某公司质量管理体系五种核心工具

《某公司质量管理体系五种核心工具》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某公司质量管理体系五种核心工具（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、MSA 测量系统分析MeasurementSystemsAnalysis 前言 测量系统分析 MSA 是汽车行业在采用质量管理体系标准ISO TS16949 2002时所涉及的五种核心工具之一 本教材简单阐述了五个问题 何谓测量系统 为何要对测量系统进行分析 对测量系统进行分析要分析什么 如何分析测量系统的 五性 对测量系统进行研究分析了怎么办 一 何谓测量系统 定义 是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估 其所使用的仪器或量具 标准 操作 方法 夹具 软件 人员 环境及假设的集合 也就是说 用来获得测量结果的整个过程 由这一定义可以将测量过程看作一个制造过程 其产生的输出就是数值 数据

2、这样看待一个测量系统是很有用的 因为这样让我们明白己经说明的所有概念 原理 工具 这在统计过程控制中早已被证实它们的作用 检验本身就是一个过程 二 为什么要对测量系统进行分析 测量数据的质量 数据的质量取决于多次测量的统计特征 偏倚及变差 高质量数据 对某一特定特性值进行多次测量的数值均于该特性的参考值 接近 低质量数据 测量数据均与该特性的参考值相差 很远 理想的测量系统 零偏倚 零变差 理想的测量系统不存在 为什么 由于测量系统变差源 标准 人员 评价人 仪器 量具 工作件 零件 程序 方法 环境的作用结果 使得观测到的过程变差值与实际的过程变差值不相等 2观 2实 2测由于变差源的作用结

3、果 因此 2观 2实 生产用量具的变差 式中 2观 观测到的过程标准差 2实 实际的过程 零件 标准差 2测 测量系统标准差 实际过程的变差 观测到的过程变差 从另一角度能力指数CP看 CP 将此式转换后得 CP 2观 CP 2实 CP 2测事实上 由于测量系统变差源的作用结果 CP观 CP实例如 CP测为2 CP实必须大于或等于1 79时 才得到CP观为1 33只有在测量过程没有任何变差源作用时 CP观 CP测 这是不可能的 d2 USL LSL6 再比如 当R R为10 时 CP实为2 CP观为1 96R R为30 时 CP实为2 CP观为1 71R R为60 时 CP实为2 CP观为1

4、28可以看出 CP观由1 96到1 28之间的区别就是由于测量系统的不同所造成 为此 我们要对测量系统进行分析 要识别测量系统的普通原因和特殊原因 以便采取决策措施 使测量系统的变差减小到最小程度 使得测量系统观测到的过程变差值尽可能接近和真实地反映过程的变差值 这就要求 测量系统的最大 最坏 的变差必须小于过程变差或规范公差 三 对测量系统分析要分析什么 前面我们谈到 数据的质量取决于处于稳定条件下进行操作的测量系统中 多次测量的统计特征 偏倚和变差 为此 我们引伸出如下一些术语 1 位置变差偏倚 观测到的测量值的平均值与参考值之间的差值 准确度 与真值 或参考值 接近 的程度 稳定性 别名

5、 漂移随时间变化的偏倚值线性 在量具正常工作量程内的偏倚变化量 2 宽度变差精确度 每个重复读数之间的 接近 程度 重复性 设备变差 E V一个评价人 同一种仪器 同一零件的某一特性 在固定的和已定义的测量条件下 连续 短期内 多次测量中的变差 再现性 评价人变差 A V不同评价人 同一种仪器 同一零件的某一特性的测量平均值的变差 GRR或量具的重复性和再现性 是重复性和再现性的联合估计值 测量系统能力 短期评估 是对测量误差合成变差的估计 2能力 2偏倚 线性 2R R 短期的一致性和均匀性 重复性误差 被包含在能力评价中测量系统性能 性能量化了合成测量误差的长期评估 2性能 2能力 2稳定

