MSA-量測系統(tǒng)分析New

1、測量系統(tǒng)分析(Measurement Systems Analysis)主講人: 科建顧問 高啟超1測量系統(tǒng)統(tǒng)所應(yīng)具具有之統(tǒng)統(tǒng)計特性性測量系統(tǒng)統(tǒng)必須處處于統(tǒng)計計控制中中，這意意味著測測量系統(tǒng)統(tǒng)中的變變差只能能是由于于普通原原因而不不是由于于特殊原原因造成成的。這這可稱為為統(tǒng)計穩(wěn)穩(wěn)定性。測量系統(tǒng)統(tǒng)的變差差必須比比制造過過程的變變差小。變差應(yīng)小小于公差差帶。2測量精度度應(yīng)高于于過程變變差和公公差帶兩兩者中精精度較高高者，一一般來說說，測量量精度是是過程變變差和公公差帶兩兩者中精精度較高高者的十十分之一一。測量系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)計特特性可能能隨被測測項目的的改變而而變化。若真的的如此，則測量量系統(tǒng)的的最大的的

2、變差應(yīng)應(yīng)小于過過程變差差和公差差帶兩者者中的較較小者。測量系統(tǒng)統(tǒng)所應(yīng)具具有之統(tǒng)統(tǒng)計特性性3標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)第一級標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(連接國家家標(biāo)準(zhǔn)和和私人公公司、科科研機(jī)構(gòu)構(gòu)等)第二級標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(從第一級級標(biāo)準(zhǔn)傳傳遞到第第二級標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))工作標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(從第二級級標(biāo)準(zhǔn)傳傳遞到工工作標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn))4測量系統(tǒng)統(tǒng)的評定定測量系統(tǒng)統(tǒng)的評定定通常分分為兩個個階段，稱為第第一階段段和第二二階段第一階段段：明白白該測量量過程并并確定該該測量系系統(tǒng)是否否滿足我我們的需需要。第第一階段段試驗主主要有二二個目的的：確定該測測量系統(tǒng)統(tǒng)是否具具有所需需要的統(tǒng)統(tǒng)計特性性，此項項必須在在使用前前進(jìn)行。發(fā)現(xiàn)哪種種環(huán)境因因素對測測量系統(tǒng)統(tǒng)有顯著著的影響響

3、，例如如溫度、濕度等等，以決決定其使使用之空空間及環(huán)環(huán)境。5第二階段段的評定定目的是在在驗證一一個測量量系統(tǒng)一一旦被認(rèn)認(rèn)為是可可行的，應(yīng)持續(xù)續(xù)具有的的統(tǒng)計特特性。常見的“量具R&R”就是其中中的一種種型式。測量系統(tǒng)統(tǒng)的評定定6各項定義義量具:任何用來來獲得測測量結(jié)果果的裝置置，包括括用來測測量合格格/不合合格的裝裝置。測量系統(tǒng)統(tǒng)：用來來獲得表表示產(chǎn)品品或過程程特性的的數(shù)值的的系統(tǒng)，稱之為為測量系系統(tǒng)。測測量系統(tǒng)統(tǒng)是與測測量結(jié)果果有關(guān)的的儀器、設(shè)備、軟件、程序、操作人人員、環(huán)環(huán)境的集集合。量具重復(fù)復(fù)性：指指同一個個評價人人，采用用同一種種測量儀儀器，多多次測量量同一零零件的同同一特性性時獲得得的

4、測量量值（數(shù)數(shù)據(jù)）的的變差。7量具再現(xiàn)現(xiàn)性：指指由不同同的評價價人，采采用相同同的測量量儀器，測量同同一零件件的同一一特性時時測量平平均值的的變差。穩(wěn)定性：指測量量系統(tǒng)在在某持續(xù)續(xù)時間內(nèi)內(nèi)測量同同一基準(zhǔn)準(zhǔn)或零件件的單一一特性時時獲得的的測量值值總變差差。各項定義義8偏倚:指指同一操操作人員員使用相相同量具具，測量量同一零零件之相相同特性性多次數(shù)數(shù)所得平平均值與與采用更更精密儀儀器測量量同一零零件之相相同特性性所得之之平均值值之差，即測量量結(jié)果的的觀測平平均值與與基準(zhǔn)值值的差值值，也就就是我們們通常所所稱的“準(zhǔn)確度度”線性：指指測量系系統(tǒng)在預(yù)預(yù)期的工工作范圍圍內(nèi)偏倚倚的變化化。各項定義義9分析時

