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1MSA测量系统分析MeasurementsystemAnalysis2课程收益学会计量型测量系统5种统计特性的分析时机、分析方法和判定准则。学会计数型测量系统分析的两种方法。3目录MSA基础知识重复性和再现性分析偏倚分析线性分析稳定性分析12345计数型测量系统分析64第一节MSA基础知识5MSA基础知识描述测量数据质量的统计特性是测量系统的偏倚及变差。偏倚：指数据值相对于参考（基准）值的位置变差：指数据的分布宽度6测量过程：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测量系统测量系统分析的目的：分析测量系统所带来的变异相对于生产工序过程总变异的大小处于可接受的范围，以确保生产工序过程的主要变异源于工序过程本身，而非测量系统。因此，测量系统分析对于实施SPC控制有重要的意义。MSA基础知识7一个好的测量系统应具有的特性：■足够的分辨率和灵敏度相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所有的十进制或10/1法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。■测量系统应该是统计受控的这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为具有统计的稳定性，可通过控制图法进行评价。■对于产品控制，测量系统的变差必须小于规范值。可通过特性的公差来评价测量系统。■对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率，并小于制造过程的变差。可通过6σ变差和／或MSA研究的总变差来评价测量系统MSA基础知识重复性、再现性、偏倚、线性、稳定性可接受.8测量系统变差源测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其相互作用，产生了测量结果或数值的变差。仪器(量具)工作件(零件)扩大量测系统变差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MSA基础知识9产品质量先期策划AdvancedProductQualityPlanning反馈，评定和纠正措施输入输出输入输出输入输出输入输出输入输出顾客的呼声设计目标减少变差—保修记录和市场信息可靠性和质量目标测量系统评价增进顾客满意—市场调研初始材料清单可制造性和装配设计初始过程能力研究交付和服务—小组经验初始过程流程图场地平面布置图生产件批准业务计划/营销策略生产确认试验产品/过程基准数据产品保证计划样件制造—样件控制计划试生产控制计划产品/过程设想管理者支持工程图样（含数学数据）生产控制计划产品可靠性研究测量系统分析计划顾客输入初始过程能力研究计划图样和规范更改新设备、工装和设施要求特殊产品和过程特性量具和试验装备要求注：斜体部分为具有设计责任的供方提供。习得经验和最佳实践的有效利用工程规范材料规范包装标准和规范试生产过程失效模式及后果分析（PFMEA）质量策划认定和管理者支持过程指导书管理者支持（包括操作员和培训计划）计划和确定项目产品和过程确认过程设计和开发产品设计和开发特殊产品和过程特性的初始清单设计失效模式和后果分析(DFMEA)设计评审小组可行性承诺和管理者支持设计责任部门产品/过程质量体系评审包装评价过程流程图设计验证产品质量策划小组MSA基础知识10测量系统的统计特性Repeatability重复性Reproducibility再现性Bias偏倚Linearity线性Stability稳定性MSA基础知识11第二节重复性和再现性分析12重复性和再现性分析重复性Repeatability同一评鉴人员用同一测量仪器测量多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。重复性MasterValue宽度变差评价评价测量系统内部的变差13再现性Reproducibility不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量平均值的变差。再现性InspectorAMasterValueInspectorBInspectorCInspectorAInspectorBInspectorC宽度变差评价评价测量系统之间的平均值变差重复性和再现性分析141.在测量系统使用者中选出2-3个评价人2.抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差3.把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见4.准备经校准合格的量具5.由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察员记录测量结果6.由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得的读数7.重复第5和第6步，用不同的随机组合测量8.对每个评鉴员的读数计算均值和极差9.用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值10.计算表示设备变差的重复性11.计算表示评鉴人员变差的再现性12.计算GR&R并转换成百分比13.计算零件变差并转换为百分比14.