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1Slide1MSATrainingMEASUREMENTSYSTEMSANALYSIS测量系统分析(第三版)Slide2MSATraining0.MSA与ISO/TS16949第一章测量系统总指南1.1引言、目的和术语1.2测量过程1.3测量的策略和计划1.4测量问题1.5测量不确定度第二章用于评估测量系统的基本概念2.1测量系统评定的两个阶段2.2测量系统研究的准备2.3结果分析第三章对简单测量系统的推荐实施办法3.1试验程序范例3.2计量型测量系统研究—指南3.3计数型测量系统的研究附录1变差源矩阵附录2测量系统分析方法应用时机目录Slide3MSATraining要求条文ISO/TS16949技术规范7.6.1•为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应用于控制计划中提及的测量系统。•所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。(如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究)。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。0.ISO/TS16949与MSA(为什么要做MSA)2Slide4MSATraining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。•ISO/TS16949手册强调要有证据证明上述要求已达到。•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手册中，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。0.ISO/TS16949与MSA(为什么要做MSA)Slide5MSATraining1.1引言、目的和术语1.1.1引言1)测量数据的应用比以前更多更广泛了。例如:现在,是否对制造过程进行调整的决定通常以测量数据为基础。2)测量数据的另一个用途是确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系。第一章测量系统总指南Slide6MSATraining1.1.2测量数据的质量1)数据质量的评价•数据的质量取决于从处于稳定条件下进行操作的测量系统中，多次测量的统计特性。测量结果与“真”值的差越小越好。•通常用来描述测量数据质量的统计特性是某测量系统的偏倚(bias)及变差(variance)。2)计量型数据的质量•均值与真值(参考值)之差。•变差大小。3)计数型数据的质量•对产品特性产生错误分级的概率。第一章测量系统总指南3Slide7MSATraining4)可以用精密度和准确度来表示数据的质量。•精密度：指多次重复测量用一个量时各测量值之间彼此相符合的程度，它表示测量过程中随机误差的大小，常用标准差表示。•准确度：指多次测量的平均值与直值相符合的程度，它表征测量系统中系统误差的大小，常用绝对误差表示，即就是偏倚。•精密度与准确度分别对应着变差与偏倚。第一章测量系统总指南Slide8MSATraining准确度高(偏倚小)准确度低(偏倚大)精密度高(变差小)精密度低(变差大)精密度准确度第一章测量系统总指南Slide9MSATraining1.1.3目的1)介绍MSA方法，主要用于工业界的测量系统2)不作为所有测量系统分析的概念，主要的焦点是对每个零件能重复读数的测量系统。3)对于其它形式的测量系统可提供参考。第一章测量系统总指南4Slide10MSATraining1.1.4术语1)测量(Measurement)：赋值给具体事物,以表示它们之间关于特定特性的关系。2)量具(Gage)：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在工厂现场的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。3)测量过程(Measurementprocess)：赋值过程定义为测量过程。第一章测量系统总指南Slide11MSATraining测量过程图示输出输入图1-1程序方法测量过程材料设备数据人第一章测量系统总指南Slide12MSATraining4)测量系统(Measurementsystem)：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。测量系统应具备的特性：•处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。•测量系统的变异性(Variability)小于过程变异性。•测量系统的变异性小于技术规范界限。•测量增量(increments)小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。•当被测项目变化时，测量系统统计特性的昀大变差小于过程变差和规范宽度较小者。第一章测量系统总指南5Slide13MSATraining5)标准(Standard)•用于比较的可接受偏倚•接收的准则•一已知的值,在不确定度(uncertainty)的指定范围内,被接受而为一真值(truevalue)•参考值(referencevalue)6)分辨率(Resolution)•别名:昀小可读单位、测量分辨率、昀小刻度极限•由设计所确定的固有特征•一个仪器测量的昀小刻度单位•通常被显示为测量单位7)参考值(referencevalue)•某一个物品的可接受数的值•常被用来替代真值使用第一章测量系统总指南Slide14MSATraining8)位置变差(Locationvariation)类型定义图示准确度(Accurace)•与真值或可接受的参考值“接近”的程度。偏倚Bias•是测量结果的观测平均值与参考值的差值。•是测量系统的系统误差所构成。•其中基准值可以通过更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确认。偏倚参考值测量系统的平均值第一章测量系统总指南Slide15MSATraining第一章测量系统总指南稳定性Stability•随时间变化的偏倚值。