5、機(jī)機(jī)新生產(chǎn)之之產(chǎn)品，PV有不同時時新儀器，EV有不同時時新操作人人員，AV有不同時時易損耗之之儀器必必須注意意其分析析頻率10R&R之分析決定研究究主要變變差形態(tài)態(tài)的對象象.使用平平均數(shù)及及全距或變變差數(shù)分分析方方法對量量具進(jìn)行行分析.于制程中中隨機(jī)抽抽取被測測定材料料需屬統(tǒng)統(tǒng)一制程程.11R&R之分析選2-3位操作員員使用校校驗合格格的量具具分別對對10個零件進(jìn)進(jìn)行測量量,測試人員員將操作作員所讀讀數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行記錄錄,研究其重重復(fù)性及及再現(xiàn)性性(作業(yè)員應(yīng)應(yīng)熟悉并并了解一一般操作作程序,避免因操操作不一一致而影影響系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠度)同時評估估操作員員對量具具的熟練練度.12針對重要要特性所所使用

6、量量具的精精確度應(yīng)應(yīng)是被測測量物品品公差的的1/10,(即其最小小刻度應(yīng)應(yīng)能讀到到1/10過程變差差或規(guī)格格公差較較小者;如:過程中所所需量具具讀數(shù)的的精確度度是0.01m/m,則測量應(yīng)應(yīng)選擇精精確度為為0.001m/m),以避免量量具的鑒鑒別力不不足，一一般之特特性者所所使用量量具的精精確度應(yīng)應(yīng)是被測測量物品品公差的的1/5。R&R之分析13試驗完后后,測試人員員將量具具的重復(fù)復(fù)性及再再現(xiàn)性數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行計算,如R&R數(shù)據(jù)表,R&R分析報告告,依公式計計算并作作成X-R管制圖或或直接用用表計算算即可R&R之分析14結(jié)果分析析:當(dāng)重復(fù)性性(EV)變差值大大于再現(xiàn)現(xiàn)性(AV)時.量具的結(jié)結(jié)構(gòu)需在在

7、設(shè)計增增強(qiáng).量具的夾夾緊或零零件定位位的方式式(檢驗驗點)需需加以改改善.量具應(yīng)加加以保養(yǎng)養(yǎng).15結(jié)果分析析:當(dāng)再現(xiàn)性性(AV)變差值大大于重復(fù)復(fù)性(EV)時.作業(yè)員對對量具的的操作方方法及數(shù)數(shù)據(jù)讀取取方式應(yīng)應(yīng)加強(qiáng)教教育,作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)應(yīng)再明明確訂定定或修訂訂.可能需要要某些夾夾具協(xié)助助操作員員,使其更具具一致性性的使用用量具.量具與夾夾治具校校驗頻率率于入廠廠及送修修糾正后后須再做做測量系系統(tǒng)分析析,并作記錄錄.16測量系統(tǒng)統(tǒng)R& R分分析這里介紹紹常用的的均值-極差法法，用來來研究測測量系統(tǒng)統(tǒng)的雙性性：R &R。研究R &R的前提是是測量系系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過校準(zhǔn)準(zhǔn)，而且且其偏倚倚、線性性及穩(wěn)定定性已

8、經(jīng)經(jīng)過評價價并認(rèn)為為可接受受。17舉一典型型情況說說明此方方法1 確定定M名操作者者A、B、C，選定N個被測零零件，按按1、2、，編號號。被選選定零件件盡可能能反映整整個過程程的變差差。1.1測測取數(shù)數(shù)據(jù)：A以隨機(jī)順順序測取取所有數(shù)數(shù)據(jù)并記記錄之，B、C：在不知他他人測量量結(jié)果的的前提下下，以同同樣方法法測量各各零件的的數(shù)據(jù)并并記錄之之。再以隨機(jī)機(jī)順序重重復(fù)上述述測量r次(如23次次)。182 數(shù)據(jù)據(jù)處理2.1極極差計計算舉一典型型情況說說明此方方法192.2均均值計計算舉一典型型情況說說明此方方法203 結(jié)果果分析以下計算算的變差差均以99%的的正態(tài)概概率為基基礎(chǔ)，即即變差=5.15。3.1

