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1、测量系统分析(MSA),2017/12/31,2,课程大纲：,测量系统分析的意义和目的；测量系统分析的定义： 测量系统、量具、测量、测量过程；测量系统分析的基础知识： 1）、测量系统的统计特性：偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性、分辨力 2）、理想的测量系统 3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和准备,计量型测量系统的分析方法 1）、偏倚 2）、稳定性 3）、重复性和再现性（量具R&R分析） 极差法、均值-极差法、方差分析法 4）、线性计数型测量系统的分析方法 1）、小样法 2）、大样法范例：MSA控制程序，常用MSA分析表单和分析软件,第一章 测量系统分析的意义,2017/12
2、/31,4,測量的重要性,如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。 因此，要保证测量结果的准确性和可信度。,测量,2017/12/31,5,測量誤差,Y = x +測量值 = 真值(True Value)+測量誤差,戴明說沒有真值的存在,一致(線性),2017/12/31,6,测量误差的来源,nDiscrimination 分辨能力nPrecision 精密度 (Repeatability 重复性)nAccuracy 准确度 (Bias偏差)nDamage 损坏nDifferences among instruments
3、 and fixtures (不同仪器和夹具间的差异)nDifference in use by inspector 不同使用人员的差异(Reproducibility再现性)nDifferences among methods of use (使用不同的方法所造成差异)nDifferences due to environment (不同环境所造成的差异),2017/12/31,7,测量的变异说明,2017/12/31,8,为什么要进行测量系统分析,即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等五方面的原因，会带来测量误差。检测设备的检定或校准不能满足测量的需要。 因此，还需要对测量系
4、统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。,2017/12/31,9,为什么要进行测量系统分析,满足QS9000、ISO/TS16949标准的要求：QS9000:1998标准4.11.4和ISO/TS16949:2002标准7.6.1规定：应进行适当的统计研究工作，分析各种测量和试验设备系统测量结果的变差。这一要求应适用于控制计划中提到的所有的测量系统。,2017/12/31,10,测量系统分析的目的,运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。 从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。保证所用统计分析方法及判定准
5、则的一致性。,第二章 基本概念和知识,2017/12/31,12,测量系统的基本知识和概念,测量系统及其统计特性 分辨力、稳定性、偏倚 、重复性、再现性、线性术语理想的测量系统 测量系统的共同特性测量系统的评定步骤和准备,2017/12/31,13,术语,测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。 量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格不合格的装置。测量系统： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。,2017/12/31,14,测量系统的组成,测量系统,人,机,料,法,环,操作人员,量具/测量设备/
6、工装,被测的材料/样品/特性,操作方法、操作程序,测量的环境,2017/12/31,15,测量系统的统计特性,通常，使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量nDiscrimination 分辨力(ability to tell things apart) ;nBias 偏倚(Accuracy准确性) ;nRepeatability 重复性(precision精密度) ;nReproducibility再现性 ;nLinearity 线性 ;nStability 稳定性 。,2017/12/31,16,分辨力（率）：,定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。,2017/12/3
7、1,17,分辨力,一個數據分級,n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 n 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。,2017/12/31,18,分辨力,24個數據分級,n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。 只提供粗劣的估計。,2017/12/31,19,分辨力,5個或更多個個數據分級,控制：只有下列條件才可用於控制可用於計量控制圖分析：建議使用,2017/12/31,20,分辨率（
8、力）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。,2017/12/31,21,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。基准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，取其平均值来确定。,2017/12/31,22,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，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。,2017/12/31,23,再现性(Reproducibility)：,再现性是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。,
9、再現性,操作者B,操作者C,操作者A,2017/12/31,24,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测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。,2017/12/31,25,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，偏倚值的差值,2017/12/31,26,线性(Linearity)：,观测的平均值,基准值,无偏倚,有偏倚,2017/12/31,27,测量系统的分析,测量系统的变差类型： 偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性测量系统特性可用下列方式来描述 ：位置：稳定性、偏
10、倚、线性。 宽度或范围：重复性、再现性。,2017/12/31,28,位置和宽度,位置,寬度,位置,寬度,标准值,2017/12/31,29,理想的测量系统,n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。,2017/12/31,30,IDEAL MEASUREMENT SYSTEM,真值,真值,2017/12/31,31,测量系统所应具有的特性：,测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为
11、统计稳定性；测量系统的变差必须比制造过程的变差小； 测量系统的变差应小于公差带；测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差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被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。,2017/12/31,32,测量系统的评定,第一阶段： 明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的： 1）、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。 2）、发现那种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的环境要求。第二阶段
12、： 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。 常见的量具R&R分析是其中的一种试验型式。,2017/12/31,33,第三章计量型测量系统的分析方法,2017/12/31,34,稳定性分析:,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。可能需要具备预期测量值的最低值、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。 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
13、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；,2017/12/31,35,将测量值标记在Xbar-R CHART 或XbarS CHART上； 计算控制界限, 并对失控或不稳定作评估,如果控制图不受控，代表仪器已不稳定，此测量系统是不可接受的，须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性的分析。 计算测量结果标准差, 并与过程标准差相比较, 以评估测量系统的稳定性.不可以发生测量结果标准差大于过程标准差的现象，如果有发生此现象，代表测量的变差大于过程变差，此测量系统是不可接受的。,2017/12/31,36,控制图的判读,超出控制界限
14、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,異常,異常,2017/12/31,37,控制图的判读,n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。,UCL,CL,LCL,2017/12/31,38,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,2017/12/31,39,范例：,2017/12/31,40,2017/12/31,41,偏倚分析：,为了在过程范围内指定的位置确定测量系统的偏倚，得到一个零件可接受的基准
15、值是必要的。通常可在工具室或全尺寸检验设备上完成。基准值从这些读数中获得，然后这些读数要与量具R&R研究中的评价人的观察平均值(定为XbarA，XbarB，XbarC)进行比较。,2017/12/31,42,如果不能按这种方法对所有样件进行测量，可采下列替代的方法 ：在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量。 让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少十次。计算读数的平均值。基准值与平均值之间的差值表示测量系统的偏倚。一般，用百分数来表示偏倚的比例。把偏倚乘以100再除以过程变差(或公差)，就把偏倚转化为过程差(或公差)的百分比。,2017/12/31,43,n 独立取样法: 选取一个样品, 并建立可追溯标准的真值或参考值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值, 且应针对预期测试的高中低端各取得样本或标准件, 并对每个样本或标准件测量10次, 计算其平均值, 将其当成 “基准值”. 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值, 此值为 “观测平均值”.,2017/12/31,
