MSA基础知识培训课程.pptx

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1、1M S A M S A 测 量 系 统 分 析测 量 系 统 分 析Measurement system Analysis2课程收益课程收益n 学会计量型测量系统5种统计特性的分析时机、分析方法和判定准则。n 学会计数型测量系统分析的两种方法。3目录目录MSA基础知识重复性和再现性分析偏倚分析线性分析稳定性分析12345计数型测量系统分析64第一第一节节 MSA基础知识5MSAMSA基础知识基础知识描述测量数据质量的统计特性是测量系统的偏倚及变差。偏倚：指数据值相对于参考（基准）值的位置变差：指数据的分布宽度6测量过程：标准：零件：仪器：人/ /程序：环境S W IPE量测数值分析输入输出可

2、接受可能可接受需改善测 量 系 统测量系统分析的目的： 分析测量系统所带来的变异相对于生产工序过程总变异的大小处于可接受的范围，以确保生产工序过程的主要变异源于工序过程本身，而非测量系统。因此，测量系统分析对于实施SPC控制有重要的意义。MSAMSA基础知识基础知识7一个好的测量系统应具有的特性：足够足够的分辨率和的分辨率和灵敏度灵敏度 相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所有的十进制或10/1法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。测量系统测量系统应该是统计受应该是统计受控的控的 这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只

3、能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为具有统计的稳定性，可通过控制图法进行评价。对于产品对于产品控制，测量系统的变差必须小于规范值控制，测量系统的变差必须小于规范值。 可通过特性的公差来评价测量系统。对于对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率，并小于制造过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率，并小于制造过程的变差过程的变差。可通过6变差和或MSA研究的总变差来评价测量系统MSAMSA基础知识基础知识重复性重复性、再现性再现性、偏倚偏倚、线性线性、稳定性稳定性可接受可接受. .8测量系统变差源测量系统变差源测量过程的构成因子（测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其

4、相互作用，产生了测量结）及其相互作用，产生了测量结果或数值的变差。果或数值的变差。仪器仪器( (量具量具) )工作件工作件( (零件零件) )扩大扩大量测系统量测系统变变差差变异性变异性敏感性敏感性接触几何接触几何变形效应变形效应一致性一致性单一性单一性重复性重复性再现性再现性使用假设使用假设稳健设计稳健设计偏移偏移线性线性稳定性稳定性校准校准预防性维护预防性维护维护维护创建公差创建公差发展的变异发展的变异发展发展设计变异设计变异夹持夹持位置位置 测量站测量站 测量探测器测量探测器相互关连相互关连的特性的特性清洁清洁适合的适合的数据数据工作的工作的定义定义弹性变形弹性变形质量质量弹性特性弹性特

5、性支撑特性支撑特性隐藏的几何隐藏的几何可追溯性可追溯性校准校准热扩散系数热扩散系数弹性特性弹性特性人员人员/ /程序程序环境环境教育教育身体的身体的限制限制程序程序目视标准目视标准工作规定工作规定工作态度工作态度经验经验培训培训经验经验培训培训理解理解技能技能人因工程人因工程照明照明压力压力振动振动空气污染空气污染几何的兼容性几何的兼容性阳光阳光人工光阳人工光阳光阳光阳温度温度人员人员空气流程空气流程热的系统热的系统平等化平等化系统构成要素系统构成要素周期周期标准与环境标准与环境的关系的关系标标 准准MSAMSA基础知识基础知识9MSAMSA基础知识基础知识10测量系统的统计特性nRepeat

6、ability重复性nReproducibility再现性nBias偏倚nLinearity线性nStability稳定性MSAMSA基础知识基础知识11第二节第二节 重复性和再现性分析12重复性和再现性分析重复性重复性RepeatabilityRepeatability同一评鉴人员用评鉴人员用同一测量仪器测量多次测量多次测量测量同一零件同一零件的同一的同一特性所获得的测量变特性所获得的测量变差。差。重复性重复性 Master Value宽度变差评价评价测量系统内部的变差13再现性再现性ReproducibilityReproducibility不同评价人员用评价人员用同一测量仪器测量测量同一

7、零件的同一特性所获得的测的同一特性所获得的测量平均值的变差。量平均值的变差。再现性再现性Inspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C宽度变差评价评价测量系统之间的平均值变差重复性和再现性分析141.在测量系统使用者中选出2-3个评价人2. 抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差3. 把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见4. 准备经校准合格的量具5. 由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察员记录测量结果6. 由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得的读数7.