9、重復(fù)性舉一典型型情況說說明此方方法213.2再再現(xiàn)性性舉一典型型情況說說明此方方法223.3測測量系系統(tǒng)雙性性（R&R）3.4零零件變變差零件數(shù)N23.6532.7042.3052.0861.9371.8281.7491.67101.62舉一典型型情況說說明此方方法233.5總總變差差3.6各各變差差占總變變差的百百分比%AV=AV/TVX100%R&R=R&R/TVX 100%PV=PV/TVX100%EV=EV/TVX100%舉一典型型情況說說明此方方法24應(yīng)同時將將EV、AV、R&R各值與與公差帶帶寬度比比較，得得出各變變差占公公差帶的的百分比比。%R&R可接受受的條件件是：30%不不可

10、接受受，應(yīng)改改進(jìn)。舉一典型型情況說說明此方方法25數(shù)值10%的的誤差測測量系統(tǒng)統(tǒng)可接受受.10%數(shù)值30%的的誤差測測量系統(tǒng)統(tǒng)不能接接受,須須予以以改進(jìn). 進(jìn)行行各種勢勢力發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題并并改正，必要時時更換量量具或?qū)α烤咧刂匦逻M(jìn)行行調(diào)整, 并對對以前所所測量的的庫存品品再抽查查檢驗, 如發(fā)發(fā)現(xiàn)庫存存品已超超出規(guī)格格應(yīng)立即即追蹤出出貨通知知客戶, 協(xié)調(diào)調(diào)處理對對策.量具R&R的可接受受性準(zhǔn)則則：26習(xí)題：XYZ公司根據(jù)據(jù)控制計計劃中要要求針對對游標(biāo)卡卡尺作R&R分析，選選定3名名操作者者A、B、C，選定10個被測測零件，按1、2、10編號，其所測測結(jié)果記記錄在表表中，請請根據(jù)所所測結(jié)果果計算：E

11、V=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根據(jù)%R&R的計算結(jié)結(jié)果請判判定此游游標(biāo)卡尺尺是否符符合要求求？27穩(wěn)定性分分析之執(zhí)執(zhí)行:選取一個個樣品,并建立可可追溯標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)之真真值或基基準(zhǔn)值,若無樣本本則可從從生產(chǎn)線線中取一一個落在在中心值值域的零零件,當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值,且應(yīng)針對對預(yù)期測測試值的的最低值值，最高高值及中中程數(shù)的的標(biāo)準(zhǔn)各各取得樣樣本或標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件,并對每個個樣本或或標(biāo)準(zhǔn)件件單獨測測量并繪繪制控制制圖.(所以可能能是須做做三張控控制圖來來管制儀儀器之高高、中、低各端端，但一一般而言言，只需需做中間間值那個個就可以以了)28定期(時時、天

12、、周)對對標(biāo)準(zhǔn)件件或樣本本測量35次.注意,決定樣本本量及頻頻度的考考慮因素素應(yīng)包括括要求多多長時間間重新校校正或修修理次數(shù)數(shù),測量系統(tǒng)統(tǒng)使用的的頻度與與操作環(huán)環(huán)境(條件)等.將測量(數(shù)據(jù))值標(biāo)記記在X-RCHART或XSCHART上.計算管制制界限, 確定定每個曲曲線的控控制限并并按標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)圖判斷斷失控或或不穩(wěn)定定狀態(tài)。穩(wěn)定性分分析之執(zhí)執(zhí)行:29計算標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差,并與測量量過程偏偏差相比比較,以評估測測量系統(tǒng)統(tǒng)的重復(fù)復(fù)性是否否適于應(yīng)應(yīng)用。不可以發(fā)發(fā)生此項項之標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差大于于過程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差之之現(xiàn)象，如果有有發(fā)生此此現(xiàn)象，代表測測量之變變異大于于制程變變異，此此項儀器器是不可可接受的的。穩(wěn)定性分分析之執(zhí)執(zhí)

