）、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性：偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性、分辨力2）、理想的測量系統(tǒng)3）、測量系統(tǒng)的共同特性4）、測量系統(tǒng)的評定步驟和準(zhǔn)備計(jì)量型測量系統(tǒng)的分析方法1）、偏倚2）、穩(wěn)定性3）、重復(fù)性和再現(xiàn)性（量具R&R分析）極差法、均值-極差法、4）、線性計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法交叉評價表法

范例：MSA控制程序，常用MSA分析表單和分析軟件2024/1/262精選課件第一章測量系統(tǒng)分析的意義2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件測量的重要性如果測量出現(xiàn)問題，那么合格的產(chǎn)品可能被判為不合格，不合格的產(chǎn)品可能被判為合格，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。

因此，要保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。PROCESS原料人機(jī)法環(huán)測量測量結(jié)果合格不合格測量2024/1/264精選課件測量誤差Y=x+ε測量值=真值(TrueValue)+測量誤差戴明說沒有真值的存在一致(線性)2024/1/265精選課件為什么要進(jìn)行測量系統(tǒng)分析由于人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等五方面的原因，會帶來測量誤差。檢測設(shè)備的檢定或校準(zhǔn)不能滿足測量的需要。因此，還需要對測量系統(tǒng)進(jìn)行評價，分析測量結(jié)果的變差，從而確定測量系統(tǒng)的質(zhì)量，以滿足測量的需要。2024/1/266精選課件測量系統(tǒng)分析的目的運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，確定測量系統(tǒng)測量結(jié)果的變差（測量誤差），了解變差的來源。從而確定一個測量系統(tǒng)的質(zhì)量，并且為測量系統(tǒng)的改進(jìn)提供信息。保證所用統(tǒng)計(jì)分析方法及判定準(zhǔn)則的一致性。2024/1/267精選課件測量系統(tǒng)分析的對象

ISO/TS16949:2002標(biāo)準(zhǔn)7.6.1規(guī)定：應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)研究工作，分析各種測量和試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)測量結(jié)果的變差。這一要求應(yīng)適用于控制計(jì)劃中提到的所有的測量系統(tǒng)。針對可重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)。2024/1/268精選課件第二章基本概念和知識2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件測量系統(tǒng)的基本知識和概念測量系統(tǒng)及其統(tǒng)計(jì)特性分辨力、穩(wěn)定性、偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、線性術(shù)語理想的測量系統(tǒng)

測量系統(tǒng)的共同特性測量系統(tǒng)的評定步驟和準(zhǔn)備2024/1/2610精選課件術(shù)語測量：賦值給具體事物以表示他們之間的關(guān)系。而賦予的值定義為測量值。

量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，經(jīng)常用來特指用在車間的裝置，包括用來測量合格／不合格的裝置。測量系統(tǒng)：用來對被測量特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合。

2024/1/2611精選課件測量系統(tǒng)的組成

測量系統(tǒng)人機(jī)料標(biāo)準(zhǔn)環(huán)操作人員量具/測量設(shè)備/工裝被測的材料/樣品/特性測量標(biāo)準(zhǔn)、操作程序測量的環(huán)境2024/1/2612精選課件測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性

通常，使用測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來衡量測量系統(tǒng)的質(zhì)量nDiscrimination分辨力(abilitytotellthingsapart);nBias偏倚(Accuracy準(zhǔn)確性);nRepeatability重復(fù)性(precision精密度);nReproducibility再現(xiàn)性;nLinearity線性;nStability穩(wěn)定性。2024/1/2613精選課件分辨力（率）：定義：指測量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指示被測特性中極小變化的能力。2024/1/2614精選課件分辨力一個數(shù)據(jù)分級n控制：只有下列條件才可用于控制與規(guī)范相比過程變差較小預(yù)期過程變差上的損失函數(shù)很平緩

