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1、MSA刘乐群大 纲1.何谓MSA 2.量测系统变异之类型 3.量测系统变异之计算 4.计数值之量测系统分析 5.注意事项1.何谓量测系统分析 量测系统分析(Measuremt System Analysis) 简称为MSA。量测系统: 当我们在量测某一件产品时,是由检验者持 检验设备,以规定的方法对产品作量测动作。所 以量测系统就是检验者、检验设备、 规定的方法及产品的组合。 MSA的重要性如果测量的方式不对，那好的结果可能被判为不好的结 果，不好的结果也可能被判为好的结果，这样就无法得到真正的产品或过程特性。PROCESS原料人机 法环测量测量 结果好不好测量量测系统分析: 量测系统分析就是
2、分析并了解量具系统是否会 因时间之变化而产生不稳定之现象，及量测的误差是 否在可允许的范围内理想之量测系统是须有零偏差、零变异的统计特性。量测纟统之变异须根源于共同原因，而非特殊原因。量测系统的变异必须小于制程变异。量测系统的变异必须小于规格界限。量测之最小刻度必须小于制程变异或规格界限之较小者，一个通用的法则是：最小刻度应小于制程变异或规格界限较小者之1/10。因量测项目的改变，量测系统之统计特性可能变更 ，但最大的量测系统变异必须小于制程变异或规格界限较小者。量测系统之评估:第一阶段评估执行测试以决定量测系统是否具有需求之统计特性，以执行被要求之工作。第二阶段评估执行定期之检定以决定此一量
3、测系统是否维持在可接受状态鉴别力:量测系统能发现并真实地表示被测特性很小变化 之能力，称为鉴别力。如最小的量测刻度太大而不足 以辨别制程变异，则为鉴别力不足。鉴别力不足的象 征将会在R-CHART上显现出来。鉴别力不足鉴 别 力计量值管制计数值管制制程分配只用1种数据 分级只能显示其制程主要变 异来自于平均值偏移不可用于估计制程参 数与指数只能显示制程生产符 合或不符合产品制程分配用24种数据 分级只能用于制程变异较大 的管制不可用于估计制程参 数与指数只能提供粗糙的估 计制程分配用5种以上数 据分级能与管制图一起使用被推荐制程分配在区别分类数 （Number of Distinct Cate
4、gories, ndc） 量具的鉴别力指标: NDC鉴别分级数(NDC)NDC =1.41 XP.V. GRRP.V.:为部品的变异GRR:2再生性+2再现性NDC应该4舍5入到整数，而且要5，10以上最好Gage R&R分析的最后一步骤为确定鉴别分级数 (Number of Distinct Categories)，藉由NDC，可以确认 量测系统对产品变异之鉴别能力有多高MSA方法的分类MSA计量型计数型破坏型位置分析离散分析稳定性分析偏性分析线性分析再生分析再现分析风险分析信号分析数据分析偏性分析稳定性分析变异分析2.量测系统变异的类型观察到的 流程变异短期的流 程变异样本内的 变异因条件
5、改变 所产生的变 异再生性 (Reproducibility)长期的流 程变异实际流程的变异量测的变异相同条件下量测同一 项目所产生的变异再现性 (Repeatability)准确性 (Accuracy)稳定性 (Stability)线性 (Linearity)真值测量过程的目标是零件的真值，希望 任何单独读数都尽可能地接近这一读值，但 遗憾的是真值永远也不可能知道是多少。然 而，通过使用一个基于被很好地规定了特性 操作定义的基准值，使用较高级别分辨率 的测量系统的结果，且可溯源，就可以使不 确定度减小，在此情况下常以基准值作为真 值的替代。理想的测量系统 理想的测量系统在每次使用时，应只产生
6、正 确的测量结果。每次测量结果应与一个标准 值相符。 一个理想测量结果的测量系统，应具有零变 异、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零 机率的统计特性。好的测量系统一个好的测量系统包括 足够的分辨率和灵敏度。通常所有的十进制或 10/1法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变 异)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望 的实际最低起点。 测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重 复条件下，测量系统的变异只能是由于普通原因 而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性，且 最好由图形法评价。 测量系统的变异须小于产品变异。 为要能对过程做控制，测量系统的变异应小于过 程变异。2总变异(TV) = 2部品
7、变异(PV) + 2量测变异(GRR)2量测变异(GRR) = 2再生性(AV) + 2再现性(EV)USLLSL总变异部品变异量测变异(量测系统间变异)(量测系统内变异)(观测到的变异)变异的区分2.1再现性(量具变异):由同一个人使用同一量具对同一个产 品进行多次量测后所得之变异。再现性Repeatability如果量测系统再现性不足，可能原因是：零件内部：位置、表面亮度、锥度。仪器内部：磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好。 标准内部：质量、等级、磨损。方法内部：作业准备、技巧、归零、固定夹持。评价者内部：技巧、位置、缺乏经验、意识、疲劳 。环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的波动。缺
8、乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好。2.2再生性(人的变异):由不同人使用同一量具对同一个产品进行 多次量测后所得之变异。再生性 Reproducibility操作者A操作者B操作者C再生性不好的可能原因零件内部：形状、位置、表面加工、锥度。 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：归零调整、夹持、夹紧。 人员内部：缺乏经验、技能、感觉、疲劳。 环境内部 ：温度、湿度、振动、亮度、清洁度。 仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好 应用错误的量具 量具或零件变形，硬度不足 零件内部 ：零件尺寸、位置(易读性、视差)由前二页之定义可知:再