13、行:30穩(wěn)定性之之判定：穩(wěn)定性性之判定定一般之之方式和和控制圖圖之判定定方式是是一致的的(一)不可以有有點子超超出控制制界限，(二)不可以有有連續(xù)三三點中有有二點在在A區(qū)或A區(qū)以外之之位置，(三)不可以有有連續(xù)五五點中有有四點在在B區(qū)或B區(qū)以外之之位置，穩(wěn)定性分分析之執(zhí)執(zhí)行:31(三)不可有連連續(xù)八點點在控制制圖之同同一側(cè)，(四)不可以有有連續(xù)七七點持續(xù)續(xù)上升或或下降之之情形；如果有以以上之情情形，代代表儀器器已不穩(wěn)穩(wěn)定，須須做維修修或調(diào)整整，維修修及調(diào)整整完后須須再做校校正以及及穩(wěn)定性性之分析析。穩(wěn)定性分分析之執(zhí)執(zhí)行:32偏倚分析析之執(zhí)行行:獨立取樣樣法:選取一個個樣品,并建立可可追溯標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

14、之真真值或基基準(zhǔn)值,若無樣本本則可從從生產(chǎn)線線中取一一個落在在中心值值域的零零件,當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值,且應(yīng)針對對預(yù)期測測試值的的最低值值，最高高值及中中程數(shù)的的標(biāo)準(zhǔn)各各取得樣樣本或標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件,每個樣本本都要求求單獨分分析，并并對每個個樣本或或標(biāo)準(zhǔn)件件測量10次,計算其平平均值,將其當(dāng)成成“基準(zhǔn)值”.由一位作作業(yè)者以以常規(guī)方方式對每每個樣本本或標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件測量量10次.并計算出出平均值值,此值為“觀測平均均值”.33計算偏倚倚:偏倚=觀觀察平平均值基準(zhǔn)值制程變差差= 6如果需要要一個指指數(shù)，把把偏倚乘乘以100再除除以過程程變差(或公差差)，就就把偏倚倚轉(zhuǎn)化為為過程變變差(或或公差)的百分分比，偏偏倚占過過

15、程變差差的百分分比計算算如下：偏倚%=100(偏偏倚)/過程變變差偏倚占公公差百分分比采用用同樣方方法計算算，式中中用公差差代替過過程變差差。偏倚分析析之執(zhí)行行:34針對偏倚倚之部份份，判定定之原則則為：重要特性性部份其其偏倚%須=10%；一般特性性其偏倚倚%須30%；應(yīng)依據(jù)據(jù)儀器之之使用目目的來說說明其接接受之原原因。其偏倚%大于30%者，此項項儀器不不適合使使用。偏倚分析析之執(zhí)行行:35偏倚較大大的可能能原因：標(biāo)準(zhǔn)或基基準(zhǔn)值誤誤差，檢檢驗校準(zhǔn)準(zhǔn)程序。儀器磨損損，主要要表現(xiàn)在在穩(wěn)定性性分析上上，應(yīng)制制定維護(hù)護(hù)或重新新修理的的計劃。制造的儀儀器尺寸寸不對。儀器測量量了錯誤誤的特性性。儀器校準(zhǔn)準(zhǔn)

16、不正確確，復(fù)查查校準(zhǔn)方方法。評價人員員操作儀儀器不當(dāng)當(dāng)，復(fù)查查檢驗方方法。儀器修正正計算不不正確。36線性分析析之執(zhí)行行獨立取樣樣法:針對產(chǎn)品品所須使使用之范范圍，利利用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件或產(chǎn)產(chǎn)品樣本本(一般區(qū)分分為五個個等分，其范圍圍須包括括產(chǎn)品之之規(guī)格公公差之范范圍)來做儀器器之線性性分析，如果是是采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件須須有真值值，如果果是使用用產(chǎn)品樣樣本時，則這些些的產(chǎn)品品樣本須須先經(jīng)精精密測量量十次以以上，再再予以平平均，以以此當(dāng)做做是真真值或或基準(zhǔn)準(zhǔn)值。由一位作作業(yè)者以以常規(guī)方方式對每每個樣本本或標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件測量量10次.并計算出出平均值值,此值為“觀察平均均值”.37計算偏倚倚:偏倚=觀察平均均值基準(zhǔn)值

