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1、MSA,吴勇全 2010年6月6日,TS16949标准的5大工具,TS16949采用的五大工具 APQP PPAP FMEA SPC 和 MSA=Measurement System Analysis,为什么要进行MSA?,测量设备本身通过计量校准符合要求，仍然会有误差的；人通过培训合格，也会有误差的；其他各个方面也必然会有误差。这些误差整合以后，得到总的误差。,人们利用数据来做决定（质量管理八大原则之一：基于事实的决策方法）,数据是通过测量得到的,1) 系统是否有足够的分辨力？ 2) 该测量系统在一定的时间内是否有统计上的一致性？ 3) 这些统计特性在预期范围内是否一致？用于制造过程 的分析
2、或控制是否可接受？ 三个问题都应与过程变差联系起来考虑。,MSA解决什么问题,何时进行MSA？,APQP的五个阶段中的第四阶段,系统规定的定期计划 量具修复后 量具更换后 新控制计划 测量人员变更,何时进行MSA？,预 备 知 识,测量系统：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。 量具：任何用来获得结果的装置,预 备 知 识,测量系统的构成：S. (标准） W.（工件） I.（仪器） P.（人/程序） E（环境） 狭义上常指“人”和“机”。即评价人（及其实施测量的方法）和直接用于测量的设备、仪器和量具。
3、 测量系统分析（MSA）：定量研究测量体系的特性对其自身输出的影响。主要研究“人”（包括 “法”）和“机”。目的是得到这些影响的定量描述以便作出测量系 统是否适用的明确判断。 分辨力机 稳定性机 偏倚机 重复性机 再现性人（法） 线性机 准确度：偏倚；线性；稳定性。说的是位置。 精确度：重复性；再现性。说的是范围、宽度。 分辨力：测量系统的“性能”之一。,准确度与精确度 分布 正态分布 均方差 标准差 N（，2） ,预 备 知 识,稳定性 一般的稳定性 对测量系统来说是系统的偏倚值不随 时间变化（偏倚恒定） 统计稳定性 偏倚虽然随时间变化，但有固定规 律，可以预测 一般原因和特殊原因,预 备
4、知 识,测量系统分析的前提,对测量系统的统计特性的共同要求： 1) 测量系统必须处于统计控制之中。即具有统计稳定性。 测量系统的变差只能是由于一般原因而不是特殊原因造 成的，最好用图形法来评价。 2) 测量系统分辨力小于制造过程分布和公差带中精度较 高者的十分之一，就是测量系统分辨力能将制造过程分布（公差带）分成十份或更多 3) 测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化，此 时，测量系统最大的（最坏的）变差应小于制造过程 变差和公差带二者中较小者。,确定被测对象正确无误 特别是在要求样本代表制造过程时。 母本，样本选择 随机抽样 原则：在被抽之前，母本中每一个样本 被抽到的概率相等。 评价人
5、选择 学会收集、使用数据 测量顺序（随机） “盲测” 避免样本内变差的干扰,测量系统分析的前提,明确判断标准 对分析结果的判断标准 基准值的确定 1) 获得可追溯到标准的基准值； 2) 在高一级的测量系统上对样本10次测量的平均值作为 该样本的基准值。,测量系统分析的前提, 第一阶段，两个目的： 1) 正式使用前的全面鉴定； 2) 发现并证实环境对该测量系统的影响，以确定其使用条件。 第二阶段 确定已被接受的测量系统是否持续可用,测量系统评定的两个阶段,稳定性 测量系统在某持续 时间内测量同一基准 的同一特性时，获得 的各次测量平均值的 变差。 偏倚 ：测量结果的观察平 均值与基准值之差,定义
6、,基准值,线性 仪器在预期的工作 范围内，偏倚值的差 值。,基准值,定义,思考：斜率大好，还是小好？,基准值,基准值,偏倚,重复性 ： 同一个评价人， 采用同一件仪器， 足够多次测量同一 件样本的同一特性 获得的测量值的范 围。用其变差表示。,定义,再现性：由不同的评价人， 采用同一件仪器，测 量同一样本的同一特 性时，测量平均值的 变差。,定义,测量系统的分辨力 测量系统检出并如实指示被测特性微小变化的能力，或称有效分辨率 仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。 它也可以称为可读性或分辨率。 典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。如果仪器刻度“粗”，那么就可以使用它的半刻度。,定义,
7、如果测量系统没有足够的分辨力，不能识别过程变差 或不能定量表示单个特性值，应改进系统或使用更好的测量系统。 如果系统仅能识别而不能测定出过程变差，这种分辨 力不能用于分析。如果不能识别特殊原因的变差，它用于控制也是不可接受的。 测量系统可靠地辨别的分级数ndc 取整整，且应该大于等于5才能用于分析用（Ndc = 1.41(PV/GRR)）,分辨力的判别,1) 极差图显示只有一、二、 三种极差值在控制限值 内（右图只有0，0.01）； 2) 有四种极差值在控制限 值内，但超过1/4的值为 0（右图：14/251/4）。 有以上两种情况之一 的显示分辨力不足。,0,0.01,R,UCL,0.02,
