1、1,測(cè)量系統(tǒng)分析 MSA（第三版） 培訓(xùn)教材,2,MSA課程目的,使參加培訓(xùn)的人員 -理解MSA在控制和改進(jìn)過(guò)程中的重要性 -具備開展測(cè)量系統(tǒng)分析所需要的實(shí)用知識(shí) -建立測(cè)量系統(tǒng)不確定度的量化方法、可測(cè)量指標(biāo) 和接受準(zhǔn)則，從而作出專業(yè)的、客觀的評(píng)價(jià),3,課程目錄,第一章：MSA與ISO/TS16949關(guān)系 第二章：測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介 第三章：測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特征 第四章：分辨率 第五章：偏倚、線性和穩(wěn)定性 第六章：量具重復(fù)性與再現(xiàn)性 第七章：屬性類測(cè)量系統(tǒng) 第八章：方差分析 第九章：MSA總結(jié),4,課程結(jié)構(gòu)圖,5,第一章 MSA與ISO/TS16949關(guān)系,6,要求條文 要素7.6.1 為分析當(dāng)前的各種

2、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的變差，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)研究。此要求應(yīng)適用于控制計(jì)劃中提及的測(cè)量系統(tǒng)。 所有的分析 方法及接受準(zhǔn)則應(yīng)與測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)一致。（如：偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性、再現(xiàn)性研究。）如經(jīng)顧客批準(zhǔn)，也可采用其它分析方法及接受準(zhǔn)則。,7,實(shí)施要點(diǎn)說(shuō)明 對(duì)控制計(jì)劃中列入的測(cè)量系統(tǒng)要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。 測(cè)量分析方法及接受準(zhǔn)則應(yīng)與測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)一致。 經(jīng)顧客批準(zhǔn)，可以采用其它方法及接受準(zhǔn)則。 強(qiáng)調(diào)要有證據(jù)證明上述要求已達(dá)到。 PPAP手冊(cè)中規(guī)定：對(duì)新的或改進(jìn)的量具、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)參考MSA手冊(cè)進(jìn)行變差研究。 APQP手冊(cè)，MSA為“產(chǎn)品/過(guò)程確認(rèn)”階段的輸出之一。 SPC手冊(cè)

3、指出MSA是控制圖必需的準(zhǔn)備工作。,8,實(shí)施要點(diǎn)說(shuō)明 標(biāo)識(shí)、監(jiān)視與測(cè)量設(shè)備及其校準(zhǔn)狀態(tài) 確定量具準(zhǔn)確度和精確度 當(dāng)量具被發(fā)現(xiàn)處于非校準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)對(duì)其以前的測(cè)量結(jié)果作確認(rèn)。 確保所有的量具的搬運(yùn)、保護(hù)、清潔、維護(hù)和存放 校準(zhǔn)記錄應(yīng)包括個(gè)人量具 應(yīng)用MSA手冊(cè)中規(guī)定的方法,9,優(yōu)勝者方法,最大限度的減少量具種類 最大限度的減少量具的數(shù)量 根據(jù)產(chǎn)品族添置量具 只采用符合MSA要求的量具 不允許個(gè)人量具 用6過(guò)程分布計(jì)算結(jié)果，而不是規(guī)范或公差,10,第二章測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介,11,測(cè)量過(guò)程 數(shù)據(jù),測(cè)量系統(tǒng) 用來(lái)對(duì)被測(cè)特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件及操作人員的集合。,12,測(cè)量系統(tǒng)范例,例如要測(cè)量一個(gè)

4、柱孔的內(nèi)經(jīng)，那其測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)包括： -測(cè)量項(xiàng)目 -人員 -測(cè)量?jī)x器 -儀器的使用方法 -進(jìn)行測(cè)量的環(huán)境條件 作為測(cè)量活動(dòng)的結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值以表示內(nèi)經(jīng)。,13,數(shù)據(jù)的類型 計(jì)量型數(shù)據(jù) Variable data 計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù) Attribute data,14,如何評(píng)定數(shù)據(jù)質(zhì)量 - 測(cè)量結(jié)果與“真”值的差越小越好。 - 數(shù)據(jù)質(zhì)量是用多次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。 計(jì)量型數(shù)據(jù)的質(zhì)量 - 均值與真值（基準(zhǔn)值）之差。 - 方差大小。 計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)的質(zhì)量 - 對(duì)產(chǎn)品特性產(chǎn)生錯(cuò)誤分級(jí)的概率。,15,數(shù)據(jù)分析和使用,16,公司標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)的校準(zhǔn) 實(shí)驗(yàn)室,檢測(cè)設(shè)備 制造廠,17,追溯性：通過(guò)應(yīng)用連接標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)體系的適當(dāng)

