測量系統(tǒng)分析(MSA)-培訓教材

1、MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee誤差及能力分析誤差及能力分析MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)分析的目的 測量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 測量系統(tǒng)分析還可以： 評估新的測量儀器 將兩種不同的測量方法進行比較 對可能存在問題的測量方法進行評估 確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee數(shù)據(jù)的質(zhì)量 數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于從處于穩(wěn)定條件下進行操作的測量系統(tǒng)中，多次測量的統(tǒng)計特性，如：假設(shè)使用某一在穩(wěn)定條件下操作的測量系統(tǒng)對某一特定特性值進行了幾次

2、測量，如果這些測量值均與該特性的參考值（master value）“接近”），那么，數(shù)據(jù)的質(zhì)量被稱為“高”；同樣，如果部份或所有的測量值與參考值相差“很遠”，則數(shù)據(jù)的質(zhì)量很“低”MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性 通常用來描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性是某測量系統(tǒng)的偏倚（Bias）和變差（variance）。 被稱為偏倚的統(tǒng)計特性指的是數(shù)據(jù)值相對于參考（基準）值的位置。 被稱為變差的特性指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee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

3、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。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常見問題什么是測量？ 將一個未知量與一個已知的或已經(jīng)接受的參照值進行的比較為什么我們需要測量數(shù)據(jù)？ 我們使用測量數(shù)據(jù)來判斷產(chǎn)品是否合格，制定有關(guān)過程管理的決策。 我接受這件產(chǎn)品嗎？ 過程是很好，還是需要進行調(diào)整？我們對測量數(shù)據(jù)有什么期望？ 準確性：數(shù)據(jù)必須告訴我們真相！

4、重復性：重復測量必須產(chǎn)生同樣的結(jié)果！ 再現(xiàn)性：結(jié)果不應該受檢驗員的影響。什么是測量儀器？ 用來進行測量的任何儀器。什么是檢驗員（或者鑒定人）？ 使用測量儀器進行測量的個人或裝置MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常見問題 測量系統(tǒng)：不僅指量具。 測量系統(tǒng)包括：人（及其培訓）、過程（測量程序）、設(shè)備（量具或測量工具）、系統(tǒng)的控制點、及所有這些因素的相互作用。 測量總偏差： 總的觀察偏差=過程偏差+測量系統(tǒng)偏差 測量是一個能影響所觀察值的中心值和偏差的過程。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常

5、見問題 Gage R&R分析是用來分析測量系統(tǒng)的方法，目的是確定測量某種東西時出現(xiàn)的波動（誤差）的大小和類型。 將“測量系統(tǒng)”看作是會給測量數(shù)據(jù)帶來額外誤差的子過程，其目的就是使用誤差盡可能小的測量過程。 任何觀測數(shù)據(jù)的誤差，都是部件的實際誤差和測量系統(tǒng)誤差的總和。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee過程變差剖析長期過程變差短期抽樣產(chǎn)生的變差實際過程變差穩(wěn)定性線性重復性重復性 準確度 量具變差操作員造成的變差測量誤差過程變差觀測值“重復性” 和 “再現(xiàn)性” 是測量誤差的主要來源再現(xiàn)性再現(xiàn)性過程變差MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. j

6、ose lee測量系統(tǒng)的規(guī)劃（一） 由APQP小組根據(jù)被測量特性的重要程度確定測量系統(tǒng)。同時考量： 產(chǎn)品規(guī)范是什么？預期的過程變差是多少？需要什么樣的分辨率？ 量具需要怎樣的操作方式？需要操作者具備哪些技能？怎樣培訓？ 如何測量？是否人工測量？在哪里測量？零件的位置和固定是否是可能的變差來源？接觸測量還是非接觸測量？ 測量如何被校準？校準頻率？誰來校準？MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)規(guī)劃（二） 測量生命周期的考量：隨著時間的不同，對過程了解及過程的改進，測量方法可能改變。 如：為了建立穩(wěn)定的和有能力的過程，可能開始對一個產(chǎn)品特性測量，透過測量

7、了解直接影響產(chǎn)品特性的關(guān)鍵過程特性，這種了解意味著對產(chǎn)品特性的信息依賴少了，可以減少抽樣計劃并簡化測量方法。最后，可能只監(jiān)測極少數(shù)的零件，只要過程被維護著或測量和監(jiān)控這維護及工裝，也就是必要的工作了。 測量的程度是依賴著對過程理解的程度。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)開發(fā)檢查清單的建議要素 本清單應該根據(jù)測量系統(tǒng)的情況和類型進行修改。最終檢查清單的建立應該是顧客和供方合作的結(jié)果。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 被測特性是什么？特性的類別是什么？是機械上的特性