计算总变差量具R&R分析指南重复性和再现性分析15GR&R可接受准则：■R&R%10%，且ndc≥5，系统可接受;■10%R&R%30%,根据应用的重要程度、量具成本、修理成本，系统可能被接受;■R&R%30%,系统需要做改进.重复性和再现性分析16零件(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)重复性不好的可能原因重复性和再现性分析17零件(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评价人(操作者)之间：评价人的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。环境之间：在不同时间段内测量，由环境循环引起的均值差。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)再现性不好的可能原因重复性和再现性分析18第三节偏倚分析19偏倚分析偏倚Bias•测量的观测均值与基准值之差值。•基准值，也称为可接受的基准值或标准值，用作测量值的认可基准。•基准值可以通过更高级别的测量设备进行测量而获得的测量均值来确定。基准值观测平均值偏倚位置变差评价适用于测量值经常与产品基准值有较大偏差的时候进行分析20偏倚分析指南：独立样件法决定要分析的测量系统抽取一个样本，获取基准值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定可使用标准件偏倚分析21偏倚分析指南：独立样件法案例1：案例2：可接受准则：如果0落在偏倚置信区间内，可以假设测量偏倚是可以接受的，同时假定实际使用不会导致附加变差源。偏倚分析22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、观察错误偏倚分析23第四节线性分析24线性分析线性Linearity在量具预期的工作范围内偏倚值的差值基准值較小的偏倚基準值較大的偏倚量測平均值(低量程)量測平均值(高量程)基準值量測值無偏倚偏倚線性(變化的線性偏倚)位置变差评价适用于同一个量具同时有多个较大距离的工作量程的时候进行分析25线性分析指南选取5个产品(编号1,2,3,4,5)，通过更高级别的测量设备进行测量而获得的测量均值来确定基准值，并确定产品涵盖了量具的工作量程。让经常使用该量具的操作者对每个产品重复进行12次测量，注意要随机选择产品，以减少操作者对测量中偏倚的“记忆”。按附表的格式收集数据。按附表的公式进行计算,并写出回归方程（y=b+ax）。对计算所行的数据进行描点并画出相应的回归直线。可使用标准件线性分析26线性可接受准则：对测量特殊特性的测量系统，线性%≤5%接受，线性%5%时，不予接受。对测量非特殊特性的测量系统，线性%≤10%接受，线性%10%时，不予接受。或数据表图示中，偏倚=0的直线落在拟合线置信带以内，线性可接受。线性分析27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。线性误差的可能原因线性分析28第五节稳定性分析29稳定性分析稳定性Stability稳定性(或漂移)是指一个测量系统在某一持续时间(指几天而不是几小时)获得的对同一基准或零件的一个单一特性的测量值总变差。或者：偏倚随时间的变化。稳定性时间1时间2位置变差评价适用于不同时间段的测量值经常出现变化的时候进行分析30使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件-在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)-给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本稳定性分析指南无需使用标准件测量频率考虑因素：包括重新校准的频次、要求的修理，測量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在不同的時間读取以代表測量系統的实际使用情況，以便說明在一天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。稳定性分析定期（天、周）对标准件作3至5次测量(根据测量系统的具体情况而定)把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出注：要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图根据通常的SPC要求作评估（稳定？）将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性31稳定性可接受准则：均值图和极差图处于统计受控状态。测量标准差与过程变差相比较稳定性分析32稳定性差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、观察错误稳定性分析33第六节计数型测量系统分析34计数型测量系统分析一、小样法•选取2个操作者(编号为A,B)，2次测量20个零件(编号1,2,3……20)；•依据附表的格式,每个操作者对每个零件重复测量2次并把结果填入相应的栏内；•根据附表的结果判定-如果测量结果完全一致,则测量系统OK；-如果测量结果完全不一致,则测量系统NG；35小样法分析表第一次第二次第一次第二次结论1YYYYOK2YYYYOK3YYYYOK4NNNNOK5YYYYOK6NNNNOK7YYYYOK8YYYYOK9YYYYOK10NNNNO