1、MSA測量系統(tǒng)分析講義,培訓教材,1,MSA培訓教材,0、相關定義,分析的原理： 當我們在跳動時，目標也許沒有跳動，但測量的結果也許是對方在動（如在火車上的人-）；測量系統(tǒng)分析的目的是不要把測量系統(tǒng)的波動（如自己的波動）當成過程的波動，造成基于數(shù)據(jù)的過程控制為錯誤的行動。 目的： 要研究測量過程帶來的測量誤差是否會導致基于測量的控制被誤導。,2,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)分析的范圍： 當確定測量系統(tǒng)分析的范圍從標準的符合性角度出發(fā)，需要將控計劃上涉及的測量系統(tǒng)納入，包括對產品特性和過程特性進行測量的系統(tǒng)（對進行初始能力研究和PPAP的產品特性測量系統(tǒng)，需要進行MSA；對實施SPC的測量系統(tǒng)需要進

2、行MSA）；,3,MSA培訓教材,分析方法： 對計數(shù)數(shù)據(jù)測量的測量系統(tǒng)，可采用小樣法，以及MSA第三版所建議的方法；標準允許使用任何顧客不反對的方法。 計量數(shù)據(jù)也是采用標準允許使用任何顧客不反對的方法（如均值極差、方差等方法）。 對于那些無法使用常規(guī)測量系統(tǒng)方法的測量系統(tǒng)，需要和顧客溝通。,4,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)分析,輸入:SWIPE,輸出: 測量數(shù)據(jù),測量系統(tǒng)分析是一個過程,5,MSA培訓教材,實施步驟,、根據(jù)控制計劃，針對被測量的特性選擇適當?shù)臏y量工具； 、確定測量系統(tǒng)分析方法（計數(shù)計量，大樣小樣）； 、確定要進行分析所需的樣品容量（從一定容量大小的總體內選取以保證的質量）； 、確定

3、為開展所需的時間（采集數(shù)據(jù)的時間有時會大于數(shù)據(jù)分析的時間）； 、選擇并實施分析（事先策劃的零件數(shù)、測量者、測量次數(shù)）； 、分析結果； 、接受還是拒收測量系統(tǒng)； 、拒收，則可考慮更換合適的測量系統(tǒng)。,6,MSA培訓教材,1、測量定義為賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間關于特定性的關系。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。 2、量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經(jīng)常用來特指用在車間的裝置；包括通過/不通過裝置。,7,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)：是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程。,S 標準 W

4、 工件(如,零件) I 儀器 P 人/程序 E 環(huán)境,8,MSA培訓教材,分辨力、可讀性、分辨率 別名：最小的讀數(shù)的單位、測量分辨率、刻度 限度或探測度 由設計決定的固有特性 測量或儀器輸出的最小刻度單位 總是以測量單位報告 1：10經(jīng)驗法則 有效分辨率 對于一個特定的應用，測量系統(tǒng)對過程變差的靈敏性 產生有用的測量輸出信號的最小輸入值 總是以一個測量單位報告,9,MSA培訓教材,基準值 人為規(guī)定的可接受值 需要一個可操作的定義 作為真值的替代 真值 物品的實際值 未知的和不可知的,10,MSA培訓教材,位置變差 準確度 “接近”真值或可接受的基準值 ASTM包括位置和寬度誤差的影響 偏倚 測

5、量的觀測平均值和基準值之間的差異 測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量 穩(wěn)定性 偏倚隨時間變化 一個穩(wěn)定的測量過程是關于位置的統(tǒng)計受控 別名：漂移 線性 整個正常操作范圍的偏倚改變 整個操作規(guī)程范圍的多個并且獨立的偏倚誤差的相互關系 測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量,11,MSA培訓教材,寬度變差 精密度 重復讀數(shù)彼此之間的“接近度” 測量系統(tǒng)的隨機誤差分量 重復性 由一位評價人多次使用同一種測量儀器，測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差 在固定和規(guī)定的測量條件下連續(xù)（短期）試驗變差 通常指E-設備變差 儀器（量具）的能力或潛能 系統(tǒng)內變差 再現(xiàn)性 由不同的評價人使用同一個量具，測量一個零件的一個特性時產生的測量平

