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测量系统分析-MSAMeasurementSystemsAnalysis•MSA系统可以让你获得什么？–接受新测量设备的准则；–一种测量设备与另一种测量设备的比较；–评价怀疑有缺陷的量具的依据；–维修前后测量设备的比较；–计算过程变差所需的方法，以及生产过程的可接受性水平；总过程变差过程变差测量系统变差LSLUSL标准的传递/溯源性国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认可的校准机构公司标准企业的校准实验室测量结果生产现场检测设备制造厂•是否有足够的分辨力和灵敏度？•（10比1规则:测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。）•分辨力:“系统检测并如实显示的参考值的变化量。也可称为可读性或分辨率.”，如：0.01mm和0.001mm。卡尺和千分尺分辨力。•灵敏度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信号的最小输入。它是测量系统对被测特性变化的回应。灵敏度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。它通常被表示为一测量单位。影响灵敏度的因素包括：–一个仪器的衰减能力；操作者的技能；测量装置的重复性；对于电子或气动量具，提供无漂移操作的能力；仪器使用所处的条件，例如：大气条件、尘土、湿度•▲准确度(Accuracy)X→μ或称偏移(BIAS):•量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准）值的位置。•▲精密度(Precision)σ或称变差(Variation):•利用同一量具，重复量测相同工件同一质量特性，所得数据之变异性。是指数据的分布。基准值：为了比较的一个一致认可的值有时也称为：●可接受的值●常规值●指定值●最佳估算值●标准测量●测量的标准量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值A具有最佳准确度B具有最佳精密度C的准确度好于B比较A和C的表现：标准：零件：仪器：人/程序：环境SWIPE量测数值分析输入输出可接受可能可接受需改善量测系统数据的类型类别定义举例1、计量型数据通过测量过程可以定量的得出实际测量数值，其数值可与基准值比较数量级测试结果2、计数型数据通过测量过程无法得出具体测量数值，只可定性的得出测量结果的。好与坏，通过与不通过接收与不接收测量系统分析的目的•■确定所使用的数据是否可靠:•测量系统分析还可以：–■评估新的测量仪器–■将两种不同的测量方法进行比较–■对可能存在问题的测量方法进行评估–■确定并解决测量系统误差问题•影响测量系统的因素:–量具(Gage)–人(People)–测量技术(MeasurementTechnique)–测量程序(MeasurementProcedure)–软件(Software)–环境(Environment)–其它因素(OtherFactors)•实施要点说明•对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。•测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。•经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。•PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。•APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。•SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。•标识、监视与测量设备及其校准状态。•当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果作确认。•确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放。•应用MSA手册中规定的方法•测量系统分析(MSA)由哪些部分组成?–量具重复性–量具再现性–偏倚–线性–稳定性分析方法•重复性与再现性–极差法；测量变异近似值；只提供总体情形；–平均值极差控制图法；把变异分为重复性和再现性；–方差分析法；把变差分为四类：零件、评价人、零件与评价人的交互作用、量具重复性误差。•偏倚或线性：–独立样本法–图表法——平均值标准差控制图•稳定性：–平均值极差或平均值标准差控制图•重复性(Repeatability)：又称测量设备的变异(EquipmentVariation，EV)，是由同一位评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时所得的测量值变异。主要反映：量具变异。重复性产生重复性的一般原因：仪器自身问题；零件在仪器中位置变化。重复性重复性的计算公式：)),(%.(99,15.5)(.,)(222可从附表一中查得量乘以评价人数量及零件数依赖于试验次数布测量结果的代表正态分为仪器变差或重复性为重复测量的平均极差式中的估计为变差重复性标准偏差或仪器gmddREVRdRe•分析重复性-极差控制图•如果所有极差都受控，则仪器变差和测量过程在研究期间是一致的；–如果一名评价人失控，那么他的方法与其他人不同；–如果所有评价人都失控，则必须改进测量技术；•再现性(Reproducibility)：又称评价人变异(AppraiserVariation,AV)，指不同评价人采用相同测量仪器，测量同一零件的同一特性时，测量平均值的变异。主要反映:人的变异再现性•再现性的表达方式：–再现性的标准偏差：σo=Ro/d2(Ro为评价人最大平均值减去最小平均值)。–再现性AV=5.15Ro/d2。(d2的值取决于评价人的人数m和参与计算的极差的个数g=1,可从附表一中查得)–由于量具变差影响了该估计值，必须通过减去重复性部分来调整。–调整后的再现性的标准偏差：σo=AV/5.15.,:])()15.5([]15.5[222试验次数零件数量式中校正过的再现性rnnrdRAVeo•再现性研究：–均值控制图（评价人对每个零件的平均值绘制而成）；注意：控制限以重复性误差为基础而不是零件间变差。