8、嗎？是動態(tài)的還是靜態(tài)的？是一項電的特性嗎？其零件內(nèi)部變差大嗎？ 測量過程的結(jié)果（輸出）將被應用的目的是什么？生產(chǎn)改進、生產(chǎn)監(jiān)控、實驗室研究、過程審核、出貨檢驗、進貨檢驗、對D.O.E的回應？ 誰將使用該過程？操作者、工程師、技術(shù)員、檢驗員、審核員？ 培訓要求：操作者、維修人員、工程師；教室、應用實習、在職訓練、學徒期間。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 變差的原因是否已被識別？透過小組、頭腦風暴法、淵博的過程知識、因果圖或矩陣圖等方法建立一個誤差模型（S.W.I.P.E或P.I.S.M.O.E.A). 是否展開

9、了測量系統(tǒng)的FMEA？ 彈性的或?qū)Ｓ玫臏y量系統(tǒng)：測量系統(tǒng)可以是固定的、專用的還是彈性的（flexible)，是否有測量不同類型零件的能力：例如爪型量具、夾緊量具、三坐標座標測量儀等。彈性的量具價格較貴，但從長遠來看能節(jié)約成本。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 接觸式或非接觸式：可靠性、特性的類型、抽樣計劃、成本、維護保養(yǎng)、校準、人員技能要求、兼容性、環(huán)境、速度、探頭的類型、零件的變形、影像處理，以上內(nèi)容可能由控制計劃和測量的頻率來確定（全接觸式量具在連續(xù)抽樣時可能會過度磨損）。整個表面接觸的探頭、探頭的類型、空

10、氣回流噴嘴、影像處理CMM與光學比較儀等。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 環(huán)境：灰塵、水分、濕度、溫度、振動、噪音、電磁干擾（electro-magnetic interference, EMI）、大氣流動、空氣雜質(zhì)等。實驗室、工場、辦公室等。在小且嚴格的公差下以微米為單位的測量系統(tǒng)中，以及在CMM、光學系統(tǒng)、超音波儀器等環(huán)境中，環(huán)境成為一個關(guān)鍵的問題。對線上自動反饋類型的測量也是一個影響因素。切削油、切削碎屑及極端溫度也會成為問題。是否清潔環(huán)境的要求？MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr.

11、 jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 測量及固定點：使用幾何尺寸與公差（GD&T）清晰地定義固定位置和夾緊點，以及在零件的什么部位進行測量。 固定方法：不固定或夾緊零件。 零件方位：主體的位置或其它的位置。 零件準備：在測量之前，零件是否應該清潔、儲油、溫度穩(wěn)定等。 感測器的位置：從主定位器或定位系統(tǒng)的取向角度與距離？MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 相關(guān)問題1備份的量具：在工場內(nèi)或不同工場之間是否需要備份的（或多個）量具支持？制造的考慮、測量誤差的考慮、維修的考慮、標準是哪個的考慮？如

12、何才能使每個考慮問題均符合要求？ 相關(guān)問題2方法差異：在可接受的實施和操作極限內(nèi)，由不同的測量系統(tǒng)設(shè)計對同一產(chǎn)品/過程進行測量的測量誤差結(jié)果（例如：CMM對手工量具或開放式設(shè)定量具的測量結(jié)果）。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 自動或手動：線上、線外、操作者依賴性。 破壞性和非破壞性（Nondestructive, NDT）測量：例如，拉力試驗、鹽霧試驗、電鍍/涂裝的厚度、硬度、尺寸測量、影像處理、化學分析、應力、耐久性、沖擊、扭力、扭矩、焊接強度、電特性等。 潛在的測量量程：可能的測量尺寸大小和期望的量程。M

13、SA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 有效的分辨率：對應用在一特殊的應用場的可接受性，如測量對物理變化是否敏感（探測過程或產(chǎn)品誤差的能力）？ 敏感度：最小輸入量的信號能產(chǎn)生一個可探測的輸出（可辨別的）信號，測量裝置對應用這種情況的可接受性？敏感度是由量具的固有設(shè)計和質(zhì)量（OEM）、使用期間的維護和操作條件所決定。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） 是否已在系統(tǒng)設(shè)計中針對變差來源的識別？設(shè)計評審；驗證和確認。 校準和控制系