8、极差图可用来判断分辨力,思考：该系统的分辨力如何？,为什么进行稳定性研究？ 1.在不知道测量系统的稳定状态时，评价该系统的重复性、 再现性等其他特性可能会产生误导。 2.所有对测量系统进行的分析都通过分析数据之间的差异 来进行的。这些差异就是各种偏倚。用数值表示偏倚并不 困难，但如果系统不在统计控制之中，不具备统计稳定性， 这些数据和分析都是无意义的。,稳定性,用控制图法来确定稳定性。控制图可以识别普通原因和 特殊原因产生的变差。注意控制图的使用中，不仅要注意 限值外的点，还要注意其他特殊原因引起的信号。如“趋 势”和中心附近的点。 研究稳定性要作的控制图是平均值图和极差图。 没有必要计算数值
9、。读图就足够了。 具体做法： 1) 确定一样本。对稳定性，不需要已知基准值。最好选择 中间值的样本。如有可能，在预期范围内的最低值、最 高值和中间值个选一件样本，分别单独测量并作控制图。,稳定性,2)定期（日、周）测量样本35次。样本大小和频率应基 于对测量过程和测量系统的了解。包括要求多长时间重 新校准或维修、测量系统的使用频率、操作条件等。读 数应在一天内不同时间读取，以代表实际使用的情况。 还包括预热、环境和一天内可能变化的因素。 3)在X -R图或X-S控制图中标绘数据。 4)确定并绘出控制限。进行判断。 5)如有必要，根据极差数据计算测量结果的标准差。并与 测量过程总变差的标准差相比
10、较以确定系统是否适宜。,稳定性,均值图,极差图,UCL49.26 LCL47.94,UCL1.68,不稳定性可能的原因, 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 不同的测量方法设置、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（易读性、视差）,独立样本法 1) 确定一个样本并获得其基准值。
11、（如何获得基准值？）有时需要有预期测量 的最高、最低和中间值的样本，各自单独分析。 2) 一位评价人测量该样本10次以上。 3) 计算该样本的测量平均值X 偏倚（B）测量平均值（X）基准值（XT） 过程变差6 偏倚100偏倚/过程变差 4) 确定偏倚的t 统计量： 偏倚 = 观测测量平均值 基准值 b = =(max(xi)-min(xi)/ d2*,这里d2* 可以从附录 中查到,g=1（子组数）,m=n（子组容量） t=偏倚/ b,偏倚,如何判定？ 1.作图法 相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业 知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有， 继续分析（对于n30 时的解释或
12、分析，应当特别谨 慎）,偏倚,2. 数据法 如果0 落在围绕偏倚值1- 置信区间以内，偏倚在 水平是可接受的 偏倚 （d2Xb/d2*） （ tv，1- /2 ）0偏倚 + （d2Xb/d2* ）（tv，1- /2），这里d2，d2* 和v 可以在附录中查到， tv，1- /2在标准t 表中查到。 所取的 水平依赖于敏感度水平，而敏感度水平被用来评价/控制该（生产）过程的并且与产品/（生产）过程的损失函数（敏感度曲线）有关。如果水平不是用默认值.05（95%置信度）则必须得到顾客的同意。,偏倚,样本基准值为0.80 mm，给定的过程变差为0.70 mm。 一位评价人测量10次记录如下： 1 2
13、 3 4 5 6 7 8 9 10 X X .75 .75 .80 .80 .65 .80 .75 .75 .75 .70 .75 B0.750.800.05mm B100（0.05/0.70）7.1,示例,造成过分偏倚的可能原因, 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）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（易读性、视差）,研究在整个测量
14、范围（量程）内偏倚的变化 1) 选择5个样本均匀覆盖量具工作范围； 2) 确定每个样本的基准值； 3) 一位评价人，测量每个样本各10次以上； 4) 计算每个样本的平均值Xi，分别减去各自的基准值，得 到各自的偏倚平均值Bi 5) 以基准值为横轴，偏倚值为纵轴标出各点（Xi，Bi）； 6) 计算这些点的拟合直线YbaX中的斜率a和截距b； 7) 计算拟合度R2； 如何判定？ |a|越小越好；|b|越接近0越好；R2越大越好。,线性,5个样本从2.00到10.00均匀覆盖仪器量程。一位评价人 对每个样本各测量12次结果记录如下： 样本 1 2 3 4 5 基准值 2.00 4.00 6.00 8
15、.00 10.00 1 2.70 5.10 5.80 7.60 9.10 2 2.50 3.90 5.70 7.70 9.30 11 2.60 4.10 6.00 7.60 9.30 12 2.40 3.80 6.10 7.70 9.40 X 2.49 4.13 6.03 7.71 9.38 B 0.49 0.13 0.03 0.29 0.62,示例：,拟合直线为： n=g*m (g 子组数量，m子组容量） 偏倚（B）0.74-0.132X 线性a13.2 拟合度R20.98,示例：,0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 0.0 2.0 4.0 6.0