5、標(biāo)準(zhǔn)程序，使單個(gè)測(cè)量結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家接受的測(cè)量系統(tǒng)相聯(lián)系。,18,什么是測(cè)量系統(tǒng)分析,測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA） -MSA用于分析測(cè)量系統(tǒng)對(duì)測(cè)量制的影響 -強(qiáng)調(diào)儀器和人的影響 我們對(duì)測(cè)量系統(tǒng)作試驗(yàn)，以確定系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性值與可接受的標(biāo)準(zhǔn)作比較,19,第一階段（使用前） - 確定統(tǒng)計(jì)特性是否滿足需要？ - 確認(rèn)環(huán)境因素是否有影響？ 第二階段（使用過(guò)程） - 確定是否持續(xù)地具備恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性？,20,是否有足夠的分辨力？ 是否具備時(shí)間意義的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定？ 統(tǒng)計(jì)特性是否在期望的范圍內(nèi)具備一致性， 用于過(guò)程控制和分析是否可接受？ 所有的變差總和是否在一個(gè)可接受的量測(cè)不確定度的水平？,21,MSA總目標(biāo),測(cè)量

6、不確定度 一個(gè)特性的估計(jì)真值所處的范圍，這類數(shù)據(jù)可表達(dá)為一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布、標(biāo)準(zhǔn)差、概率、百分比及實(shí)測(cè)值與真值的差，在控制圖或曲線圖表上的點(diǎn)等。,22,優(yōu)勝者方法,23,盲測(cè)法 在實(shí)際測(cè)量環(huán)境下，在操作者事先不知正在對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定的條件下，獲得測(cè)量結(jié)果。 向傳統(tǒng)觀念挑戰(zhàn) 長(zhǎng)期存在的把測(cè)量誤差只作為公差范圍百分率來(lái)報(bào)告的傳統(tǒng)，是不能面臨未來(lái)持續(xù)改進(jìn)的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。,24,測(cè)量系統(tǒng)的變差 測(cè)量過(guò)程的構(gòu)成因子及其相互作用，產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果的變差,人員,量具,材料,環(huán)境,方法,測(cè)量值 變差,25,環(huán)境如何影響測(cè)量結(jié)果,溫度變化引起熱脹冷縮，使同一零件的同一特性產(chǎn)生不同的讀數(shù) 光線不足防礙正確的讀數(shù)

7、刺樣的光導(dǎo)致讀數(shù)不正確 受時(shí)間影響的材料-如鋁、塑料及玻璃 濕度影響 污染-如電磁、灰塵等,26,測(cè)量?jī)x器如何影響測(cè)量結(jié)果,測(cè)量?jī)x器精度必須小于規(guī)范值 測(cè)量?jī)x器的種類，如尺、游標(biāo)卡尺 測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度和精確度 偏倚和線性 重復(fù)性和再現(xiàn)性 穩(wěn)定性,27,材料、人員如何影響測(cè)量結(jié)果,材料 人員,28,練習(xí)一：定義測(cè)量系統(tǒng),29,測(cè)量值并不總是精確的,30,MSA的應(yīng)用,31,從哪里開始？,32,第三章測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特征,33,理想的測(cè)量系統(tǒng),每次都能獲得正確的測(cè)量值，每個(gè)測(cè)量值都與真值一致 有以下統(tǒng)計(jì)特性： -零變差 -零偏倚 -零概率錯(cuò)誤分類,34,操作者B,操作者C,操作者A,再現(xiàn)性,基準(zhǔn)值,無(wú)

