MSA—测量系统分析讲义.ppt

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1、MSA测量系统分析测量系统分析讲义讲义12/52MSA培训教材20、相关定义、相关定义分析的原理：分析的原理：当我们在跳动时，目标也许没有跳动，但测量的结果也许是对方在动（如在火车上的人-）；测量系统分析的目的是不要把测量系统的波动（如自己的波动）当成过程的波动，造成基于数据的过程控制为错误的行动。 目的目的：要研究测量过程带来的测量误差是否会导致基于测量的控制被误导。13/52MSA培训教材3测量系统分析的范围：当确定测量系统分析的范围从标准的符合性角度出发，需要将控计划上涉及的测量系统纳入，包括对产品特性和过程特性进行测量的系统（对进行初始能力研究和PPAP的产品特性测量系统，需要进行MS

2、A；对实施SPC的测量系统需要进行MSA）； 14/52MSA培训教材4v分析方法：对计数数据测量的测量系统，可采用小样法，以及MSA第三版所建议的方法；标准允许使用任何顾客不反对的方法。计量数据也是采用标准允许使用任何顾客不反对的方法（如均值极差、方差等方法）。对于那些无法使用常规测量系统方法的测量系统，需要和顾客沟通。 15/52MSA培训教材5测量系统测量系统分析分析输入:SWIPE输出:测量数据测量系统分析是一个过程测量系统分析是一个过程16/52MSA培训教材6实施步骤、根据控制计划，针对被测量的特性选择适当的测量工具；、确定测量系统分析方法（计数计量，大样小样）；、确定要进行分析所

3、需的样品容量（从一定容量大小的总体内选取以保证的质量）；、确定为开展所需的时间（采集数据的时间有时会大于数据分析的时间）；、选择并实施分析（事先策划的零件数、测量者、测量次数）；、分析结果；、接受还是拒收测量系统；、拒收，则可考虑更换合适的测量系统。17/52MSA培训教材7v1、测量测量定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。v2、量具量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。18/52MSA培训教材8v测量系统测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方

4、法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。 S 标准W 工件(如,零件)I 仪器P 人/程序E 环境19/52MSA培训教材9分辨力、可读性、分辨率分辨力、可读性、分辨率v别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度v限度或探测度v由设计决定的固有特性v测量或仪器输出的最小刻度单位 v总是以测量单位报告v 1：10经验法则有效分辨率有效分辨率v对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的灵敏性v产生有用的测量输出信号的最小输入值v总是以一个测量单位报告110/52MSA培训教材10基准值基准值v人为规定的可接受值v需要一个可操作的定义v作为真值的替代真值真值v物品的实际值v未

5、知的和不可知的111/52MSA培训教材11v位置变差位置变差 准确度准确度v“接近”真值或可接受的基准值vASTM包括位置和宽度误差的影响 偏倚偏倚v测量的观测平均值和基准值之间的差异v测量系统的系统误差分量 稳定性稳定性v偏倚随时间变化v一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控v别名：漂移线性线性v整个正常操作范围的偏倚改变v整个操作规程范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系v 测量系统的系统误差分量112/52MSA培训教材12宽度变差宽度变差精密度精密度v重复读数彼此之间的“接近度”v测量系统的随机误差分量重复性重复性v由一位评价人多次使用同一种测量仪器，测量同一零件的同一特性时获得的测

6、量变差v在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差v通常指E-设备变差v仪器（量具）的能力或潜能v系统内变差 再现性再现性v由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差。v对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差。v通常指A- 评价人变差v系统间（条件）变差vASTM E456-96 包括重复性、实验室、环境及评价人影响 113/52MSA培训教材13一、测量系统所应具有之统计特性 1、测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性 。2、测量系统的变差必须比制造过程的变差小

7、 。3、变差应小于公差带 。114/52MSA培训教材14v4、测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一 。5、测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者 。115/52MSA培训教材15二、标准 1、国家标准 2、第一级标准(连接国家标准和私人公 司、科研机构等) 3、第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准)4、工作标准(从第二级标准传递到工作标准) 116/52MSA培训教材16三、测量系统的评定 v测量系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第

8、二阶段 第一阶段：明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。第一阶段试验主要有二个目的 ：确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行 。117/52MSA培训教材17 发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境 。v第二阶段的评定 目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性 。常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式 。118/52MSA培训教材18四、各项定义 vv 量具: 任何用来获得测量结果的装置，包括用来测量合格/不合格的装置 。v 测量系统：用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系

9、统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合。v 量具重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的变差。119/52MSA培训教材19vv 量具再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。v 稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。v 偏倚:指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即测量结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”v

