MSA測(cè)量系統(tǒng)分析理論知識(shí)

1、Measurement System Analysis測(cè)量系統(tǒng)分析1顧問：楊老師此MSA測(cè)量系統(tǒng)分析培訓(xùn)教材，內(nèi)容整合了最新版全面的計(jì)數(shù)型、計(jì)量型、破壞型MSA分析理論及原理，供企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)或個(gè)人學(xué)習(xí)參考。本人知識(shí)及編輯水平有限，讀者在文中若有不足之處，敬請(qǐng)指正。因編輯本文花了較多精力，收取合理的財(cái)富值，請(qǐng)諒見。聯(lián)絡(luò)方式：23為什么要做MSA?4這些因素亦會(huì)引致測(cè)量系統(tǒng)的變差為什么要做MSA?5定義和術(shù)語(yǔ)測(cè)量-賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間關(guān)于特定性的關(guān)系。賦值過程定義為測(cè)量過程，而賦予的值定義為測(cè)量值。量具-任何用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，經(jīng)常用來(lái)特指用在車間的裝置；包括通過/不通過裝置。

2、測(cè)量系統(tǒng)-用來(lái)對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程。6定義和術(shù)語(yǔ)Bias (偏倚)-測(cè)量的觀察平均值和基準(zhǔn)值之間的差異Master Value(Standard)BiasAverage Value7定義和術(shù)語(yǔ)Repeatability (重復(fù)性)-由一位評(píng)價(jià)人多次用一種測(cè)量?jī)x器測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)所得的測(cè)量變差Good RepeatabilityPoor Repeatability8定義和術(shù)語(yǔ)Reproducibility(再現(xiàn)性)-由不同的評(píng)價(jià)人使用同一個(gè)量具測(cè)量一個(gè)零件的一個(gè)特性的產(chǎn)生的測(cè)量平均值的變

3、差I(lǐng)nspector 1Inspector 3Inspector 2Machine 1Machine 3Machine 29定義和術(shù)語(yǔ)Stability (穩(wěn)定性)是測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或者零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。Time 1Time 2Master Value(Standard)10定義和術(shù)語(yǔ)Linearity (線性)是在量具預(yù)期的工作量程內(nèi)，偏倚值的差值BiasTrue ValueTrueValue1TrueValue 2TrueValue 3TrueValue 411定義和術(shù)語(yǔ)Gage R&R (GR&R)-測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評(píng)估1213作測(cè)量系統(tǒng)研

4、究的準(zhǔn)備- 續(xù)先計(jì)劃將要使用的方法-通過使用工程決策; 目視觀察或量具研究來(lái)確定(考慮再現(xiàn)性會(huì)否影響) 條件-評(píng)價(jià)人的數(shù)量,樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù); 尺寸的關(guān)鍵性零件結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)人的選擇-評(píng)價(jià)人的選擇應(yīng)從日常操作該儀器的人中挑選樣品的選擇14樣品的選擇-能否獲得代表生產(chǎn)過程的樣品，樣品必須是選自于過程并且代表整個(gè)的生產(chǎn)的范圍編號(hào)-必須對(duì)一個(gè)零件編號(hào)以便于識(shí)別分辨力-儀器的分辨力至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一，例如：如果特性的變差為0.1，儀器應(yīng)能讀取0.01的變化確保測(cè)量方法-確保測(cè)量方法遵守規(guī)定的測(cè)量程序(測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)順序,以確保整個(gè)研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機(jī)分布)15測(cè)量

5、系統(tǒng)的變差種類“Accuracy” related terms:BiasLinearityStability“Precision” related terms:RepeatabilityReproducibilityWidth Error 寬度變差i.e. Spread of measurement -Precision測(cè)量的分布-精密度Location Error 位置變差i.e. Average measured value Vs Actual value平均測(cè)量值Vs 基準(zhǔn)值16計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Stability 確定穩(wěn)定性的指南1.

