经典MSA培训

MeasurementSystemAnalysisSeptember24,2007讲师：孙杨一、MSA简介1.什么是MSAM:指Measurement测量S:指System系统A:指Analysis分析MSA也就是对量测系统进行分析的方法!22.MSA的重要性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。PROCESS原料人机法环測量測量结果好不好測量3新生产的产品存在较大的产品变差（PV）;引进新仪器时（EV）;测量操作更换新的人员时（AV）;易损耗之仪器必须注意其分析频率;3.什么情况下做MSAEV量具的变差EquipmentVariationAV人员的变差AppraiserVariationPV零件变差PartVariationTV总的变差TotalVariationRepeatability&Reproducibility(R&R)重复性&再现性4通过测量用数字体现的数据，并不是总能代表事实。因此，有必要对数据的信赖性进行确认。＋=真实值(实际产品变差)测量误差(测量变差)测量值(观察的变差)4.测量值的组成要素5测量误差有多大?测量误差的原因是什么?测量工具是否具备分辨率?重复测量也能得到相同的结果吗?用别的测量工具也能得到相同结果吗?测量工具随着时间的推移是否保持稳定状态?怎样提高测量系统?5.MSA分析要确认的信息6理想的测量系统应该是每次都能测出真实值。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：▼Bias偏倚▼Repeatability重复性▼Reproducibility再现性▼Linearity线性▼Stability稳定性6.MSA的统计属性7要观察测量误差的主要原因,“重复性(repeatability)”和“再现性(reproducibility)”.要想解决实际PROCESS的波动，应把握测量系统的波动，并把它与PROCESS波动分离.稳定性线性长期PROCESS波动短期PROCESS波动样品的波动实际PROCESS波动重复性校正测量仪器波动作业者波动(再现性)测量波动观察到的PROCESS波动7.过程波动的主要来源8Environme设备不稳定性测量仪器环境方法配件磨损电力不稳定性标准次序测量系统变差湿度清洁度震动电压变化气温变化材料测量者灰尘/噪音标准材料量产材料良品材料不良材料保管/管理感觉,气氛熟练度测量位置测量次数测量条件8.MSA变差的因果分析9用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、测量程序、测量人员、被测物品和环境的集合。二、MSA相关术语1.测量系统定义1012345好的分辨率12345差的分辨率是指测量装置能够测量到最小可检出的单位。※测量刻度应为产品规格或过程波动的十分之一。2.分辨率11仪器2平均值真实值平均值仪器1仪器2偏倚仪器1偏倚某一物品理论上的真实值或参考值。测量值平均和真实值的差异。3.真实值4.偏倚（Bias)12某标准件，已知值为25.4mm，某机械检查工用精度为0.025mm的游标卡尺测量10次，测量结果如下：25.42525.42525.40025.40025.37525.40025.42525.40025.42525.375把10个测量值相加除以10，得到平均值：25.4051mm偏倚等于平均值减去参考值：25.4051－25.400＝0.0051mm计算偏倚举例13造成过份偏倚的可能原因仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好线性误差应用错误的量具不同的测量方法─设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境─温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误14仪器1:线形性有问题.测量单位0仪器2:线形性没有问题.0测量单位线性是指量具在其工作范围内偏倚的变化规律。在全部测量范围内，测量值和基准值的差异保持稳定，说明其线性好。5.线性15线性误差的可能原因仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护—通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；—设计或一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法—设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响—温度、湿度、震动、清洁度；其它—零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。16稳定性良好时间2时间1时间1时间2真实值真实值稳定性不好时间3时间3是指随时间变化的偏倚值。根据时间的推移测量结果互不相同时，说明该测量系统缺乏稳定性。6.稳定性17不稳定的可能原因仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护─通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法─装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化─温度、湿度、振动、清洁度违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误18由一个人使用同一量具，对同一被测特性进行多次重复测量所得结果之间的偏差，即为测量系统的重复性。真实值平均好的重复性平均差的重复性7.重复性19重复不好的可能原因零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。违背假定：稳定、正确操作仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好应用错误的量具量具或零件变形，硬度不足应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差)20由不同的人使用同一量具，对同一被测特性进行多次重复测量所得结果之间的偏差，即为测量系统的再现性。真实值好的再现性作业者1差的再现性作业者2作业者3作业者1作业者2作业者38.再现性21再现性不好的可能潜在原因零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差操作者训练效果评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。违背研究中的假定仪器设计或方法缺乏稳健性应用─零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)22量具R&RR&R：一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。R&R%：测量精度的估计值与过程范围的比率%10022PMSEMSER&R%=23现有硬度为5.0（真实值）的材料.方法1得到的测量值是:3.8,4.4,4.2,4.0方法2得到的测量值是:6.5,4.0,3.2,6.3哪一个方法更正确?方法2因为平均值与“真实”硬度相同。哪一个方法更精密?方法1因为变差很小。应首先的方法是?其理由是?方法1:比起变差，解决平均的变化更为容易。例题24二、测量系统研究准备1）计划要使用的方法；2）确定评价人的数量、样品数量及重复读数次数；3）从日常操作该仪器的人中挑选评价人；4）样品必须从过程中选取并代表整个工作范围；5）仪器的分辨力应允许至少读取特性的预期过程变差的十分之一；6）确保测量方法（即评价人和仪器）在按照规定的测量步骤测量特征尺寸；测量系统研究准备261）测量必须按照随机顺序进行；2）不应让评价人知道正在检查零件的编号；3）测量读数应估计到可得到的最接近的数字；4）研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行；5）每一位评价人在整个研究过程中应采用相同的测量方法；测量系统研究注意事项27产品决策零件是否在明确的规格之内过程决策过程是否稳定和可接受测量系统对决策的影响28对产品决策的影响相对于公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域。LSLUSLIIIIIIIII不合格判为不合格合格判为合格模糊区域模糊区域不合格判为不合格29对产品决策的影响对于产品状况，目标是最大限度地做出正确决定，有二种选择：改进生产区域：减少过程变差，没有零件产生在II区。改进测量系统：减少测量系统误差从而减小II区域的面积，因而生产的所有零件将在III区域，这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。30对过程决策的影响对于过程控制，需要确定以下要求统计受控基准目标可接受的变异性。识别普通原因和特殊原因31结果分析1图形分析在统计分析之前先进行图形分析；采用图形分析能很直观了解各种因素对测量过程的影响；通过图形分析了解数据的可用性、明显异常、用图形表示的因素分析等；如,直方图、散点图、层别图、控制图、直线图等；32位置误差位置误差通常是通过分析偏倚和线性来确定。一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差差别较明显或是超出量具校准程序确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系统重新进行校准或偏差校正以尽可能地减少该误差。结果分析233结果分析3宽度误差测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测量系统变差所掩盖掉的生产制造过程变异性的百分比或零件公差的百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经验来确定测量系统的可接受性的规则如下：误差10%，通常认为测量系统是可接受的。10%-30%，基于应用的重要性、测量装置的成本、维修成本等方面的考虑，可能是可以接受的。超过30%，认为是不可接受的，应该做出各种努力来改进测量系统。此外，过程能被测量系统区分开的分级数(ndc)应该大于或等于5。34三、测量系统分析方法稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录36稳定性分析的做法自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录37稳定性分析的做法选取一标准样品控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性取出对产品特性或过程特性有代表性的样本。针对样本使用更高精密度等级的仪器进行精密测量十次，加以平均，做为参考值。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录38稳定性分析的做法请现场测量人员连续测量25组数据，每次测量2~5次。记录下这些数据。一般而言初期的