過程變差的主要原因?qū)е戮灯?/p>

n

分析：

對過程參數(shù)及指數(shù)的估計(jì)不可接受。只能表明過程是否正在生產(chǎn)合格零件。

2024/1/2615精選課件分辨力2~4個數(shù)據(jù)分級n控制：只有下列條件才可用于控制依據(jù)過程分布可用半計(jì)量控制技術(shù)可產(chǎn)生不敏感的計(jì)量控制圖

分析：一般來說對過程參數(shù)及指數(shù)的估計(jì)不可接受。

只提供粗劣的估計(jì)。2024/1/2616精選課件分辨力5個或更多個個數(shù)據(jù)分級控制：只有下列條件才可用於控制可用於計(jì)量控制圖分析：建議使用2024/1/2617精選課件損失函數(shù)即參數(shù)偏離目標(biāo)值后產(chǎn)生的損失；偏差下限d目標(biāo)值T偏差上限c損失函數(shù)L(X)=K×(X-T)2K=C/d22024/1/2618精選課件分辨率（力）的要求建議的要求是過程總變差6σ的十分之一(特殊特性)，五分之一(非特殊特性)。傳統(tǒng)是公差范圍的十分之一(特殊特性)或五分之一(非特殊特性)。2024/1/2619精選課件偏倚(Bias)：基準(zhǔn)值觀測平均值

偏倚偏倚：是測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值?；鶞?zhǔn)值的取得可以通過采用更高級別的測量設(shè)備進(jìn)行多次測量，取其平均值來確定。

2024/1/2620精選課件重復(fù)性(Repeatability)重復(fù)性重復(fù)性是由一個評價人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。

2024/1/2621精選課件再現(xiàn)性(Reproducibility)：再現(xiàn)性是由不同的評價人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。

再現(xiàn)性操作者B操作者C操作者A2024/1/2622精選課件穩(wěn)定性(Stability)：穩(wěn)定性

時間1時間2穩(wěn)定性(或飄移)：是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的相同特性時獲得的測量值的總變差。2024/1/2623精選課件線性(Linearity)：量程基準(zhǔn)值觀測平均值

基準(zhǔn)值線性是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值

2024/1/2624精選課件線性(Linearity)：觀測的平均值

基準(zhǔn)值無偏倚有偏倚2024/1/2625精選課件測量系統(tǒng)的分析

測量系統(tǒng)的變差類型：

偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性測量系統(tǒng)特性可用下列方式來描述：位置：穩(wěn)定性、偏倚、線性。寬度或范圍：重復(fù)性、再現(xiàn)性。2024/1/2626精選課件位置和寬度

位置寬度位置寬度標(biāo)準(zhǔn)值2024/1/2627精選課件理想的測量系統(tǒng)

n理想的測量系統(tǒng)在每次使用時：應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果。每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)值相符。一個能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和所測的任何產(chǎn)品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計(jì)特性。

2024/1/2628精選課件IDEALMEASUREMENTSYSTEM真值真值2024/1/2629精選課件“好”的測量系統(tǒng)所應(yīng)具有的特性：

測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱為統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性；測量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差?。粶y量系統(tǒng)的變差應(yīng)小于公差帶；有足夠的分辨率。測量精度應(yīng)高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一；測量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被被測項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。

2024/1/2630精選課件測量系統(tǒng)的評定時機(jī)

第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。主要有二個目的：1）、確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計(jì)特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行。

2）、發(fā)現(xiàn)那種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用的環(huán)境要求。第二階段：目的是在驗(yàn)證一個測量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。