6、 取樣品并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值2. 最理想可取預(yù)期測(cè)量的最低值, 最高值和中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品3. 定期測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品(天,周,等等)4. 應(yīng)在不同時(shí)間記錄讀數(shù)5. 將數(shù)據(jù)按時(shí)順序畫在Xbar&R或Xbar&S控制圖上6. 建立控制限并用標(biāo)準(zhǔn)控制圖分析評(píng)價(jià)失控或不穩(wěn)定狀態(tài)(作圖法)如果測(cè)量過程是穩(wěn)定的, - 數(shù)據(jù)可以用于確定測(cè)量系統(tǒng)的偏倚 17Guideline for determining Stability 確定穩(wěn)定性的指南計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究除了控制圖分析法, 對(duì)穩(wěn)定性還沒有特別的數(shù)據(jù)分析或指數(shù)18產(chǎn)生穩(wěn)定性誤差的可能原因：儀器磨損儀器校準(zhǔn)不正確評(píng)價(jià)人操作設(shè)備不當(dāng)氣壓調(diào)節(jié)失效儀器質(zhì)量問

7、題環(huán)境條件飄移溫度、濕度、潔凈度、震動(dòng)等計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Stability 確定穩(wěn)定性的指南19穩(wěn)定性分析練習(xí)某人用游標(biāo)卡尺在五天內(nèi)測(cè)得數(shù)據(jù)如下：（請(qǐng)分析此游標(biāo)卡尺的穩(wěn)定性狀況基準(zhǔn)值為48）48.648.548.347.94646.948.850.149.248.348.749.448.948.35020計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Bias 確定偏倚的指南1. 取樣品(最好n=10); 并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值2. 用同一評(píng)價(jià)人,以正常方法測(cè)量樣品10次以上3. 相對(duì)于基準(zhǔn)值將數(shù)據(jù)畫在直方圖,

8、 并確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常21Guideline for determining Bias 確定偏倚的指南4. 使用數(shù)據(jù)分析法來(lái)評(píng)估測(cè)量偏倚是否可接受I : 計(jì)算n讀數(shù)的平均值計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究II : 計(jì)算可重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差22Guideline for determining Bias 確定偏倚的指南III :確定偏倚的t統(tǒng)計(jì)量值偏倚= 觀察測(cè)量的平均值-基準(zhǔn)值whereIV :如果0落在圍繞偏倚值1-置信區(qū)間以內(nèi), 所得出的偏倚是可接受計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究23計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Bias 確定偏倚的指南如果0落在圍繞偏倚值1-置信區(qū)間

9、以內(nèi), 所得出的偏倚是可接受(-0.1185 0 =5零件, 它們的測(cè)量值能覆蓋量具的操作范圍2. 測(cè)量每零件并記錄其基準(zhǔn)值之差值3. 用同一評(píng)價(jià)人,以正常方法測(cè)量樣品10次以上4. 計(jì)算每次測(cè)量的零件偏倚及零件偏倚平均值27計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Linearity 確定線性的指南5.在線性圖上畫出單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的偏倚平均值28計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Linearity 確定線性的指南6. 用以下公式計(jì)算和出最佳擬合線和置信帶29計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determinin

10、g Linearity 確定線性的指南7. 畫出偏倚= 0, 評(píng)估該圖是否存在特殊原因和性的可接受性30計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Linearity 確定線性的指南31計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Linearity 確定線性的指南如果測(cè)量?jī)x器的線性結(jié)果并非直線,有以下可能原因:標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤差儀器磨損儀器本身設(shè)計(jì)問題.儀器并未在整操作范圍(上,下限)作全面的校準(zhǔn)32計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究Guideline for determining Linearity 確定線性的指南請(qǐng)確定該儀器的線性狀況331.決定評(píng)價(jià)人,

11、試檢及樣品的數(shù)量,這些組合根據(jù)需要而不同, 但最佳是使用23 個(gè)評(píng)價(jià)人,2-3次試檢和5-10個(gè)樣品2.選擇評(píng)價(jià)人最好是從日常操作儀器的人中挑選3.填寫GR&R表格上方所需資料, 如:量具日期,公差要求,等4.如果10個(gè)樣品,可以代表整個(gè)生產(chǎn)的范圍5.為10個(gè)樣品編號(hào)1-10,但不可被評(píng)價(jià)人看到樣品號(hào)6.評(píng)價(jià)人A, 以隨機(jī)順序測(cè)量10個(gè)樣品3次,測(cè)量結(jié)果輸入第一,二及三行7.讓評(píng)價(jià)人B和C測(cè)量同樣10個(gè)樣品, 而且他們之間不能看到彼此結(jié)果, 再將結(jié)果輸入表格上Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南34Guideline for determining

