6、MSA培训教材.pptx
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1、测量系统分析测量系统分析(MSA)(MSA) 2022-1-14重庆曰博企业管理顾问有限公司课程大纲:n测量系统分析的意义和目的;测量系统分析的意义和目的;n测量系统分析的定义:测量系统分析的定义: 测量系统、量具、测量、测量过程;n测量系统分析的基础知识:测量系统分析的基础知识: 1)、测量系统的统计特性:偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性、分辨力 2)、理想的测量系统 3)、测量系统的共同特性 4)、测量系统的评定步骤和准备n计量型测量系统的分析方法计量型测量系统的分析方法 1)、偏倚 2)、稳定性 3)、重复性和再现性(量具R&R分析) 极差法、均值-极差法、方差分析法 4)、线性n计数
2、型测量系统的分析方法计数型测量系统的分析方法 1)、交叉评价表法 2)、大样法n范例:MSA控制程序,常用MSA分析表单和分析软件2022-1-142第一章第一章 测量系统分析的意义测量系统分析的意义2022-1-14重庆曰博企业管理顾问有限公司測量的重要性n 如果测量出现问题,那么合格的产品可能被判为不合格,不合格的产品可能被判为合格,此时便不能得到真正的产品或过程特性。 n 因此,要保证测量结果的准确性和可信度。PROCESS原料人机 法环测量测量测量测量结果合格不合格测量测量2022-1-144測量誤差Y = x +n測量值 = 真值(True Value)+測量誤差戴明說沒有真值的存在
3、一致(線性)2022-1-145为什么要进行测量系统分析n即使量具经过检定或校准,由于人、机、料、法、环、测等五方面的原因,会带来测量误差。n检测设备的检定或校准不能满足测量的需要。 因此,还需要对测量系统进行评价,分析测量结果的变差,从而确定测量系统的质量,以满足测量的需要。2022-1-146为什么要进行测量系统分析 满足QS9000、ISO/TS16949标准的要求:nQS9000:1998标准4.11.4和ISO/TS16949:2002标准7.6.1规定:n应进行适当的统计研究工作,分析各种测量和试验设备系统测量结果的变差。这一要求应适用于控制计划中提到的所有的测量系统。2022-1
4、-147测量系统分析的目的n运用统计分析方法,确定测量系统测量结果的变差(测量误差),了解变差的来源。 从而确定一个测量系统的质量,并且为测量系统的改进提供信息。n保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。2022-1-148第二章第二章 基本概念和知识基本概念和知识2022-1-14重庆曰博企业管理顾问有限公司测量系统的基本知识和概念n测量系统及其统计特性 分辨力、稳定性、偏倚 、重复性、再现性、线性n术语n理想的测量系统 n测量系统的共同特性n测量系统的评定步骤和准备2022-1-1410术语n测量:测量:赋值给具体事物以表示他们之间的赋值给具体事物以表示他们之间的关系。关系。而赋予的值定义
5、为而赋予的值定义为测量值测量值。 n量具量具:任何用来获得测量结果的装置,经: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,包括用来测常用来特指用在车间的装置,包括用来测量合格不合格的装置。量合格不合格的装置。n测量系统: 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。 2022-1-1411测量系统的组成 测量系统人机料标准环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性测量标准、操作程序测量的环境2022-1-1412测量系统的统计特性 通常,使用测量数据的统计特性来衡量测量通常,使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量系统的质量nDiscrimin
6、ation 分辨力(ability to tell things apart) ;nBias 偏倚(Accuracy准确性) ;nRepeatability 重复性(precision精密度) ;nReproducibility再现性 ;nLinearity 线性 ;nStability 稳定性 。2022-1-1413分辨力(率): 定义:指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。2022-1-1414分辨力分辨力一個數據分級n n控制:只有下列条件才控制:只有下列条件才可用于控制可用于控制 n与规范相比过程变差较与规范相比过程变差较小小 n预期过程变差上的损失预期过程变差上的损失函
7、数很平缓函数很平缓 n过程变差的主要原因导过程变差的主要原因导致均值偏移致均值偏移 n n 分析:分析: n对过程参数及指数的估对过程参数及指数的估计不可接受。计不可接受。n只能表明过程是否正在只能表明过程是否正在生产合格零件生产合格零件。 2022-1-1415分辨力分辨力24個數據分級n控制:只有下列条件才可用于控制n依据过程分布可用半计量控制技术n可产生不敏感的计量控制图 n分析:n一般来说对过程参数及指数的估计不可接受。 n只提供粗劣的估計。2022-1-1416分辨力分辨力5個或更多個個數據分級n控制:只有下列條件才可控制:只有下列條件才可用於控制用於控制n可用於計量控制圖可用於計量
8、控制圖n分析:分析:n建議使用建議使用2022-1-1417分辨率(力)的要求n建议的要求是总过程6(标准偏差)的十分之一。n传统是公差范围的十分之一。2022-1-1418偏倚偏倚( (Bias)Bias):基准值观测平均值 偏倚偏倚偏倚:是测量结果的观测观测平均值平均值与基准值基准值的差值。基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量,取其平均值来确定。 2022-1-1419重复性(Repeatability)重复性重复性重复性是由是由一个一个评价人,采用评价人,采用一种一种测量仪器,多次测量测量仪器,多次测量同一同一零件的零件的同一同一特性时获得的测量特性时获得的测量值变差。