2024/1/2631精選課件第三章計(jì)量型測量系統(tǒng)的分析方法2024/1/2632精選課件分析方法的選擇變差來源分析方法備注量具偏倚人、量具重復(fù)性/再現(xiàn)性環(huán)境穩(wěn)定性不同量程線性2024/1/2633精選課件一、穩(wěn)定性分析2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件穩(wěn)定性分析的目的1、發(fā)現(xiàn)那種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用的環(huán)境要求；2、確定測量系統(tǒng)合理的校準(zhǔn)周期；2024/1/2635精選課件穩(wěn)定性分析步驟（1）獲取一樣本,必要時確定其相對于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。如果不能得到，則選擇一個落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的產(chǎn)品零件，并指定它作為標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行穩(wěn)定性分析?？赡苄枰邆漕A(yù)期測量值的最低值、最高值及中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣本。建議對各樣本單獨(dú)測量并做控制圖。（2）確定測量的頻率(天/周/月)和樣本容量(3～5次),定期測量基準(zhǔn)樣品。樣本容量和頻率應(yīng)基于對測量系統(tǒng)的了解。因素包括要求多長時間重新校準(zhǔn)或維修，測量系統(tǒng)使用的頻率，以及操作條件如何重要。讀數(shù)應(yīng)在不同時間讀取以代表測量系統(tǒng)實(shí)際使用的情況。這些還包括預(yù)熱，環(huán)境或其它在一天內(nèi)可能變化的因素；

2024/1/2636精選課件（3）將測量值標(biāo)記在Xbar-RCHART或Xbar–SCHART上；（4）計(jì)算控制界限,并對失控或不穩(wěn)定作評估；（5）結(jié)果分析Ⅰ、如果控制圖不受控，代表儀器已不穩(wěn)定，此測量系統(tǒng)是不可接受的，須做維修或調(diào)整，維修及調(diào)整完后須再做校正以及穩(wěn)定性的分析。Ⅱ、如果控制圖受控，此測量系統(tǒng)是可以接受的。穩(wěn)定性分析2024/1/2637精選課件控制圖的判讀超出控制界限的點(diǎn)：出現(xiàn)一個或多個點(diǎn)超出任何一個控制界限是該點(diǎn)處于失控狀態(tài)的主要證據(jù)

UCLCLLCL異常異常2024/1/2638精選課件控制圖的判讀

n鏈：有下列現(xiàn)象之一即表明過程已改變連續(xù)7點(diǎn)位于平均值的一側(cè)連續(xù)7點(diǎn)上升(后點(diǎn)等于或大于前點(diǎn))或下降。

UCLCLLCL2024/1/2639精選課件控制圖的判讀明顯的非隨機(jī)圖形：應(yīng)依正態(tài)分布來判定圖形，正常應(yīng)是有2/3的點(diǎn)落于中間1/3的區(qū)域。

UCLCLLCL2024/1/2640精選課件范例：10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.42024/1/2641精選課件2024/1/2642精選課件二、偏倚分析

2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件1、偏倚分析的運(yùn)用條件當(dāng)測量誤差主要來源于量具時；2024/1/2644精選課件2、偏倚分析步驟：1、選取一個樣本,也可以選擇標(biāo)準(zhǔn)樣品；2、測定“基準(zhǔn)值”；通常可在工具室用高一精度級別的量具對一個基準(zhǔn)件進(jìn)行精密測量≥10次，計(jì)算平均值，“均值”即作為“基準(zhǔn)值”。

3、讓一位評價人用正被評價的量具測量同一零件n次（n≥10次）。2024/1/2645精選課件4、結(jié)果分析---作圖法將測量值畫成直方圖；判定是否異常第一種：正常型特點(diǎn)：中間高，兩旁低，有集中趨勢2024/1/2646精選課件非正常分布形態(tài)鋸齒型切邊型雙峰型偏態(tài)型高原型離島型2024/1/2647精選課件5、結(jié)果分析——數(shù)據(jù)法

（1）計(jì)算測量平均值X(bar)；（2）計(jì)算可重復(fù)性偏差σr；

σr＝[max(xi)-min(xi)]/d2*；d2*,可查附表1得到；2024/1/2648精選課件（3)計(jì)算偏倚的t統(tǒng)計(jì)量；偏倚=觀測平均值–基準(zhǔn)值σb=σr/√nt=偏倚/σb(4)判定：如果0落在圍繞偏倚值1-α置信區(qū)間以內(nèi)，偏倚在α水平可以接受。即2024/1/2649精選課件備注:tv,1-α/2為”顯著t值”,通過查表可查得.2024/1/2650精選課件三、重復(fù)性和再現(xiàn)性分析方法有：極差法；均值-極差法；方差分析ANOVA。2024/1/2651精選課件(一)、均值-極差法

