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1、QS9000/VDA6.1/TS16949系列培訓MEASUREMENT SYSTEMS ANALYSIS 測量系統分析Top Consulting課程目的n目的：為評定測量系統的品質提供指南 。n說明：n1主要用於工業界的測量系統；n2不打算作為所有測量系統分析的彙編；n3主要關注的是對每個零件能重複讀數的 測量系統；n4對更複雜或不常見的情況在此沒有討論 ；n5測量系統分析方法需要顧客批准，本手 冊沒有覆蓋。Top ConsultingMSA與ISO/TS16949：2002nISO/TS16949：2002n7.6.1 測量系統分析n為分析各種測量和試驗設備系統測量結果存在 的變差，必須
2、進行適當的統計研究。此要求必 須適用於在控制計畫提出的測量系統。所用的 分析方法及接收準則，必須與顧客關於測量系 統分析的參考手冊相一致。如果得到顧客的批 准，也可以採用其他分析方法和接收準則。Top Consulting主要內容n1 測量系統術語介紹n2 統計學知識補充n3 測量系統研究的準備n4 計量型測量系統評價n5 計數型測量系統評價Top ConsultingChapter 1 測量系統術語介紹n測量：賦值（或數）給具體物以表示它 們之間關於特定特性的關係。賦值程序 定義為測量過程，而賦予的值定義為測 量值。n量具：任何用來獲得測量結果的裝置， 經常用來特指用在車間的裝置；包括通 過
3、/不通過裝置。Top Consulting術語介紹n測量系統：n是用來對被測特性定量測量或定性評 價的儀器或量具、標準、操作、方法 、夾具、軟體、人員、環境和假設的 集合；用來獲得測量結果的整個過程 。 測量和試驗設備（MTE） 完成一次測量所必需的所有測量儀器， 測量標準，基準材料以及輔助設備。Top Consulting術語介紹n標準 一個標準是根據普遍認同的意見使之作為比較的 基礎；是一個可接受的模型。它可能是一件人 工製品或總效果（各種儀器，程式等），由某 一權力機構確定和建立，作為數量、重量、範 圍、值或品質的測量規則。 參考標準 一般在給定位置可得到的最高計量品質標準，在 這個位置
4、進行的測量，都是以此標準為最終參 照。Top Consulting術語介紹校準標準 在進行定期校準中作為基準的標準，用來 減輕按照試驗室基準來進行的樣准工作 負擔。 傳遞標準 用於一個獨立的已知值的標準與正在校準 的元件進行比較的標準。Top Consulting術語介紹工作標準 在試驗室中用於進行定期測量的標準。不用於校 準標準，但是也許可以用作傳遞標準。 需要仔細考慮針對某一標準的材料選擇。材料的 使用應反映測量系統的使用和範圍，以及基於 時間的變差源，如磨損及環境因素（溫度，濕 度等） 檢查標準 一個非常類似設計測量過程的測量人工製品，不過它本 身比被評價的測量過程更穩定。Top Con
5、sulting術語總結標準的總結n用於比較的可接受的基準n用於接受的準則n已知數值，在表明的不確定的度界限內， 作 為真值被接受n基準值 一個標準應該是一個可操作的定義：由供應商或 顧客應用時，在昨天、今天和明天都具有同樣 的含義，產生同樣的結果。Top Consulting術語介紹參考標準校準標準工作標準傳遞標準傳遞標準傳遞標準檢查標準基準基準不同標準之間的聯繫測 量備試 驗 設Top Consulting術語介紹基準 用於校準過程的參考標準，也被稱為參考 標準或校準標準。n基準值 人為規定的可接受值 需要一個可操作的定義 作為真值的替代Top Consulting術語介紹參考值 參考值也稱
6、為可被接受的參考值或基準值。它是 一個人工製品值或總效果值用作約定的比較基 準值。該參考值基於下列各值而定：l由較高級（如計量實驗室或全尺寸檢驗設備） 的測量設備得到的幾個測量平均值確定。l法定值：由法律定義和強制執行。Top Consulting術語介紹參考值（續） 理論值：根據科學原理而得。l給定值：根據某些國家或國際組織的實驗工作 （由可靠的理論支援）而得。l同意值：根據由科學或工程組主持下的合作實 驗工作而得：由用戶，諸如專業和貿易組織在 意見完全一致情況下來定義。l協議值：由有關各方明確一致同意的值。Top Consulting術語介紹 l參考值（續）l在所有情況下，參考值必須基於可
7、操作 的定義和可接受的測量系統的結果。為 此，用於決定參考值的測量系統應包括 ：l使用比用正常評價的系統要高的分辨等 級和較低的測量系統誤差的儀器。l使用源於（美國）國家標準和技術局（ NIST）或其他的NMI的標準進行校準。Top Consulting術語介紹真值 真值是零件的“實際”測量值，雖然這個值是不知道的，並 且是不可能的（經濟地）接近這個值。遺憾的是，真 值的確從沒能被知道。在所有的分析中，參考值被用 作真值的近似值。因為參考值被用作真值的替代值， 所以這些標準術語常常互換使用，不過不推薦這種用 法。n真值的總結 物品的實際值 未知的和不可知的Top Consulting術語介紹分
