《测量系统分析》培训教材

上海企航科技顾问（咨询）有限公司我们的约定请将所有学员分组，每组推选一名组长，组长会同组员给自己的小组起一个有趣的名字。专心听讲（请手机“收声”）。积极思维（杜绝“鱼眼”现象）。互动学习（敞开心胸、积极投入，但须避免“小儿多动症”）。休息时间（允许短时外出、保持安静）请勿在课室内吸烟。3前言课程内容：为什么要实施MSA?什么是MSA?如何实施MSA?如何分析MSA?培训目标:了解MSA5性分析,及应用5性分析确保量测系统能满足测试过程中的要求。学员能力要求：理工科大学(专)毕业，三年以上年工作经验，对“数理统计和概率论”有所了解。47.6.1测量系统分析■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一.0.MSA分析的对象TS-16949标准7.6监视和测量设备的控制第一章测量系统基础知识6测量系统与过程决策测量系统分析的数据7那个制程较好呢？8部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.52B=2.00测量仪器-分辨率■分辨率(分辨力、可读性、分辨率):▲别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测度▲为测量仪器能够读取的最小测量单位。Q&A:请问以下两种量具的分辨率分别是多少？测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力▲由设计决定的固有特性▲测量或仪器输出的最小刻度单位▲总是以测量单位报告▲1：10经验法则9什么是测量系统？为什么要做测量系统分析？要求：（5分钟时间）1.每名学员均要写；2.组长派一名代表回答；3.完全正确的一组加4分;10测量系统：是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。与所有过程相似，测量系统的变差受随机的和系统的变差源影响，即由普通原因和特殊原因造成。为了控制测量系统的变差：1识别潜在的变差源；2排除(可能时)或监控这些变差源。变差来源于S(标准)、W(工件)、I(仪器)、P(人/程序)、E(环境)。11影响测量准确度的因素有哪些12数据变差的来源仪器(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光阳光阳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13LSLUSL两类错误■I型错误:生产者风险误发警报好零件有时会被判为“坏”的■II型错误:消费者风险或漏发警报坏零件有时会被判为“好”的LSLUSLI型错误:II型错误14III好零件总是好的I坏零件总是坏的II可能做出潜在的错误决定测量系统变差对产品和过程的决策影响对产品的影响:因此1.改进过程，减少变差，II区的零件最少2.改进测量系统，减少测量系统的误差对过程的影响：1.普通原因特殊原因2.特殊原因普通原因相对于公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差于公差交叉时存在15用过程来分析量测过程：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。16新过程的接受■新过程：如机加工、制造、冲压、材料处理、热新过程的接受处理，或采购总成时，作为采购动的一部分，经常要完成一系列步骤。■供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的研究。■如果生产用量具不具备资格却被使用。如果不知道是仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。第二章测量系统分析准备18MSA分析方法的分类重复性分析再现性分析线性分析稳定性分析偏倚分析位置分析变异分析稳定性分析信号分析风险分析小样法大样法偏移分析稳定性分析变异分析计量型计数型破坏型MSA●极差法●均值极差法（包括控制图法）●ANOVE法（方差分析法）19测量数据分为几种类型？要求：（5分钟时间）1.每名学员均要写；2.组长派一名代表回答；3.完全正确的一组加4分;20测量分析系统(MSA)的类别-计量型-计数型案例分析假设你现在要做测量系统分析请问你需要做准备工作吗？如过需要请说明有哪些准备工作22测量系统研究的准备先计划将要使用的方法。例如，通过利用工程决策，直观观察或量具研究决定，是否评价人在校准或使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性(不同人之间)影响可以忽略，例如按按钮，打印出一个数字。评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。在此选择中应考虑的因素如下：尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和／或试验，原因是量具研究评价所需的置信度。零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。23测量系统研究的准备由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有必要的，因为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。由于每一零件将被测量若干次，必须对每一零件编号以便识别。仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001的变化。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。24如何取样呢？要取多少？25取样的代表性不具代表性的取法26取样的代表性具代表性的取法27在分析时要注意哪些事项呢28测量系统研究注意事项测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不应知道正在检查零件的编号，以避免可能的偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零件，并记下数据。在设备读数中，读数应估计到可得到的最接近的数字。如果可能，读数应取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度为0.0001，则每个读数的估计应圆整为0.00005。研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。每一位评价人应采用相同方法，包括所有步骤来获得读数。29测量系统分析时机新生产之产品PV有不同时新仪器，EV有不同时新操作人员，AV有不同时(appraiser)依照规定的频次对仪器进行MSA。第三章计量型测量系统分析31稳定性时间1时间2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。1.稳定性(Stability)32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1.1稳定性分析:331.1稳定性分析:決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄产品特性/控制计划中所提及的过程特性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。计算每一组的平均值/R值。计算出平均值的平均值/R的平均值。1.计算控制界限:A)平均值图：Xbarbar+-A2Rbar,XbarbarB)R值图：D4Rbar,Rbar,D3Rbar2.划出控制界限,将点子绘上3.先检查R图，以判定重复性是否稳定。4.再看Xbar图，以判定偏移是否稳定。5.若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，进行偏差检定，看是否有偏差。6.若控制图稳定，利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。341.1稳定性分析:決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄1.后续持续点图、判图2.异常的判定a)先检查R图，是否连续25点都在控制界限内，以判定重复性是否稳定。b)再看Xbar图，是否连绩25点都在控制界限内，以判定偏移是否稳定。c)若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，进行偏差检定，看是否有偏差。d)若控制图稳定，可以利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。e)R图失控，表明不稳定的重复性，可能什么东西松动、阻塞、变化等。f)X-BAR失控，表明测量系统不再正确测量，可能磨损，可能需重新校准。351.2稳定性分析例子10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.436252015105049.549.048.548.0SubgroupMeans1X=48.483.0SL=49.16-3.0SL=47.801.00.50.0StDevsS=0.34833.0SL=0.8944-3.0SL=0.000StabilityAnalysisforviscosity37•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1.3不稳定的可能原因38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。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。2.偏倚(Bias)39决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量10-15次输入数据到EXCEL表格中计算偏倚，并判定是否合格保留记录2.1偏倚BIAS分析: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和过程特性40决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量10-15次输入数据到EXCEL表格中计算偏倚是否合格保留记录2.1偏倚BIAS分析:自生产现场抽取样本：一般是取在制程中间的产品。拿取此产品到更高精密的测量设备，测量五次，加以平均，取得参考值。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。41决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量10-15次输入数据到EXCEL表