如果只有30%或少于一半的平均值在限值外，则测量系统不足以检测出零件间变差。•重复性与再现性之间比较：–如果重复性＞再现性：•仪器需要维护；•量具应重新设计来提高刚度；•夹紧和检验点需要改进；•存在过大的零件内变差；–如果再现性＞重复性：•评价人需要更好的培训如何使用量具和读数•量具刻度盘上的刻度不清楚；•需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性•好的测量系统应该具备：–统计稳定性：只有正常原因，没有异常原因–测量系统的变差过程的变差–测量的分辨率=1/10*[5.15*过程变差]–线性较好–保证测量结果的一致性;•零件间变差：由同一或不同的评价人，采用同一个的测量仪器，测量不同零件的同一特性时零件测量平均值的变差。–零件间标准偏差：σp=Rp/d2（Rp为样品平均值极差）。–零件间变差：PV=5.15Rp/d2。(d2取值取决于量具研究使用的零件数m和参与计算的极差个数g=1，可从固定附表中查得)。测量系统R&R计算公式tpmtmoemTVRR15.515.5&2222总过程变差总过程标准偏差测量系统变差测量系统标准偏差%100/%:%100]/&[&%:%100/%:%100/%:TVPVPVTVRRRRTVAVAVTVEVEV差的百分比零件间变差占总过程变变差的百分比测量系统变差占总过程过程变差的百分比测量系统的再现性占总过程变差的百分比测量系统的重复性占总GRR制作方法•1.取样：–取包含10个零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围；–指定评价人A、B、C，并按1至10给零件编号，使评价人不能看到这些数字；–如果校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；–让评价人A以随机的顺序测量10个零件，并让另一个观测人记录结果。让评价人B以同样的方法测量10个零件；同样C测试；–使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程3次；2.收集数据评价人A评价人B零件123451234512172202172142162162162162162202216216216212219219216215212220试验3216218216212220220220216212220均值216.3218.0216.3212.7218.3218.3217.3215.7213.3220.0级差1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.0评价人A均值的均值216.3评价人B均值的均值216.93.测量系统R&R的初步判定将每个评价人/零件组合的均值画在均值图中,均值图的控制限由下式计算:1.2145.2023.16.2162.2195.2023.16.216:6.2162/2.43322RAXLCLRAXUCLXXxX图控制限总平均值•将每个评价人/零件组合的极差画在极差图中,极差图的控制限由下式计算:000.04.6575.2,00.0:5.210/253443DRLCLDRUCLDDRRRR图控制限•重复性和再现性的计算:–重复性标准偏差（量具标准偏差）：–重复性：45.172.15.22dRe5.745.115.515.5eEV重复性和再现性的计算:19.015.50.115.5/:0.1]355.7[]2.2[])()15.5([]15.5[:2.241.16.015.5/15.56.03.2169.216222222AVnrdRAVdRRoeooo校正的评价人标准偏差校正过的再现性再现性零件间变差计算:8.1250.215.515.5:50.248.2/2.6/:2.60.2132.219:2PPpPPVdRR零件间变差零件间标准偏差样本平均值极差测量系统R&R计算和分析9.1490.215.515.5:6.747.115.515.5&:90.247.150.2:47.119.045.1:22222222tmmptoemTVRR总过程变差测量系统变差总过程变差的标准偏差测量系统标准偏差%9.85%100/%:%7.50%100]/&[&%:%28.1%100/%:%33.50%100/%:TVPVPVTVRRRRTVAVAVTVEVEV差的百分比零件间变差占总过程变变差的百分比测量系统变差占总过程过程变差的百分比测量系统的再现性占总过程变差的百分比测量系统的重复性占总•当重复性（EV）变异值大于再现性（AV）时可采取下列措施：•测量仪器需要维修保养。•可能需要对量具进行重新设计，以获得更好的严格度。•需要对量具的夹紧或固定装置进行改进。•零件内变差太大。•当再现性（AV）变异值大于重复性（EV）时可采取下列措施：•需要更好的对评价人进行如何使用和判读该测量仪器的培训。•量具需要校准或刻度不清晰。•可能需要辅助仪器协助作业者使用量具。•测量系统重复性和再现性占总过程变差的百分比（%R&R）的可接受性准则：–%R＆R＜10%，分级数（ndc）大于或等于5，测量系统可接受；–10%≤%R＆R＜30%，—根据应用的重要性、量具成本和维修的费用等可能是可接受的；–%R＆R≥30%，—测量系统需要改进。•线性(Linearity)：•线性是指量具在工作量程内，偏倚量之差异分布状况（偏倚值的差值）。即偏移随量程的变化。量程较低部分量程较高部分线性图其中：x:基准值y:偏倚y=a+bx，b：斜率线性的表达方式：]))(([]))(([][)())(()(22222222nyynxxnyxxyRnxanybnxxnyxxya•线性的表达方式：–线性回归直线的拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系.–线性=|斜率|×（过程变差）–%线性=100[线性/过程变差]–拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系,其取值范围为[0,1],越接近于1表示线性关系越强。–注意:线性是由最佳拟合直线的斜率而不是拟合优度的值确定的，一般地，斜率越低，量具线性越好。•测量系统非线性的可能原因：–在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；–最小或最大值校准量具的误差；–磨损的仪器；–仪器固有的设计特性；•可以用以下指南进行线性评价：•1）由于存在过程变差，选择g≥5