9、值变差。 2022-1-1420再现性(Reproducibility):再现性再现性是由是由不同不同的评价人,采的评价人,采用用相同相同的测量仪器,测量的测量仪器,测量同一同一零件的零件的同一同一特性特性时测量平均值时测量平均值的变差。的变差。 再現性操作者操作者B B操作者操作者C C操作者操作者A2022-1-1421稳定性(Stability):稳定性 时间1时间2稳定性(或飘移):是测量系统在某持续时间持续时间内测量同一同一基准或零件的相同相同特性时获得的测量值的总变差。2022-1-1422线性(Linearity):量程量程基准值观测平均值 基准值线性是在量具预期的工作范围内,偏
10、倚值的差值线性是在量具预期的工作范围内,偏倚值的差值 2022-1-1423线性(Linearity):观测的平均值 基准值无偏倚有偏倚2022-1-1424测量系统的分析 n测量系统的变差类型:测量系统的变差类型:n 偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性n测量系统特性可用下列方式来描述测量系统特性可用下列方式来描述 :n位置:稳定性、偏倚、线性。位置:稳定性、偏倚、线性。 n宽度或范围:重复性、再现性。宽度或范围:重复性、再现性。 2022-1-1425位置和宽度 位置寬度位置寬度标准值2022-1-1426理想的测量系统 n理想的测量系统在每次使用时:应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果
11、总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统,应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。 2022-1-1427IDEAL MEASUREMENT SYSTEM真值真值2022-1-1428“好”的测量系统所应具有的特性: n测量系统必须处于统计控制中测量系统必须处于统计控制中,这意味着测量系统中的变,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称为统计稳定性;n测量系统的变差必须比制造过程的变差小测量系统的变差必须比制造过程的变差小; n测量系统的变差应小于公差带测量
12、系统的变差应小于公差带;n有有足够的分辨率。足够的分辨率。测量精度应高于过程变差和公差带两者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;两者中精度较高者的十分之一;n测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真化。若真的如此,的如此,则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差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。带两者中的较小者。 2022-1-1429测量系统的评定 n第一阶段第一阶段:n 明白该测量过程并
13、确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的: 1)、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。 n 2)、发现那种环境因素对测量系统显著的影响,例如温度、湿度等,以决定其使用的环境要求。n第二第二阶段阶段:n 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。 n常见的量具R&R分析是其中的一种试验型式。 n 2022-1-1430第三章第三章计量型测量系统的分析方法计量型测量系统的分析方法2022-1-1431稳定性分析n (1)获取一样本并确定其相对于可追溯标准的基准值。如果不能得到,则选择一个落在产品测量中程数的产品零件,并指定它作为标准样本
14、进行稳定性分析。可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样本。建议对各样本单独测量并做控制图。n (2)定期(天、周)测量基准样品35次。样本容量和频率应基于对测量系统的了解。因素包括要求多长时间重新校准或维修,测量系统使用的频率,以及操作条件如何重要。读数应在不同时间读取以代表测量系统实际使用的情况。这些还包括预热,环境或其它在一天内可能变化的因素; 2022-1-1432n (3)将测量值标记在将测量值标记在XbarXbar-R CHART -R CHART 或或XbarXbarS S CHARTCHART上上;n (4 4)计算计算控制控制界限界限, , 并对失控或不稳定作评
15、估并对失控或不稳定作评估;n (5 5)结果分析)结果分析 n、如果控制图不受控,、如果控制图不受控,代表仪器已不稳定,代表仪器已不稳定,此测量此测量系统是不可接受的系统是不可接受的,须做维修或调整,维修及调整完须做维修或调整,维修及调整完后须再做校正以及稳定性的分析。后须再做校正以及稳定性的分析。n、如果控制图受控,如果控制图受控,此测量系统是可此测量系统是可以以接受的接受的。稳定性分析2022-1-1433控制图的判读n超出控制界限的点:出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据 UCLCLLCL異常異常2022-1-1434控制图的判读 n链:有下列现象之一即表明过
16、程已改变 n连续7点位于平均值的一侧n连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。 UCLCLLCL2022-1-1435控制图的判读n明显的非随机图形:应依正态分布来判定图形,正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。 UCLCLLCL2022-1-1436范例:10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.3
