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1、MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee测量系统分析测量系统分析Measurement System AnalysisMeasurement System Analysis误差及能力分析MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee测量系统分析的目的 测量系统分析的目的是确定所使用的数 据是否可靠 测量系统分析还可以： 评估新的测量仪器 将两种不同的测量方法进行比较 对可能存在问题的测量方法进行评估 确定并解决测量系统误差问题MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee数据的质量 数据的质量取决于从处于稳定条件下进 行操作的测量系统
2、中，多次测量的统计 特性，如：假设使用某一在稳定条件下 操作的测量系统对某一特定特性值进行 了几次测量，如果这些测量值均与该特 性的参考值（master value）“接近”）， 那么，数据的质量被称为“高”；同样， 如果部份或所有的测量值与参考值相差“ 很远”，则数据的质量很“低”MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee描述测量数据质量的统计特性 通常用来描述测量数据质量的统计特性 是某测量系统的偏倚（Bias）和变差（ variance）。 被称为偏倚的统计特性指的是数据值相 对于参考（基准）值的位置。 被称为变差的特性指的是数据的分布宽 度。MSA测量系统分析 E
3、dited by Mr. jose lee低质量数据的原因和影响 低质量数据的普遍原因之一是变差太大 一组数据中的变差多是由于测量系统及 其环境的相互作用造成的。 如果相互作用产生的变差过大，那么数 据的质量会太低，从而造成测量数据无 法利用。如：具有较大变差的测量系统 可能不适合用于分析制造过程，因为测 量系统的变差可能掩盖制造过程的变差 。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee有关测量数据的常见问题什么是测量？ 将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进行的比较 为什么我们需要测量数据？ 我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策 。 我接受这件
4、产品吗？ 过程是很好，还是需要进行调整？ 我们对测量数据有什么期望？ 准确性：数据必须告诉我们真相！ 重复性：重复测量必须产生同样的结果！ 再现性：结果不应该受检验员的影响。 什么是测量仪器？ 用来进行测量的任何仪器。 什么是检验员（或者鉴定人）？ 使用测量仪器进行测量的个人或装置MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee有关测量数据的常见问题 测量系统：不仅指量具。 测量系统包括：人（及其培训）、过程（测量程序 ）、设备（量具或测量工具）、系统的控制点、及 所有这些因素的相互作用。 测量总偏差： 总的观察偏差=过程偏差+测量系统偏差 测量是一个能影响所观察值的中心值和偏
5、差的 过程。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee有关测量数据的常见问题 Gage R&R分析是用来分析测量系统的方 法，目的是确定测量某种东西时出现的 波动（误差）的大小和类型。 将“测量系统”看作是会给测量数据带来 额外误差的子过程，其目的就是使用误 差尽可能小的测量过程。 任何观测数据的误差，都是部件的实际 误差和测量系统误差的总和。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee过程变差剖析长期 过程变差短期抽样产生 的变差实际过程变差稳定性线性重复性 准确度 量具变差操作员造 成的变差测量误差过程变差观测值“重复性” 和 “再现性” 是测量误
6、差的主要来源再现性过程变差MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee测量系统的规划（一） 由APQP小组根据被测量特性的重要程度确定 测量系统。同时考量： 产品规范是什么？预期的过程变差是多少？需要什 么样的分辨率？ 量具需要怎样的操作方式？需要操作者具备哪些技 能？怎样培训？ 如何测量？是否人工测量？在哪里测量？零件的位 置和固定是否是可能的变差来源？接触测量还是非 接触测量？ 测量如何被校准？校准频率？谁来校准？MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee测量系统规划（二） 测量生命周期的考量：随着时间的不同，对过 程了解及过程的改进，测量方法可能
7、改变。 如：为了建立稳定的和有能力的过程，可能开始对 一个产品特性测量，透过测量了解直接影响产品特 性的关键过程特性，这种了解意味着对产品特性的 信息依赖少了，可以减少抽样计划并简化测量方法 。最后，可能只监测极少数的零件，只要过程被维 护着或测量和监控这维护及工装，也就是必要的工 作了。 测量的程度是依赖着对过程理解的程度。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee测量系统开发检查清单的建议要素 本清单应该根据测量系统的情况和类型 进行修改。最终检查清单的建立应该是 顾客和供方合作的结果。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量
