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测量系统分析培训教程一Preparedby:fjhuangApr05,2015第一章测量系统分析（MSA）简介-2-第一章测量系统分析（MSA）简介什么是测量系统分析？测量系统分析，首先要了解什么是：“量”?量:量(quantity）：----是指现象，物体或物质的特性，其大小可用一个数和一个参数对象表示。注：量可指一般概念的量（如长度，电阻等)和特定的量(如圆的半径，钠的波长，电阻器的电阻等)。参照对象可以是一个测量单位，测量程序，标准物质或其组合。-3-什么是测量系统分析？测量测量(measurement）：----通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。这个定义由美国标准局(NBS)Ｃ.Eisenhart1963）首次提出。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。注：测量不适用于标称特性。[标称特性--不以大小区分的现象，物体或物质的特性。(如性别)]测量意味着量的比较并包括实体的计数。测量的先决条件是对测量结果预期用途相适应的量的描述、测量程序以及根据规定测量程序（包括测量条件)进行操作的经校准的测量系统。第一章测量系统分析（MSA）简介-4-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。定义为量具是实物量具的简称，它是一种在使用时具有固定形态、用以复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具。什么是测量系统分析？第一章测量系统分析（MSA）简介量具按其用途可分为三大类：1、标准量具。指用作测量或检定标准的量具。如量块、多面棱体、表面粗糙度比较样块等。2、通用量具（或称万能量具）。一般指由量具厂统一制造的通用性量具。如直尺、平板、角度块、卡尺等。3、专用量具（或称非标量具）。指专门为检测工件某一技术参数而设计制造的量具。-5-测量系统：是与量测结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合.什么是测量系统分析？测量系统:定义为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。第一章测量系统分析（MSA）简介-6-第一章测量系统分析（MSA）简介什么是测量系统分析？MSA--测量系统分析MeasurementSystemAnalysisMSA:测量系统分析：是指用统计学的方法来了解测量系统中的各个波动源，以及他们对测量结果的影响，最后给出本测量系统是否符合使用要求的明确判断的过程。-----测量系统分析的简称-7-为什么要进行测量系统分析？第一章测量系统分析（MSA）简介I、坏产品总是称为坏的II、可能做出潜在的错误决定III、好产品总是称为好的IIII下限目标IIIII上限是产品的问题还是测量系统出现了问题呢？？？当出现错误的判定的时候-8-第一章测量系统分析（MSA）简介为什么要进行测量系统分析？流程A流程B哪个过程的产品质量比较好呢？-9-第一章测量系统分析（MSA）简介我们所观测到的产品变异里包含了实际产品变异和测量系统的变异.假如测量系统的变异比较大时会发生什么样的问题?实际制程变异偏倚稳定性线性已观测的制程变异测量系统的变异组内变异组间变异正确度精密度sP2sT2sR&R2sT2=sP2+sR&R2sR&R2=sAV2+sEV2重复性再现性为什么要进行测量系统分析？-10-第一章测量系统分析（MSA）简介低质量数据的原因和影响1.低质量数据的普遍原因之一是变差太大2.一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境的相互作用造成的。3.如果相互作用产生的变差过大，那么数据的质量会太低，从而造成测量数据无法利用。如：具有较大变差的测量系统可能不适合用于分析制造过程，因为测量系统的变差可能掩盖制造过程的变差。为什么要进行测量系统分析？-11-第一章测量系统分析（MSA）简介1.理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。2.每次测量结果总应该与一个标准值相符。3.一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零变差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。理想的测量系统为什么要进行测量系统分析？-12-为什么要进行测量系统分析？第一章测量系统分析（MSA）简介①评估新的测量仪器②将两种不同的测量方法进行比较.③对可能存在问题的测量方法进行评估.④确定并解决测量系统误差问题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：-13-第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？MSA分析的对象TS-16949标准----7.6监视和测量设备的控制为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，应进行适当统计研究。此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统。所用的分析方法及接收准则，应符合与顾客关于测量系统分析的参考手册的要求.。如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。PPAP手册中规定:对新的或维修后的量具测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究APQP手册中规定:MSA分析计划及分析报告为产品/过程确认阶段的输出之一.-14-第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？测量系统分析评定阶段第一阶段（使用前):---确定统计特性是否能够满足需要？---确定环境因素是否有影响?第二阶段（使用过程）:---确定是否能持续地具备恰当的统计特性?-15-第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？1）.新生产之产品偏差(PV)有不同时;分析时机4）.易损耗之仪器必须注意其分析频率。3）.新操作人员，评价者偏差(AV)有不同时;2）.