6、均值的變差。 對于產品和過程條件，可能是評價人、環(huán)境（時間）或方法的誤差。 通常指A- 評價人變差 系統(tǒng)間（條件）變差 ASTM E456-96 包括重復性、實驗室、環(huán)境及評價人影響,12,MSA培訓教材,一、測量系統(tǒng)所應具有之統(tǒng)計特性,1、測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性。2、測量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小。3、變差應小于公差帶。,13,MSA培訓教材,4、測量精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。5、測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改

7、變而變化。若真的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。,14,MSA培訓教材,二、標準,1、國家標準2、第一級標準(連接國家標準和私人公 司、科研機構等)3、第二級標準(從第一級標準傳遞到第二級標準)4、工作標準(從第二級標準傳遞到工作標準),15,MSA培訓教材,三、測量系統(tǒng)的評定,測量系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段和第二階段第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。第一階段試驗主要有二個目的：確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。,16,MSA培訓教材,發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，

8、以決定其使用之空間及環(huán)境。 第二階段的評定目的是在驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。常見的就是“量具R如:過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m,則測量應選擇精確度為0.001m/m),以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應是被測量物品公差的1/5。v 試驗完后,測試人員將量具的重復性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進行計算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表),附件二(R&R分析報告),依公式計算并作成-R管制圖或直接用表計算即可結果分析:,22,MSA培訓教材,v 當重復性(EV)變差值大于再現(xiàn)性(AV)時. 量具的結構需在設計增強. 量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需

9、加以改善. 量具應加以保養(yǎng).v 當再現(xiàn)性(AV)變差值大于重復性(EV)時. 作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應加強教育,作業(yè)標準應再明確訂定或修訂. 可能需要某些夾具協(xié)助操作員,使其更具一致性的使用量具. 量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析,并作記錄.,23,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)R&R分析（均值極差法）,n 這里介紹常用的均值極差法，用來研究測量系統(tǒng)的雙性：R&R。它也稱大樣法（LongMethod）。n 研究R&R的前提是測量系統(tǒng)已經(jīng)過校準，而其偏倚、線性及穩(wěn)定性已經(jīng)過評價并認為可接受。以下舉一典型情況說明此方法n 1確定M名操作者A、B、C，選定N個被測零件

10、，按1、2、，編號。被選定零件盡可能反映整個過程的變差。,24,MSA培訓教材,n 1.1測取數(shù)據(jù)：A以隨機順序測取所有數(shù)據(jù)并記錄之，B、C：在不知他人測量結果的前提下，以同樣方法測量各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。n 再以隨機順序重復上述測量r次(如23次)。 n 2數(shù)據(jù)處理n 2.1極差計算 n 2.2均值計算 n 3結果分析,25,MSA培訓教材,n 以下計算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎，即變差=5.15。n 3.1重復性 n 3.2再現(xiàn)性 n 3.3測量系統(tǒng)雙性（R&R） n 3.4零件變差 n 3.5總變差n 3.6各變差占總變差的百分比n %AV=AV/TVX100%n %R&R=R&R

11、/TVX100%n %PV=PV/TVX100%n %EV=EV/TVX100%,26,MSA培訓教材,n 應同時將EV、AV、R&R各值與公差帶寬度比較，得出各變差占公差帶的百分比。n %R&R可接受的條件是：n 30%不可接受，應改進。,27,MSA培訓教材,量具重復性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準則： n 數(shù)值30%的誤差測量系統(tǒng)不能接受,須予以改進.進行各種勢力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必要時更換量具或對量具重新進行調整,并對以前所測量的庫存品再抽查檢驗,如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨通知客戶,協(xié)調處理對策.習題(計算千分尺GR&R附頁),28,MSA培訓教材,穩(wěn)定性分析之執(zhí)行,v 選取一

