MSA测量系统分析经典解析

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1、测量系统分析 课程mullu 基本概念测量系统的统计特性MSA的重要性MSA在生产过程中的位置MSA分析的对象测量误差的来源测量系统应有的特性GRR对能力指数Cp的影响 课程内容 计量型分析稳定性分析偏倚分析 独立样本法线性分析重复性和再现性分析计数型分析风险分析法破坏性分析 基本概念 测量 赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系 赋值过程即为测量过程 而赋予的值定义测量值 量具 任何用来获得测量结果的装置 包括用来测量合格 不合格的装置 测量系统 用来对被测特性赋值的操作 程序 量具 设备 软件以及操作人员的集合 用来获得测量结果的整个过程 测量仪器分辨率 测量仪器的分辨率必须小于或

2、等于规范或过程误差的10 测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位 看看下面的部件A和部件B 它们的长度非常相似 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 部件A 部件B 部件A 部件B A 2 0B 2 0 A 2 25B 2 00 因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的差异要大 两个部件将出现相同的测量结果 第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差异要小 部件将产生不同的测量结果 注意 显示或者报告的位数不一定就是仪器的分辩率 如 测量值为 29 075 29 080 29 085 其分辩率就可能不是0 001 而是0 005 盲测 blindmeasuremen

3、t 是指在实际测量环境下 由一事先不知道对该测量系统进行评估的操作者所获得的测量结果 如 测量系统分析人员将评价的5 10个零件予以编号 然后要求评价人A用测量仪器将这些已编号的5 10个零件第一次进行依次测量 注意 每个零件的编号不能让评价人知道和看到 同时测量系统分析人员将评价人A第一所测量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中 当评价人A第一次将5 10个零件均测量完后 由测量系统分析人员将评价人A已测量完的5 10个零件重新混合 然后要求评价人A用第一次测量过的次测量仪器对这些已编号的5 10个零件第二次进行依此测量 同时测量系统分析人员将评价人A第二次所测量的数据和结果记录于相关测量

4、系统分析表中 第三次盲测以此类推 普通原因 也叫一般原因 偶然原因 是引起变差的一种因 这类原因特点是数量多 始终存在 相互独立且不易识别 其中每个原因的影响只是构成总变差的一个很小的分量 消除或纠正这类原因 需要管理决策 改进过程和系统 若过程仅仅存在普通原因造成的变差 则该过程处于统计控制状态 简称过程 受控 再SPC图中表现为无点出界且点的分布随机 特殊原因 也叫可查明原因 是引起变差的另一种原因 这类原因是可查明的 非过程固有的 且至少理论上是可以加以消除的 过程一旦出现特殊原因 在SPC图中表现为 点出界或点分布不随机 简称过程 失控 准确度 Accuracy 准确度 Accurac

5、y 测量的平均值与真值吻合的程度真值 TrueValue 理论上正确的值国际度量衡标准 准确度 精密度 高 低 高 低 测量系统的统计特性 Bias偏倚 Accuracy准确性 Repeatability重复性Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性 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 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 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

6、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 再现性 Reproducibility 由不同操作人员 采用相同的测量仪器 测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 三同一异 再现性 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

7、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 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 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 重复性 Repeatability 重复性 指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差 四同 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

8、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 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 稳定性 Stability 稳定性是指测量系统在某持续时间內 测量同一基准或零件的 单一特性 时 所获得的测量值的总变差 时间2 时间1 稳定性 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

9、 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 清洁度应用 零件尺寸 位置 操作者技能 疲劳 观察错误 线性是指量具在预期作业范围內偏倚值的差异 基準值 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 线性 Linearity 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

10、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 MSA的重要性 如果仪器选择或测量的方式不对 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 機 法 環 測量 測量 結果 好 不好 測量 MSA在生产过程中的位置 MSA分析的对像 为分析在各种测量和实验设备系统测量结果中表现的变差 必须进行适当的统计研究 此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统 此项要

11、求就是包含控制计划中提及的产品特性和过程特性 测量误差 y x 测量值 真值 TrueValue 测量误差 测量误差来源 足够的分辨率 为了测量的目的 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制的 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 测量系统应有的特性 R R对过程能力计算的影响 观测到的过程变差 实际的过程变差 测量系统的变差 R R对过程能力计算的影响 70 60 50 40 30 10 GRR对能力指

12、数Cp的影响 GRR对能力指数Cp的影响 例题 如果目前有一个制程其观察的Cpo 1 67 而其GRR 0 2 请试算其真实的Cpa 解 测量系统分析方法 MSA 计量型 计数型 破坏型 MSA的分类 计量型MSA 计量型 位置分析 离散分析 稳定性分析 偏倚分析 线性分析 重复性分析 再现性分析 稳定性分析 计数型MSA 计数型 风险分析法 信号分析法 数据解析法 破坏性MSA 破坏型 偏倚分析 变异分析 稳定性分析法 稳定性分析的做法 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

13、并用图判定是否稳定 后续持续点图 判图 保留记录 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 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 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25组数据最好在短的时间内收集 利用这些数据来了解仪器的稳定状况 可能的频次如

14、每小时1组 每天1组 每周1组 稳定性分析的做法 将数据输入到excel中 计算每一组的平均值计算每一组的R值 计算出平均值的平均值计算出R的平均值 稳定性分析的做法 计算控制界限平均值图 Xbarbar A2Rbar XbarbarR值图 D4Rbar Rbar D3Rbar划出控制界限将点子绘上先检查R图 以判定重复性是否稳定 再看Xbar图 以判定偏移是否稳定 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 若控制图稳定 可以利用Rbar d2来了解仪器的重复性 稳定性分析的做法 后续持续点图 判图如果前面的控制图是稳定的 那么就可以将此控制界限做为控制用控制界

15、限 我们后续就固定时间 使用同样的样本 同样的测量仪器 同样的测量人员 此时由于样本 仪器 人都是固定的 所以如果绘出来的图形有异常 一般就代表仪器有问题 要进行相应的处理 异常的判定采用点 线 面原则识别异常因素异常的处理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 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 控制图的判读 超出控制界限的点 出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据 UCL CL LCL 异常 异常 控制图的判读 链 有下列现象之一即表明过程已改变连续7点位于平均值的一侧连续7点上升 后点等于或大于前点 或下降

16、UCL CL LCL 控制图的判读 明显的非随机图形 应依正态分布来判定图形 正常应是有2 3的点落于中间1 3的区域 UCL CL LCL 稳定性分析的做法 不可以发生重复性之标准差大于制程标准差之现象 如果有发生此现象 代表测量之变异大于制程变异 此项仪器是不可接受的保留记录各项的分析记录要保存下来 可以和PPAP档案存放在一起 以有效证明公司的测量仪器其测量能力是足够的 范例 稳定性分析举例 偏倚分析的做法 偏倚分析的做法 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15次 输入数据到EXCEL表格中 计算t值 并判定 是否合格 是否要加补正值 保留记录 偏倚分析的做法 決定要分析的測量系統 抽取樣本 取值參考值 請現場測量人員測量15次 輸入數據到EXCEL表格中 計算t值 並判定 是否合格 是否要加補正值 保留記錄 自控制計劃中去尋找需要分析的測量系統 主要的考慮來自 控制計劃中所提及的產品特性控制計劃中所提及的過程特性 偏倚分析的做法 決定要分析的測量系統 抽取樣本 取值參考值 請現場測量人員測量15次 輸入數據到EXCEL表格中 計算t值 並判定 是否合