17、47.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.42022-1-1437252015105049.549.048.548.0SubgroupMeans1X=48.483.0S
18、L=49.16-3.0SL=47.801.00.50.0StDevsS=0.34833.0SL=0.8944-3.0SL=0.000Stability Analysis for viscosity2022-1-1438二、偏倚分析:n1、选取一个样本;n2、测定“基准值”; 通常可在工具室用高一精度级别的量具对一个基准件进行精密测量10次,计算平均值,“均值”即作为“基准值” 。 n3、让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件n次(n10次)。2022-1-1439n4、结果分析-作图法n(1)将测量值画成直方图;判定是否异常;n5、结果分析数据法 n(1)计算测量平均值 X(bar) ;n(
19、2)计算可重复性偏差r; r r max(xmax(xi i)-min(x)-min(xi i)/d)/d2 2* *; d d2 2* *, ,可查表得到;可查表得到;2022-1-1440(3)3)计算偏倚的计算偏倚的t t统计量;统计量;偏倚偏倚= = 观测平均值观测平均值 基准基准值值 b b= = r r/n/n t= t=偏倚偏倚/ / b b(4)(4)判定:如果判定:如果0 0落在围绕偏倚值落在围绕偏倚值1-1-置信区间以置信区间以内,偏倚在内,偏倚在水平可以接受。水平可以接受。*22/1 ,2*22/1 ,20dtddtdvbvb偏倚偏倚2022-1-1441重复性和再现性分
20、析n分析方法有:n 极差法;极差法;n 均值均值- -极差法;极差法;n 方差分析方差分析ANOVAANOVA。2022-1-1442测量系统研究的淮备n1、应预先确定评价人的数量(、应预先确定评价人的数量(23人),人),评价人的选择应评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。从日常操作该仪器的人中挑选。 ;n2、确定样品数量(、确定样品数量(10个)并选取样品,并编号;个)并选取样品,并编号; 选择样品应考虑的因素如下: 尺寸的关键性:关键尺寸需要更多的零件和/或试验,原因是量具研究评价所需的置信度。 零件结构:大或重的零件可规定较少样品和较多试验。样品必须从过程中选取并代表其在整个生产过
21、程中产品变差的全部范围。可能会每一天取一个样本,持续若干天才能满足此要求。由于每一零件将被测量若干次,必须对每一零件编号以便识别。n3、确定每个评价人重复读数次数(、确定每个评价人重复读数次数(23次)。次)。2022-1-1443取樣的代表性不具代表性的取法不具代表性的取法具代表性的取法具代表性的取法2022-1-1444n4 4、让每位评价人按照规定的测量步骤进行测量,记录测、让每位评价人按照规定的测量步骤进行测量,记录测量结果。量结果。n测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人评价人员员不应知道正在检查零件不应知道正在检查零件的编的编号,以避免可能的
22、偏倚号,以避免可能的偏倚。但是进行研究的分析人员分析人员应知道正在检查那一零件,并记下数据。 n在设备读数中,读数应估计到可得到的最接近的数字。如果可能,读数应取至最小刻度的一半。例如,如果最小刻度为0.0001,则每个读数的估计应圆整为0.00005。n分析工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。 2022-1-1445量具量具R&RR&R分分析析n1 1) 取得包含取得包含1010个零件的一个样本,代表过程变差的实际或预期范围。个零件的一个样本,代表过程变差的实际或预期范围。n2 2) 指定评价人员指定评价人员A A、B B、C C,并按并按1 1至至1010给零件编号,使评价人不能看到给
23、零件编号,使评价人不能看到这些数字。这些数字。n3 3) 让评价人让评价人A A以随机的顺序测量这以随机的顺序测量这1010个零件,并让另一个观测人将结个零件,并让另一个观测人将结果记录在第一行,让测试人果记录在第一行,让测试人B B和和C C测量这测量这1010个零件并互相不看对方的数据。个零件并互相不看对方的数据。然后由观测人将测量结果分别填入第然后由观测人将测量结果分别填入第6 6行和第行和第1111行;行;n4 4) 使用不同的随机测量顺序重复上诉操作过程。把数据填入第使用不同的随机测量顺序重复上诉操作过程。把数据填入第2 2、7 7、1212行,在适当的列记录数据,例如,第一个测量的
24、零件是零件行,在适当的列记录数据,例如,第一个测量的零件是零件7 7,则将,则将结果记录在标有结果记录在标有7 7号零件的列内,如果需要试验号零件的列内,如果需要试验3 3次,重复上述操作,将次,重复上述操作,将数据记录在第数据记录在第3 3、8 8和和1313行。行。n5 5) 当零件量过大或无法获得所需零件时,第当零件量过大或无法获得所需零件时,第4 4和第和第5 5步可以改成下述步步可以改成下述步骤之后:骤之后:na)a) 让评价人让评价人A A测量第一个零件,并在第测量第一个零件,并在第1 1行记录读数,让评价人行记录读数,让评价人B B测量测量第第1 1个零件并在第个零件并在第6 6
25、行记录读书,让评价人测量第行记录读书,让评价人测量第1 1个零件并在第个零件并在第1111行记行记录读数;录读数;2022-1-1446n b) b) 让评价人让评价人A A重复读取第重复读取第1 1个零件的读数,记录在第个零件的读数,记录在第2 2行,评价人行,评价人B B在第在第7 7行记录重复读数,评价人行记录重复读数,评价人C C在第在第1212行行记录重复读数。如果需要测量记录重复读数。如果需要测量3 3次,则重复上述操作并在次,则重复上述操作并在第第3 3、8 8和和1313行记录数据。行记录数据。n6 6)如果评价人在不同的班次,可以使用一个替换的方法,)如果评价人在不同的班次,
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