14、統(tǒng)：推薦的校準計劃和設(shè)備審核及其文件。頻率、內(nèi)部或外部、參數(shù)、生產(chǎn)過程中的驗證檢查。 輸入要求：機械的、電子的、液壓的、真空的、波動抑制器、干燥器、濾清器、作業(yè)準備和操作問題、隔離、解析度和靈敏度。 輸出要求：類比或數(shù)位、文件和記錄、檔案、保存、存取、備份。 成本：開發(fā)、采購、安裝、操作和培訓的預算要素。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） 預防性維護：形式、計劃、成本、人員、培訓、文件。 可維修性：內(nèi)部和外部、場所、支持程度、回應時間、服務配件的可取得性、標準零件清單。 人機工程學（Ergonom

15、ics）：在長時間的裝載和操作設(shè)備過程中，人員不被傷害的能力。測量裝置的讀者討論需要著重在測量系統(tǒng)與操作者之間的相互關(guān)系。 安全的考慮：人員、操作、環(huán)境、切斷。 貯存及場所：建立對測量設(shè)備的貯存及場所的要求。隔離、環(huán)境、安全、取得性（接近）有關(guān)的問題。 測量周期時間：測量一個零件或特性需要多長時間？測量周期要與過程和產(chǎn)品控制合并。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器）是否有任何對過程流程、批次完整性、記錄、測量和零件回復的干擾？材料搬運：是否需要特殊的支架、支撐夾具、搬運設(shè)備或其它物料搬運設(shè)備來放置被

16、測零件或?qū)y量系統(tǒng)本身？環(huán)境問題：是否有特殊的環(huán)境要求、條件、限制等影響本測量過程或臨近的過程？是否要求特殊的排氣？是否有必要控制溫度或濕度？濕度、振動、噪音、電磁干擾、清潔？是否有任何特別的可靠性要求或考慮？設(shè)備是否能夠在任何時間下維持其狀況？在生產(chǎn)使用之前是否需要進行驗證？備用配件：共享清單、適當?shù)墓陀嗁徬到y(tǒng)、可取得性、導入期的理解與說明。是否有足夠的安全庫存（軸承、軟管、皮帶、開關(guān)、插座、閥等）？MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） 使用者說明書：夾緊順序、清潔程度、數(shù)據(jù)解釋、圖表、目視輔

17、具、易于理解的。可取得性、適當?shù)年惲小?文件：工程圖面、診斷分析、使用者手冊、語言等。 校準：與可接受的標準進行比較；可接受的標準的可取得性和費用。建議的頻率、培訓要求、停機時間的要求。 貯存：是否有與測量裝置貯存有關(guān)的特別要求或考慮？隔離、環(huán)境、防止損壞/竊盜等。 防錯：已知的測量程度錯誤是否容易由操作者更正（非常容易？）數(shù)據(jù)輸入、設(shè)備誤用、防錯。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第3類要素：與測量系統(tǒng)實施有關(guān)的問題（過程） 支持：由誰來支持測量過程？實驗室技術(shù)人員、工程師、生產(chǎn)、維護保養(yǎng)、與外部簽訂保養(yǎng)合同？ 培訓：為了使用和維護本測量過程，需要為操

18、作者/檢驗人員/技術(shù)人員/工程師提供哪些培訓？時間、資源和費用。誰來培訓？在哪時行培訓？導入期要求？與測量過程的實際使用相協(xié)調(diào)。 數(shù)據(jù)管理：如何管理從本測量過程輸出的數(shù)據(jù)？人工、電腦化、匯總法、匯總頻率、評審方法、評審頻率、顧客的要求、內(nèi)部的要求。可取得性、儲存、存取、備份、安全。數(shù)據(jù)的解釋。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee第3類要素：與測量系統(tǒng)實施有關(guān)的問題（過程） 人員：是否需要聘請人員以支持這測量系統(tǒng)？成本、時間、可取得性有關(guān)的問題。目前的或新的。 改進方法：由誰來對測量過程進行經(jīng)常性的改進？工程師、生產(chǎn)人員、維護保養(yǎng)人員？使用什么評價方法？是否

19、有一系統(tǒng)以識別需要的改進？ 長期穩(wěn)定性：長期性研究的評估方法、形式、頻率、需求。漂移、磨損、污染、操作的完整性。長期誤差是否能夠被測量、控制、理解、預測？ 特別的考慮：檢驗人員的特質(zhì)、體能限制或健康問題：色盲、視力、身體強度、疲勞、耐力、人機工程。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee連續(xù)變量測量系統(tǒng)分析分辨率偏移？“準確性”（居中性均值）線 性？穩(wěn)定性？校準？“精確性”（R&R）（離散性偏差）OKOKOKOKMSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee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

