第七单元---MSA测量系统分析

MeasurementSystemAnalysis---张世忠--佳声企管策动企业竞争力--ISO/TS16949系列课程第七单元MSA测量系统分析何谓「MSA」MSA（MeasuremtSystemAnalysis缩写）中文译为「量测系统分析」简称为MSA。MSA大体而言乃是评价「量测系统」的品质，即意味着检查量测系统变异的大小，与决定影响此变异的因素。◎注1：「量具」：任何用来产生数据的设备或工具。◎注2：「量测系统」：操作程序，操作环境、量具、软体与人员等用以测量品质特性数据的组合。--佳声企管策动企业竞争力--MSA目的应用统计方法来分析量测或试验设备的变异-----准确度、精密度（再现性）、再生性、稳定性及线性，以作为规划下列事项着参考：O设备是否需校验？O是否可供使用？O是否有人为因素造成之疏失？O是否需修订校验的周期及频率？--佳声企管策动企业竞争力--量测系统的统计特性1.量测系统必须在管制状态下（统计稳定性）O量测系统所产生的变异仅由正常（机遇）的原因而非特定（非机遇）的原因所造成。2.与制程的变异相比较，量测系统的变异必须很小。3.与规格相比较，量测系统的变异必须很小。4.量具的最小刻度增量，必须比制程变异或规格为小。O（通常要求此最小刻度的增量必须小于制程的变异或规格的1/10）--佳声企管策动企业竞争力--评价量测系统是否适合其测量的功能，通常区分为二个阶段：1.依照统计性质测试量测系统是否符合任务的要求。O测试结果2.每隔一段时间量测系统必须重复测试其统计性质的适当性。◎定期请专人校正或维护量测系统。◎了解校正或维护的效果。量测系统管理通则可以接受→继续使用无法接受→校正或更换--佳声企管策动企业竞争力--评价量测系统能力的三大基本课题1.此量测系统的鉴别力是否足够？◎若量具的最小测量单位太大，以至于无法侦测制程的变异，则称之为缺乏鉴别力。此项鉴别力可以用「管制图」来判定。2.此量测系统是否会随着时间的变化，呈现不稳定的现象？3.测量的误差（或变异）是否非常小？--佳声企管策动企业竞争力--良率—常态分布-6O-5O-4O-3O-2O-1O0O1O2O3O4O5O6OppmLSLUSLDefective3173004550027000.0020.5763-6O-5O-4O-3O-2O-1O0O1O2O3O4O5O6O68.27%95.45%99.73%99.994%99.99994%99.9999998%--佳声企管策动企业竞争力--全距（R）管制图0.070.0640.060.050.040.030.0250.020.010●●●123451234512345●●●●●●●●●●操作员A操作员B操作员C所有的全距皆落在全距管制上下限之间，因此操作员使用量具之稳定性良好。UCLCLLCL--佳声企管策动企业竞争力--平均值（X）管制图1.101.00.90.80.70.60.5123451234512345●●●●●●●●●●●●●●操作员A操作员B操作员C在3个零件平均值中，仅2个数值落在管制上下之间，因此量测系统之鉴别力甚佳。（注：此与系统管制图判读之观念完全相反。）UCLCLLCL--佳声企管策动企业竞争力--量测系统的五种变异形态1.准确度2.再现性（精密度）3.再生性4.稳定性5.线性最常用者为「量具的再现性与再生性」（GaugeR&R)评价法。--佳声企管策动企业竞争力--准确度真值准确度准确度（Accuracy)特性的真值与一群量测数据平均值之间的差异。观测的平均值--佳声企管策动企业竞争力--再现性再现性（Repeatability):量测设备由同一个作业人员经多次量测同一物品时其量测之数值再现之能力。再现性--佳声企管策动企业竞争力--再生性再生性（Reproducibility)：由不同的作业人员，使用相同的量测设备，量测同一物品，其量测值相互之间的差异。操作者B操作者C操作者A--佳声企管策动企业竞争力--稳定性稳定性（Stability):特定的物品，由同一个作业人员与量测设备，于不同时间内量测时所产生的变异。稳定性时间2时间1--佳声企管策动企业竞争力--量测系统变异原因的探讨1.量具本身2.测量者的个人误差3.外部条件的误差（如：环境变化）4.物（如：测试点的不同）5.夹持方式--佳声企管策动企业竞争力--量测系统变异分析时应考量因素1.决定需调查何种类别的变异？2.作业人员对量测过程有何影响？3.决定量测多少的样品及其需要重复量测的次数？4.量测设备的最小刻度应为所测量值的10倍精密度以上。5.该项量测设备是否可能会受到使用环境变化的影响？--佳声企管策动企业竞争力--平均值与全距法（AverageandRangeMethod)GaugeR＆R之目的乃在于以统计的手法评估数据间的变异有多少是由量具所产生的，有多少是由使用量具的操作员产生等等问题。平均值与全距法（AverageandRangeMethd,以下简称AR法）则是经常使用于GaugeR＆R的变异分析研究，AR法的优点为：（1）计算简便（2）若每一个Cell内（见下表）所测量反复次数t10,则此法之准确度极高（注：若t10,则建议改用“变异数分析法”）。--佳声企管策动企业竞争力--数据配置表零件（n)操作员（m)12…j…n平均值1R11R12R1jR1nX12R21R22R2jR2nX2:ⅰRⅰ1Rⅰ2RⅰjRⅰnXⅰ:mRm1Rm2RmjRmjXm平均值X1X2…XjXn操作员平均值(XO)零件平均值(XP)定义：Ro=操作员全距（操作员平均值之最大值减最小值）。Rp=零件全距（零件平均值之最大值减最小值）。R=所有全距之总平均。