测量系统分析(MSA)(1).pptx
编制: World Class Quality Pty Ltd授课人: John Adamek模块模块 12测量系统分析测量系统分析 (MSA)1第 片模块模块 12 - MSA课程目标 到本课程结束时，学员应能： 识别测量系统分析是由哪些部分组成的； 完成并理解所有类型的测量系统分析。 2World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析QS 9000 要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验装置进行测量系统分析。 3World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 什么是测量系统分析什么是测量系统分析 (MSA)? 测量系统分析（MSA）是用于确定测量装置与公差相比的误差。4World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 测量系统分析测量系统分析 (MSA) 由哪些部分组成由哪些部分组成? 量具重复性量具重复性 量具再现性量具再现性 偏倚偏倚 线性线性 稳定性稳定性5World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析那么什么是量具双性？那么什么是量具双性？量具双性（量具双性（R&R）是量具是量具重复性重复性 和和再现性再现性的首字母缩写。的首字母缩写。 6World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 量具重复性的定义 重复性重复性 当由同一操作人员多次测量同一特性时，测量装置重复其读数的能力。这通常被称为设备变差。 重复性设备的变差重复性设备的变差7World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 量具再现性的定义 再现性再现性 由不同操作人员使用同一测量装置并测量同一特性时，测量平均值之间的变差。这通常被称为操作员变差。再现性再现性 = 操作员变差操作员变差8World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 有三种类型的量具双性研究 计量型计量型 - 小样法小样法 (极差法) 计量型计量型 - 大样法大样法 (均值和极差法) 计数型量具研究计数型量具研究9World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型 - 小样法小样法 (极差法) 第1步 找2名操作员和5件零件进行此研究 第2步 每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果，如零件零件#操作员操作员 A操作员操作员 B11.751.7021.751.6531.651.6541.701.7051.701.6510World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型 - 小样法小样法 (极差法) 第3步 计算极差，如：零件零件 #操作员操作员 A操作员操作员 B极差极差11.751.700.0521.751.650.1031.651.650.0041.701.700.0051.701.650.0511World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 小样法小样法 (极差法) 第4步 确定平均极差并计算量具双性的，如Average R ange (R ) = R i/5 = 0.20/5 = 0.04The form ula to calculate the % R &R is;% R &R = 100R &R/Tolerancew here R &R = 4.33(R ) = 4.33(0.04) = 0.1732assum ing that the tolerance = 0.5 units% R &R = 1000.1732/0.5 = 34.6%平均极差计算量具双性（R&R)百分比的公式为：容差其中 假设容差单位12World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 小样法小样法 (极差法) 第5步 对结果进行解释 计量型量具双性研究的可接收标准是R&R小于30。 根据得出的结果，测量误差太大，因此我们必须对测量装置和所用的技术进行检查。 测量装置不能令人满意。13World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第1步 在下表中记录所有的初始信息。零零件件名名称称: 发动机支座 特特性性: 硬度 容容差差: 10个单位 零零件件编编号号: 92045612 量量具具名名称称/编编号号: QA1234 日日期期: 1995年9月27日 计计算算者者: John Adamek 操操作作员员姓姓名名: 操操作作员员 A,操作员 B, 操作员 C 操操作作员员 A 操操作作员员 B 操操作作员员C 样本 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总计 14World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第2步 选择2个或3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件2或3次并将结果填入表中。零件名称零件名称: 发动机支座 特性特性: 硬度 容差容差: 10 个单位 零件编号零件编号: 92045612 量具编号量具编号: QA 1234 日期日期: 1995年 9月 27日 计算者计算者: John Adamek 操作员姓名操作员姓名: 操作员 A, 操作员 B, 操作员 C 操作员操作员 A 操作员操作员 B 操作员操作员 C 样品 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 1 75 75 74 76 76 75 76 75 75 2 73 74 76 76 75 75 75 76 76 3 74 75 76 76 75 76 74 76 76 4 74 75 74 75 75 74 74 74 74 5 75 74 74 74 74 76 76 75 74 6 76 75 75 74 74 76 76 76 76 7 74 77 75 76 75 74 75 75 74 8 75 74 75 75 74 74 75 74 76 9 76 77 77 74 76 76 74 74 76 10 77 77 76 76 74 75 75 76 74 总计 15World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第3步 计算极差和均值，如：零件名称零件名称: 发动机支座 特性特性: 硬度 容差容差: 10 个单位 零件编号零件编号: 92045612 量具编号量具编号: QA 1234 日期日期: 1995年 9月 27日 计算者计算者: John Adamek 操作员姓名操作员姓名: 操作员操作员 A, 操作员 B, 操作员 C 操作员操作员 A 操作员操作员 B 操作员操作员 C 样品 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 1 75 75 74 1 76 76 75 1 76 75 75 1 2 73 74 76 3 76 75 75 1 75 76 76 1 3 74 75 76 2 76 75 76 1 74 76 76 2 4 74 75 74 1 75 75 74 1 74 74 74 0 5 75 74 74 1 74 74 76 2 76 75 74 2 6 76 75 75 1 74 74 76 2 76 76 76 0 7 74 77 75 3 76 75 74 2 75 75 74 1 8 75 74 75 1 75 74 74 1 75 74 76 2 9 76 77 77 1 74 76 76 2 74 74 76 2 10 77 77 76 1 76 74 75 2 75 76 74 2 均值 74.9 75.3 75.2 75.2 74.8 75.1 75.0 75.1 75.1 16World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第4步 计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：操操作作员员 A操操作作员员 B操操作作员员 C样品第一次第二次第三次极差第一次 第二次第三次极差第一次第二次第三次极差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3XXXXABCdiff = ( 74.9 + 75.3 + 75.2) / 3 = 75.1 R = average of the average ranges = ( 75.2 + 74.8+ 75.1) / 3 = 75.0 R = (1.5+1.5+1.3) / 3 = 1.43 = ( 75.0+ 75.1+ 75.1) / 3 = 75.1= Xmax - Xmin = 75.1- 75.0 = 0.1均值的平均值17World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第5步 计算 UCLR 并放弃或重复其值大于UCLR 的读数。 