測量系統(tǒng)分析MSA培訓教材

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MeasurementSystemsAnalysis

測量系統(tǒng)分析

MSA

ThirdEdition12我們的約定請將所有學員分組，每組推選一名組長，組長會同組員給自己的小組起一個有趣的名字。專心聽講（請“收聲”）。積極思維（杜絕“魚眼”現(xiàn)象）?；訉W習（敞開心胸、積極投入，但須避免“小兒多動癥”）。休息時間（允許短時外出、保持安靜）請勿在課室內(nèi)吸煙。3前言課程內(nèi)容：為什么要實施MSA?什么是MSA?如何實施MSA?如何分析MSA?培訓目標:了解MSA5性分析,及應用5性分析確保量測系統(tǒng)能滿足測試過程中的要求。學員能力要求：理工科大學(專)畢業(yè)，三年以上年工作經(jīng)驗，對“數(shù)理統(tǒng)計和概率論”有所了解。4測量系統(tǒng)分析■為分析在各種測量和試驗設備系統(tǒng)測量結(jié)果存在的變差，應進行適當統(tǒng)計研究。■此要求必須適用于在控制計劃中提出的測量系統(tǒng)。■所用的分析方法及接收準則，應符合與顧客關于測量系統(tǒng)分析的參考手冊的要求。■如果得到顧客批準，也可采用其它分析方法和接收準則。PPAP手冊中規(guī)定:■對新的量具測量和試驗設備應參考MSA手冊進行變差研究APQP手冊中規(guī)定:,■MSA分析計劃及分析報告為<產(chǎn)品/過程確認階段>的輸出之一.0.MSA分析的對象TS-16949標準7.6

監(jiān)視和測量設備的控制第一章測量系統(tǒng)基礎知識56測量系統(tǒng)與過程決策測量系統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)7那個制程較好呢？8部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.52B=2.00測量儀器-分辨率■分辨率(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

▲為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。Q&A:請問以下兩種量具的分辨率分別是多少？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▲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9什么是測量系統(tǒng)？為什么要做測量系統(tǒng)分析？要求：（5分鐘時間）

1.每名學員均要寫；

2.組長派一名代表回答；

3.完全正確的一組加4分;10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(jié)果的整個過程。與所有過程相似，測量系統(tǒng)的變差受隨機的和系統(tǒng)的變差源影響，即由普通原因和特殊原因造成。為了控制測量系統(tǒng)的變差：1識別潛在的變差源；2排除(可能時)或監(jiān)控這些變差源。變差來源于S(標準)、W(工件)、I(儀器)、P(人/程序)、E(環(huán)境)。11影響測量準確度的因素有哪些12數(shù)據(jù)變差的來源儀器(量具)工作件(零件)擴大量測系統(tǒng)變異變異性敏感性接觸幾何變形效應一致性單一性重復性再現(xiàn)性使用假設穩(wěn)健設計偏移線性穩(wěn)定性校準預防性維護維護創(chuàng)建公差發(fā)展的變異發(fā)展設計變異－夾持－位置－測量站－測量探測器相互關連的特性清潔適合的數(shù)據(jù)工作的定義彈性變形質(zhì)量彈性特性支撐特性隱藏的幾何可追溯性校準熱擴散系數(shù)彈性特性人員/程序環(huán)境教育身體的限制程序目視標準工作規(guī)定工作態(tài)度經(jīng)驗培訓經(jīng)驗培訓理解技能人因工程照明壓力振動空氣污染幾何的兼容性陽光人工光陽光陽溫度人員空氣流程熱的系統(tǒng)平等化－系統(tǒng)構(gòu)成要素周期標準與環(huán)境的關系標準13LSLUSL兩類錯誤■