6、性 2一致性 测量量程内长期的一致性和均匀性包含在性能评价之中 3 对测量系统的五性分析位置变差宽度变差 偏倚 重复性 稳定性 再现性 线性对测量系统研究分析可供 接受新测量设备的标准 两个测量装置的比较 测量设备维修前后的比较 计算过程变差及生产过程可接受性的水平 绘制量具性能曲线 四 如何分析测量系统的 五性 评价一个测量系统需考虑 具有足够的分辨力和灵敏度 10比1规则 测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上 测量系统必须是稳定的 应处于受控状态 即测量系统中的变差只能由普通原因造成 统计特性在预期的范围内一致 并满足测量目的 为了产品控制 测量系统中的变差必须小于规范限值

7、为了过程控制 测量系统中的变差应该能小于制造过程变差 并能证明具有有效的解析度 计量型测量系统研究 指南 1 确定偏倚的指南 独立样件法1 取得一个样件 并且建立其与可追溯到相关标准的参考值 如果不能得到这个参考值 选择一件落在生产测量范围中间的生产件 并将它指定为偏倚分析的基准件 在计量实验室里测量该零件n 10次 并计算这n个读值的平均值作为 参考值 2 让一个评价者以正常方式测量样件 10次 3 结果分析 图示法画出这些数据相对于参考值的直方图并评审 用专业知识确定是否出现异常 分析特殊原因 找出异常点 如正常 可继续分析 当n 30时 对任何的解释或分析 要特别注意 结果分析 数值法

8、4 计算n个读值的平均值X5 计算重复性标准差 重复性或称 r 式中 可从表中查到 此时 g 1 m n6 计算偏倚偏倚 观测到的平均测量值 x 参考值7 计算平均值的标准误差 b max xi min xi 重复性 8 确定偏倚的t统计值t 偏倚 b9 确定置信度 一般要求为95 即 0 05 偏倚 d2 b tv 1 2 0 偏倚 d2 b tv 1 2 如果0落在偏倚值附近的1 置信度界限内 则偏倚在 水准上是可接受的 式中 v d2 可以在表中查到 tv 1 2可以利用标准t分布表中查到 偏倚 范例 一个新测量系统 在测量系统的操作范围内选取一个零件 通过对该零件在计量室里测量该零件n

9、 10次 计算这n个读数的平均值6 00作为参考值 然后由评价人测量该零件15次 测得数值如下 2 确定稳定性的指南1 取得一样件并建立其可追溯到相关标准的参考值 如果无法取得这样件 则选择一件落在生产测量范围中间的生产零件 作为基准样件以进行稳定性分析 希望拥有位于预期测量结果的下限 上限和中限位置的三个基准件 要求对每种基准件单独的进行测量和画控制图 2 以一定的周期基础 每天 每周 测量基准件3 5次 抽样的数量和频率考虑因素包括重新校准或维修的频次 使用频率 操作条件等 3 将数据按时间顺序画在 R控制图上 4 在画 R控制图前 要进行如下计算 a 计算每个子组的均值和极差R R Xm

10、ax Xminb 计算平均极差及过程均值c 计算控制限注 对于子组容量n 7时 LCLR可能技术上为一个负值 所以没有极差R的下控制限 式中 X1 X2 为子组内每个测量值 n为子组容量 Xmax与Xmin为子组内的最大值与最小值 式中 K为子组数量R1和1为第一个子组的极差和均值 以此类推 UCLR D4 LCLR D3 UCL A2 LCL A2 式中 D4 D3 A2随子组容量不同而变化 可查表得到 5 分析控制图 如没有明显可见的特殊原因结果发生 则表明该测量过程处于稳定状态 可接受 结果分析 数值法通过分析 R控制图 如果测量系统是稳定的 则以上数值可以用来进行偏倚的评价 评价步骤

11、a 从控制图上获取平均值 b 用平均值减去参考值得到偏倚 c 用极差的平均值来计算重复性标准差 重复性 即 r 重复性 式中 根据m g大小查表得到d 确定对偏倚的统计t值m 子组客量平均值的标准误差 b r g 子组数量 t 偏倚 be 确定置信度 一般要求为95 即 0 05 偏倚 d2 b tv 1 2 0 偏倚 d2 b tv 1 2 式中 d2 v可在表中查到 tv 1 2可在标准t分布表中查到 若0落在偏倚附近的1 置信区间内 则偏倚在这 水准上是可接受的 稳定行 范例 为了确定某一新测量仪器的稳定性是否可接收 过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值的一个零件 该零件在计量测试

