测量系统分析(MSA)作业指导书

东莞力嘉塑料制品有限公司测量系统分析（MSA）作业指导书编号：WI-DGQC-WK-02-01版次：01日期：2007-05-20受控印章力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题日期i目录一、目的.............................................................................................3二、参考文件......................................................................................3三、术语.............................................................................................3四、测量系统分析...............................................................................3（一）分析的原则.........................................................................3（二）稳定性分析.........................................................................4（三）偏倚分析.............................................................................5（四）线性分析.............................................................................6（五）双性（GRR或R&R）分析................................................8（六）计数型量具的测量系统分析..............................................13力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题日期ii修改记录修改序号修改页号修改内容日期--发放第一稿力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-171一、目的为公司各类简单的计量型、计数型量具的测量系统分析提供指导。二、参考文件测量系统分析参考手册第三版三、术语1、测量系统误差模型：本作业指导书采用的误差模型为S.W.I.P.E模型，该模型指出测量系统变差来源于以下几大方面：标准（Standard）、零件（Work）、仪器（I）、人员/程序（Person/Procedure）、环境（E）2、测量系统：对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合。3、分辨力：测量装置和标准的测量分辨率、刻度限制、或最小可检出的单位。与最小可读单位研究，即通常所说的最小刻度值，但当仪器刻度较粗略时，允许将最小刻度值估读为原来的一半作为仪器的可视分辨力。4、重复性：当测量条件已被确定和定义——在确定的零件、仪器、标准、方法、操作者、环境和假设之下，测量系统内部的变差。5、再现性：传统上将再现性称为“评价人之间”的变差（AV）。指的是不同评价人使用相同的仪器对同一产品上的同一特性，进行测量所得的平均值的变差。但对于操作者不是变差的主要原因的测量过程，上述说法是不正确的。ASTM的定义为：现现性是指测量的系统之间或条件之间的平均值变差。它不但包括评价人的变差，同时还可能包括：量具、试验室及环境的不同，除此之外，还包括重复性。6、偏倚：对相同零件上同一特性的观测平均值与真值（参考值）的差异。7、线性：在测量设备预期的工作（测量）量程内，偏倚值的差异。四、测量系统分析（一）分析的原则1、测量系统分析的对象测量系统分析针对的对象是控制计划中提及的测量系统。本作业指导书针对的是非破坏性的测量系统分析，关于破坏性的测量系统的分析见《测量系统分析》参考手册第三版。2、测量系统分析时机当出现以下情况时，应进行测量系统分析：n新汽车产品项目开发时或客户有要求时；n测量系统变更时，如新购量具替换控制计划中规定的量具、量具的校准方法或测量程序发生变化等情况。3、计量型量具的分辨力力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-172应用10:1原则检查测量仪器是否具有足够的分辨力。所谓10:1原则是指仪器的可视分辨力至少应为被测特性公差和过程变差两者之间较小者的十分之一。（二）稳定性分析①取得一个样件，并建立参考值。建立参考值最好能够追溯到相关标准（如国家标准、二级标准等）。因此，样件可以送到有资格的外部实验室测试，或用三坐标（CMM）检测仪进行检测。但如果不能得到上述参考值，那么可以选择一件落在生产测量范围中间的生产件，并将它指定为偏倚分析的基准件，在实验室内测量该零件，测量次数必须大于或等于10次(力嘉要求为30次)，并计算读数的平均值，将平均值视为“参考值”。②每天测量样件五次。③将数据按时间顺序画在Xbar-R图上。④将数据输入Excel自编的测量系统分析之RD-DGQC-RP-26-01《MSAStabilityReport》（见图1）表格计算控制限，评价是否有不受控或不稳定的情况。图1MSAStabilityReport力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-173（三）偏倚分析公司对偏倚进行研究采用的方法是“独立样件法”。①取得一个样件，并建立参考值。