8、偏倚,有偏倚,觀測(cè)的平均值,35,測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù),36,變差數(shù)學(xué)表達(dá),37,38,統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性,39,測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性 1、處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，即只存在變差的普通原因。 2、測(cè)量系統(tǒng)的變異性（Variability）小于過(guò)程變異性。 3、測(cè)量系統(tǒng)的變異性小于技術(shù)規(guī)范界限。 4、測(cè)量增量（increments）小于過(guò)程變異性和技術(shù)規(guī)范寬度的1/10。 5、當(dāng)被測(cè)項(xiàng)目變化時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性的最大變差小于過(guò)程變差和規(guī)范寬度較小者。,40,第四章分辨率,41,分辨率,42,分辨率,43,44,（分辨率不足對(duì)控制圖的影響）,45,46,47,建議的可視分辨率 6 10 - 過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)差 (不是公差寬度的

9、1/10),48,第五章偏倚、線性和穩(wěn)定性,49,準(zhǔn)確度與精確度,50,準(zhǔn)確度與精確度,51,偏倚,52,基準(zhǔn)值,53,基準(zhǔn)件,54,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),55,使用國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的好處,56,應(yīng)用局限性,57,選擇,58,測(cè)量不確定度,59,測(cè)量不確定度,60,測(cè)量不確定度與校準(zhǔn),61,測(cè)量不確定度與校準(zhǔn),62,偏移范例,63,偏移計(jì)算指南,64,偏移分析的意義,65,實(shí)例 已知：基準(zhǔn)值0.8mm 零件過(guò)程變差=0.7mm 一位評(píng)價(jià)人對(duì)樣件測(cè)量10次結(jié)果(以mm為單位): 0.75 0.75 0.80 0.80 0.65 0.80 0.75 0.75 0.75 0.70 X 7.5 X= = =0.75m

10、m 10 10 偏倚=0.75-0.8=-0.05mm 偏倚靠占過(guò)程變差百分比=0.05/0.70=7.1%,66,偏倚相對(duì)較大的可能原因 - 基準(zhǔn)的誤差 - 元器件磨損 - 儀器尺寸錯(cuò)誤 - 測(cè)量錯(cuò)誤的特性 - 儀器未經(jīng)正確校準(zhǔn) - 不正確使用儀器,67,練習(xí)二偏移,68,線性,69,量具的線性,70,量具線性的分析,71,量具線性的分析,72,實(shí)例:(1)測(cè)量數(shù)據(jù),試 驗(yàn) 次 數(shù),1 2.70 5.10 5.80 7.60 9.10 2 2.50 3.90 5.70 7.70 9.30 3 2.40 4.20 5.90 7.80 9.50 4 2.50 5.00 5.90 7.70 9.3

11、0 5 2.70 3.80 6.00 7.80 9.40 6 2.30 3.90 6.10 7.80 9.50 7 2.50 3.90 6.00 7.80 9.50 8 2.50 3.90 6.10 7.70 9.50 9 2.40 3.90 6.40 7.80 9.60 10 2.40 4.00 6.30 7.50 9.20 11 2.60 4.10 6.00 7.60 9.30 12 2.40 3.80 6.10 7.70 9.40 零件平均值 2.49 4.13 6.03 7.71 9.38 基準(zhǔn)值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 偏倚 +0.49 +0.13 +0.

12、03 -0.29 -0.62 極差 0.4 1.3 0.7 0.3 0.5,73,(2)線性回歸 公式: Y = b+aX X 基準(zhǔn)值 Y 偏倚 a 斜率 擬合結(jié)果: Y = 0.7367 0.1317X 線性 = a過(guò)程變差 = 0.13176.00 = 0.79 %線性 = a100% = 13.17% 擬合優(yōu)度 = 0.98,74,線性圖析,75,練習(xí)三線性,76,線性分析,77,非線性的原因,78,穩(wěn)定性,79,穩(wěn)定性范例,80,兩種穩(wěn)定性 - 一般概念：隨著時(shí)間變化系統(tǒng)偏倚的總變差。 - 統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性概念：測(cè)量系統(tǒng)只存在普通原因變差，而 沒(méi)有特殊原因變差。 利用控制圖評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性