I型錯誤:生產(chǎn)者風險誤發(fā)警報好零件有時會被判為“壞”的

■

II型錯誤:消費者風險或漏發(fā)警報壞零件有時會被判為“好”的LSLUSLI型錯誤:II型錯誤14III好零件總是好的I壞零件總是壞的II可能做出潛在的錯誤決定測量系統(tǒng)變差對產(chǎn)品和過程的決策影響對產(chǎn)品的影響:因此1.改進過程，減少變差，II區(qū)的零件最少2.改進測量系統(tǒng)，減少測量系統(tǒng)的誤差對過程的影響：普通原因特殊原因特殊原因普通原因相對于公差，對零件做出錯誤決定的潛在因素只在測量系統(tǒng)誤差于公差交叉時存在15用過程來分析量測過程：標準：零件：儀器：人/程序：環(huán)境SWIPE量測數(shù)值分析輸入輸出可接受可能可接受需改善量測系統(tǒng)如果測量的方式不對，那么好的結(jié)果可能被測為壞的結(jié)果，壞的結(jié)果也可能被測為好的結(jié)果，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。16新過程的接受■新過程：如機加工、制造、沖壓、材料處理、熱新過程的接受處理，或采購總成時，作為采購動的一部分，經(jīng)常要完成一系列步驟?！龉烫帉υO備的研究以及隨后在顧客處對設備的研究?！鋈绻a(chǎn)用量具不具備資格卻被使用。如果不知道是儀器問題，而在尋找制程問題，就會白費努力了。第二章測量系統(tǒng)分析準備1718MSA分析方法的分類重復性分析再現(xiàn)性分析線性分析穩(wěn)定性分析偏倚分析位置分析變異分析穩(wěn)定性分析信號分析風險分析小樣法大樣法偏移分析穩(wěn)定性分析變異分析計量型計數(shù)型破壞型MSA●極差法●均值極差法（包括控制圖法）●ANOVE法（方差分析法）19測量數(shù)據(jù)分為幾種類型？要求：（5分鐘時間）

1.每名學員均要寫；

2.組長派一名代表回答；

3.完全正確的一組加4分;20測量分析系統(tǒng)(MSA)的類別-計量型-計數(shù)型案例分析假設你現(xiàn)在要做測量系統(tǒng)分析請問你需要做準備工作嗎？如過需要請說明有哪些準備工作2122測量系統(tǒng)研究的準備先計劃將要使用的方法。例如，通過利用工程決策，直觀觀察或量具研究決定，是否評價人在校準或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性(不同人之間)影響可以忽略，例如按按鈕，打印出一個數(shù)字。評價人的數(shù)量，樣品數(shù)量及重復讀數(shù)次數(shù)應預先確定。在此選擇中應考慮的因素如下：尺寸的關鍵性：關鍵尺寸需要更多的零件和／或試驗，原因是量具研究評價所需的置信度。零件結(jié)構(gòu)：大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗。23測量系統(tǒng)研究的準備由于其目的是評價整個測量系統(tǒng)，評價人的選擇應從日常操作該儀器的人中挑選。樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍。有時每一天取一個樣本，持續(xù)若干天。這樣做是有必要的，因為分析中這些零件被認為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品變差的全部范圍。由于每一零件將被測量若干次，必須對每一零件編號以便識別。儀器的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一，例如特性的變差為0.001，儀器應能讀取0.0001的變化。確保測量方法(即評價人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸。24如何取樣呢？要取多少？25取樣的代表性不具代表性的取法26取樣的代表性具代表性的取法27在分析時要注意哪些事項呢28測量系統(tǒng)研究注意事項測量應按照隨機順序，以確保整個研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機分布。評價人不應知道正在檢查零件的編號，以避免可能的偏倚。但是進行研究的人應知道正在檢查那一零件，并記下數(shù)據(jù)。在設備讀數(shù)中，讀數(shù)應估計到可得到的最接近的數(shù)字。如果可能，讀數(shù)應取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度為0.0001，則每個讀數(shù)的估計應圓整為0.00005。研究工作應由知其重要性且仔細認真的人員進行。每一位評價人應采用相同方法，包括所有步驟來獲得讀數(shù)。29測量系統(tǒng)分析時機新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時新儀器，EV有不同時新操作人員，AV有不同時(appraiser)依照規(guī)定的頻次對儀器進行MSA。第三章計量型測量系統(tǒng)分析3031穩(wěn)定性時間1時間2是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。1.穩(wěn)定性(Stability)32決定要分析的測量系統(tǒng)選取一標準樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員連續(xù)測量25組數(shù)據(jù)每次測量2~5次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，并用圖判定是否穩(wěn)定后續(xù)持續(xù)點圖，判圖保留記錄穩(wěn)定性分析:33穩(wěn)定性分析:決定要分析的測量系統(tǒng)選取一標準樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員連續(xù)測量25組數(shù)據(jù)每次測量2~5次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩(wěn)定後續(xù)持續(xù)點圖，判圖保留記錄產(chǎn)品特性/控制計劃中所提及的過程特性針對樣本使用更高精密度等級的儀器進行精密測量十次，加以平均，做為參考值。計算每一組的平均值/R值。計算出平均值的平均值/R的平均值。1.計算控制界限:A)平均值圖：Xbarbar+-A2Rbar,XbarbarB)R值圖：D4Rbar,Rbar,D3Rbar2.劃出控制界限,將點子繪上3.先檢查R圖，以判定重復性是否穩(wěn)定。4.再看Xbar圖，以判定偏移是否穩(wěn)定。5.若控制圖穩(wěn)定，可以利用Xbarbar-標準值，進行偏差檢

