1、a,1,MSA 測量系統(tǒng)分析,2,一、MSA簡介,1.什么是MSA M: 指Measurement 測量 S: 指System 系統(tǒng) A: 指 Analysis 分析 MSA也就是對量測系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法!,3,2.MSA 的重要性,如果測量的方式不對，那么好的結(jié)果可能被測為壞的結(jié)果，壞的結(jié)果也可能被測為好的結(jié)果，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。,4,3.什么情況下做MSA,5,通過測量用數(shù)字體現(xiàn)的數(shù)據(jù)，并不是總能代表事實。 因此，有必要對數(shù)據(jù)的信賴性進(jìn)行確認(rèn)。,4.測量值的組成要素,6,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的普遍原因之一是變差太大 一組數(shù)據(jù)中的變差多是由于測量系統(tǒng)及其環(huán)境的

2、相互作用造成的。 如果相互作用產(chǎn)生的變差過大，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會太低，從而造成測量數(shù)據(jù)無法利用。如：具有較大變差的測量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過程，因為測量系統(tǒng)的變差可能掩蓋制造過程的變差。,7,理想的測量系統(tǒng)應(yīng)該是每次都能測出真實值。 測量系統(tǒng)的質(zhì)量通常僅僅取決于經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性： Bias 偏倚 Repeatability 重復(fù)性 Reproducibility 再現(xiàn)性 Linearity 線性 Stability 穩(wěn)定性,6.MSA的統(tǒng)計屬性,8,要觀察測量誤差的主要原因, “重復(fù)性(repeatability)” 和“再現(xiàn)性(reproducibility)”.,要想解

3、決實際PROCESS的波動，應(yīng)把握測量系統(tǒng)的波動， 并把它與PROCESS波動分離.,7.過程波動的主要來源,9,8.MSA變差的因果分析,10,用來獲得表示產(chǎn)品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為測量 系統(tǒng)。測量系統(tǒng)是與測量結(jié)果有關(guān)的儀器、設(shè)備、軟件、測 量程序、測量人員、被測物品和環(huán)境的集合。,二、MSA相關(guān)術(shù)語,1.測量系統(tǒng)定義,11,好的分辨率,差的分辨率,是指測量裝置能夠測量到最小可檢出的單位。 測量刻度應(yīng)為產(chǎn)品規(guī)格或過程波動的十分之一。,2.分辨率,12,測量儀器分辨率,（測量儀器的分辨率必須小于或等于規(guī)范或過程誤差的10%） 測量儀器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。 看看

4、下面的部件A和部件B，它們的長度非常相似。測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0 B=2.0,A=2.25 B=2.00,因為上面刻度的分辨率比兩個部件之間 的差異要大，兩個部件將出現(xiàn)相同的測 量結(jié)果。,第二個刻度的分辨率比兩個部件之間的 差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測量結(jié)果。,13,測量系統(tǒng)的有效分辨率（ discrimination）,要求不低于過程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一 零件之間的差異必須大于最小測量刻度 不同數(shù)據(jù)分級(ndc)的計算為 零件的標(biāo)準(zhǔn)偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于

5、5才可接受,14,某一物品理論上的真實值或參考值。,測量值平均和真實值的差異。,3.真實值,4.偏倚（Bias),15,基準(zhǔn)值,偏倚,觀測的平均值,測量數(shù)據(jù)五種類型,偏倚,料,被測量的產(chǎn)品的特性值、過程參數(shù)等。它們的變化會影響偏倚。這個變差是我們最關(guān)注的，測量系統(tǒng)對它們越敏感越好。,BIAS 測量結(jié)果的平均值與基準(zhǔn)值的差異. 基準(zhǔn)值（reference-value）是一個預(yù)先認(rèn)定的參考標(biāo)準(zhǔn). 該標(biāo)準(zhǔn)可用更高一級測量系統(tǒng)測量的平均值來確定(例如：高一級計量室),16,X1=0.75mm X6=0.8mm X2=0.75mm X7=0.75mm X3=0.8mm X8=0.75mm X4=0.8m

6、m X9=0.75mm X5=0.65 mm X10=0.7mm,同一操作者對同一工件測量10次,如果參考標(biāo)準(zhǔn)是 0.80mm. 過程變差為0.70mm,Bias = 0.75-0.8= -0.05,% Bias=1000.05/0.70=7.1%,表明 7.1% 的過程變差是偏倚 BIAS,偏倚BIAS 實例,17,某標(biāo)準(zhǔn)件，已知值為25.4mm，某機(jī)械檢查工用精度為0.025mm的游標(biāo)卡尺測量10次，測量結(jié)果如下： 25.425 25.425 25.400 25.400 25.375 25.400 25.425 25.400 25.425 25.375 把10個測量值相加除以10，得到平均

7、值：25.4051mm 偏倚等于平均值減去參考值：25.405125.4000.0051mm,計算偏倚舉例,18,線性是指量具在其工作范圍內(nèi)偏倚的變化規(guī)律。 在全部測量范圍內(nèi)，測量值和基準(zhǔn)值的差異保持穩(wěn)定，說明其 線性好。,5.線性,19,測量數(shù)據(jù)五種類型,線性,線性是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。,小偏倚,觀測的平均值,基準(zhǔn)值,觀測的平均值,基準(zhǔn)值,大偏倚,范圍較低的部分,范圍較高的部分,20,穩(wěn)定性 良好,時間2,是指隨時間變化的偏倚值。 根據(jù)時間的推移測量結(jié)果互不相同時，說明該測量系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性。,6.穩(wěn)定性,21,測量數(shù)據(jù)五種類型,穩(wěn)定性,測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一樣本或產(chǎn)