20、器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位?？纯聪旅娴牟考嗀和部件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BA=2.0B=2.0A=2.25B=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。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)的有效分辨率（ discrimination）l要求不低于過程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一l零件之間的差異必須大于最小測量刻度l

21、極差控制圖可顯示分辨率是否足夠 看控制限內(nèi)有多少個數(shù)據(jù)分級l不同數(shù)據(jù)分級(ndc)的計算為 零件的標準偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受直尺直尺卡尺卡尺千分尺千分尺.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.2791MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee分辨率不足的表現(xiàn) 在過程變差的SPC極差圖上可看出： 當極差圖中只有一、二或三種可能的極差值在控制界限內(nèi)時。 如果及差圖顯示有四種可能的極差值在控制界限內(nèi)，且超過1/4以上的極差值為零。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr

22、. jose lee敏感度（Sensitivity） 敏感度是指能產(chǎn)生一個可檢測到（有用的）輸出信號的最小輸入。它是測量系統(tǒng)對被測特性變化的回應。敏感度由量具設(shè)計（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標準來確定。它通常被表示為一測量單位。 影響敏感度的因素包括： 一個儀器的衰減能力 操作者的技能 測量裝置的重復性 對于電子或氣動量具，提供無漂移操作的能力 儀器使用所處的條件，例如：大氣條件、塵土、濕度MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee準確度準確度(Accuracy)l準確度(Accuracy) 測量的平均值是否與真值吻合?l真值(

23、True Value): 理論上正確的值 國際度量衡標準l偏倚（Bias) 測量值的均值與真值的距離 測量系統(tǒng)持續(xù)地偏離目標 系統(tǒng)錯誤MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeBIAS 測量結(jié)果的平均值與參測量結(jié)果的平均值與參考值的差異考值的差異. 參考值（reference-value）是一個預先認定的參考標準. 該標準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)觀測平均值參考值偏倚偏倚BIAS MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeX1=0.75mmX6=0.8mmX2=0.75mmX7=0.75mmX3=

24、0.8mmX8=0.75mmX4=0.8mmX9=0.75mmX5=0.65mmX10=0.7mm同一操作者對同一工件測量10次如果參考標準是 0.80mm. 過程變差為0.70mm = 0.75Bias = 0.75-0.8= -0.05% Bias=1000.05/0.70=7.1%表明表明 7.1% 的過程變差是偏倚的過程變差是偏倚 BIASXX10偏倚偏倚BIAS 實例實例:MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee準確度的問題可以通過校準來探測.偏倚也可以與過程的容差相比較判斷準確度的簡單標準為. 小于過程變差或容差的 1%, 可認為是精確的. 小于過

25、程變差或容差的 1% 則需要研究和調(diào)整測量系統(tǒng), 或者臨時用補償值來修正以后的測量值偏倚的研究還可以通過作圖的方式來進行, 即作出直方圖, 然后根據(jù)經(jīng)驗判斷是否可以接受.偏倚的研究還可以通過計算置信區(qū)間來判斷是否可以接受測量平均值測量平均值 參考值參考值x (100)容差寬度容差寬度MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee0.650.700.750.80012345WidthFrequency作圖分析MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee偏倚研究的分析 如果偏倚在統(tǒng)計上不等于0，檢查是否存在以下原因： 基準件或參考值有誤檢查

26、確定標準件的程序 儀器磨損維修 儀器所測量的特性有誤 儀器沒有經(jīng)過適當?shù)男蕦π食绦蜻M行評審 評價者使用儀器的方法不正確對測量指導書進行評審MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee偏倚的調(diào)整 如果偏倚不等于零，應采用硬體修正法和軟體修正法對量具進行重新校準以達到零偏倚；如果偏倚不能調(diào)整為零，通過變更程序（每個讀值根據(jù)偏倚進行修正）還可繼續(xù)使用該測量系統(tǒng)。由于存在評價誤差這一高度風險，因此這種方法只能在取得顧客同意后方可使用。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee線性 在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量 多個獨立的偏倚誤差在量

27、具工作量程內(nèi)的關(guān)系 是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee 線性的探測可以在校準時進行 線性的好壞可以通過作圖來顯示 線性的研究也可以通過數(shù)據(jù)分析來進行, 即用最小二乘法來計算最佳的擬合直線, 再用假設(shè)檢驗來驗證其線性是否可以接受.MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee線性誤差的原因 造成線性誤差的可能原因如下： 儀器需要校準，縮短校準周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 維護保養(yǎng)不好空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準的磨損或損壞，基準的誤差最小/最大MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited

28、 by Mr. jose leel在一段時間內(nèi)，測量結(jié)果的分布無論是均值還是標準偏差都保持不變和可預測的l通過較長時間內(nèi)，用被監(jiān)視的量具對相同的標準或 標準件的同一特性進行測量的總變異來監(jiān)視l可用時間走勢圖進行分析穩(wěn)定性（穩(wěn)定性（Stability）時間-1時間-2時間穩(wěn)定性量值MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee穩(wěn)定性的判定 確定參考值 長期抽樣：例如每班5件抽20個班 做出穩(wěn)定性的均值極差控制圖 如測量過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有明顯的特殊原因結(jié)果發(fā)生，則判定穩(wěn)定性合格。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成不穩(wěn)定的可

29、能因素（一） 儀器需要校準，縮短校準周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 正常的老化或損壞 維護保養(yǎng)不好：空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準的磨損或損壞，基準的誤差 不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O(shè)定MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成不穩(wěn)定的可能因素（二） 儀器質(zhì)量不好設(shè)計或符合性 儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計或方法 不同的測量方法作業(yè)準備、載入、夾緊、技巧 變形（量具或零件） 環(huán)境變化溫度、濕度、振動、清潔 錯誤的假設(shè)，應用的常數(shù)不對 應用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差（易讀性、視差）MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jos

30、e lee校 準 對比一個已知的真實值檢查測量系統(tǒng)或相對于一個已知的標準調(diào)整量具以至讀數(shù)正確。 所有的測量系統(tǒng)需要校準： 校準時可參考量具制造者的建議。 定期對操作員培訓考核。 相關(guān)軟件。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee精確性（重復性和再現(xiàn)性） 精確性描述了測量系統(tǒng)的偏差 可重復性偏差由量具本身造成；（測量系統(tǒng)內(nèi)部變差） 可再現(xiàn)性偏差由測量者的技巧造成；（測量系統(tǒng)之間或條件之間的變差）測量系統(tǒng)=重復性+再現(xiàn)性MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leel測量系統(tǒng)內(nèi)在的變異性l基于重復測量的數(shù)據(jù)，用分組后組內(nèi)的標準偏差來估算

31、 l小于測量系統(tǒng)的總變差G 重復性重復性指同指同一一 人使用同一測量工具對同一對人使用同一測量工具對同一對象（產(chǎn)品）的同一特性進行多次測量中產(chǎn)生的變象（產(chǎn)品）的同一特性進行多次測量中產(chǎn)生的變差，用于估計短期的變差差，用于估計短期的變差Master Value精確度：重復性精確度：重復性MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成重復性的可能原因 零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性 儀器內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具的失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好 標準內(nèi)部：質(zhì)量、等級、磨損 方法內(nèi)部：作業(yè)準備、技巧、歸零、固定、夾持、點密度的變差 評價人內(nèi)部：

32、技巧、位置、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓、意識、疲勞MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成重復性的可能原因（續(xù)） 環(huán)境內(nèi)部：對溫度、濕度、振動、清潔的小幅度波動 錯誤的假設(shè)穩(wěn)定，適當?shù)牟僮?缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計或方法，一致性不好 量具誤用 失真（量具或零件）、缺乏堅固性 應用零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee精確度：再現(xiàn)性精確度：再現(xiàn)性l測量系統(tǒng)中操作員產(chǎn)生的變異l基于不同操作者的測量數(shù)據(jù)，按操作員分組，通過組平均值的差來估。 l應扣除量具的因素（組內(nèi)變差）l比測量系統(tǒng)總變差小OI

33、nspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C再現(xiàn)性再現(xiàn)性指不同的人在對同種特性進行測量指不同的人在對同種特性進行測量時產(chǎn)生的變差時產(chǎn)生的變差MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因 零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測量A、B、C零件類型時的平均差異 儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。 標準之間：在測量過程中，不

34、同的設(shè)定標準的平均影響。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)） 方法之間：由于改變測量點密度、手動或自動系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。 評價人（操作者）之間：評價人A、B、C之間由于培訓、技巧、技能和經(jīng)驗所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動測量儀器時使用這種研究方法。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)） 環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時段所進行的測量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動化測量系統(tǒng)對產(chǎn)品和過程

35、的鑒定。 研究中的假設(shè)有誤 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計或方法。 操作者培訓的有效性。 應用零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)分析的準備工作 確定要測量的對象 確定評價人的人數(shù)，抽樣零件的數(shù)量 重復測量的次數(shù) 評價人的選擇 樣件的選擇 儀器有足夠的分辨率 確定測量程度MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)分析的兩個階段 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。此外驗證是否存在任何與測量相互依賴的重要環(huán)境問題。 第一階段驗證的