既然已没有大于3.70 的值，那么继续进行。测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法)*RUCL = R x D4 = 1.43 x 2.58 = 3.7018World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第6步 用以下公式计算设备变差 ：Repeatability - Equipment Variation (E.V.)E.V. = R x K %E.V. = 100 (E.V.)/(TOL)E.V. = 1.43 x 3.05 %E.V. = 100(4.36)/(10)E.V. = 4.36 %E.V. = 43.6 %1试验次数23K14.563.05重复性设备变差（EV）19World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第7步 用以下公式计算操作员变差：Reproducibilty - Operator Variation (O.V.)O.V. = (Xx KE.V)N x R) %O.V. = 100(O.V.) / (TOL)O.V. = (0.1 x 2.7) - (4.36)/ (10 x 3) %O.V. = 100 (0.0) / (10)O.V. = 0 %O.V. = 0.0%diff 22222)(/ (操作员编号23K23.652.70重复性操作员变差（O.V）20World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第8步 用以下公式计算重复性和再现性：Repeatability and Reproducibility (R& R)R& R = (E.V.)+ (A.V.) %R& R = 100(R& R) / (TOL)R& R = (4.36)+ (0.0) %R& R = 100(4.36) / (10)R& R = 4.36 %R& R = 43.6%2222重复性和再现性（R&R）21World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第9步 对结果进行解释： 量具 %R&R 结果大于30，因此验收不合格。 操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略。 要达到可接受的量具R&R，必须把重点放在设备上。22World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的。 计数型量具研究无法对量具有多“好”作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。23World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 方法 - 第1步 选择20个零件。选择这些零件时应确保有些零件（假定为26个）稍许低于或高于规范限值。 第2步 给这些零件编上号码。如果可能的话，最好是在操作员不会注意到的部位。24World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 第3步 由两位操作员对零件进行两次测量。确保零件为随机抽取以避免偏倚。 第4步 记录结果。 第5步 评定量具的能力。25World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 验收标准验收标准 如果所有的测量结果都一致，则该量具是合格的，即所有四次测量必须是相同的。请参阅下一页的示例。26World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 - 示例示例零件名称零件名称: 橡皮 软管I.D.量具名称量具名称/ID: Go/No-Go Gauge零件编号零件编号: 92015623日期日期: 1995年10月3日操作员A操作员 B第一次第二次第一次第二次1GGGG2NGNGNGNG3NGNGGG4GGGG5GGGG6NGNGNGNG7NGGGNG8GGGG9GGGG10GGGG11GGGG12NGNGNGG13GGNGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGGG20NGNGNGNG结果：合格不合格测量结果说明测量结果说明1. 假设零件 2,3,6,12和 20 为不合格零件。2. 量具发现2号零件不合格。3. 尽管3号零件也不合格，但操作员B没有发现，因此量具是不合格的。4. 6号零件是不合格的，这一点两位操作员都发现了。5. 7号零件是合格的，但两位操作员使用该量具进行一次测量时都判其为不合格。6.27World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚的定义偏倚的定义 偏倚被定义为测量值的平均值 与 实际值 之间的差值。28World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚 偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确的”。29World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为线性被定义为在量具预期的工作范围内，在量具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。量具偏倚值间的差值。30World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 稳定性的定义稳定性的定义稳定性被定义为稳定性被定义为在某个时间段内，在某个时间段内，过程变差的差值。过程变差的差值。31World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA计算示例 用于计算 偏倚 线性 稳定性32World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第1步. 进行50次或更多的测量。示例: 用一个千分尺测量一根由自动加工过程生产的销钉的直径。销钉的实际值为1英寸。千分尺的分辩率为0.0050英寸。表1中的所有读数是以0.0010为单位兑换而得的值，它显示测出的与标准值比较的偏差。33World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量表表1-50-50050-50-1000-50-150050-100-50000100-100-100-50-50-1000-5050000-10000-100-100-50-100-5000-50-1001005050-500-50-500-50034World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第2步.如果所有的读数都与实际值相等，则没有偏倚，量具为准确的。如果所有的读数都似近于但不等于实际值，则存在偏倚。为了确定偏倚的程度及量具是否合格，我们需进行下一步。35World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第3步. 根据表1中的数据确定移动极差。无150500010050015050100505050501001005050501000505050010010005050010001505000501001001501500100050050100036World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第4步为移动极差准备一份频率记录。在本示例中，每个量具增量都等于一个单元，即：极差频率累积频率累积频率 %0141428.6%50183265.3100124489.8150549100.037World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第5步. 