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1、2020/10/17,1,MSA测量系统分析,2020/10/17,2,课程介绍,第一章:测量系统分析指南 第二章:基础术语一 第三章：测量系统所具有基本六特性 第四章：计量型测量系统分析研究 第五章：计数型测量系统分析研究,2020/10/17,3,第一章测量系统分析指南,2020/10/17,4,测量数据的重要用处,决定过程是否需要调整 确定两个或多个数据之间是否存在某种重大的关系 进行这种相互关系的研究, 戴明将它称为分析研究法 很大程度在测量数据质量将直接决定统计研究的好与坏!何为高质量数据何为低质量数据?各自有什么影响?,2020/10/17,5,偏倚小,波动小,偏倚大,波动小,偏倚
2、小,波动大,偏倚大,波动大,2020/10/17,6,MSA之目的!,测量系统分析是用统计学的方法来了解测量系统中的各个波动源,以及他们对测量结果的影响,最后给出本测量系统是否合适使用的明确判断! 本手册目的就是为了评估测量系统的质量提供指南,2020/10/17,7,测量的重要性,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。,2020/10/17,8,第二章:基础术语一,1、测量:赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。 2、量具:任何用来获得测量结果的装置 3、测量系统:是用来对被测特性定量测量或定性评价
3、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。,2020/10/17,9,测量系统的组成,将被测试的材料 将被测量的特性 收集和准备样品 测量的种类和尺度 仪器或测试设备 检验者或技术员 使用的状况,间断 连续,2020/10/17,10,决定哪些是要测量,顾客的声音 你必须转换成技术特征或规格。 技术特征 失效模式分析 控制计划 因为在条文要求中，只要是列在控制计划中的就必须进行测量,2020/10/17,11,测量误差,y=x+ 测量值=真值 (True Value)+ 测量误差,戴明说没有 真值的存在,测量误差,2020/10/17,12
4、,测量误差的来源,Sensitivity 灵敏度最小的输入产生可探测出的输出信号 Precision 精密度(重复读数彼此之间的“接近度” ) Damage损坏 Differences among instruments and fixtures(不同仪器和夹具间的差异),2020/10/17,13,测量误差的来源,Difference in use by inspector不同检验者的差异(Reproducibility再现性) Differences among methods of use(使用不同的方法所造成差异) Differences due to environment(不同环境
5、所造成的差异),2020/10/17,14,测量的变异说明,2020/10/17,15,环境因素,温度 湿度 振动 照明 腐蚀 磨耗 污染(油脂),2020/10/17,16,人性因素,训练 技能 疲劳 无聊 眼力 舒适 零件的复杂性 检验的速度 指导书的误解,2020/10/17,17,基础术语一,4、分辩率：是指测量系统识别并并反映最微小的变化能力（测量结果的最小间距也称为分辩率） ；如某一被测产品特性值为2.3084，用千分尺测量为2.308，用百分表测量为2.31，故千分尺的分辩率为0.001，百分表的分辩率为0.01； 如果测量系统的分辩率不足，则测量数据在用于过程分析或控制时可能会
6、导至不正确的结果。因此测量系统首先要用足够的分辩率。一般来说，测量系统的分辩率应为（USL-UCL）/10,2020/10/17,18,2020/10/17,19,第三章测量系统所具有的基本六特性,Discrimination分辨力(ability to tell things apart) Bias偏倚(Accuracy准确性) Repeatability重复性(precision) Reproducibility再现性 Linearity线性 Stability稳定性,2020/10/17,20,理想的测量系统,理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一
7、个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。,2020/10/17,21,测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一。 测量系统统计特性可能随着被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。,2020/10/17,22,何谓标准,国家标准 在美国是由NIST保持或追踪。 一级标准 直接从国家标准直接复制或传递而来的标准。 二级标准 从一级标准传递而来的标准 工作标准 从二级标准传递而来的标准,2020/10/17
8、,23,测量系统的评定,第一阶段：确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。 发现哪种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。,2020/10/17,24,第二阶段的评定 目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。 常见的就是R&R是其中的一种型式。,2020/10/17,25,评价测量系统的三个基本问题,测量系统是否有足够的分辨力？(解析能力) 这种测量系统在一定时间内是否在统计上保持一致？(重复和再现) 这些统计性能在预期范围内是否一致？(线性) 这些问题要和