36、結(jié)果可能說明操作環(huán)境不會對整個測量系統(tǒng)變差產(chǎn)生重大影響。另外，與重復性和再現(xiàn)性要素相比較，測量裝置的偏倚和線性影響應該較小。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)分析的兩個階段（續(xù)） 階段二：隨著時間推移，測量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？ 從階段一所得到知識應該被用于改進第二階段的測量。例如，如果在整個測量系統(tǒng)變差中，重復性和再現(xiàn)性的影響很大，那么在第二階段中可能要周期性簡單地進行這兩個因素的統(tǒng)計實驗。 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。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Ed

37、ited by Mr. jose lee連續(xù)變理測量系統(tǒng)分析 極差法：短期方法，快速的近似值 均值極差法：長期方法，將變差分解為重復性和再現(xiàn)性、但不確定兩者的相互作用。 ANOVA分析法：標準的統(tǒng)計技術(shù)，可將變差分為四類：零件、評價人、零件與評價人之間的相互作用，以及量具造成的重復誤差。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee零件操作員1操作員2范圍(R)14222341367145725981范圍之和7平均范圍1.4平均范圍 = = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4量具誤差 = 5.15 * /d =5.15 / 1.19 * = 4.33

38、 * = 4.33 * 1.4 = 6.1% Gage R&R = 量具誤差Gage Error / 允差Tolerance = 6.1 / 20 * 100 % = 30.5%零件個數(shù)2個操作員3個操作員4個操作員11.411.912.2421.281.812.1531.231.772.1241.211.752.1151.191.742.161.181.732.0971.171.732.0981.171.722.0891.161.722.08101.161.722.08快速快速GR&R（極差法（極差法/短期模式）短期模式）d常數(shù)表常數(shù)表允差Tolerance = 20= 最大值-最小值RRR

39、RRMSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee短期模式練習短期模式練習PartOperator A Operator BRange12012032203198320620741982015203199Sum of RangesAverage RangeAverage range = R = ( + + + + )/_ = _ / _Gage Error = 5.15 / d * R = 5.15 /_ * R = _ * R = _ * _ = _% Gage R&R = Gage Error / Tolerance = _ / _ * 100 %) = _%S

40、pec range = 185 - 215MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee計量型數(shù)據(jù)的計量型數(shù)據(jù)的 均值均值- -極差法極差法均值-極差（X-R）法是確定測量系統(tǒng)的重復性和再現(xiàn)性的數(shù)學方法，步驟如下：1 選擇三個測量人（A, B,C）和10個測量樣品。 測量人應有代表性，代表經(jīng)常從事此項測量工作的QC人員或生產(chǎn)線人員 10個樣品應在過程中隨機抽取，可代表整個過程的變差，否則會嚴重影響研究結(jié)果。2 校準量具3 測量，讓三個測量人對10個樣品的某項特性進行測試，每個樣品每人測量 三次，將數(shù)據(jù)填入表中。試驗時遵循以下原則： 盲測原則1：對10個樣品編號，每個

41、人測完第一輪后，由其他人對這10個樣品進行隨機的重新編號后再測，避免主觀偏向。 盲測原則2：三個人之間都互相不知道其他人的測量結(jié)果。4 計算MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測試人BC樣品號第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差 樣品均值12345678910平均值平均值A(chǔ)verage XARAAverage XBRBAverage XCRCRpA計算A測的所有樣品的總平均值XA。同樣方法計算RB, XB, RC, Xc對每個樣品由三個人所測得的9個測試值求平均值，計算這些均值的極差Rp計算A對每個樣品三次測試結(jié)果的極差，然后

42、計算10 個樣品的極差的均值RAMSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析R=(RA+RB+RC)/3XDIFF=MaxXA,XB,XC-MinXA,XB,XC重復性-設(shè)備變差 EV=RK1 再現(xiàn)性-測驗人變差 AV= (XDIFF K2)2-(EV2/nr)過程變差 PV=RP K3R&R= (EV2+AV2)總變差 TV= (R&R2+PV2)%EV=EV/TV%AV=AV/TV%R&R=R&R/TV%PV=PV/TVP/T=R&R/Tolerancen=樣品個數(shù)r=每個人對每個樣品的試驗次數(shù)rK1234.563.05K2233.65

43、2.70測試人數(shù)nK3789101.821.741.671.62K1=5.15/d*2*AV計算中，如根號下出現(xiàn)負值，AV取值0MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leelEV= Equipment Variation (Repeatability)lAV= Appraiser Variation (Reproducibility)lR&R= Repeatability & ReproducibilitylPV= Part VariationlTV= Total Variation of R&R and PVlK1-Trial, K2-Operator, & K

44、3-Part ConstantsGR&R研究中的名詞研究中的名詞MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeGR&R sheetR&R = (EV)2 + (AV)2P/T = 100 x (R&R) / Tolerance% R&R = 100 x(R&R)/TVLong Method 0.1019.1318.91測試人ABC樣品號第1次第2次第3次極差第1次第2次第3次極差第1次第2次第3次極差樣品均值15.325.325.320.005.345.345.360.025.305.345.300.045.3325.445.405.440.045.465.465.

