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质量统计工具测量系统分析(MSA)培训制造管理部质量室2013年12月10日目录2测量系统基础知识一测量系统基本要求二一计数型测量系统分析四一计量型测量系统分析三3测量系统分析基础知识一测量系统分析基础知识一4(一).测量的重要性PROCESS原料人机法环测量测量结果合格不合格测量PROCESS原料人机法环测量测量结果合格不合格测量PROCESS原料人机法环测量测量结果合格不合格•如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。•因此，要保证测量结果的准确性和可信度。测量系统分析基础知识一5(二).测量误差测量误差Y=x+ε•测量值=真值(TrueValue)+测量误差戴明說沒有真值的存在一致测量系统分析基础知识一6(三).测量误差的来源测量误差1.分辨能力（分辨率）2.精密度……………………………………………(重复性)3.准确度……………………………………………(偏差)4.损坏5.不同仪器与夹具间的差异6.不同使用人员间的差异…………………(再现性)7.使用不同方法造成的差异8.不同环境所造成的差异测量系统分析基础知识一7(四).测量的变异说明测量系统分析基础知识一8(五).为什么进行测量系统分析即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等六方面（5M1E）的原因，会带来测量误差。检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。满足QS9000、ISO/TS16949标准的要求：ISO/TS16949:2009标准7.6.1规定：为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。测量系统分析基础知识一9(六).测量系统分析的目的运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。测量系统分析基础知识一10(九).测量系统分析的基本知识和概念1.术语测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。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，包括用来测量合格／不合格的装置。测量系统：用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。测量系统分析基础知识一112.测量系统的组成测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境测量系统分析基础知识一103.测量系统的统计特征通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量：nDiscrimination分辨力(abilitytotellthingsapart);nBias偏倚;nRepeatability重复性;nReproducibility再现性;nLinearity线性;nStability稳定性。测量系统分析基础知识一134.分辨力（率）•定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。•传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6σ(标准偏差)的十分之一。T1030测量系统分析基础知识一14分辨力（率）分辨率差分辨率好测量系统分析基础知识一155.偏倚(Bias)：基准值观测平均值偏倚偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确定。测量系统分析基础知识一166.重复性(Repeatability重复性重复性：是由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。（4同）测量系统分析基础知识一17■重复性不好的可能原因包括：●零件（样品）内容：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）。测量系统分析基础知识一187.再现性(Reproducibility）：测量系统分析基础知识一19■再现性差的潜在的原因包括：●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。注意：在这种研究情况下，再现性错误常与方法和/或操作者混淆。●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。●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，推荐进行此研究。●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。●操作者训练效果。●应用—零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。测量系统分析基础知识一208.稳定性（Stability）：稳定性时间1时间2稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。测量系统分析基础知识一219.线性（Linearity）：线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值：可以用整个仪器量程范围内的偏移之差（或偏差）的量度来度量样本的线性度。如果偏移在整个量程范围内不变，则具有很好的线性度。测量系统分析基础知识一229.线性（Linearity）：23测量系统分析基本要求二测量系统分析基本要求二24(一).