用以下公式确定“截止点”：截止 = 使计数超过 50 的单元的值 下一个单元的值2.0截止 = (50 + 100)/2 = 75.0 38World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第6步. 用以下公式计算截止部分：17. 0667.98167.1732 49) x (261 17 32 x 261 总数剩余的数量截止部分39World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第7步. 确定相对于截止部分的等效高斯偏离（EGD）。由统计表得出, EQD = 0.9540World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第8步. 确定估计的标准偏差。8 .55 95. 0275 2 EGD截止41World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第9步. 计算控制线。的数据仅反映偏差。真值为零，因为所记录注：真值真值偏倚偏倚 4 .1678 .553034 .1678 .55303UCLLCL42World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第10步. 绘图 - 单值和移动极差。参阅附图。43World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第11步. 对图进行解释。 如果所有的点都在控制线的范围之内，我们可以得出结论认为量具是准确的，存在的偏倚没有影响。44World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量 第11步. 对图进行解释（续）如果有的点落在控制范围之外，则结论是存在“特殊的”原因，此原因可能是造成变差的原因。45World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月单值和移动极单值和移动极 差控制图差控制图 (X-MR) 偏倚示例偏倚示例200UCL50.0-100LCL-200移动极差读数移动极差读数15010050DATETIME1-5050-500100-50-100-100-100500-500-10050500-50-50-50-50050-1000-10000Moving range1001005010015050001505050501001500505000050501501001001000* For sample sizes of less than seven, there is no lower control limit for ranges.46World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为量具预期的工作范围内，线性被定义为量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。偏倚值的差值。47World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 线性示例:一位工程师很想确定某测量系统的线一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是性。量具的工作范围是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。48World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第1步 选择至少5个零件用于进行测量，每个零件至少测量10次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件测量12次。 参阅下一页中的数据。49World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 零 件 1零 件 2零 件 3零 件4零 件 5基 准 值2.004.006.008.0010.00第 一 次 测 量2.705.105.807.609.10第 二 次 测 量2.503.905.707.709.30第 三 次 测 量2.404.205.907.809.50第 四 次 测 量2.505.005.907.709.30第 五 次 测 量2.703.806.007.809.40第 六 次 测 量2.303.906.107.809.50第 七 次 测 量2.503.906.007.809.50第 八 次 测 量2.503.906.107.709.50第 九 次 测 量2.403.906.407.809.60第 十 次 测 量2.404.006.307.509.20第 十 一 次 测 量 2.604.106.007.609.30第 十 二 次 测 量 2.403.806.107.709.4050World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性 第2步 计算零件平均值零件平均值偏倚偏倚极差极差请参阅下一页。请参阅下一页。51World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例零件 1零件 2零件 3零件 4零件 5基准值2.004.006.008.0010.00第一次测量2.705.105.807.609.10第二次测量2.503.905.707.709.30第三次测量2.404.205.907.809.50第四次测量2.505.005.907.709.30第五次测量2.703.806.007.809.40第六次测量2.303.906.107.809.50第七次测量2.503.906.007.809.50第八次测量2.503.906.107.709.50经九次测量2.403.906.407.809.60第十次测量2.404.006.307.509.20第十一次测量2.604.106.007.609.30第十二次测量2.403.806.107.709.40均值2.494.136.037.719.38偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.552World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第3步 对照基准值描绘偏倚。对照基准值描绘偏倚。 参阅下一页。参阅下一页。53World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例线性标图线性标图-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6246810基准值基准值Bias54World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第4步由图表确定在偏倚和基准值之间是否存在线性关系。如果存在“良好的”线性关系，则可计算出线性。如果不存在线性关系，则我们必须考虑其它的变差来源。55World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第5步用以下公式计算线性。%17.13100 %0.79 6.000.1317 98. 0 7367. 0ny b 0.1317- 1, ;22222222过程变差线性线性过程变差倾斜度线性拟合优度倾斜度基准值倾斜度偏倚其中nyynxxnyxxyRnxaxnxnyxxyaxayaxby56World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 稳定性定义稳定性定义稳定性被定义为在某时间段内稳定性被定义为在某时间段内过程变差的差值。过程变差的差值。57World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 用以下步骤计算稳定性： 第1步 取一个标准样品并确定其基准值。取一个标准样品并确定其基准值。 第2步 按固定周期对标准样品进行按固定周期对标准样品进行5次测量。次测量。58World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月第 片模块模块 12 - MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 第3步 在在 R图上标绘数据。图上标绘数据。 第4步 计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。况。 第5步 如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。统不稳定。X59World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月