10、 线性：指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。 120/52MSA培训教材20五、分析时机 v对特殊特性测量的测量系统需要根据顾客要求或程序规定定期进行测量系统分析；当能力研究发觉可能是测量系统的问题时，需要在确定问题原因时进行测量系统分析。vv 新生产之产品PV有不同时 v 新仪器，EV有不同时 v 新操作人员，AV有不同时 v 易损耗之仪器必须注意其分析频率 。R&R之分析 v 决定研究主要变差形态的对象 .121/52MSA培训教材21vv 使用全距及平均数或变差数分析方法对量具进行分析 .v 于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程 .v 选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的

11、量具分别对10个零件进行测量, 测试人员将操作员所读数据进行记录, 研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度 122/52MSA培训教材22vv 针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10, (即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者; 如: 过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m, 则测量应选择精确度为0.001m/m), 以避免量具的鉴别力不足，一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。 v 试验完后, 测试人员将量具的重复性及再现性数

12、据进行计算如附件一(R&R数据表), 附件二(R&R分析报告), 依公式计算并作成-R管制图或直接用表计算即可 结果分析 : 123/52MSA培训教材23vv 当重复性(EV)变差值大于再现性(AV)时 . 量具的结构需在设计增强. 量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以改善 . 量具应加以保养.v 当再现性(AV)变差值大于重复性(EV)时 . 作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育, 作业标准应再明确订定或修订 . 可能需要某些夹具协助操作员, 使其更具一致性的使用量具 . 量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析, 并作记录 . 124/52MSA培训教材2

13、4测量系统R & R分析（均值极差法） vn 这里介绍常用的均值极差法，用来研究测量系统的双性：R & R。它也称大样法（Long Method）。n 研究R & R的前提是测量系统已经过校准，而其偏倚、线性及稳定性已经过评价并认为可接受。以下举一典型情况说明此方法n 1 确定M名操作者A、B、C，选定N个被测零件，按1、2、，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。125/52MSA培训教材25vn 1.1 测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录之，B、C：在不知他人测量结果的前提下，以同样方法测量各零件的数据并记录之。n 再以随机顺序重复上述测量r次(如23次)。vn 2 数据处理n

14、2.1 极差计算vn 2.2 均值计算vn 3 结果分析 126/52MSA培训教材26vn 以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差=5.15。n 3.1 重复性vn 3.2 再现性vn 3.3 测量系统双性（R & R）vn 3.4 零件变差vn 3.5 总变差n 3.6 各变差占总变差的百分比n %AV=AV/TV X 100%n %R&R=R&R/TV X 100%n %PV=PV/TV X 100%n %EV=EV/TV X 100%127/52MSA培训教材27vn 应同时将EV、AV、R&R各值与公差带宽度比较，得出各变差占公差带的百分比。n %R&R可接受的条件是：n

15、30%不可接受，应改进。128/52MSA培训教材28v量具重复性和再现性(R&R)的可接受性准则：vn 数值10%的误差测量系统可接受 .n 10%数值30%的误差测量系统不能接受, 须予以改进. 进行各种势力发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整, 并对以前所测量的库存品再抽查检验, 如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户, 协调处理对策 .习题习题(计算千分尺GR&R附页)129/52MSA培训教材29稳定性分析之执行 vv 选取一个样品, 并建立可追溯标准之真值或基准值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值, 且应针对预期测试值的最低值，最高

16、值及中程数的标准各取得样本或标准件, 并对每个样本或标准件单独测量并绘制控制图.(所以可能是须做三张控制图来管制仪器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中间值那个就可以了)vv 定期(时、天、周)对标准件或样本测量35次. 注意, 决定样本量及频度的考虑因素应包括要求多长时间重新校正或修理次数, 测量系统使用的频度与操作环境(条件)等. 130/52MSA培训教材30vv 将测量(数据)值标记在X-R CHART 或XS CHART上. v 计算管制界限, 确定每个曲线的控制限并按标准图判断失控或不稳定状态 。vv 计算标准差, 并与测量过程偏差相比较, 以评估测量系统的重复性是否适于应用.不

17、可以发生此项之标准大于过程标准差之现象，如果有发生此现象，代表测量之变异大于制程变异，此项仪器是不可接受的 。131/52MSA培训教材31vv 稳定性之判定：稳定性之判定一般之方式和控制图之判定方式是一致的，(一)不可以有点子超出控制界限，(二)不可以有连续三点中有二点在A区或A区以外之位置，(三)不可以有连续五点中有四点在B区或B区以外之位置，(三)不可有连续八点在控制图之同一侧，(四)不可以有连续七点持续上升或下降之情形；如果有以上之情形，代表仪器已不稳定，须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性之分析 。132/52MSA培训教材32偏倚分析之执行 :vv 独立取样法 : 选