（同上）②让一个评价者以正常方式测量样件，测量次数不得少于10次。测量次数最好不超过15次(力嘉要求为15次)。③操作员在《MSABias收集数据表》记录下测量的数值。④计算读数的平均值。计算公式为：nXXnii∑==1式中：n为读数的个数⑤计算重复性标准差。计算公式为：*2dR=重复性s式中：R表示所记录的读数的极差；d2*可以从附录1中查到，取g=1，且m=n。如果已进行GRR研究（且有效），重复性标准差计算应该取决于该研究结果。⑥确定偏倚的t统计值（t-statistic）偏倚=观测到的平均测量值-参考值nrbss=t=bs偏倚式中：rs=重复性s；n=m⑦如果0落在偏倚值附近的1-α置信度界限内，则偏倚在α水准上是可接受的。置售度界限的计算公式为：上限=偏倚+()21,as-×vbt下限=偏倚-()21,as-×vbt式中：V表示自由度，在附录1中可查到；21,a-vt可以利用标准t分布表查到。注：所使用α水准取决于敏感度的水准。如果α置信度水准不是使用0.05（95%置信度），则应该得到顾客的同意。⑧为减少计算工作量以及在计算工作中疏漏,可以省略以上第四到第七步骤,将数据输入Excel自编的测量系统分析之RD-DGQC-RP-22-01《MSABiasReport》（见图２）表格自动计算并出图，评价0是否落在95%置信度界限内，如果是即可接受，否则不可接受并要重做偏倚分析。如果偏倚在统计上不等于0，检查是否存在以下原因：ø基准件或参考值有误，检查确定标准件的程序。ø仪器磨损。力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-174ø仪器产生错误的尺寸。ø仪器所测量的特性有误。ø仪器没有经过适当的校准。对校准程序进行评审。ø评价者使用仪器的方法不正确。对测量指导书进行评审。ø仪器纠正的指令错误。见图２MSABiasReport（四）线性分析1、图示法①选择至少五个零件（g≥5），以覆盖被研究量具的整个工作量程。②对每个零件进行全尺寸测量，以确定每个零件的参考值，并确定是否覆盖了被研究量具的整个工作量程。③让经常使用该量具的操作者按正常程序测量每个零件至少10次（m≥10）。注：测量时，尽量随机选择零件，以提高分析的可信度。④计算零件每次测量的偏倚，以及每个零件的偏倚平均值。偏倚i,j=Xi,j-（参考值）i力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-175mmjjii∑==1,偏倚偏倚式中：i为零件序；j为测量次数的序号；Xi,j表示第i个零件第j次的测量读数⑤在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚及偏倚的平均值。⑥应用以下公式，计算并画出最适合的线（拟合直线）及该线的置信度区间，并在线性图上画出来。最适合的线（拟合直线）的方程为：y=aX+b其中：a=()∑∑∑∑∑-⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛-2211xgmxyxgmxy=斜率（Slope）b=XaY-=（∑y-a∑x）/gm=中心（Intercept）对于一个已知的X0，α的置信度区间为：上限为：()⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛--+++∑--sxxxxgmtaxbigm2122021,20)(1a下限为：()⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛--+-+∑--sxxxxgmtaxbigm2122021,20)(1a式中：s=22---∑∑∑gmyxaybyiiii；(S为Y估计值的标准误差)⑦在线性图上画出“偏倚=0”的直线，如果“偏倚=0”的整个直线都位于置信度区间以内，则该测量系统的线性是可接受的。2、数值法⑧如果图示法分析表明该测量系统的线性是可接受的，则应存在以下情况：斜率a=0，截距（中心）b=0因此，下面式子应该成立：|ta|=()⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎝⎛-∑2xxsai≤tgm-2,1-a/2力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-176|tb|=()sxxxgmbi⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎝⎛-+∑221≤tgm-2,1-a/2如以上两式不成立，应检查线性图是否画错、计算是否准确。注：数值法即可与图示法同时使用，也可单独使用(力嘉将数值法和图示法同时使用并利用Excel开发自编了测量系统分析软件之RD-DGQC-RP-25-01《MSALinearityReport》（见图３）。⑨为减少计算工作量以及在计算工作中疏漏,将数据输入RD-DGQC-RP-25-01《MSALinearityReport》表格自动计算并出图，如果|ta|和|tb|同时小于t58,975则表明该测量系统的线性可接受,否则不可接受并要重做线性分析。注：预设α=0.05;由t-分布表,取(gm–2)=58自由度,并取概率为0.975,可查出关键值:t58,975=2.00172图３MSALinearityReport（五）重复性与再现性（GRR或R&R）分析进行复性与再现性研究有三种不同的方法：极差法、均值-极差法、方差分析法，力嘉公司采用的研究方法是“均值-极差法”。因此，本节主要讲解“均值-极力嘉精密有限公司VIGORPRECISIONLTD.ISO/TS16949:2002工作指示（測量系統分析）WI-DGQC-WK-02-01标题2007-7-177差法”的操作方法，关于另外两种方法的详细讲解，请参阅第三版《测量系统分析手册》。均值极差法（X-R）是一种可同时对测量系统提供