8、品的單一特性時獲得的測量值總變差。,時間1,時間2,穩(wěn)定性,22,由一個人使用同一量具，對同一被測特性進(jìn)行多次重復(fù)測量 所得結(jié)果之間的偏差，即為測量系統(tǒng)的重復(fù)性。,7.重復(fù)性,23,測量數(shù)據(jù)五種類型,重復(fù)性,機(jī),量具在完全相同的條件下，重復(fù)工作，每次結(jié)果（數(shù)據(jù)）都不一樣，構(gòu)成重復(fù)性誤差。量具制造的越精密這個誤差越小，但永遠(yuǎn)不可能是零。如果有特殊原因（量具失常）發(fā)生，誤差立即變大，因此要進(jìn)行控制，只允許有普通原因存在。發(fā)現(xiàn)特殊原因，應(yīng)采取措施予以排除。,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變差。,重復(fù)性,24,由不同的人使用同一量具，對同一被測特性進(jìn)行多次重復(fù)測

9、量 所得結(jié)果之間的偏差，即為測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性。,8.再現(xiàn)性,25,測量數(shù)據(jù)五種類型,再現(xiàn)性,人,授權(quán)的量具操作者（又稱評價人），評價人之間差異構(gòu)成再現(xiàn)性，只有當(dāng)測量高度自動化，操作僅需按一下開關(guān)，這項變差為零。,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。,操作者B,操作者C,操作者A,26,現(xiàn)有硬度為5.0（真實值）的材料. 方法1得到的測量值是 : 3.8, 4.4, 4.2, 4.0 方法2得到的測量值是 : 6.5, 4.0, 3.2, 6.3 哪一個方法更正確 ? 方法 2 因為平均值與“真實”硬度相同。 哪一個方法更精密 ? 方法 1 因為變差很小

10、。 應(yīng)首先的方法是 ? 其理由是?,方法 1 : 比起變差，解決平均的變化更為容易。,例 題,27,1）計劃要使用的方法； 2）確定評價人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)； 3）從日常操作該儀器的人中挑選評價人； 4）樣品必須從過程中選取并代表整個工作范圍； 5）儀器的分辨力應(yīng)允許至少讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一； 6）確保測量方法（即評價人和儀器）在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸；,2.測量系統(tǒng)研究準(zhǔn)備,28,1）測量必須按照隨機(jī)順序進(jìn)行； 2）不應(yīng)讓評價人知道正在檢查零件的編號； 3）測量讀數(shù)應(yīng)估計到可得到的最接近的數(shù)字； 4）研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行； 5）每一位評價

11、人在整個研究過程中應(yīng)采用相同的測量方法；,3.測量系統(tǒng)研究注意事項,29,測量系統(tǒng)分析(試生產(chǎn))階段,階段一：理解測量過程，確定它是否滿足要求？ 第一階段是驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計規(guī)范要求。發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素是否對系統(tǒng)有顯著影響。 第一階段驗證的內(nèi)容主要是偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性等試驗分析。,30,測量系統(tǒng)分析(批量生產(chǎn))階段,階段二：隨著時間推移，測量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？ 第二階段是對變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而說明測量系統(tǒng)是持續(xù)可信的，或隨著時間的推移，測量系統(tǒng)是否出現(xiàn)變壞的信號。 主要確定“量具的R 偏倚-獨(dú)立樣本法; 偏倚-均值極差法; 線性-一元線性回歸法; GRR-

12、均值極差法; GRR-Crossed ANOVA; GRR-Nested ANOVA; 計數(shù)型MSA 解析法; 交叉表法; 信號探測法;,測量系統(tǒng)分析方法分類,33,確定某一測量儀器的穩(wěn)定性是否為可接受。 同一評價人對同一樣品進(jìn)行多次測量的情況。通過對 測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，得出分析結(jié)論。,1）穩(wěn)定性均值極差法,1.計量型MSA(穩(wěn)定性均值極差法）,34,取得包含1個零件的樣本，選取了生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個零件。（不能給評價人看到） 指定1位操作人員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具，共測了5周（25個子組）以上個零件進(jìn)行測量, 并重復(fù)3次，將操作員所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄, 研究其設(shè)備的穩(wěn)定

13、性。 試驗完后, 測試人員將量具測出數(shù)據(jù)計算均值、極差和控制限，并作成均值極差控制圖。 計算結(jié)果均值、極差及控制限等。,2）分析步驟,35,計算出相應(yīng)的數(shù)值。,36,37,前提條件: 只有當(dāng)測量系統(tǒng)處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)時,進(jìn)行偏倚研究才有意義。 什么是偏倚-獨(dú)立樣件法? 利用一個標(biāo)準(zhǔn)樣件對量測系統(tǒng)進(jìn)行偏倚的分析方法。,1）偏倚獨(dú)立樣本法,2.計量型MSA(偏倚獨(dú)立樣本法）,38,a) 取得一個標(biāo)準(zhǔn)樣件,并確定其參考值。 參考值=XT(注:如不能取得標(biāo)準(zhǔn)值,則選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)件作為基準(zhǔn)件,將其用更精密的儀器測量該零件N10次,取平均值作為參考值) b) 讓一名評價人以正常方式測量樣件N10次,并記錄結(jié)果。 c) 畫直方圖： 畫出數(shù)據(jù)相對于參考值的直方圖,根據(jù)專業(yè)知識判斷是否存在特殊原因或出現(xiàn)異 常.如果不存在,繼續(xù)分析,當(dāng)n30%,則表明系統(tǒng)不可接受。 10%GRR%90