13、（穩(wěn)定性分析實(shí)例） - 保持基準(zhǔn)件或標(biāo)準(zhǔn)樣件 - 極差圖（標(biāo)準(zhǔn)差圖）出現(xiàn)失控時(shí)，說(shuō)明存在不穩(wěn)定的 重復(fù)性。 - 均值圖出現(xiàn)失控時(shí)，說(shuō)明偏倚不穩(wěn)定。,81,穩(wěn)定性,82,量具穩(wěn)定性,83,對(duì)量具穩(wěn)定性的影響,84,穩(wěn)定性不好的原因,85,量具穩(wěn)定性分析,86,量具穩(wěn)定性分析,87,穩(wěn)定性圖析,88,89,第六章量具重復(fù)性與再現(xiàn)性,90,量具R&R,91,重復(fù)性,92,重復(fù)性范例,93,再現(xiàn)性,94,再現(xiàn)性范例,95,量具R&R分析,96,量具R&R分析,97,量具R&R分析,98,(1)測(cè)量數(shù)據(jù),99,(2)重復(fù)性分析,繪極差圖 計(jì)算控制限 UCLR = RD4 = 2.52.575 = 6.4

14、mm UCLR = RD3 = 0.00mm 分析控制圖 計(jì)算重復(fù)性（量具變差） R 2.5 EV = 5.15e = 5.15 = 5.15 = 7.5mm d2* 1.72,100,控 制 常 數(shù) 圖,101,（d2*值 g15的）,1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18 3.27 3.35 3.42 3.49 3.55 1.28 1.81 2.15 2.40 2.60 2.77 2.91 3.02 3.13 3.22 3.30 3.38 3.45 3.51 1.23 1.77 2.12 2.38 2.58 2.75 2.89 3.01 3

15、.11 3.21 3.29 3.37 3.43 3.50 1.21 1.75 2.11 2.37 2.57 2.74 2.88 3.00 3.10 3.20 3.28 3.36 3.43 3.49 1.19 1.74 2.10 2.36 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.28 3.35 3.42 3.49 1.18 1.73 2.09 2.35 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.49 1.17 1.73 2.09 2.35 2.55 2.72 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3

16、.42 3.48 8 1.17 1.72 2.08 2.35 2.55 2.72 2.87 2.98 3.09 3.19 3.27 3.35 3.42 3.48 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.35 3.42 3.48 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.42 3.48 1.16 1.71 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71

17、 2.07 2.34 2.55 2.72 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.71 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.26 3.34 3.41 3.48 1.128 2.059 2.534 2.847 3.078

18、 3.258 3.407 1.639 2.326 2.704 2.907 3.173 3.336 3.472,g,15,102,103,104,（3）再現(xiàn)性分析 評(píng)價(jià)人均值極差 R0=X2 - X1=216.9-216.3=0.6 計(jì)算再現(xiàn)性 R0 e 2 AV=5.15 ( ) 2 _ d2* nr 0.6 1.452 = 5.15 ( )2 - 1.41 53 =1.0mm,105,(4)零件間變差分析 計(jì)算均值控制限 UCLX = X+A2R =216.6+1.0232.5=219.2mm UCLX = X-A2R = 216.6-1.0232.5=214.1mm,(4)零件間變差分析

19、計(jì)算均值控制限 UCLX = X+A2R =216.6+1.0232.5=219.2mm UCLX = X-A2R = 216.6-1.0232.5=214.1mm 分析控制圖(一半以上點(diǎn)應(yīng)在控制限外) 計(jì)算零件間變差 RP 6.2 PV = 5.15 = 5.15 =12.8mm d2* 2.48,106,(5) 計(jì)算雙性R&R R&R= (EV)2+(AV)2 = 7.52+1.02 = 7.6 mm 計(jì)算過(guò)程總變差 TV= (PV)2 +(R&R)2 = 12.82+7.62 = 14.9mm,107,108,練習(xí)四：量具R&R應(yīng)用,109,量具R&R,110,極差圖范例,111,極差圖

20、解析,112,均值圖范例,113,均值圖解析,114,測(cè)量 是否可 重復(fù),測(cè)量 是否隨機(jī) 賦值,供試驗(yàn) 零件是否 超過(guò)300,是否 計(jì)量型,適用的 分析時(shí)間,是否 計(jì)量型,見(jiàn)其它參考手冊(cè),計(jì)數(shù)型量具研究 (Short Method) P81,極差法 P43,計(jì)數(shù)型量具研究 (Long Method) P82,圖示分析 P46,均值極差法或 方差分析法 P55 P69,Y,Y,Y,Y,N,N,N,N,Y,N,短,長(zhǎng),115,116,計(jì)量型-均值極差法示例,117,UCLR,R,1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B C,分析: - 是否顯示與評(píng)價(jià)人或零件要關(guān)的圖形?