测量系统的分析•测量系统的变差类型：偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性•测量系统特性可用下列方式来描述：位置：稳定性、偏倚、线性。宽度或范围：重复性、再现性。25(二).测量系统的要求准确度Accuracy精确度Precision测量系统基本要求+偏倚（Bias）位置宽度测量系统分析基本要求二261.位置与宽度位置1寬度1位置2寬度2标准值测量系统分析基本要求二272.准确度与精确度准确度：描述了测量值和真实值之间的差异。精确度：描述了使用同一工具重复测量相同部件时存在的差异。既“不准确”也“不精确”“准确”但“不精确”“精确”但“不准确”“准确”且“精确”测量系统分析基本要求二283.理想的测量系统理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。测量系统分析基本要求二294.测量系统应具有的特性•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；•测量系统的变异必须比制造过程的变异小；•变异应小于公差带；•测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一；•测量系统统计特性可能随被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。测量系统分析基本要求二305.影响测量系统的原因■普通原因：造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单值，在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。亦称为：不可避免的原因、非人为的原因、共同性原因、一般性原因、偶然原因、机遇原因等。它是属于控制状态的变异。◆过程中只有普通原因的变差。如果仅存在变差的普通原因，随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。测量系统分析基本要求二31■特殊原因：一种间断性的、不可预计的、不稳定的变差根源，有时候被称为可查明原因。存在它的信号是：存在超过控制限的点或存在控制限之内的链或其它非随机性的图形。亦称为：可避免的原因、人为的原因、局部性原因、非机遇原因等。不可让它存在，必须追查原因，采取必要的行动和措施，使过程恢复正常控制状态，否则会造成很大的损失。◆过程中有特殊原因的变差。如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出不稳定。◆测量系统分析、控制的原因就是要消除特殊特殊原因引起的变差。测量系统分析基本要求二326.测量系统中数据类型：■计量型数据（Variabledata）指定量的数据，可用测量值来分析。例如：用毫米表示的轴承轴颈直径、用牛顿表示关门的力、用百分数表示电解液的浓度、用牛顿·米表示紧固件的力矩、X-R图、X-S、中位数、单值和移动极差控制图等都用于计量型数据。■计数型数据（Attributedata）可以用来记录和分析的定性数据。例如：要求的标签出现、所有要求的紧固件安装、经费报告中不出现错误等特性量即为计数型数据的例子。其它的例子如一些本来就可测量（即可以作为计量型数据处理）只是其结果用简单的“是/否”的形式来记录，例如：用通过/不通过量具来检验一根轴的直径的可接受性，或一张图样上任何设计更改的出现，计数型数据通常以不合格品或不合格的形式收集，它们通过P、np、U和C控制图来分析。测量系统分析基本要求二33计量型测量系统分析三34(一).数据法研究“双性”：重复性和再现性计量型测量系统分析三1.作业步骤：1）作业准备（1）确定M名操作者A、B、C……，选定N个被测零件，按1、2、……，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。（2）测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录之，B、C在不知他人测量结果的前提下，以同样方法测量各零件的数据并记录之。（3）再以随机顺序重复上述测量r次(如2～3次)35计量型测量系统分析三2）数据处理-极差计算(1)分别计算每个操作者对各个零件进行r次测量的极差Raj,Rbj,Rcj;j=1,2,......,N;(2)计算每个操作者的平均极差Ra,Rb,Rc,......,Rm;(3)总平均极差R＝（Ra+Rb+...+Rm)/M;(4)计算控制限UCLR=RD4LCLR=RD3D3，D4可根据试验次数r查表，当r7时，D3=0。363）数据处理-均值计算计量型测量系统分析三jjPDIEFMcbaN21AMCBAjjjjjjjjjMinXMaxXR与最小值最小值之差求各零件均值各零件均(6)MinXMaxXX最小值小值之差，求各人均值各人均值中(5))X......XXX(M1总均值(4))A......A(AN1X例如X,......,X,X,X值求出各人所有零件的均(3))M...CB(AM1X值求出所有人各零件的均(2)M,......,C,B,A求出各人各零件的均值(1)374）数据分析计量型测量系统分析三以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差＝5.15σ•重复性——设备变差（EV）EV＝R×K1当试验次数：r＝2，K1＝4.45r＝3，K1＝3.05382.重复性示例计量型测量系统分析三393.再现性分析计量型测量系统分析三再现性－评价人变差（AV）AV＝（XDIFF×K2）2－（EV2/nr）2其中，当评价人m=2人时，K2＝0.7071当评价人m=3人时，K2＝0.5231n为零件数，r为试验次数。若根号内为负值，则AV缺省为0。40计量型测量系统分析三再现性示例414.零件间变差（PV）计量型测量系统分析三零件间变异：是指同一人或不同人使用同一量具测量不同零件之相同特性所得之变异。PV=Rp×K3其中:Rp为样品的平均值极差,K