2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件測量系統(tǒng)研究的淮備1、應(yīng)預(yù)先確定評價人的數(shù)量（2~3人），評價人的選擇應(yīng)從日常操作該儀器的人中挑選。；2、確定樣品數(shù)量（10個）并選取樣品，并編號；選擇樣品應(yīng)考慮的因素如下：

尺寸的關(guān)鍵性：關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和/或試驗(yàn)，原因是量具研究評價所需的置信度。零件結(jié)構(gòu)：大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)。樣品必須從過程中選取并代表其在整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)品變差的全部范圍?？赡軙恳惶烊∫粋€樣本，持續(xù)若干天才能滿足此要求。由于每一零件將被測量若干次，必須對每一零件編號以便識別。3、確定每個評價人重復(fù)讀數(shù)次數(shù)（2~3次）。2024/1/2653精選課件取樣的代表性不具代表性的取法具代表性的取法2024/1/2654精選課件4、讓每位評價人按照規(guī)定的測量步驟進(jìn)行測量，記錄測量結(jié)果。測量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機(jī)分布。評價人員不應(yīng)知道正在檢查零件的編號，以避免可能的偏倚。但是進(jìn)行研究的分析人員應(yīng)知道正在檢查那一零件，并記下數(shù)據(jù)。在設(shè)備讀數(shù)中，讀數(shù)應(yīng)估計(jì)到可得到的最接近的數(shù)字。如果可能，讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度為0.0001，則每個讀數(shù)的估計(jì)應(yīng)圓整為0.00005。分析工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行。2024/1/2655精選課件5、試驗(yàn)完后,分析人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算如附件2(R&R數(shù)據(jù)表和R&R分析報(bào)告),依公式計(jì)算并作成控制圖或直接用表計(jì)算即可；

2024/1/2656精選課件1、%R&R接受準(zhǔn)則——數(shù)據(jù)判定a.%R&R<10%可接受。b.10%≤%R&R≤30%，通知由制造部或APQP小組依據(jù)量具的重要性、成本及維修費(fèi)用，決定是否接受。c.%R&R>30%不能接受，必須改進(jìn)。GR&R的接受準(zhǔn)則2024/1/2657精選課件GR&R的接受準(zhǔn)則2、%R&R接受準(zhǔn)則——控制圖判定

均值圖——（1）一半以上的點(diǎn)應(yīng)落在控制限以外，代表測量系統(tǒng)具有足夠的分辨率；如果沒有一半以上的點(diǎn)應(yīng)落在控制限以外，代表測量系統(tǒng)沒有足夠的分辨率；（2）均值圖顯示出評價人之間應(yīng)沒有明顯的差別；極差圖——運(yùn)用控制圖判讀原則，極差圖控制圖應(yīng)受控；代表所有評價人的工作狀態(tài)是相同的，可以接受；3、

%R&R接受準(zhǔn)則——分級數(shù)判定

ndc=1.41(PV/GR&R)≥52024/1/2658精選課件結(jié)果分析:當(dāng)重復(fù)性(EV)大于再現(xiàn)性(AV)時，原因可能是：：

儀器需要保養(yǎng)；量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)來提高剛度增強(qiáng)；量具的夾緊或零件定位的方式需要改進(jìn)；存在過大的零件變差。當(dāng)再現(xiàn)性(AV)大于重復(fù)性(EV)時：

評價人員需要更好的培訓(xùn)如何使用量具及數(shù)據(jù)讀取方式；量具刻度盤上的刻度不清楚；需要某些夾具協(xié)助評價人員來提高使用量具的一致性。2024/1/2659精選課件2024/1/2660精選課件2024/1/2661精選課件2024/1/2662精選課件2024/1/2663精選課件子組內(nèi)樣本數(shù)A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.671150.2230.3481.652控制圖系數(shù)表