8、重复第5和第6步，用不同的随机组合测量8. 对每个评鉴员的读数计算均值和极差9. 用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值10. 计算表示设备变差的重复性11. 计算表示评鉴人员变差的再现性12. 计算GR&R并转换成百分比13. 计算零件变差并转换为百分比14. 计算总变差量具R&R分析指南重复性和再现性分析15GR&R可可接受准则：接受准则： R&R%10%，且ndc5，系统可接受;10% R&R%30%,系统需要做改进.重复性和再现性分析16n 零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。n 仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。n 基准内部：质量

9、、级别、磨损n 方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差n 评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。n环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。n违背假定：稳定、正确操作n仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好n应用错误的量具n量具或零件变形，硬度不足n应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差)重复性不好的可能原因重复性和再现性分析17n零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。n仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差n标准之间：测量过程中

10、不同的设定标准的平均影响n方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差n评价人(操作者)之间：评价人的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。n环境之间：在不同时间段内测量，由环境循环引起的均值差。n违背研究中的假定n仪器设计或方法缺乏稳健性n操作者训练效果n应用：零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)再现性不好的可能原因重复性和再现性分析18第三节第三节 偏倚分析19偏倚分析偏倚Bias 测量的观测均值与基准值之差值。 基准值，也称为可接受的基准值或 标准值，用作测量值的认可基准。 基准值可以通过更高级别的测量设 备进行测量而获得的测量均值来确 定。基准

11、值基准值观测平均值观测平均值偏倚偏倚位置变差评价适用于测量值经常与产品基准值有较大偏差的时候进行分析20偏倚分析指南：独立样件法决定要分析的测量系统抽取一个样本，获取基准值请现场测量人员测量1515次输入数据到EXCELEXCEL表格中计算t t值，并判定可使用标准件偏倚分析21偏倚分析指南：独立样件法案例1：案例2：可接受准则：可接受准则：n 如果0落在偏倚置信区间内，可以假设测量偏倚是可以接受的，同时假定实际使用不会导致附加变差源。偏倚分析22过份偏倚的可能原因n 仪器需要校准n 仪器、设备或夹紧装置的磨损n 磨损或损坏的基准，基准出现误差n 校准不当或调整基准的使用不当n 仪器质量差设计

12、或一致性不好n 线性误差n 应用错误的量具n 不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术n 测量错误的特性n 量具或零件的变形n 环境温度、湿度、振动、清洁的影响n 违背假定、在应用常量上出错n 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误偏倚分析23第四节第四节 线性分析24线性分析线性LinearityLinearityn 在量具预期的工作范围内偏倚值的差值基准值較小的偏倚基準值較大的偏倚量測平均值(低量程)量測平均值(高量程)基準值量測值無偏倚偏倚線性(變化的線性偏倚)位置变差评价适用于同一个量具同时有多个较大距离的工作量程的时候进行分析25线性分析指南线性分析指南n 选取5个产品(编号1,

13、2,3,4,5)，通过更高级别的测量设备进行测量而获得的测量均值来确定基准值，并确定产品涵盖了量具的工作量程。n 让经常使用该量具的操作者对每个产品重复进行12次测量，注意要随机选择产品，以减少操作者对测量中偏倚的“记忆”。n 按附表的格式收集数据。n 按附表的公式进行计算,并写出回归方程（y=b+ax）。n 对计算所行的数据进行描点并画出相应的回归直线。可使用标准件线性分析26线性可接受准则：线性可接受准则：n 对测量特殊特性的测量系统，线性%5% 接受，线性%5%时，不予接受。n 对测量非特殊特性的测量系统，线性%10%接受，线性%10%时，不予接受。或n 数据表图示中，偏倚=0的直线落在

14、拟合线置信带以内，线性可接受。线性分析27n 仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器需要校准，需减少校准时间间隔；n 仪器、设备或夹紧装置磨损；仪器、设备或夹紧装置磨损；n 缺乏维护缺乏维护通风、动力、液压、腐蚀、清洁；通风、动力、液压、腐蚀、清洁；n 基准磨损或已损坏；基准磨损或已损坏；n 校准不当或调整基准使用不当；校准不当或调整基准使用不当；n 仪器质量差；仪器质量差；设计或一致性不好；设计或一致性不好；n 仪器设计或方法缺乏稳定性；仪器设计或方法缺乏稳定性；n 应用了错误的量具；应用了错误的量具；n 不同的测量方法不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术；n 量具或

15、零件随零件尺寸变化、变形；量具或零件随零件尺寸变化、变形；n 环境影响环境影响温度、湿度、震动、清洁度；温度、湿度、震动、清洁度；n 其它其它零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。线性误差的可能原因线性分析28第五节第五节 稳定性分析29稳定性分析稳定性稳定性StabilityStability稳定性稳定性( (或漂移或漂移) )是指一个测量系是指一个测量系统在统在某一持续时间某一持续时间( (指几天而不是几指几天而不是几小时小时) )获得的对获得的对同一同一基准或零件的一基准或零件的一个个单一单一特性的测量值总变差。特性的测量值总变差。 或者：偏倚随