定，看是否有偏差。6.若控制圖穩(wěn)定，利用Rbar/d2來了解儀器的重復性。34穩(wěn)定性分析:決定要分析的測量系統(tǒng)選取一標準樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員連續(xù)測量25組數(shù)據(jù)每次測量2~5次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩(wěn)定後續(xù)持續(xù)點圖，判圖保留記錄1.后續(xù)持續(xù)點圖、判圖2.異常的判定a)先檢查R圖，是否連續(xù)25點都在控制界限內(nèi)，以判定重復性是否穩(wěn)定。b)再看Xbar圖，是否連績25點都在控制界限內(nèi)，以判定偏移是否穩(wěn)定。c)若控制圖穩(wěn)定，可以利用Xbarbar-標準值，進行偏差檢定，看是否有偏差。d)若控制圖穩(wěn)定，可以利用Rbar/d2來了解儀器的重復性。e)R圖失控，表明不穩(wěn)定的重復性，可能什么東西松動、阻塞、變化等。f)X-BAR失控，表明測量系統(tǒng)不再正確測量，可能磨損，可能需重新校準。35穩(wěn)定性分析例子10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.43637儀器需要校準，需要減少校準時間間隔儀器、設備或夾緊裝置的磨損正常老化或退化缺乏維護─通風、動力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差校準不當或調(diào)整基準的使用不當儀器質(zhì)量差─設計或一致性不好儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性不同的測量方法─裝置、安裝、夾緊、技術(shù)量具或零件變形環(huán)境變化─溫度、濕度、振動、清潔度違背假定、在應用常量上出錯應用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤不穩(wěn)定的可能原因38基準值觀測平均值偏倚偏倚：是測量結(jié)果的觀測平均值與基準值的差值。真值的取得可以通過采用更高等級的測量設備進行多次測量，取其平均值。2.偏倚(Bias)39決定要分析的測量系統(tǒng)抽取樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-15次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL表格中計算偏倚，并判定是否合格保留記錄偏倚BIAS分析:自控制計劃中去尋找需要分析的測量系統(tǒng)，主要的考慮來自：控制計劃中所提及的產(chǎn)品特性和過程特性40決定要分析的測量系統(tǒng)抽取樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-15次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL表格中計算偏倚是否合格保留記錄偏倚BIAS分析:自生產(chǎn)現(xiàn)場抽取樣本：一般是取在制程中間的產(chǎn)品。拿取此產(chǎn)品到更高精密的測量設備，測量五次，加以平均，取得參考值。如果標準樣本為可溯源的基準值，則直接作為參考值。41決定要分析的測量系統(tǒng)抽取樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-15次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL表格中計算偏倚，并判定是否合格保留記錄偏倚BIAS分析:偏倚=測量平均值－基準值42決定要分析的測量系統(tǒng)抽取樣本，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-15次輸入數(shù)據(jù)到EXCEL表格中計算偏倚，并判定是否合格保留記錄偏倚BIAS分析:結(jié)果判定：如果偏倚<10%就代表沒有明顯的偏移。此是可以接受的。如果偏倚>10%就代表有明顯的偏移。43

