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1、1 测量系统分析 MSA MeasureSystemAnalysis 2 概述大家都知道 在现代化的企业制造过程中决定要进行调整 通常是以测量数据为基础 将其结果与过程的统计控制限进行比较 另一种情况确定两个或多个变数这间是否存在重大的相互关系 这种相互关系的探测研究被戴明博士称为分析研究法 从而使测量数据得到广泛应用 使用以数据为基础的程序的最大益处取决于所使用的测量数据的质量 因為量具在協助設備完成任務上扮演一極主要角色 故執行量測之量測系統其品質十分重要 如其品質過低 則設備可能無法完成其現行任務 例如量測系統具有太多變異 則在使用統計製程管制 SPC 時 可能掩蓋了製造程序之重要變異
2、結果在使用SPC時無法發揮其相對的作用 3 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 4 MSA分析的对像 测量系统分析为分析每种测量和试验设备系统得出的结果中出现的变差 应进行统计研究 此要求应适用于控制计划中提及的测量系统 所用的分析方法及接受准则应符合顾客关于测量系统分析的参考手册的要求 如果得到顾客的批准 也可使用其他分析方法和接受准则 7 6 1 5 测量误差 y x 测量值 真值 TrueValue 测量误差 戴明说没有真值的存在 一致性 6 测量误差来源 仪器 量具 工作件 零件 人员 评
3、价人 环境 测量系统变差 标准 维护 校准 敏感度 五性 设计 接触几何 变形后果 清洁 工作的定义 弹性变形 支持特性 适合的数据 光线 空气污染 振动 照明 压力 人机工程 周期 热的系数 标准和环境关系 经验 培训 技能 理解 工作态度 身体 教育 目视标准 程序 7 测量误差的来源 仪器方面 Discrimination 分辩力 Precision精密度 Repeatability重复性 Accuracy准确度 Bias偏差 Damage损坏Differencesamonginstrumentsandfixtures 不同仪器和夹具间的差异 8 测量误差的来源一 不同检验者的差异Dif
4、ferenceinusebyinspector训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度指导书的误解 9 测量误差的来源二 不同环境所造成的差异 Differencesduetoenvironment 温度湿度振动照明腐蚀污染 油脂 10 测量误差的来源三 方法方面 Differencesamongmethodsofuse测试方法测试标准材料方面 准备的样本 本身有差异收集的样本 本身有差异 11 MSA测量系分析的目的 目的 應用統計方法來分析量測或試驗設備的準確度 線性 再現性 重复性及穩定性 作為規劃下列事情的參考 測試設備是否需要校驗 是否可以提供使用 是否有人為因素造成的疏失 是否需修訂校驗
5、的週期及頻率 12 量具 量測及試驗設備的評價 一通常對量測系統品質的評價即為定量測系統之變異及辨認影響變異之因素 二每一量測系統應被評估以決定是否適用於預估工作 通常此種評估意味執行一或數種測試 test 以決定量測系統是否能產出管理上需求之統計特性 三量測系統測試方式應包含 1 量測項目之規格 2 數據收集 分析規範 3 重要條件及原則之作業定義 4 依據之標準或研究資料之保存 13 MSA主要的評價項目 各統計特性 重復性 Repeatability 再現性 Reproducibility 偏差 Bias 穩定性 Stability 線性 Linearity 零件變異 PartVaria
6、tion 14 测量系统策划 15 典型的进展 测量系统的设计开发 测量系统的制造 测量系统实施 定期校准 统计分析 16 一测量系统设计和开发 要测量什么 特性的类型是什么 是动态还是静态 是电性能吗 有重要的零件内变差 测量过程的结果 输出 用作什么目的 生产改进 生产监控 实验室研究 过程审核 装运检查 进货检查 对doe的反馈吗 谁将使用过程 操作者 工程师 技师 检查者 审核员 要求的培训 操作者 维护人员 工程师 教室 实际应用 在职培训 学徒期间 17 确定变差来源了吗 使用小组 头脑风暴 渊博的过程知识 因果图或矩阵建立误差模型 开发测量系统或专用的测量系统 测量系统可以是永久
7、的和专用的 或者也可以是柔性的且有可以测量不同类型零件的能力 如 仪器车量具 夹具量具 三坐标测量机等 柔性的量具会更昂贵 但长期运行可以省钱 接触或不接触 可靠性 特性类型 样件计划 成本 维护 校准 人员技能 兼容性 环境 速度 传感器类型 零件偏差和图像处理 这可以由控制计划要求和测量 在连续抽样期间全面接触量具可能有额外磨损 频次确定 全表面接触传感 传感器类型 空气反馈喷射 图像处理 CMM或光学比较仪等 18 环境 污垢 潮湿 湿度 温度 振动 噪声 电磁干扰 周围空气移动 空气污染物等 实验室 车间 办公室等 以微米水平计算的紧密公差使环境成为关键的问题 同时 还有cmm 显示系
8、统及超声波等 这可能是过程内自动反馈类型测量的一个因素 切削油 切削碎片和超高温也可能成为问题 需要干净房间吗 测量和定位点 使用GD T清楚地确定固定和夹紧点以及在零件的何处进行测量 固定方法 自由状态或夹紧的零件定位 零件方向 主要部份位置与其它部份 19 零件准备 测量前零件应该干净 无油 温度稳定吗 传感器定位 角度方向 到最初定位器或网络的距离 相互关系问题1 在车间内或在车间之间需要加倍 或更多 的量具支持要求吗 制造的考虑 测量误差的考虑 维修的考虑 那个被认定是标准 怎样使每项有资格 相互关系问题2 方法分歧 从不同的测量系统设计但应用于可接受的实践和操作限制下相同零件和过程的