新仪器，设备偏差(EV)有不同时;-16-第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？仪器(量具)工作件(零件)扩大量测系统变异变异性敏感性接触几何变形效应一致性单一性重复性再现性使用假设稳健设计偏移线性稳定性校准预防性维护维护创建公差发展的变异发展设计变异－夹持－位置－测量站－测量探测器相互关连的特性清洁适合的数据工作的定义弹性变形质量弹性特性支撑特性隐藏的几何可追溯性校准热扩散系数弹性特性人员/程序环境教育身体的限制程序目视标准工作规定工作态度经验培训经验培训理解技能人因工程照明压力振动空气污染几何的兼容性阳光人工阳光阳光温度人员空气流程热的系统平等化－系统构成要素周期标准与环境的关系标准数据变差的来源-17-：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如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？测量变差的来源-18-第一章测量系统分析（MSA）简介如何进行测量系统分析？为了有效地控制任何过程变差，需要了解：▲.过程应该做什么?▲.什么能导致错误?▲.过程在做什么?▲.规范和工程要求规定过程应该做什么。?过程失效模式及后果分析（PFMEA）是用来确定与潜在过程失效相关的风险，并在这些失效出现前提出纠正措施。PFMEA的结果转移至控制计划。通过评价过程结果或参数，可以获得过程正在做什么的知识。这种活动，通常称为检验.确定或否认过程是以稳定的方式操作并符合顾客规定的目标。这种检查行为本身就是过程。测量过程-19-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性5.测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。1.测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性。2.测量系统的变差必须比制造过程的变差小。3.变差应小于公差带。4.测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一。-20-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统的误差正确度(Accuracy):测量值和真值之间的差异(准确度)☞偏倚(Bias),线性(Linearity),稳定性(Stability)精度低,正确度差精度低,正确度高精度高,正确度低精度高,正确度高测量系统的精度及正确度测量系统分析的特性精密度(Precision):用同样的仪器对同样的部品反复测量时产生的测量值的散布☞重复性(Repeatability),再现生(Reproducibility)-21-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性五性分析测量过程变差:对大多数测量过程而言，总测量变差通常被描述为正态分布。正态概率被设想成测量系统分析的标准方法。事实上，有一些测量系统并不是正态分布，如果仍假设该测量系统为正态分布，MSA的分析方法可能会过高评价测量系统误差;因此应充分识别和评价。测量系统误差可以分成五种类型：1.Stability稳定性2.Bias偏倚(Bias)3.Linearity线性4.Repeatability重复性(precision精度)5.Reproducibility再现性位置变差宽度变差-22-第一章测量系统分析（MSA）简介什么是准确度(Accuracy)?真值正确度量测系统的平均值真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。☞实际值(真值)和观察平均之间的差异.测量系统分析的特性偏倚(Bias)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）值的位置偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。-23-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性稳定性(Stability)什么是稳定性(Stability)?☞最少2次以上在不同时期对同样的部品利用同样的量具测量时所得到的测量平均值之间的差异.☞仪器设备因磨损,气温,湿度等环境变化和时间的经过而对测量结果产生影响.稳定性Time1Time2时间经过是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。-24-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性正确度偏差大正确度偏差小LSLUSL测定值真值真值测定值什么是线性(Linearity)?对量具的操作范围或者标准范围的正确性的评价.线性(Linearity)在量具正常工作量程内的偏倚变化量，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构成。线性误差----衡量通过的整个量程范围的端点组成直线的最大偏差。即实测曲线与理想直线之间的偏差-25-第一章测量系统分析（MSA）简介☞在量具规定的操作范围内比较正确度后进行评价.即,在规定的操作范围内的两个极限区间最少各研讨1次正确度后得到的差值.☞量具通常是在操作范围的下限(或者规格值)比上限它的正确度差.测量系统分析的特性线性(Linearity)-26-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性精密度什么是精密度(Precision)?要求所加工的零件的尺寸达到的准确程度,也就是容许误差的大小，容许误差大的精密度低，容许误差小的精密度高.精密度可以简称为精度.描述测量数据的分散程度.重复性和再现性是精密度的两个极端值，分别对应于两种极端的测量条件：1.重复性表示的是几乎相同的测量条件（称为重复性条件）,重复性衡量的是测量结果的最小差异；好的精密度是保证获得良好准确度的先决条件,一般说来，测量精密度不好，就不可能有良好的准确度。反之，测量精密度好，准确度不一定好，这种情况表明测定中随机误差小，但系统误差较大。2.再现性表示的是在完全不同的条件（称为再现性条件），衡量的是测量结果的最大差异，此外还可考虑介于中间状态条件的所谓中间精密度条件-27-第一章测量系统分析（MSA）简介测量系统分析的特性重复性(Repeatability):“得到具有一贯性的结果”反复测量时的变异☞一名测量者对同样的部品用同样的仪器对同样的特性在比较短的时间内反复测量