12、個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產線中取一個落在中心值域的零件,當成標準值,且應針對預期測試值的最低值，最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,并對每個樣本或標準件單獨測量并繪制控制圖.(所以可能是須做三張控制圖來管制儀器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中間值那個就可以了) v 定期(時、天、周)對標準件或樣本測量35次.注意,決定樣本量及頻度的考慮因素應包括要求多長時間重新校正或修理次數(shù),測量系統(tǒng)使用的頻度與操作環(huán)境(條件)等.,29,MSA培訓教材,v 將測量(數(shù)據(jù))值標記在X-RCHART或XSCHART上.v 計算管制界限,確定每個曲線的控制限并按標準圖判斷

13、失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。 v 計算標準差,并與測量過程偏差相比較,以評估測量系統(tǒng)的重復性是否適于應用.不可以發(fā)生此項之標準大于過程標準差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表測量之變異大于制程變異，此項儀器是不可接受的。,30,MSA培訓教材,v 穩(wěn)定性之判定：穩(wěn)定性之判定一般之方式和控制圖之判定方式是一致的，(一)不可以有點子超出控制界限，(二)不可以有連續(xù)三點中有二點在A區(qū)或A區(qū)以外之位置，(三)不可以有連續(xù)五點中有四點在B區(qū)或B區(qū)以外之位置，(三)不可有連續(xù)八點在控制圖之同一側，(四)不可以有連續(xù)七點持續(xù)上升或下降之情形；如果有以上之情形，代表儀器已不穩(wěn)定，須做維修或調整，維修及調整完后須再做校正以及

14、穩(wěn)定性之分析。,31,MSA培訓教材,偏倚分析之執(zhí)行:,v 獨立取樣法: 選取一個樣品,并建立可追溯標準之真值或基準值,若無樣本則可從生產線中取一個落在中心值域的零件,當成標準值,且應針對預期測試值的最低值，最高值及中程數(shù)的標準各取得樣本或標準件,每個樣本都要求單獨分析，并對每個樣本或標準件測量10次,計算其平均值,將其當成“基準值”.n 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件測量10次.并計算出平均值,此值為“觀測平均值”.,32,MSA培訓教材,v 計算偏倚:偏倚=觀察平均值基準值制程變異=6如果需要一個指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差(或公差)，就把偏倚轉化為過程變差(或公差)的百

15、分比，偏倚占過程變差的百分比計算如下：偏倚%=100(偏倚)/過程變差偏倚占公差百分比采用同樣方法計算，式中用公差代替過程變差。,33,MSA培訓教材,判定:針對偏倚之部份，判定之原則為：,-重要特性部份其偏倚%須=10%； -一般特性其偏倚%須30%；應依據(jù)儀器 之使 用目的來說明其接受之原因。 -其偏倚%大于30%者，此項儀器不適合 使用。,如果偏倚較大，查找以下可能的原因： -標準或基準值誤差，檢驗校準程序。 -儀器磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應制 定維護或重新修理的計劃。 -制造的儀器尺寸不對。 -儀器測量了錯誤的特性。 -儀器校準不正確，復查校準方法。 -評價人員操作儀器不當，復查

16、檢驗方法。 -儀器修正計算不正確。,34,MSA培訓教材,習題：,計算偏倚(已知基準值=1.435) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.435 1.435 1.435 1.435 1.430 1.435 1.435 1.430 1.435 1.435 過程變差 = 0.01264 偏倚=觀察平均值 - 基準值=0.001 偏倚占過程變差的百分比計算： 偏倚%=100偏倚/過程變差=7.91%,35,MSA培訓教材,線性分析之執(zhí)行,v 獨立取樣法:n 針對產品所須使用之范圍，利用標準件或產品樣本(一般區(qū)分為五個等分，其范圍須包括產品之規(guī)格公差之范圍)來做儀器之線性分析，如果是采用標準