9、测量变差结果 20 自动或手动 线上 线下 操作者信任 破坏性或非破坏性的测量 示例 拉伸试验 盐雾试验 电镀 油漆涂层厚度 硬度 尺寸测量 图像处理 化学分析 压力 耐久性 冲击 转矩 扭矩 焊接强度 电性能等 潜在测量范围 可能测量的尺寸和预期范围 有效方分辨率 使用时特殊应用的测量对物理变化 探测过程或产品变差的能力 敏感情况可接受吗 灵敏度 最小输入信号形成测量设备可探测的 可辨别的 输出信号对应用这种测量装置可接受吗 灵敏度由固有的量具设计和质量 oem 及使用中的维护和操作条件确定 21 二测量系统制造 在系统设计中提出的变差源识别了吗 设计评审 验证和确认 校准和控制系统 建议的
10、校准计划及设备和文件的审核 频率 内部的或外部的 参数 过程中验证检查 输入要求 机械的 电的 液压的 气动的 浪涌抑制器 干燥器 过滤器 滤清器 准备和操作问题 绝缘 分辨率和灵敏度 输出要求 仿真或数字 文件和记录 档案 存放 检索 文件备份 成本 开发 采购 安装 操作和培训的预算因素 预防性维护 类型 进度表 成本 人员 培训 文件 22 服务性 内部的和外部的 位置 支持水平 反应时间 备件的可提供性 标准零件清单 人机工程学 经过长时间装载和操作机器不带来伤害的能力 测量设备讨论需要聚焦于测量系统与操作者是怎样相互依赖的问题上 安全考虑 人员 操作 环境 锁止 存储和定位 建立关于
11、测量设备存储和定位的要求 罩 环境 安全 可提供性 接近 问题 测量周期时间 测量一个零件或特性要花多少时间 测量周期与过程和产品控制相结合 过程流程 批量完整性 记录 测量和返回零件有中断吗 23 材料处理 需要特殊架子 支撑夹具 运输设备或其它材料处理设备处理被测量的零件或测量系统本身吗 环境问题 不管是影响该测量过程或相邻过程 有任何特殊环境要求 条件 限制吗 有特殊的排放要求吗 有温度和湿度控制的必要吗 湿度 振动 噪声 EMI 清洁度 有特殊的可靠性要求或考虑吗 过了一段时间设备能支持吗 在生产使用前有必要验证吗 备件 一般清单 适当的供应和定货系统 可提供性 理解提前期准备 并有充
12、分的和安全存储吗 轴承 软管 皮带 开关 螺线管 阀门等 用户说明 夹紧顺序 清洁程序 数据解释 图表 目视帮助 全面 可得到 适当的显示 文件 工程图样 诊断树 用户手册 语言等 24 校准 与可接受的标准比较 可接受的标准的可提供性和成本 建议频率 培训要求 要求下次的时间吗 存储 有关测量设备的存储有特殊的要求或考虑吗 罩 环境 防损坏 偷盗的安全性等 防错 使用者能很容易地 太容易 改正已知测量程序的错误吗 数据登录 设备的误用 防错 错误预防 25 三测量系统实施 支持 谁将支持测量过程 实验室技师 工程师 生产 维修 外包服务 培训 需要对使用和维修测量过程的操作者 技师 工程师培
13、训什么 时间进度 资源和成本问题 谁将培训 在那进行培训 提前期的要求 与测量过程的实际使用互本配合 数据管理 怎样管理测量过程输出的数据 人工 用计算器处理 汇总方法 汇总频率 评审方法 评审频率 顾客要求 内部要求 可提供性 存储 检索 备份 安全 数据解释 26 人员 需要雇用人员支持这一测量过程吗 成本 时间进度 可提供性 当前的或新的 改进方法 经过一段时间谁将改进测量过程 工程师 生产 维护 质量人员 使用什么样的评估方法 是否有一个系统确定改进 长期稳定性 评定方法 形式 频率及长期研究的需要 漂移 磨损 污染 操作完整性 这种长期误差能测量 控制 理解和预见吗 特殊考虑 检查者
14、的素质 身体限制或健康问题 色盲 视力 力量 疲劳 持久力 人机工程学 27 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 28 取样的代表性 不具代表性的取法 29 取样的代表性 具代表性的取法 30 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
15、步骤测量特征尺寸 31 32 33 重復性EV Repeatability 34 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 35 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
16、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 36 量具重复性 指同一个评价人 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 数据 的变差 EV K1 EV 100 EV TV 公式说明 1 EV 为再现性 TV为全变异 2 为所有作业者执行多次量测所得之变异平均值 3 K1为再现性之系数 为量测次数有关 4 TV为全变异 37 重復性 Repeatability 例1 三位作业者对10个零件分别量测 每个零件量测两次 数值如下表所列 38 重復性 Repeatability 由上表可先计算Ra Rb Rc 再计算其平均值Ra Rb Rc如上表所示 1 3 Ra Rb Rc 0 05 0 05 0 03 0 04 EV K1 0 04 4 56 0 18 EV 100 EV TV 100 0 18 0 93 18 7 R R 39 再現性AV Reproducibility 40 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