21、- 是否有超出控制限的點(diǎn)?,極 差 圖,118,誤差=觀測(cè)值-零件平均值(或基準(zhǔn)值) 分析: 評(píng)價(jià)人B 10號(hào)零件,119,分析: - 評(píng)價(jià)人之間的一致性 - 測(cè)量系統(tǒng)的適用性,120,121,最一化單值=單個(gè)數(shù)據(jù)-總平均值 分析: - 再現(xiàn)性 - 異常讀數(shù) - 零件與評(píng)價(jià)人的交互作用,122,分析: - 評(píng)價(jià)人一致性 - 異常讀數(shù) - 零件與評(píng)價(jià)人的交互作用,123,分析: - 線性 - 評(píng)價(jià)人線性一致性,124,誤差=觀測(cè)值-零件平均值（或基準(zhǔn)值） 分析：評(píng)價(jià)人B 10號(hào)零件,125,分析: - 評(píng)價(jià)人一致性 - 異常讀數(shù) - 零件與評(píng)價(jià)人的交互作用,126,量 具 重 復(fù) 性 和 再 現(xiàn)

22、 性 報(bào) 告,127,評(píng)定原則,128,分析: - 重復(fù)性比再現(xiàn)性大 1)儀器需要維護(hù)。 2)量具剛度不足。 3)夾緊和檢測(cè)點(diǎn)需改進(jìn)。 4)零件內(nèi)變差(失圓錐度等)過(guò)大。 - 再現(xiàn)性比重復(fù)性大 1)評(píng)價(jià)人培訓(xùn)不足。 2)刻度不清晰。 3)需要某種輔助器具。,129,重 復(fù) 性 極 差 控 制 圖-示 例,130,零 件 評(píng) 價(jià) 人 均 值 圖-示 例,131,第七章 屬性類測(cè)量系統(tǒng),132,方法：2個(gè)評(píng)價(jià)人，20個(gè)零件，每人試驗(yàn)2次。 評(píng)定：每個(gè)零件4次結(jié)果一致則接受。,133,屬性測(cè)量,134,屬性量具分析,135,評(píng)價(jià)原則,136,分析示例,137,第八章 方差分析,138,ANOVA （

23、Analysis Or Variance）,優(yōu)點(diǎn) - 更精確估計(jì)方差。 - 適用于任何試驗(yàn)調(diào)試。 - 從數(shù)據(jù)中分離出更多的信息。 缺點(diǎn) - 計(jì)算量大，需要計(jì)算機(jī)。,139,數(shù)學(xué)模型 觀測(cè)值=（零件均值+量具偏倚）+零件效應(yīng) +評(píng)價(jià)人效應(yīng)+評(píng)價(jià)人與零件間效應(yīng) +重復(fù)檢驗(yàn)誤差,140,何時(shí)使用？,141,用公式表達(dá)： yijm = （ + b）+ i + j + ij + eijm yijm - 第i個(gè)零件，第j個(gè)評(píng)價(jià)人，第m次觀測(cè)值。 - 零件均值 b - 量具偏倚 i - 第i個(gè)零件效應(yīng)，均值為0，方差為2 j - 第j個(gè)評(píng)價(jià)人效應(yīng)，均值為0，方差為2 ij - 第i個(gè)零件與第j個(gè)評(píng)價(jià)人效應(yīng)，

24、均值為0，方差為2 eijm- 第i個(gè)零件、第j個(gè)評(píng)價(jià)人、第m次測(cè)量的誤差，均值 為0，方差為2 i = 1，2，n j = 1，2，k m = 1，2，r,142,n Xi2. X2 n k r x2 SSp = TSS = Xijm2 i=1 kr nkr i=1j=1m=1 nkr n Xi2. X2 SSo = - SSe = TSSSSo+SSp+SSop i=1 kr nkr n k Xij2 n Xi2. K Xj2. X2 SSop = + i=1,n j=i,k m = 1,r i=1j=1 r i=1 kr j=1 nr nkr,ANOVA,變差源 DF SS MS EMS F 評(píng)價(jià)人 k-1 SSo SSo/(k-1) = MSo 2 + r2 + nr2 零件 n-1 SSp SSp/(n-1) = MSp 2 + r2 + kr2 評(píng)價(jià)人零件 (n-1)(k-1) SSop SSop/(n-1)(k-1) = MSop 2 + r2 量具（誤差） nk(r-1) S