8、系统设计和开发有关的问题 被测特性是什么？特性的类别是什么？是机械 上的特性吗？是动态的还是静态的？是一项电 的特性吗？其零件内部变差大吗？ 测量过程的结果（输出）将被应用的目的是什 么？生产改进、生产监控、实验室研究、过程 审核、出货检验、进货检验、对D.O.E的回应 ？ 谁将使用该过程？操作者、工程师、技术员、 检验员、审核员？ 培训要求：操作者、维修人员、工程师；教室 、应用实习、在职训练、学徒期间。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 变差的原因是否已被识别？透过小组、头脑风 暴法、渊博的过程知识、因果图或矩阵图等方
9、 法建立一个误差模型（S.W.I.P.E或 P.I.S.M.O.E.A). 是否展开了测量系统的FMEA？ 弹性的或专用的测量系统：测量系统可以是固 定的、专用的还是弹性的（flexible)，是否有 测量不同类型零件的能力：例如爪型量具、夹 紧量具、三坐标座标测量仪等。弹性的量具价 格较贵，但从长远来看能节约成本。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 接触式或非接触式：可靠性、特性的类 型、抽样计划、成本、维护保养、校准 、人员技能要求、兼容性、环境、速度 、探头的类型、零件的变形、影像处理 ，以上内容可能由控制计划和测量
10、的频 率来确定（全接触式量具在连续抽样时 可能会过度磨损）。整个表面接触的探 头、探头的类型、空气回流喷嘴、影像 处理CMM与光学比较仪等。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 环境：灰尘、水分、湿度、温度、振动、噪音 、电磁干扰（electro-magnetic interference, EMI ）、大气流动、空气杂质等。实验室、工场、 办公室等。在小且严格的公差下以微米为单位 的测量系统中，以及在CMM、光学系统、超 音波仪器等环境中，环境成为一个关键的问题 。对线上自动反馈类型的测量也是一个影响因 素。切削油、切削碎
11、屑及极端温度也会成为问 题。是否清洁环境的要求？MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 测量及固定点：使用几何尺寸与公差（GD&T ）清晰地定义固定位置和夹紧点，以及在零件 的什么部位进行测量。 固定方法：不固定或夹紧零件。 零件方位：主体的位置或其它的位置。 零件准备：在测量之前，零件是否应该清洁、 储油、温度稳定等。 感测器的位置：从主定位器或定位系统的取向 角度与距离？MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 相关问题1备份的量具：在工场内或不同工 场之间
12、是否需要备份的（或多个）量具支持？ 制造的考虑、测量误差的考虑、维修的考虑、 标准是哪个的考虑？如何才能使每个考虑问题 均符合要求？ 相关问题2方法差异：在可接受的实施和操 作极限内，由不同的测量系统设计对同一产品/ 过程进行测量的测量误差结果（例如：CMM 对手工量具或开放式设定量具的测量结果）。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 自动或手动：线上、线外、操作者依赖性。 破坏性和非破坏性（Nondestructive, NDT）测 量：例如，拉力试验、盐雾试验、电镀/涂装的 厚度、硬度、尺寸测量、影像处理、化学分析 、应
13、力、耐久性、冲击、扭力、扭矩、焊接强 度、电特性等。 潜在的测量量程：可能的测量尺寸大小和期望 的量程。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题 有效的分辨率：对应用在一特殊的应用场的可 接受性，如测量对物理变化是否敏感（探测过 程或产品误差的能力）？ 敏感度：最小输入量的信号能产生一个可探测 的输出（可辨别的）信号，测量装置对应用这 种情况的可接受性？敏感度是由量具的固有设 计和质量（OEM）、使用期间的维护和操作条 件所决定。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第2类要素：与测量系统制造有关的问题
14、（设备、标准、仪器） 是否已在系统设计中针对变差来源的识别？设计评审 ；验证和确认。 校准和控制系统：推荐的校准计划和设备审核及其文 件。频率、内部或外部、参数、生产过程中的验证检 查。 输入要求：机械的、电子的、液压的、真空的、波动 抑制器、干燥器、滤清器、作业准备和操作问题、隔 离、解析度和灵敏度。 输出要求：类比或数位、文件和记录、档案、保存、 存取、备份。 成本：开发、采购、安装、操作和培训的预算要素。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第2类要素：与测量系统制造有关的问题（设备、标准、仪器） 预防性维护：形式、计划、成本、人员、培训、文件 。 可维修性：内部和外部、场所、支持程度、回应时间 、服务配件的可取得性、标准零件清单。 人机工程学（Ergonomics）：在长时间的装载和操作 设备过程中，人员不被伤害的能力。测量装置的读者 讨论需要着重在测量系统与操作者之间的相互关系。 安全的考虑：人员、操作、环境、切断。 贮存及场所：建立对测量设备的贮存及场所的要求。 隔离、环境、安全、取得性（接近）有关的问题。 测量周期时间：测量一个零件或特性需要多长时间？ 测量周期要与过程和产品控制合并。MSA测量系统分析 Edited by Mr. jose lee第2类要素：与测量系统制造有关的问题（设备、标准、仪器）是否有任何对过程