9、生性包含了再现性,故真实之再生性须扣除再现性:即再生性再现性调整后之再生性abcb = c - a22因所以又会用到一个勾股定理量测变异= (经调整后之再生) + (再现)2量测变异(GRR) = 2再生性(AV) + 2再现性(EV)22调整后之再生性量测变异再现性cab(GRR)2.3部品变异:由同一个人使用同一量具对不同产 品进 行多次量测后所得之变异。部品变异零件A 零件B零件C零件D又故第三个勾股定理又出现总变异=量测变异+部品变异2总变异(TV) = 2部品变异(PV) + 2量测变异(GRR)总变异部品变异量测变异 (GRR)22观测平均值参考值偏性2.4偏性:同一人使用同一量具
10、对同一零件量测多次之平 均值,与该零件真值或参考值之间的差异。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 因磨损或损坏而使基准出现误差 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 用错误的量具(例用卷尺量精密加工的尺寸) 不同的测量方法(设置、安装、夹紧、技术) 测量错误的特性 量具或零件的变形 环境温度、湿度、振动、清洁的影响 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误2.5稳定性:同一人使用同一量具对同一零件于不同时间量 测所得之变异。时间2时间1稳定性不稳定的可能原因 仪器校准频率需增加 仪器、设备或夹紧装置的磨损 正常老化或退化 缺
11、乏维护(通风、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁) 因磨损或损坏，使基准出现误差 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(装置、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 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误 2.6线性:同一量具在其全行程之范围内之偏性。量程基准值观测平均值基准值偏性基准值观 测平 均 值不偏3. 量测系统分析之计算为研究量测系统故今取10个零件,并挑 选3个作业者对每一零件重复量测3次,所 得之内容为: 3.1再生之变异与再现之变异误差30%30% %Tolerance30%30
12、% 30% 判 定OK改善量测改善零件数据收集及改善量测可考虑缩小公差或不改善型态1型态2型态3型态4LSLUSLUSLUSLUSLLSLLSLLSL须改善量测须改善量测须改善零件分布% Study Var=(GRR /PV ) 30%(与零件变 异比)3.2偏性:针对第一个零件若作业者A连续量测10次后所得数据为40.71 40.61 40.45 40.47 40.4940.62 40.54 40.65 40.56 40.61故平均值为: 40.571设 真 值 为: 40.00则偏性=真值 平均值= 40.0040.571= 0.571 3.3稳定性: 取固定的3个零件每天量测一次,连续量
13、测10天 后所得之数据如下1 2 3 4 5 6 7 8 9 1040.71 40.61 40.45 40.47 40.49 40.62 40.54 40.65 40.56 40.61 40.15 40.0 40.07 40.11 40.05 40.13 40.11 40.03 40.15 40.0340.77 40.81 40.70 40.85 40.79 40.73 40.79 40.83 40.81 40.78 0.62 0.81 0.63 0.74 0.74 0.60 0.68 0.80 0.66 0.75 RNO1 NO2NO3d2:每组组数为3时查管制图之系数再将0.415与该产品
14、的标准偏差做比较 ,若小于该产品标准偏差则 该量测设备具备稳定性 R/d2 = 0.703/1.693 = 0.415研究量测系统稳定性的方法之一是将标准件在不 同时间的量测值点绘在 R CHART上，如失去管制 则表示量测系统需要校正或标准件脏污。而抽样时间 之设计，必须以不会影响标准件或量测系统的结果为 原则，才能够确认量测系统的稳定性。若R CHART上显示失去管制，我们可以借着估计 长期的量测程序标准偏差来量化其量测程序的变异(量 具稳定性)。估计量测程序的标准偏差=，并与制程标 准偏差相比较，以判定量测系统稳定性是否适合。若R CHART失去管制，则表示有不稳定的再现性 。若 CHA
15、RT失去管制，则表示量测系统的量测 不再正确(即偏性已改变)。Rd2稳定性分析的做法决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量 25组数据每次测量25次输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录3.4线性:以量具量测5个零件,其真值为2mm 4mm 6mm 8mm 10mm各12次得以下数据Y=a-bxb =( x x )( y y ) ( x x ) X = ( 2 + 4 + 6 + 8 + 10 ) / 5 = 6Y= ( 0.491667 + 0.125 + 0.025 - 0.29167 - 0.61667 ) / 5 = - 0.0533346b =(2-6)+(4-6)+(6-6)+(8-6)+(10-6) (2-6)(0.49166+0.0533346)+(4-6)(0.125+0.0533346)+(8-6)(-0.29167+0.0533346)+(10-6)(-0.61667+0.0533346)=-5.266