2024/1/2664精選課件（二）、極差分析法：

典型的極差法使用兩名評價人和五個零件進(jìn)行分析，在這個分析中，每個評價人測量每個零件一次，每個零件的極差是評價人A獲得的測量結(jié)果與評價人B的測量結(jié)果的絕對值，利用這些數(shù)據(jù)來計(jì)算R&R，但這種方法，無法分解成是儀器的誤差或是人的誤差。2024/1/2665精選課件示例：零件評價人A評價人B極差(A-B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.102024/1/2666精選課件計(jì)算2024/1/2667精選課件CaseStudyPARTREADING1READING210.650.6021.001.0030.850.8040.850.9550.550.4561.001.0070.950.9580.850.8091.001.00100.600.70操作者A2024/1/2668精選課件CaseStudyPARTREADING1READING210.550.5521.050.9530.800.7540.800.7550.400.4061.001.0570.950.9080.750.7091.000.95100.550.50操作者B2024/1/2669精選課件CaseStudyPARTREADING1READING210.500.5521.051.0030.800.8040.800.8050.450.5061.001.0570.950.9580.800.8091.051.05100.850.80操作者C2024/1/2670精選課件（三）、方差分析法ANOVA：方差分析法中，變差分為4類：零件、評價人、量具、零件與評價人的交互作用；優(yōu)點(diǎn)（與均值-極差法相比）：1、適用于任何試驗(yàn)調(diào)試；2、更精確地估計(jì)方差；3、可以從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中分離出更多的信息；缺點(diǎn)：計(jì)算復(fù)雜，需借助計(jì)算軟件；對分析人員要求高；2024/1/2671精選課件ANOVAMETHOD2024/1/2672精選課件ANOVAMETHOD2024/1/2673精選課件ANOVAMETHOD2024/1/2674精選課件ANOVAMETHOD2024/1/2675精選課件ANOVAMETHOD2024/1/2676精選課件線性分析：

1、在測量儀器的工作范圍內(nèi)選擇一些零件可確定線性。2、確定每個零件的基準(zhǔn)值。正如在偏倚分析中一樣，零件的基準(zhǔn)值可由工具室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備確定。3、在操作范圍內(nèi)選取的那些零件由一個或多個評價人測量，確定每一零件的觀察平均值，基準(zhǔn)值與觀察平均值之間的差值為偏倚，要確定各個被選零件的偏倚。2024/1/2677精選課件零件號12345

基準(zhǔn)值246810124.168102246810324681042468105246810624681072467.910824681092468101024681011246810122.0246.1810觀測平均值

2。00167

4。00833

6。00833

7。99833

10偏倚

0。00167

0。00833

0。00833

0。00167

0范例2024/1/2678精選課件線性分析4、線性圖就是在整個工作范圍內(nèi)的這些偏倚與基準(zhǔn)值之間描繪的。如果線性圖顯示可用一根直線表示這些標(biāo)繪點(diǎn)，則偏倚與基準(zhǔn)值之間的最佳線性回歸直線表示兩個參數(shù)之間的線性。線性回歸直線的擬合優(yōu)度R2確定偏倚與基準(zhǔn)值是否有良好的線性關(guān)系。偏倚

y基準(zhǔn)值

x無偏倚有偏倚2024/1/2679精選課件計(jì)算偏倚:偏倚=觀測平均值–基準(zhǔn)值繪擬合直線:X軸=基準(zhǔn)值Y軸=偏倚平均值其方程式為:y=ax+b再分別計(jì)算其截距，斜率，2024/1/2680精選課件公式2024/1/2681精選課件結(jié)果判定：“偏倚0線”必須完全在擬合線置信帶內(nèi)。2024/1/2682精選課件計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法2024/1/26重慶曰博企業(yè)管理顧問有限公司精選課件計(jì)數(shù)型量具：

就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足限件則接受該零件否則拒收。

計(jì)數(shù)型量具只能指示該零件被接受或拒收。計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法有：假設(shè)檢驗(yàn)分析---交叉評價表法