•一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计受控状态。•别名:漂移(drift)。线性Linearity•在量具正常工作量程内的偏倚值的差值。•多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。•是测量系统的系统误差所构成。时间无偏倚基准值观测的平均值6Slide16MSATraining9)宽度变差(Widthvariation)类型定义图示精确度(Precision)•每个重复读数之间的“接近”程度。•是测量系统的随机误差所构成。重复性Repeatability•同一评价人，使用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得测量值变差。•是在固定的和已定义的测量条件下,连续(短期内)多次测量中的变差。•通常被称为EV—设备变差(EquipmentVariation)•设备(量具)能力或潜能。•系统内部变差。重复性第一章测量系统总指南Slide17MSATraining再现性Reproducibility•不同评价人使用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。•在对产品和过程进行鉴定时,误差可能是评价人、环境(时间)、或方法。•通常被称为AV—评价人变差(AppraiserVariation)。•系统之间(条件)的变差GRR(或量具的重复性和再现性)(GageR&R)•量具的重复性和再现性:测量系统重复性和再现性联合估计值•测量系统的能力:取决于所用的方法,可能包括或不包括时间的影响再现性操作者C操作者B操作者A再现性参考值CBA第一章测量系统总指南Slide18MSATraining测量系统能力(MeasurementSystemCapability)•测量系统变差的短期估计值(例:“GRR”,包括图表法)测量系统性能(MeasurementSystemPerformence)•测量系统变差的长期估计值(例:长期控制图法)敏感度(Sensitivity)•敏感度是指能产生一个可检测到输出信号的昀小输入。•敏感度由量具设计(解析度)、固有质量、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。一致性(Consistency)•随时间重复性变化的程度•一致的测量过程是在宽度(变差)方面处于统计受控状态第一章测量系统总指南7Slide19MSATraining10)系统变差(SystemVariation)测量系统的变差可分类为:•能力(Capability):短期内读数的变化量。•性能(Performance):长期读数的变化量,以总变差(Totalvariation)为基础。•不确定度(Uncertainty):有关被测值的数值估计范围,相信真值都被包括在该范围之内。第一章测量系统总指南Slide20MSATraining1.1.5标准的传递1)标准传递等级系统国际标准国家标准地方标准公司标准测量结果图1－2标准的传递2)追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。3)校准程序：用来传递测量的程序。国家实验室国家认可的校准机构企业的校准实验室生产现场检测设备制造厂基准值第一章测量系统总指南Slide21MSATraining1.2测量过程1.2.1测量过程1)有效地管理任何过程的变差,需要以下知识:•过程应该做什么•会出什么错•过程正在做什么2)规范及工程要求决定过程应该做什么:•过程失效模式分析及后果分析(PFMEA)的目的是确定与潜在过程失效有关的风险,并且在这些失效发生之前提出要采取的纠正措施。PFMEA的结果将转移到控制计划中。•通常评估过程参数或结果可以获得过程正在做什么的知识。该活动通常称之为检验,且这检验本身就是一个过程。第一章测量系统总指南8Slide22MSATraining3)一般过程4)测量过程•测量和分析活动是一个过程——测量过程•这意味着首先要识别顾客的要求,顾客是过程的拥有者,管理者必须提供资源以采购必要的和足够的设备来完成工作操作输入输出分析测量被管理的过程决定数值第一章测量系统总指南Slide23MSATraining1.2.2测量系统的统计特性1)一个理想的测量系统是每次使用时均能产生“正确的”测量结果,每个测量都会遵循某个标准。能够产生这样的测量结果的测量系统被称为具有如下的统计特性:零变差、零偏倚,及对其所测量的产品被错误分析的可能性为零。第一章测量系统总指南Slide24MSATraining第一章测量系统总指南2)测量系统的质量通常仅仅取决于经过一段时间后产生数据的统计特性。3)管理者有责任为昀佳的数据应用,识别昀为重要的统计特性,也有责任确保使用这些特征作为选择测量系统的依据,为了达到以上的目的,需要将这些统计特性具体定义,并且规定测量它们的可接受方法。9Slide25MSATraining4)尽管每个测量系统可能被要求具有不同的统计特性,有一些基本的特性来定义一个“好”的测量系统,包括:•具有足够的分辨力和敏感度。测量的增量(increment)应该小于测量目的的相应的过程变差或规范限值(specificationlimit)。通常被称为10比1规则,也就是说仪器的分辨力应该能将公差(或过程变差)划分为10等份或者更多。•测量系统应处于统计受控状态。这意味着在重复测量条件下,测量系统中的变差只能由普通原因(commoncause)造成,而不能由特殊原因(specialcause)造成。这种情况下可称之为具有统计的稳定性,并且可以通过控制图法进行评价。第一章测量系统总指南Slide26MSATraining第一章测量系统总指南•为了产品控制,测量系统的变差必须小于规范限值。以特性的公差来评估测量系统。•为了过程控制测量系统的变差应该能证明具有有效的精密度,并且小于制造过程的变差。6σ的过程变差和/或MSA研究中的总变差可用来评估测量系统。•测量系统的统计特性随着被测量的项目不同可能会发生变化。如果这样,测量系统昀大(昀坏)的变差必须小于过程变差或规范限值。Slide27MSATraining1.2.3变差的来源1)与所有过程类似,测量系统受到变差的随机原因和系统原因的影响,这些变差的来源是由于普通原因和特殊原因造成的,为了控制测量系统的变差:•识别潜在的变差来源。•消除(如有可能)或监控这些变差的来源。