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MSAMeasurementSystemsAnalysis测量系统分析AIAGMSA-3MeasurementSystemsAnalysisManualEdition:ThirdEditionAutomotiveIndustryActionGroup/01-May-2003/MSA与ISO/TS16949•ISO/TS16949：2009•7.6.1测量系统分析•为分析各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划提出的测量系统。所用的分析方法及接收准则，必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致。如果得到顾客的批准，也可以采用其它分析方法和接收准则。4(一)管理的对象、过程计量管理的对象是测量装置相关的人员、财、物、时间和信息。通过目标、计划、组织、指导、控制和管理等六个环节完成。(二)管理所需的组织结构A)通常企业建立如下图所示的计量体系国家标准计量室量具日常管理检测用量具标准计量器具辅助量具生产用量具5B)职责1.计量检定a.维持公司标准有效及校正用设备的精度.b.定期校验各部门的量具.c.进行测量装置及设备的处置.d.新购量规仪器的验收及有问题时的处置.e.各部门使用的量规仪器使用及更新规划.2.使用部门a.量规仪器的保管b.使用者对量规仪器的保养.c.配合计量室的工作.6操作操作操作测量过程决定被管理的过程一般过程数值输入输出7校准标准工作标准基准基准传递标准传递标准检查标准参考标准测量及试验设备8国家标准参考标准工作标准生产用量具波长的标准互相标准的比较测定仪镭射光测量仪标准块规/比较测定仪三次元测量仪块规固定装置千分尺9准确度(ACCURACY):重复测量的平均值与标准值之差。它反映测量结果中系統误差的影响程度.精密度(PRECISION):重复测量时，测量数据之间差异的程度。它反映测量活动中随机误差的影响。精确度标准值平均值精确度10测量不确定度(WNCERTAINTY)测量结果与标准值间的差异。因测量误差存在而对量值不能肯定的程度。......24232221uuuuUt是所有误差平方和的平方根。•一组条件下观察结果的集合，•既可以是连续的(一个量值和测量单位)•又可以是离散的(属性数据或计数数据如成功／失败、好／坏、过／不通过等统计数据)。•测量：赋值（或数）给具体物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。•量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。测量和试验设备（M＆TE）完成一次测量所必需的所有测量仪器，测量标准，基准材料以及辅助设备。•分辨力（DISCRIMINATION）一个测量仪器对标准测量单位可再分的程度1:10经验法则•鉴别力（RESOLUTION）一个测量仪器监测出被测量量的变差的能力•分辨力（续）1:10经验法则测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测量范围的十分之一。传统：此范围就是产品公差范围；最近：此范围指过程变差，即10比1规则被解释为测量设备能够分辨至少十分之一的过程变差。这符合持续改进的原理。（即过程的焦点是顾客指定的目标值）。•最小的读数单位、刻度限度；•由设计决定的固有特性；•测量或仪器输出的最小刻度；•1:10经验法则（过程变差与公差较小者）。一个数据分级定义：考虑整个测量系统变差时的数据分级大小(ndc)。Ndc=1.41×(PV/GRR)左图：只能表明过程是否正在生产合格零件。Numberofdataclassification2~4个数据分级•左图：只能粗略估计过程。•不能用于计量控制。5个或更多个个数据分级左图：可用于计量控制图达到5个以上分级数建议使用6σ-10+104个分级数10个分级数•分辨力（续）•由于经济和物理上的限制，测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立的或不同的被测特性。被测特性将测量值划分为不同的数据组。在同样的数据组里的各个零件将有同样的被测特性值。•如果测量系统缺乏分辨力，对于识别过程变差或量化单个零件特性而言，这个系统也许不是一个合适的系统，应使用更好的测量技术。•分辨力（续）•如果该分辨力不能探测过程变差，其用于分析过程是不可接受的；并且如果它不能探测特殊原因的变差，则其不能用于控制。•参见下图•分辨力不足的情况可能会在控制图中表现出来，参见图表X-R控制图分辨率=0.0010。1450。1400。135样本均值子组0515202510UCL=0.1444Mean=0.137LCL=0.13500.020.010.00样本极差R=0.00812ULC=0.01717LCL=0X-R控制图分辨率=0.010。1450。1400。135样本均值子组0515202510UCL=0.1438Mean=0.1397LCL=0.13590.020.010.00样本极差R=0.0068ULC=0.01438LCL=0•分辨力（续）•上述两控制图取自同样的数据，不同之处就是一个分辨力是0.001,另一个是0.01,但控制图显示的结果却是不同,一个受控,一个失控,为什么?•失控的原因是分辨力不足.•分辨力（续）•当使用稳定的，“最高等级的”，并在切实可行的技术限值内的测量系统后，可以达到稳定的，高能力的过程。•然而，有效分辨率也许不足，并且进一步改进测量系统变得不可行了。在这些特殊的情况下，测量计划需要其它代替性的过程监测技术。只有具有一定资格的，熟悉测量系统和过程的技术人员，才能作出决定并用文件记录。这些都要求获得顾客的批准，并在控制计划中文件化。•偏倚是对同样的零件的同样特性，真值（基准值）和观测到的测量平均值的差值。•稳定性（或漂移）是测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差。•稳定性是偏倚随时间的变化。•线性在设备的预期操作（测量）范围内偏倚的不同被称为线性。线性可以被认为是关于偏倚大小的变化。