16、时间的变化。或者：偏倚随时间的变化。稳定性稳定性时间时间1 1时间时间2 2位置变差评价适用于不同时间段的测量值经常出现变化的时候进行分析30n使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件-在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)-给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本稳定性分析指南稳定性分析指南无需使用标准件测量频率考虑因素：包括重新校准的频次、要求的修理，測量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在不同的時間读取以代表測量系統的实际使用情況，以便說明在一天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。稳定性分析n定期（天、周）对标准件作3至5次测量(根据测量系统的具

17、体情况而定)n把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出 注：要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图n根据通常的SPC要求作评估（稳定？）n将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性31稳定性可接受准则：稳定性可接受准则：n 均值图和极差图处于统计受控状态。n 测量标准差与过程变差相比较稳定性分析32稳定性差的可能原因n仪器需要校准，需要减少校准时间间隔n仪器、设备或夹紧装置的磨损n正常老化或退化n缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁n磨损或损坏的基准，基准出现误差n校准不当或调整基准的使用不当n仪器质量差设计或一致性不好n仪器设计或方法缺乏稳健性n不同的测量方法装置、安装、夹紧

18、、技术n量具或零件变形n环境变化温度、湿度、振动、清洁度n违背假定、在应用常量上出错n应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误稳定性分析33第六节第六节 计数型测量系统分析34计数型计数型测量系统分析测量系统分析一、小样一、小样法法 选取2个操作者(编号为A,B)，2次测量20个零件(编号 1,2,320)； 依据附表的格式,每个操作者对每个零件重复测量2次并 把结果填入相应的栏内； 根据附表的结果判定 -如果测量结果完全一致,则测量系统OK； -如果测量结果完全不一致,则测量系统NG；35小样法分析表小样法分析表计数型测量系统分析计数型测量系统分析36零件零件测量结果数据分区测量结果数

19、据分区LSLUSLSL-中心值I 区：坏零件永远被测量为坏零件II 区：可能作出错误决定的区域III区：好零件永远被测量为好零件计数型测量系统分析计数型测量系统分析二、风险分析二、风险分析法法37计数型测量系统分析计数型测量系统分析1 1、数据数据收集收集n 随机从过程中抽取50个零件样本，以获得覆盖过程范围的零件;n 使用3名评价人，每位评价人对每个零件评价3次;n 将评价结果记录在“计数型研究数据表”中。1代表接受，0代表不接受。n 评价的组织人员通过使用实验室设备等获得每个零件的基准值，表中的“-”、“+”、“”代表零件处于III 区、 II区和I区。需要更高级别的测量系统38计数型测量

20、系统分析计数型测量系统分析2、假设检验、假设检验分析分析- 交叉表方法交叉表方法 n 设计交叉表的目的是确定评价人之间意见的一致性、评价人与基准 的一致性。n 通过计算Kappa值(评价人之间的一致比例)来评价一致性。n 通用的经验法则： Kappa0.75表示一致性好，表示一致性好， Kappa0.4表示表示 一致性差一致性差。K=P(observed)-P(chance)/1-P(chance)其中：P(observed)=评价者一致同意的分类比率(对角线单元中观测值的总和) P(chance)=评价者偶然一致的分类比率(对角线单元中期望值的总和 )39计数型测量系统分析计数型测量系统分析

21、2、数据、数据交叉分析交叉分析n A与B交叉分析n A与C交叉分析n B与C交叉分析n A与基准值分析(A自评)n B与基准值分析(A自评)n C与基准值分析(A自评)说明：交叉评估的结果数据表述方式如下0:0-A 1:0-B 0:1-C 1:1-D40计数型测量系统分析计数型测量系统分析3、数据、数据总结及计算总结及计算n A、B、C交叉数据总结；n A、B、C与基准值交叉总结n A、B、C自评。41计数型测量系统分析计数型测量系统分析4、计算、计算Kappa值值 A与B交叉Kappa值0.604=(0.92-0.80)/(1-0.80); B与C交叉Kappa值0.514=(0.91-0.

22、81)/(1-0.81); A与C交叉Kappa值0.832=(0.97-0.84)/(1-0.84);表明检验员之间的一致性42计数型测量系统分析计数型测量系统分析5、评价人与、评价人与基准交叉分析基准交叉分析43计数型测量系统分析计数型测量系统分析6、计算、计算每个评价人与基准的每个评价人与基准的Kappa值及有效性值及有效性计算方式同上有效性有效性= = = = 正确判断的数量正确判断的数量 / / 判断的机会总数判断的机会总数 44计数型测量系统分析计数型测量系统分析7、漏、漏发警报和误发警报比率计算发警报和误发警报比率计算n 漏发警报比率11%=漏发次数1/交叉总次数9n 误发警报比率6%=0:1交叉次数5/交叉总次数8145计数型测量系统分析计数型测量系统分析8、计算、计算结果分析结果分析结论：结论： 评价人自己在所有试验上都一致； 评价人在所有试验上都与基准一致； 所有评价人自己保持一致，两两间一致； 所有评价人自己和两两间一致且与基准一致；46ENDENDEND