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%Bias=100[0.05/0.70]=7.1%表明7.1%的過程變差是偏倚BIAS偏倚BIAS實例44基準值=6.0偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3偏倚練習45直方圖結(jié)果46儀器需要校準儀器、設備或夾緊裝置的磨損磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差校準不當或調(diào)整基準的使用不當儀器質(zhì)量差─設計或一致性不好線性誤差應用錯誤的量具不同的測量方法─設置、安裝、夾緊、技術(shù)測量錯誤的特性量具或零件的變形環(huán)境─溫度、濕度、振動、清潔的影響違背假定、在應用常量上出錯應用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤造成過份偏倚的可能原因47基準值較小的偏倚基準值較大的偏倚量測平均值(低量程)量測平均值(高量程)基準值量測值無偏倚偏倚線性(變化的線性偏倚)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具工作量程內(nèi)的關系是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成3.線性(Linearity)48決定要分析的測量系統(tǒng)抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-12次計算，畫圖判圖，計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調(diào)整保留記錄線性分析:決定要分析的測量系統(tǒng)：從控制計劃當中挑選，需要進行分析的儀器。一般典型包含了產(chǎn)品特性測量儀器以及過程特性測量儀器。測量風險愈高的儀器要愈優(yōu)先分析。線性一般是在制程變異范圍比較寬，只做單點的偏差分析，可能擔心不足時使用。49決定要分析的測量系統(tǒng)抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現(xiàn)場測量人員測量10-12次計算，畫圖判圖，計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調(diào)整保留記錄線性分析:抽取代表制程變異范圍的樣品，4~5個，此時一般由現(xiàn)場當中取出。最好能覆蓋最大值和最小值。針對取出的樣品進行精測利用更高等級的測量設備進行測量十次，將十次的值進行平均，將此平均值做為參考值。50?

3.2線性(Linearity)比較良好的情況在測量范圍全領域基準值和測量平均值一致/沒有偏倚正確地測量.在測量范圍全領域具有常數(shù)倍數(shù)的偏倚./雖有偏倚但是因為大小一定所以可以容易調(diào)整.基準值基準值測量平均偏倚偏倚測量平均基準值基準值51

線性(Linearity)的分析①線性不好的情況

–

測量范圍全領域偏倚(正確度)不一定的情況

無法矯正.偏倚基準值偏倚基準值52線性分析練習零件

n試驗次數(shù)基準值1234567891012.5102.5002.4902.5002.5102.5002.4902.5002.5202.5102.50027.4907.5007.5107.5007.5007.5107.5207.4907.5007.5107.500312.49012.50012.51012.52012.49012.50012.51012.49012.50012.51012.500417.51017.52017.50017.51017.49017.52017.50017.51017.52017.50017.500522.53022.50022.52022.52022.50022.50022.52022.51022.49022.51022.50053儀器需要校準，需減少校準時間間隔；儀器、設備或夾緊裝置磨損；缺乏維護—通風、動力、液壓、腐蝕、清潔；基準磨損或已損壞；校準不當或調(diào)整基準使用不當；儀器質(zhì)量差；—設計或一致性不好；儀器設計或方法缺乏穩(wěn)定 性；應用了錯誤的量具；不同的測量方法—設置、安裝、夾緊、技術(shù)；量具或零件隨零件尺寸變化、變形；環(huán)境影響—溫度、濕度、震動、清潔度；其它—零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、讀錯。線性誤差的可能原因54重復性指由同一個操作人員用同一種量具經(jīng)多次測量同一個零件的同一特性時獲得的測量值變差（四同）4.重復性(Repeatability)

MasterValue55由不同操作人員，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差（三同一異）再現(xiàn)性5.再現(xiàn)性(Reproducibility)InspectorAMasterValueInspectorBInspectorCInspectorAInspectorBInspectorC566.計量型數(shù)據(jù)的均值-極差法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:573.對每個樣品由三個人所測得的9個測試值求平均值，4.總平均值的均值Xp與極差的Ra2.計算A測的所有樣品的總平均值3.總平均值的均值Xa與極差的Ra1.計算A對每個樣品三次測試結(jié)果的均值/極差，58*AV計算中，如根號下出現(xiàn)負值，AV取值0

注:零件均值

注:零件均值

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7.GageR&R判斷原則1.數(shù)值＜10%表示該量具系統(tǒng)可接受。2.10%≦數(shù)值≦30%表示該量具系統(tǒng)可接受或不接受，決定于該量具系統(tǒng)之重要性、修理所需之費用等因素。3.數(shù)值>30%表示該量具系統(tǒng)不能接受，須予以改進。判斷原則60零件(樣品)內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性。儀器內(nèi)部：修理、磨損、設備或夾緊裝置故障，質(zhì)量差或維護不當?；鶞蕛?nèi)部：質(zhì)量、級別、磨損方法內(nèi)部：在設置、技術(shù)、零位調(diào)整、夾持、夾緊、點密度的變差評價人內(nèi)部：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓、感覺、疲勞。環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度