18、取一个样品, 并建立可追溯标准之真值或基准值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值, 且应针对预期测试值的最低值，最高值及中程数的标准各取得样本或标准件,每个样本都要求单独分析，并对每个样本或标准件测量10次, 计算其平均值, 将其当成 “基准值” .n 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值, 此值为 “观测平均值” .133/52MSA培训教材33vv 计算偏倚 :偏倚= 观察平均值 基准值 制程变异= 6 如果需要一个指数，把偏倚乘以100再除以过程变差(或公差)，就把偏倚转化为过程变差(或公差)的百分比，偏倚占过程变差的百分比计算

19、如下：偏倚%=100(偏倚)/过程变差 偏倚占公差百分比采用同样方法计算，式中用公差代替过程变差。 134/52MSA培训教材34v判定:针对偏倚之部份，判定之原则为：-重要特性部份其偏倚%须=10%； -一般特性其偏倚%须30%；应依据仪器 之使 用目的来说明其接受之原因。 -其偏倚%大于30%者，此项仪器不适合 使用。如果偏倚较大，查找以下可能的原因： -标准或基准值误差，检验校准程序。 -仪器磨损，主要表现在稳定性分析上，应制 定维护或重新修理的计划。 -制造的仪器尺寸不对。-仪器测量了错误的特性。 -仪器校准不正确，复查校准方法。 -评价人员操作仪器不当，复查检验方法。 -仪器修正计算

20、不正确。135/52MSA培训教材35习题： 计算偏倚(已知基准值=1.435)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10v1.435 1.435 1.435 1.435 1.430 1.435 1.435 1.430 1.435 1.435v过程变差 = 0.01264v偏倚=觀察平均值 - 基准值=0.001v偏倚占過程變差的百分比計算：v偏倚%=100 偏倚 /過程變差=7.91%136/52MSA培训教材36线性分析之执行 vv 独立取样法 :n 针对产品所须使用之范围，利用标准件或产品样本(一般区分为五个等分，其范围须包括产品之规格公差之范围)来做仪器之线性分析，如果是采用标准件须有真

21、值，如果是使用产品样本时，则这些的产品样本须先经精密测量十次以上，再予以平均，以此当做是真值或基准值 。n 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值, 此值为 “观察平均值” .137/52MSA培训教材37vv 计算偏倚 :n 偏倚= 观察平均值 基准值 n 过程变差= 6v 绘图 :n X轴=基准值 n Y轴= 偏倚 n 其方程式为: y=a+bx n 再分别计算其 n 截距，斜率，拟合优度，线性，线性%等 138/52MSA培训教材38vv 判定 :v 针对重要特性其线性度%5% v 一般特性其线性度%10%以上者判为不合格，此项之仪器不适合使用。如果测量系统

22、为非线性，查找以下可能原因：n 在工作范围内上限或下限内仪器没有正确校准n 最小或最大值校准量具的误差n 磨损的仪器n 仪器固有的设计特性139/52MSA培训教材39vv 就是把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限值则接受该零件否则拒收。 v 计数型量具不能象计量型量具指示一个零件多幺好或多幺坏，它只能指示该零件被接受还是拒收。 小样法之做法 v 先选取二十个零件来进行。 v 选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。 何谓计数型量具 140/52MSA培训教材40vv 在选取二十个零件时，必须有一些零件稍许高或低于规范限值。 v 所有的测量结果(每个零件测四次)一致则

23、接受该量具，否则应改进或重新评价该量具，如果不能改进该量具，则不能被接受并且应找到一个可接受之替代测量系统。 v习题习题(XXXXXX)141/52MSA培训教材41v测量和测量过程：测量和测量过程：v赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；v赋值过程定义为测量过程；v赋予的值定义为测量值；v测量过程看成一个制造过程，它产生数字（数据）作为输出。 附(一)142/52MSA培训教材42附(二)v量量 具：具：v任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；包括用来测量合格不合格的装置。v测量系统：测量系统：v用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系统。测量系统是与测