45、480.025.465.405.420.065.4435.485.485.500.025.505.465.480.045.505.505.500.005.4945.205.225.200.025.245.265.260.025.225.225.240.025.2355.245.245.240.005.245.245.260.025.285.245.240.045.2565.525.505.500.025.545.525.560.045.585.545.560.045.5475.385.385.380.005.405.425.440.045.405.365.380.045.3985.345.34

46、5.360.025.365.385.380.025.365.345.360.025.3695.445.445.420.025.465.445.440.025.445.465.420.045.44105.405.405.400.005.405.425.400.025.405.425.400.025.40平均值平均值5.385.375.385.395.395.415.395.385.38RpAverage XA5.37RA0.01Average XB5.40RB0.03Average XC5.39RC0.030.307R=0.02UCLR = (R) X (D4)# trial D4 X diff

47、.=0.02UCLR2 =0.07823.27UCLR3 =0.06232.58Total Tolerance0.5重復性-Equipment Variation(EV)EV = R X K1# trialK124.56EV =0.07333.05% EV =14.47再現(xiàn)性-Appraiser Variation(AV)AV= (Xdiff. x K2) 2 - (EV)2 / (n x r)OperatorK2n = 樣品個數(shù)23.65AV =0.06r= 測試次數(shù)32.7% AV =12.17過程變差-Process Variation(PV)PV=Rp X K3#PartsK3PV=0

48、.49771.8281.7491.67101.62總變差-Total Variation(TV)TV= (R&R2+PV2)TV=0.506卡尺的R&R研究 Excel 運算MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee StdDev Study Var %Study Var %ToleranceSource (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 1.85E-02 0.095449 18.87 19.09 Repeatability 1.42E-02 0.073006 14.44 14.60 Reproduci

49、bility 1.19E-02 0.061486 12.16 12.30 Part-to-Part 9.64E-02 0.496646 98.20 99.33 Total Variation 9.82E-02 0.505735 100.00 101.15 Number of distinct categories = 7Minitab 計算計算GR&RXbar-R 均值極差法注：使用同組數(shù)據(jù)Discrim98.218.9=pms*.227.3MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee %ContributionSource VarComp (of VarComp

50、) Total Gage R&R 0.000459 4.53 Repeatability 0.000231 2.28 Reproducibility 0.000228 2.25 Operator 0.000117 1.16 Operator*Part No 0.000111 1.09 Part-To-Part 0.009670 95.47 Total Variation 0.010129 100.00 StdDev Study Var %Study Var %ToleranceSource (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.021

51、430 0.110366 21.29 22.07 Repeatability 0.015202 0.078292 15.11 15.66 Reproducibility 0.015105 0.077789 15.01 15.56 Operator 0.010834 0.055793 10.76 11.16 Operator*Part No 0.010525 0.054205 10.46 10.84 Part-To-Part 0.098336 0.506430 97.71 101.29 Total Variation 0.100644 0.518317 100.00 103.66 Number

52、of Distinct Categories = 6Minitab 計算計算GR&R-ANOVA 法法Tot alr ptOpPxOPar t22222MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee% R&RResults 30%測量系統(tǒng)需要改進Gage R&R 判斷原則判斷原則MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee如果重復性大于再現(xiàn)性，原因可能是： 儀器需要維修 可能需要對量具進行重新設(shè)計，以獲得更好的嚴格度 需要對量具的夾緊或固定裝置進行改進 零件內(nèi)變差太大MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose l

53、ee如果再現(xiàn)性大于重復性，原因可能是： 需要更好的對評價人進行如何使用和判讀該量具儀器的培訓 量具校準，刻度不清晰 某種夾具幫助評價人更一致地使用量具。MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee短期與長期方法的比較短期與長期方法的比較短期模式短期模式用生產(chǎn)設(shè)備 用生產(chǎn)操作員快速 - 只需幾個樣品(5)無反復（replicates）估計總的變差(Total Gage R&R)不能區(qū)分 AV 和EV不能指導改進的方向可用于破壞性測試長期模式長期模式用生產(chǎn)設(shè)備 用生產(chǎn)操作員較多樣品 (5)要求反復 Replicates (3)估計總的變差 (Total Gage R&