17、件須有真值，如果是使用產品樣本時，則這些的產品樣本須先經(jīng)精密測量十次以上，再予以平均，以此當做是真值或基準值。n 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標準件測量10次.并計算出平均值,此值為“觀察平均值”.,36,MSA培訓教材,v 計算偏倚:n 偏倚=觀察平均值基準值n 過程變差=6v 繪圖:n X軸=基準值n Y軸=偏倚n 其方程式為:y=a+bxn 再分別計算其n 截距，斜率，擬合優(yōu)度，線性，線性%等,37,MSA培訓教材,v 判定:v 針對重要特性其線性度%10%以上者判為不合格，此項之儀器不適合使用。如果測量系統(tǒng)為非線性，查找以下可能原因：n 在工作范圍內上限或下限內儀器沒有正確校準n

18、 最小或最大值校準量具的誤差n 磨損的儀器n 儀器固有的設計特性,38,MSA培訓教材,v 就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件否則拒收。v 計數(shù)型量具不能象計量型量具指示一個零件多幺好或多幺壞，它只能指示該零件被接受還是拒收。小樣法之做法v 先選取二十個零件來進行。v 選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件。,何謂計數(shù)型量具,39,MSA培訓教材,v 在選取二十個零件時，必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值。v 所有的測量結果(每個零件測四次)一致則接受該量具，否則應改進或重新評價該量具，如果不能改進該量具，則不能被接受并且應找到一個可接受之替代測量

19、系統(tǒng)。 習題(XXXXXX),40,MSA培訓教材,測量和測量過程： 賦值給具體事物以表示它們之間關于特殊特性的關系； 賦值過程定義為測量過程； 賦予的值定義為測量值； 測量過程看成一個制造過程，它產生數(shù)字（數(shù)據(jù)）作為輸出。,附(一),41,MSA培訓教材,附(二),量 具： 任何用來獲得測量結果的裝置；經(jīng)常用來特指在車間的裝置；包括用來測量合格不合格的裝置。 測量系統(tǒng)： 用來獲得表示產品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)是與測量結果有關的儀器、設備、軟件、程序、操作人員、環(huán)境的集合。 測量變差： 多次測量結果變異程度； 常用m表示； 也可用測量過程過程變差R&R表示。,42,M

20、SA培訓教材,注：測量過程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布； R&R=5.15m 測量系統(tǒng)質量特性： 測量成本； 測量的容易程度； 最重要的是測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性。,43,MSA培訓教材,附(三),評價測量系統(tǒng)的三個問題： 有足夠的分辨力；（根據(jù)產品特性的需要） 一定時間內統(tǒng)計上保持一致（穩(wěn)定性）； 在預期范圍（被測項目）內一致可用于過程分析或過程控制。（線性）,44,MSA培訓教材,附(四),程序文件要求： 示例； 選擇待測項目和環(huán)境規(guī)范； 規(guī)定收集、記錄、分析數(shù)據(jù)的詳細說明； 關鍵術語和概念可操作的定義、相關標準說明、明確授權。 包括：a. 評定，b. 評定機構的職責，c. 對評定結果的處理方式及責任,45,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)分析實施方法（計數(shù)值）,46,MSA培訓教材,測量系統(tǒng)分析實施方法（計數(shù)值）,Kappa如果不知道標準樣品（即：樣品的真?zhèn)危?Kappa 用來分析操作者之間的一致性, 但不說明真實的對錯。,Kappa=(Pobserved-Pchance)/(1-Pchance) (實際判定數(shù)-期望判定數(shù)) (100%-期望判定數(shù)),P observed(實際判定數(shù))為操作員實際判斷一致的比例 =(Pass Pass+Fail