9、过程变差联系起来。(是否足够小),2020/10/17,26,各项定义,量具重复性: 指由同一操作人员使用相同的量具测量相同产品之特性时其作业者间测量平均值之变异.(EV,设备之间的变差) 量具再现性: 指由不同操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件, 其测量特性值再现能力, 亦称测量值间的变异.(AV，人员之间的变差),2020/10/17,27,稳定性: 同一量具于不同时间测量同一零件之相同特性所得之变异.稳定性是偏倚随时间的变化。 偏倚: 指由同一操作人员使用相同量具, 测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与工具室或精密仪器测量同一零件之相同特性所得之真值或参考值之间的偏差值. 线性
10、:在设备的预期操作(测量)范围内偏倚的不同被称为线性。线性可以被认为是关于偏倚大小的变化。,2020/10/17,28,偏倚(Bias),真值,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 更高级别的测量设备进行 多次测量，取其平均值而 定之。,2020/10/17,29,重复性(Repeatability),重复性,重复性是由一个评价人，采用一种测量仪器，在短时间内多次测量相同零件的同一特性时获得的测量值变差。用”EV”表示,2020/10/17,30,再现性(Reproducibility),再现性是由不同的评价人，采 用相同的测量仪器，测量同一
11、 零件的同一特性时测量平均值 的变差。用AV表示,再現性,2020/10/17,31,稳定性(Stability),稳定性,时间1,时间2,稳定性(或飘移)，是测量系统 在某持续时间内其测量值的变化趋势。,2020/10/17,32,线性(Linearity),量程,基准值,观测平均值,基准值,线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值变化趋势,2020/10/17,33,线性(Linearity),观测平均值,基准值,無偏倚,有偏倚,2020/10/17,34,测量系统的分析,对测量系统进行分析的目的是为了更好地了解变差来源。 测量系统特性可用下列方式来描述 位置：稳定性、偏倚、线性。 宽度或范围
12、：重复性、再现性。,2020/10/17,35,位置和宽度,位置,寬度,位置,寬度,2020/10/17,36,分辨率,一个数据分级,控制：只有下列条件才可用于控制 与规范相比过程变差较小 预期过程变差上的损失函数很平缓 过程变差的主要原因导致均值偏移 分析： 对过程参数及指数的估计不可接受。 只能表明过程是否正在生产合格零件。,2020/10/17,37,24个数据分级,控制：只有下列条件才可用于控制 依据过程分布可用半计量控制技术 可产生不敏感的计量控制图 分析： 一般来说对过程参数及指数的估计不可接受。 只提供粗劣的估计。,2020/10/17,38,5个或更多个个数据分级,控制：只有下
13、列条件才可用于控制 可用于计量控制图 分析： 建议使用,2020/10/17,39,分辨率的要求,建议的要求是总过程6(标准偏差)的十分之一。 传统是公差范围的十分之一。,2020/10/17,40,测量系统研究的淮备,先计划将要使用的方法。例如，通过利用工程决策，直观观察或量具研究决定是否评价人在校准或使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性(不同人之间)影响可以忽略，例如按按钮，打印出一个数字。,2020/10/17,41,测量系统研究的淮备,评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。在此选择中应考虑的因素如下： 尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和或试验，原因是量具研究评价所需的
14、可信度。 零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。,2020/10/17,42,测量系统研究的准备,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。,2020/10/17,43,取样的代表性,不具代表性的取法,2020/10/17,44,取样的代表性,具代表性的取法,2020/10/17,45,测量系统研究的准备,仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变
15、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)在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。,2020/10/17,46,测量系统分析进行的方式,测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不应知道正在检查零件的编号，以避免可能的偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零件，并记下数据。 研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。 每一位评价人应采用相同方法，包括所有步骤来获得读数。,2020/10/17,47,分析时机,新生产之产品PV有不同时(零件变差) 新仪器，EV有不同时(设备变差) 新操作人员，AV有
16、不同时(操作人变差),2020/10/17,48,第四章 计量型测量系统分析研究,2020/10/17,49,A稳定性分析之执行:,获取一样本并确定其相对于可追溯标准的基准值。如果不能得到，则选择一个落在产品测量中程数的产品零件，并指定它作为标准样本进行稳定性分析。并追踪测量系统的稳定性不需要一个已知基准值。可能需要具备测量的最低值、最高值及中程数的标准样本。建议对各样本单独测量并做控制图。,2020/10/17,50,稳定性分析之执行:,定期(天、周)测量基准样品35次。样本容量和频率应基于对测量系统的了解。因素包括要求多长时间重新校准或维修，测量系统使用的频率，以及操作条件如何重要。读数应在不同时间读取以代表测量系统实际使用的情况。这些还包括预热，环境或其它在一天内可能变化的因素。 将测量值标记在X-R CHART 或X CHART上. 计算管制界限, 并对失控或不稳定作评估.,2020/10/1