12、室经n 10测量 并计算这n个读值的平均值为6 01为其参考值 小组每班测量该零件5次 共测了四周 20个子组 数据收集 计算后 作 R控制图 如 右图 稳定性 R控制图 01020 控制图分析表明 测量过程处于稳定状态 分析结论 0 0299 0 0 0519 该新测量仪器是可接受的 3 确定线性的指南1 由于存在过程变差 选择g 5个零件 使这测量涵盖这量具的整个工作量程 2 对每个零件进行n 10次测量 从而确定其参考值 并确定涵盖了这量具的工作量程 3 让经常使用该量具的操作者测量每个零件m 10次 盲测法 结果分析 图示法4 计算每个零件每次测量的偏倚 以及每个零件的偏倚平均值 偏倚

13、ij Xij Xi式中 Xi 第i个零件的参考值Xij 第i个零件的第j次测量值 偏倚ijm m j 1 偏倚i 5 在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚值及偏倚平均值6 应用以下公式 计算并画出最适合的线及该线的置信度区间 对最适合的线 用公式 Yi aXi b式中 Xi 第i个零件的参考值Yi 第i个零件的偏倚平均值7 计算斜率a8 计算中心bb Y a 中心式中 Y Yi g Xi g g为零件数量 xy x y 1 gm x2 x 2 gm 1 a 9 对于已知的x0 置信度区间为 下限 上限 式中 S Yi2 b Yi a XiYigm 210 画出 偏倚 0 的线 并对图进行评审

14、以观察是否存在特殊原因 以及线性是否可接受 如果 偏倚 0 的整个直线都位于置信度区间以内 则称该测量系统的线行是可接受的 结果分析 数值法11 如果图示法分析表示该测量系统的线性是可接受的 则以下假设应该为真 HO a 0 斜率 0如果下式成立 则不能被否定如果以上假设为真 则测量系统对所有的参考值具有相同的偏倚 这个偏倚必须为0 该线性才可被接受 HO b 0 中心 偏倚 0 线性 范例某企业对引进的一套新测量系统进行评价 在测量系统的全部工作量程内选取了五个零件 并通过测量 确定了五个零件的参考值 然后由主评价人对每个零件测量12次 分析中 零件是随机抽取的 从而减少评价人 测量人 对评

15、价中偏倚的记忆 4 确定重复性和再现性的指南平均值和极差法 R 是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的估计值的研究方法 与极差法不同 这方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的部分 重复性和再现性 但不能确定它们两者的相互作用 分析方法忽略了零件内变差 分析技术是以统计稳定为前提的 再现性一般认为是评价人的变差 但如果使用多台夹具 再现性也包括了夹具间的变差 为了获得结果中最低限度的置信度水平 产生 极差 的总数要 15个 尽管数据表格只能容纳10个零件 但不局限于10个 对于任何统计技术来说 样本数量越多 抽样变差越小 产生风险也越小 重复性和再现性研究 取得一个能代表过程变差实际或预期

16、范围的样本 取样本零件数n 5个零件的样本 测量前 将零件从1 n个零件进行编号 但零件编号不要让评价人看到 盲测 让评价人以随机顺序测量n个零件 不要让评价人之间相互知道他们的测量读数 按表格进行填写 计算 量具的重复性和再现性报告表说明 在量具重复性和再现性报告表左側的测量系统分析的下面 是对每个变差组成部分的计算 重复性或设备变差 EV或 E 是由极差平均值 乘以一个常数K1来决定的 K1取决于量具研究中的测量次数 K1为的倒数 查表得到 查表时 m 测量次数 2或3次 g 零件数量 评价人的人数 再现性或评价人变差 AV或 A 是由评价人平均值的最大差值 DIFF MAX MIN 乘以一个常数K2来决定的 K2取决于评价人的人数 其值为的倒数 查表得到 查表时 m为评价人数 2或3 g 1 因为只有一个极差计算 注 由于评价人变差被包含在设备变差中 因此必须通过减去设备变差的一个分数来对其进行调整 式中 n为零件数量 r为测量次数 当计算AV时 如根号下所得的数值为负数时 则AV 0 重复性和再现性 R R或 M 的计算为设备变差的平方加上评价人变差的平方 然后再开根号而得 即