54、R)可以區(qū)分 AV 和EV為測量系統(tǒng)的改進提供指導MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeR&R 對產(chǎn)品決策的影響下限上限上限下限或或第II型錯誤：漏判，將不合格的判斷成合格的 第I型錯誤：誤判，將合格的判斷成不合格的 MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeR&R 對過程變差計算的影響觀測到的過程變差實際的過程變差測量系統(tǒng)的變差MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeR&R 對過程能力計算的影響0.01.02.03.04.05.06.00.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1

55、1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0Observed CpActual Cp0%10%20%30%40%50%60%70%R&R70%60%50%40%30%10%MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose leeP/T 與 %R&R將測量系統(tǒng)的變差與產(chǎn)品容差比較是最常用的方法: P/T 可以表達與產(chǎn)品規(guī)范比較時的好壞程度. 產(chǎn)品規(guī)范的制訂有時會太緊，有時又太松。 一般來說，當測量系統(tǒng)只是用來檢驗生產(chǎn)線樣品是否合格時， P/T 是很有效的。因為這時候，即使過程能力(Cpk)不足， P/T 也可以給你足夠的信心來判斷產(chǎn)品的好壞測量系統(tǒng)變差

56、與過程變差的比較（%R&R）更適合于研究過程的能力與過程改進。PTTolerance（容差）測量系統(tǒng)/.*515Tolerance = USL - LSL% &RR測量系統(tǒng)總過程變差100MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee%R&R = 20%R&R = 50%過程實際的變差%R&R = 100%產(chǎn)品的容差LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T = 20%P/T = 50%P/T = 100%MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee%R&R = 25%R&R = 50%過程實際變差%R&R = 100%產(chǎn)品容差（Tolerance

57、）LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T = 50%P/T = 100%P/T = 200%MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee%R&R = 20%R&R = 40%R&R = 100%產(chǎn)品容差（ Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T = 10%P/T = 20%P/T = 50%過程實際變差MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee重復性和再現(xiàn)性在時間和量程上的穩(wěn)定性重復性和再現(xiàn)性在時間和量程上的穩(wěn)定性一致性: 重復性隨時間的變化均勻性: 重復性和再現(xiàn)性在整個量程上的變化MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited b

58、y Mr. jose leeNO-GOGOErrorOperator 2Operator 1定性數(shù)據(jù)定性數(shù)據(jù)(Attribute Data)的的R&RMSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee Go-No Go 數(shù)據(jù)模式人為因素主導，情況復雜 統(tǒng)計模型多種多樣 統(tǒng)計學上各家爭鳴，尚無定論 實踐中采用何種形式，取決于實例與統(tǒng)計模型的接近程度MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee 對于以“是”和“不是”為計數(shù)基礎(chǔ)的定性數(shù)據(jù)，其 GR&R考察的概念是與定量數(shù)據(jù)一樣的。但方法上完全不同. 定性數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的能力取決于操作員判斷的有效性

59、，即將“合格”判斷成合格，將“不合格”判斷成不合格的程度.計數(shù)型測量系統(tǒng)能計數(shù)型測量系統(tǒng)能力分析方法示例力分析方法示例MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee以下為判斷所用的指標以下為判斷所用的指標 有效性有效性 Effectiveness(E) - 即判斷“合格”與“不合格”的準確性 E= 實際判斷正確的次數(shù)/可能判斷正確的機會次數(shù). 漏判的幾率漏判的幾率 Probability of miss(P-miss) - 將“不合格”判為合格的機會 P(miss)=實際漏判的次數(shù) / 漏判的總機會數(shù).誤判的幾率誤判的幾率 Probability of false

60、alarm(P-FA) - 將“合格”判為不合格的機會. P(false alarm)=實際誤判次數(shù) / 誤判的總機會數(shù).MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr. jose lee樣品大小的規(guī)定樣品大小的規(guī)定樣品的選擇樣品的選擇 由專家或可作標準的人員選定樣品 1/3 合格 1/3 不合格 1/3 模糊 (50% 接近合格， 50% 接近不合格) 隨機地給操作員檢驗.操作員個數(shù)量具個數(shù)Qty. of gage最少零件要求每個零件的檢驗次數(shù)10245112018412 或更多2 或更多13 或更多01232 或更多2或更多MSA測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Edited by Mr.