12、GR&R 確定GR&R的指南35所得量具變差:100(EV/TV)=25.98% 所得評(píng)價(jià)人變差:100(AV/TV)=28%總變差(重復(fù)性及再現(xiàn)性):Sq.Rootof (EV2+ AV2)= 26.67%如量具所得出的GR&R分析結(jié)果是30%或少于30%, 這里是有能力的及可作評(píng)價(jià)之用. Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南361.將作業(yè)者分為A.B.C 三者,取備測(cè)零件10個(gè)并編號(hào)，但作業(yè)者不能知道零件號(hào)碼2.使用經(jīng)校驗(yàn)之合格量具量測(cè)3.重復(fù)性量測(cè)(Measurement of repeatability):使作業(yè)者A 依隨機(jī)順序量測(cè)10 個(gè)零

13、件，并由另一觀測(cè)者在記錄表第一行填入量測(cè)數(shù)據(jù)4. 再現(xiàn)性量測(cè)(Measurement of Reproducibility ):請(qǐng)作業(yè)者B、C 量測(cè)相同10 個(gè)零件，但不使他們看到他們的量測(cè)值，將量測(cè)量值分別記錄Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南37Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南38Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南39Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南40Guideline for determining

14、GR&R 確定GR&R的指南41Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南42Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南43Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南44Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南45Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南46Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南各因素占總變差(TV)的百分率之和不等到于100%!47Guidel

15、ine for determining GR&R 確定GR&R的指南48Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南4950Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南Width Error -Repeatability & Reproducibility寬度變差-重復(fù)性及再現(xiàn)性-Under 10% : acceptable10%以下: 可接受-10% 30% : may be acceptable based upon importance of application10% 30% : 需視乎應(yīng)用情況，仍可接受及使用-

16、Over 30% : not acceptable, needs for improvement 超過30%: 不可接受，量具須改進(jìn)51Guideline for determining GR&R 確定GR&R的指南Analysis of GR&R Studies GR&R分析如果重復(fù)性比再現(xiàn)性大, 原因可能是:設(shè)備需要維護(hù); 量具需要重新設(shè)計(jì)增加剛度; 測(cè)量的夾緊或定位需改進(jìn); 零件內(nèi)的變差過大如果再現(xiàn)性比重復(fù)性大,則可能的原因:評(píng)價(jià)人需要更好地接受培訓(xùn); 量具刻度盤校準(zhǔn)不清晰52計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究-計(jì)數(shù)型測(cè)量系屬於測(cè)量系統(tǒng)中的一類，其測(cè)量值是一種有限的分級(jí)數(shù)，與結(jié)果是連讀值的計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)

17、原同。最常見的是通過/不通過量具(Go/No Go Gage)。由于這些方法不能量化測(cè)量系統(tǒng)變異性，只有當(dāng)顧客同意的情況下才能使用。-計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)變差源應(yīng)該通過人的因素和人機(jī)工程學(xué)研究的結(jié)果最小化。判斷的風(fēng)險(xiǎn)可以用以下方法評(píng)價(jià)。 假設(shè)檢驗(yàn)分析Hypothesis Test Analysis-最適當(dāng)?shù)姆治鍪怯昧烤咝阅芮€(GPC -Gage Performance Curve) 將測(cè)量系統(tǒng)變差量化。53計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究Hypothesis Test Analysis 假設(shè)檢驗(yàn)分析Cross-Tab Method 交叉表方法This example is using 3 appraisers,

18、 3 trials, 50 parts.此例使用了3個(gè)評(píng)價(jià)人,3次測(cè)檢和50個(gè)樣品This method is used to compare each of appraisers to the others 這方法是用作比較評(píng)價(jià)人之間的一致水平54計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究計(jì)算評(píng)價(jià)人自己保持一致與評(píng)價(jià)人之間的一致性注:Kappais a measure of inter-rater agreement (i.e. how the extent if agreement among the appraisers in this example). A general rule of thumb is the fo