--佳声企管策动企业竞争力--d2数据表23456789101112131415123456789101112131415151.411.281.251.211.191.181.171.171.161.161.161.151.15.1.151.151.1281.911.811.771.751.741.731.731.721.721.721.711.711.711.711.711.6932.242.152.122.112.102.692.092.082.082.082.082.072.072.072.072.0592.482.402.382.372.362.352.352.352.342.342.342.342.342.342.342.342.3262.672.602.582.572.562.562.552.552.552.552.552.552.552.542.542.5342.832.772.752.742.732.732.722.722.722.722.722.712.712.712.7042.962.912.892.882.872.872.872.862.862.862.852.852.852.852.8473.083.023.013.002.992.992.992.982.982.982.982.982.982.982.982.9703.183.113.113.103.103.103.103.093.093.093.093.093.093.093.093.0783.273.223.213.203.193.193.193.193.183.183.183.183.183.183.183.1733.353.303.293.283.283.273.273.273.273.273.273.273.273.273.263.2583.423.383.373.363.353.353.353.353.353.343.343.343.343.343.343.3303.493.453.433.433.423.423.423.423.423.423.413.413.413.413.413.4073.553.513.503.193.493.493.483.483.483.483.483.483.483.483.483.472tg--佳声企管策动企业竞争力--在量具误差分布呈常态分配的假设之下，宽度5.15Oe包含99%的量具误差（见下图）。量具误差99%5.15Oe--佳声企管策动企业竞争力--量具的再现性如下：★EV=5.15R/d2量具的再生性为：★AV=（5.15再现性与再生性：★R＆R=(EV)2+（AV）2Rod2)2(EV2nt)PV=（5.15）2－(）零件变异：Rpd2EV2mt--佳声企管策动企业竞争力--计量值测量系统分析零件全变异★TV=（R＆R）2+（PV）2某制程工程师运行欲进行GaugeR＆R的研究以决定此量测系统是否适于测量某塑胶射出成型所产出零件之厚度，今任意选3位熟练的操作员，并自同一批产品中任意选取5个零件定点测量厚度2次，得到如下的数据。--佳声企管策动企业竞争力--＜实例研究＞原始数据表零件操作员123451.68.671.071.08.87.85.97.96.58.592.62.641.051.04.80.83.84.85.54.523.63.641.101.08.84.84.87.88.56.57单位：mm--佳声企管策动企业竞争力--零件操作员12345平均值1.01.01.02.01.01X1…=.8322.02.01.03.01.02X2…=.7733.01.020.01.01X3…=.801平均值.64671.07.8383.895.56--佳声企管策动企业竞争力--数据整理配量表则操作人员人数（m)=3零件数（n)=5反复测量数（t)=2Ro=操作员全距=.832--.773=0.059Rp=零件全距=1.07—0.56=0.51R=全距总平均0.0133因此EV=5.15R/d2=5.15(0.0133/1.15)=0.06表中取g=15,t=2之d2值AV=（5.15）=5.15=0.1579R0d222(EV)nt222(0.059)1.91(0.06)25×2（表中取g=1,t=3之d2值）)(()R＆R=（EV）2+（AV）2=（0.06）2+（0.1579）2=0.1689PV=（5.15）（）=（5.15)()=1.0288（表中取g=1,t=5之d2的值）TV=（R＆R）2+（PV）2=（0.1688）2+（1.0288）2=1.0432RPd2(EV)2mt(0.51)22.48(0.06)23×22.48--佳声企管策动企业竞争力--量具重复性和再现性报告零件编号和名称：量具名称：日期：特性：量具编号：执行者：规范：量具型式：从数据表：R=0.3417XDIFF=0.4446Rp=3.511测量单元分析总变差%（TV）重复性—设备变差（EV）%EV=100[EV/TV]EV=R×K1=100[0.20188/1.14610]=0.3417×0.5908=17.62%=0.20188再现性—评价人变差（AV）%AV=100[AV/TV]AV==100[0.22963/1.14610]==20.04%=0.22963n=零件r=试验次数重复性和再现性（GRR）GRR===0.30575零件变差PV）%PV=100[PV/TV]PV=Rp×K3=100[1.10456/1.14610]=1.10456=96.38%总变差（TV）TV===1.14610(XDIFF×K2)2－(EV2/(nr))(_0.4446×0.5231)2－(0.201882/(10×3))EV2+AV2(0.201882+0.229632)GRR2+PV2(0.305752+(1.104562)试验次数K120.886230.5908评价人人数23K20.70710.5231零件数量K320.707130.523140.446750.403060.374270.353480.337590.3249100.3146--佳声企管策动企业竞争力--%GRR=100[GRR/TV]=100[0.30575/1.14610]=26.6