17、過程變差差= 6繪圖:X軸=基準(zhǔn)值Y軸=偏倚其方程式式為:y=a+bx再分別計計算其截距，斜斜率，擬擬合優(yōu)度度，線性性，線性性%等線性分析析之執(zhí)行行38線性=(斜率)*(過程變差差)%線性=100%線性過過程變差差=100%(斜率)線性分析析之執(zhí)行行Linest, SlopeInterceptCorrel39判定:針對重要要特性其其線性度度%5%一般特性性其線性性度%10%以上者判判為不合合格，此此項之儀儀器不適適合使用用。線性分析析之執(zhí)行行40測量系統(tǒng)統(tǒng)為非線線性的可能原因因：在工作范范圍內(nèi)上上限或下下限內(nèi)儀儀器沒有有正確校校準(zhǔn)最小或最最大值校校準(zhǔn)量具具的誤差差磨損的儀儀器儀器固有有的設(shè)計計

18、特性41何謂計數(shù)數(shù)型量具具就是把各各個零件件與某些些指定限限值相比比較，如如果滿足足限值則則接受該該零件，否則拒拒收。計數(shù)型量量具不能能象計量量型量具具指示一一個零件件多幺好好或多幺幺壞，它它只能指指示該零零件被接接受還是是拒收。42小樣法之之做法先選取二二十個零零件來進(jìn)進(jìn)行。選取二位位評價人人以一種種能防止止評價人人偏倚的的方式兩兩次測量量所有零零件。在選取二二十個零零件時，必須有有一些零零件稍許許高或低低于規(guī)范范限值。所有的測測量結(jié)果果(每個零件件測四次次)一致則接接受該量量具，否否則應(yīng)改改進(jìn)或重重新評價價該量具具，如果果不能改改進(jìn)該量量具，則則不能被被接受并并且應(yīng)找找到一個個可接受受之替

19、代代測量系系統(tǒng)。43典型的計計數(shù)型量量具研究究小樣法法的表格格：44大樣法對于某計計數(shù)型量量具，用用量具特特性曲線線(GPC)的概念來來進(jìn)行量量具研究究，GPC是用于評評價量具具的重復(fù)復(fù)性和偏偏倚。這種量具具研究可可用于單單限值和和雙限值值量具。對于雙限限值量具具，假定定誤差是是線性一一致的，只需檢檢查一個個限值。45大樣法之之做法一般地，計數(shù)型型量具研研究包括括獲得多多個被選選零件的的基準(zhǔn)值值。這些些零件經(jīng)經(jīng)過多次次(m)評價，連連同接受受總次數(shù)數(shù)(a)，逐個零件件地記錄錄，從這這些結(jié)果果就能估估計重復(fù)復(fù)性和偏偏倚。46第一步驟驟選取零件件。最根根本的是是已知研研究中所所用零件件的基準(zhǔn)準(zhǔn)值。

20、應(yīng)應(yīng)盡可能能按實際際情況等等間隔選選取八個個零件，其最大大和最小小值應(yīng)代代表該過過程范圍圍八個零件件必須用用量具測測量m=20，并記錄接接受的次次數(shù)(a)。47第二步驟驟對于整個個研究，最小的的零件必必須a=0，最大的零零件a=20，記錄接受受的次數(shù)數(shù)(a)。其余1a19。如果不滿滿足這些些準(zhǔn)則，必須用用量具測測量更多多的已知知其基準(zhǔn)準(zhǔn)值的零零件(X)。直到滿足足上述條條件。如果最小小值零件件的a0，那幺選取取越來越越小的零零件所評評價直至至a=048如果，最最大值零零件的a20,那么選取取越來越越大的零零件并評評價直至至a=20。如果六個個零件不不滿足1a19，在全范圍圍內(nèi)的選選取點選選取額外外零件，這些點點可選在在量具研研究已測測量的零零件測量量中間點點。第三步驟驟49計算各個個零件的的接收概概率：50偏倚(Bias)之計算51偏倚是否否