•线性的总结√整个正常操作范围的偏倚改变√整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系√测量系统的系统误差分量重复性√由一位评价人多次使用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差√在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差√通常指E.V.－设备变差√仪器（量具）的能力或潜能√系统内变差•再现性√由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差√对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差√通常指A.V－评价人变差√系统间（条件）变差•GRR或量具R﹠R√量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性合成的估计，换句话说，GRR等于系统内部和系统之间的方差的总和。σGRR²=σ再现性²+σ重复性²•在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念，溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。•溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是”测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确度的不间断的比较链相联系”。•背景需要对两个重要的方面进行评定：1）验证在适当的特性位置正在测量正确的变量。若适用还要验证夹紧和锁紧。另外，还要识别与测量相互依赖的任何关键的环境因素。2）确定测量系统需要具有何种统计特性才是可接受的。•测量系统必须处于统计控制中。即测量系统变差只能是由于普通原因，而不是由于特殊原因造成的。•测量系统的变异必须比制造过程的变异小。•测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度过程变异和公差带两者中精度较高者的1/10。•测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。测量系统最大最坏变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。1.测量系统是否具有足够的分辨力。2.测量系统在一定时间内是否在统计上保持一致。3.统计性能在预期范围内是否一致；用于过程分析和控制是否可接受。阶段1了解测量过程，以及该过程是否满足要求？阶段2测量过程随时间的推移是否满足要求？测量分析方法样本量抽样方法/测量人员数测量频次使用表格稳定性分析251次/小时、天、周2-5均值极差图偏倚性分析11次/小时、天、周15Excel表线性分析51次/小时、天、周12/件Excel表重复性和再现性103人3Excel表计数型MSA203人2Excel表计数型信号法MSA203人2Excel表计数型解析法8120正态分布表破坏型MSA303人2Excel表当选择或制定一个评定方法时，应考虑的问题：•试验中是否应使用可溯源的标准？•应考虑使用盲测法以免受霍桑效应的干扰；•试验成本；•试验所需要的时间；•明确术语的定义•是否由这个测量系统取得的测量结果要与另外一个测量系统的取得的测量结果对比？•第2阶段试验应每隔多久进行一次？•特殊测量系统的特殊问题。1)先计划要使用的方法。2)评价人的数量、样品数量及重复读数次数。考虑：(a)尺寸的关键性；(b)零件结构。3)评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选；4)样品的选择对正确的分析至关重要；5)仪器的分辨力至少直接读取特性的预期变差的1/106)确保测量方法正在测量特性的尺寸并遵守规定的测量程序。为最大限度地减少误导结果的可能性，应采取下列步骤：•1)测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不应知道哪个被编号的零件正在被检查，以避免可能的认识偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零件，并相应记下数据，即评价人A，零件1，第一次试验；评价人B，零件4，第二次试验等。•2)在设备读数中，测量值应记录到仪器分辨率的实际限度。机械装置必须读取和记录到最小的刻度单位。对于电子读数测量计划必须为记录所显示的最右有效数位建立一个通用的原则。模拟装置应记录至最小刻度的一半或灵敏度和分辨力的极限。对于模拟装置，如果最小刻度为0.0001，则测量结果应记录到0.00005。•3)研究工作应由了解进行可靠研究的重要性的人员进行管理和观察。当制定第１阶段或第２阶段试验计划时，有几方面因素需要考虑：㊣要求有多少样品和重复的读数？所要求的零件的数量将取决于被测特性的重要性以及测量系统变差估计中所要求的置信水平。㊣评价人对测量过程有何影响？若有可能，平时使用该测量装置的评价人应该包括在本研究中。㊣评价人对测量设备的校准是否可能是引起变差的一个显著原因？若是，评价人应该在获取每组读数之前重新对设备进行校准。第1阶段明确测量过程。确定该测量系统是否具有所需的统计特性。如果确定该测量系统不具备正确的特性，则不再使用它。确定那种环境因素对测量系统有显著影响。以验证该测量系统是可行的，具有持续恰当的统计特性。第2阶段证明该测量系统持续具有恰当的统计特性。作为组织正常的校准程序、维护程序、计量程序的一部分日常工作。测量系统的变差源（用因果图分析）•S-标准•W-工件（零件）•I-仪器•P-人/程序•E-环境I类错误好判“坏”→生产者风险，误发警报II类错误坏判“好”→消费者风险，或漏发警报对产品决策的影响测量系统变异性的影响对过程决策的影响•把普通原因报告为特殊原因•把特殊原因报告为普通原因新过程的接受测量数据质量？与在稳定的操作条件下由一个测量系统获得的多个测量值的统计特性有关基准值是一个可溯源的标准值。如果没有，可在已经测量的数据中选定一个中程数。即选择一个较准确的量具，对被测零件测量10次，计算其平均值；这个平均值可作为本次测量的基准值。评价测量系统的第1步——验证该系统一直在测量正确的变量。评价测量系统的第2步——确定该测量系统必须具有什么样可接受的统计特性。人设备零件方法环境检验要求测量具造成的重复误差测试仪器刚度、夹紧装置松动等。评价人的误差评价人测试能力、测试方法的掌握程度、量具刻度盘刻