24、量结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合。v测量变差：测量变差：v多次测量结果变异程度；v常用m表示；v也可用测量过程过程变差R&R表示。143/52MSA培训教材43v注：注：测量过程（数据）服从正态分布；vR&R=5.15mv测量系统质量特性：测量系统质量特性：v测量成本；v测量的容易程度；v最重要的是测量系统的统计特性。最重要的是测量系统的统计特性。144/52MSA培训教材44附(三)v评价测量系统的三个问题：评价测量系统的三个问题：v有足够的分辨力；（根据产品特性的需要）v一定时间内统计上保持一致（稳定性）；v在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或过程控制。（线

25、性）145/52MSA培训教材45附(四)v程序文件要求：程序文件要求：v示例；v选择待测项目和环境规范；v规定收集、记录、分析数据的详细说明；v关键术语和概念可操作的定义、相关标准说明、明确授权。v 包括：a. 评定，b. 评定机构的职责，c. 对评定结果的处理方式及责任 146/52MSA培训教材46测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）NO-GOGOErrorOperator 2Operator 1Operator 3147/52MSA培训教材47测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）KappaKappa如果不知道标准样品（即：样品的真伪）如果

26、不知道标准样品（即：样品的真伪）Kappa Kappa 用来用来分析操作者之间的一致性分析操作者之间的一致性, , 但不说明真实的对错。但不说明真实的对错。Kappa=(PKappa=(Pobservedobserved-P-Pchancechance)/(1-P)/(1-Pchancechance) ) ( (实际判定数实际判定数- -期望判定数期望判定数) ) (100%-期望判定数期望判定数)P P observed(observed(实际判定数实际判定数) )为操作员实际判断一致的比例为操作员实际判断一致的比例=(Pass Pass+Fail Fail)/=(Pass Pass+Fai

27、l Fail)/总的检验次数总的检验次数P P chance(chance(期望判定数期望判定数) )为在随机状态下操作员判断一致的机会为在随机状态下操作员判断一致的机会=(Pass Pass+Fail Pass)=(Pass Pass+Fail Pass)* *(Pass Pass+Pass Fail/(Pass Pass+Pass Fail/总检验次数之平方总检验次数之平方+(Pass Fail+Fail Fail)+(Pass Fail+Fail Fail)* *(Fail Pass+Fail Fail)/(Fail Pass+Fail Fail)/总检验次数之平方总检验次数之平方=(=

28、(良品正确判定数良品正确判定数+ +不良判良不良判良) )( (良品正确判定数良品正确判定数+ +良判不良良判不良)样品总样品总数的平方数的平方+(+(良判不良良判不良+ +不良品正确判定数不良品正确判定数)+)+( (不良判良不良判良+ +不良品正确判定不良品正确判定数数)样品总数的平方样品总数的平方148/52MSA培训教材48测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）例如：两个检验员目测例如：两个检验员目测1212来料样品来料样品样品样品1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 1111 1212QC1QC1P PP PP PP PP PF FP

29、PP PP PF FP PF FQC2QC2P PP PP PF FP PF FP PP PP PF FP PF FP P代表合格代表合格, F, F代表不合格代表不合格P P observedobserved=(8+3)/12=11/12=(8+3)/12=11/12P Pchancechance=(8+0)=(8+0)* *(8+1)/144+(1+3)(8+1)/144+(1+3)* *(0+3)/144=7/12(0+3)/144=7/12Kappa=(11-7)/(1-7)=0.8Kappa=(11-7)/(1-7)=0.8一般要求一般要求KappaKappa大于大于0.750.75

30、表示一致性很好，小于表示一致性很好，小于0.40.4则表示很差。则表示很差。PASSFailPass80Fail13判定结果：判定结果：良品正确判定数不良品正确判定数良判不良不良判为良149/52MSA培训教材49小样法分析：小样法分析：选取二十个零件来进行，其中应有一些零件稍许选取二十个零件来进行，其中应有一些零件稍许高或低于规范限值。高或低于规范限值。 选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。式两次测量所有零件。所有的测量结果所有的测量结果( (每个零件测四次每个零件测四次) )必须一致则接必须一致则接受该量具，否则应改进或重

31、新评价，或找到一个受该量具，否则应改进或重新评价，或找到一个可接受的替代测量系统。可接受的替代测量系统。测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）150/52MSA培训教材50小样法分析：小样法分析：测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）Kappa值结 论-10完全随机一致,不可接受0.6部分随机一致,部分一致,不可接受0.6临界状态,可接受,需大力改进0.7良好,需要改进0.9非常好,需维持151/52MSA培训教材51测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）A 評價人B 評價人12121GGGG2GGGG3NGGGG4NGNGNGNG5GGGG6GGGG7NGNGNGNG8NGNGGG9GGGG10GGGG11GGGG12GGGG13GNGGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGGG20GGGG152/52MSA培训教材52