8、辨力 分辨力是儀器可以探測到並如實顯示的參 考值的變化量。它也可以稱為可讀性或 解析度。 典型地，此能力的度量是看儀器的最小刻 度值。如果儀器刻度“粗”，那麼就可以 使用它的半刻度。Top Consulting術語介紹n分辨力（續） 1：10經驗法則 測量儀器分辨力的第一準則應該至少是被測量範 圍的十分之一。 傳統上：此範圍就是產品公差範圍； 最近：此範圍指過程變差，即10比1規則被解釋 為測量設備能夠分辨至少十分之一的過程變差 。這符合持續改進的原理。（ 即過程的焦點是 顧客指定的目標值）。Top Consulting術語介紹n分辨力（續）n由於經濟和物理上的限制，測量系統不能識別 過程分佈
9、中所有零件的獨立的或不同的被測特 性。被測特性將測量值劃分為不同的資料組。 在同樣的資料組裏的各個零件將有同樣的被測 特性值。n如果測量系統缺乏分辨力，對於識別過程變差 或量化單個零件特性而言，這個系統也許不是 一個合適的系統，應使用更好的測量技術。Top Consulting術語介紹n分辨力（續）n如果該分辨力不能探測過程變差，其用 於分析過程是不可接受的；並且如果它 不能探測特殊原因的變差，則其不能用 於控制。n參見下圖n分辨力不足的情況可能會在控制圖中表 現出來，參見圖表Top Consulting術語介紹n分辨力（續）Top Consulting術語介紹X/R控制圖 解析度=0.001
10、0。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1444Mean=0.137LCL=0.13500.020.010.00樣本極差R=0.00812ULC=0.01717LCL=0Top Consulting術語介紹X/R控制圖 解析度=0.010。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1438Mean=0.1397LCL=0.13590.020.010.00樣本極差R=0.0068ULC=0.01438LCL=0Top Consulting術語介紹n分辨力（續）n上述兩控制圖取自同樣的資料，不同之 處就是一個分辨力是0.001,另一個是
11、 0.01,但控制圖顯示的結果卻是不同,一個 受控,一個失控,為什麼?n失控的原因是分辨力不足.Top Consulting術語介紹n分辨力（續）n當使用穩定的，“最高等級的”，並在切實可行 的技術限值內的測量系統後，可以達到穩定的 ，高能力的過程。n然而，有效解析度也許不足，並且進一步改進 測量系統變得不可行了。在這些特殊的情況下 ，測量計畫需要其他代替性的過程監測技術。 只有具有一定資格的，熟悉測量系統和過程的 技術人員，才能作出決定並用檔記錄。這些都 要求獲得顧客的批准，並在控制計畫中檔化。Top Consulting術語總結n分辨力、可讀性、解析度 別名：最小的讀數的單位、測量解析度
12、、刻度限度或探測限度 由設計決定的固有特性 測量或儀器輸出的最小刻度單位 總是以測量單位報告 1：10經驗法則Top Consulting術語介紹偏倚是對同樣 的零件的同樣 特性，真值 （基準值）和觀 測到的測量平 均值的差值。Top Consulting術語介紹n穩定性（或漂移）n是測量系統在某一n階段時間內，測量n同一基準或零件的n單一特性時獲得的n測量總變差。換句n話說，穩定性是偏n倚隨時間的變化。Top Consulting術語介紹n線性 在設備的預期操作（測量）範圍內偏倚的不同被 稱為線性。線性可以被認為是關於偏倚大小的 變化。n線性的總結 整個正常操作範圍的偏倚改變 整個操作範圍的
13、多個並且獨立的偏倚誤差的相 互關係 測量系統的系統誤差分量Top Consulting術語介紹Top Consulting術語介紹q重複性 由一位元評價人多次使用一種測量儀器，多 次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變 差 在固定和規定的測量條件下連續（短期）試驗變差 通常指E.V.設備變差 儀器（量具）的能力 或潛能 系統內變差Top Consulting術語介紹n再現性 由不同的評價人使用同一個量具，測量一個 零件的一個特性時產生的測量平均值的變 差 對於產品和過程條件，可能是評價人、環境 （時間）或方法的誤差 通常指A.V評價人變差 系統間（條件）變差Top Consulting術語介紹
14、nGRR或量具R R 量具重複性和再現性：測量系統重複性 和再現性合成的評估，換句話說，GRR 等於系統內部和系統之間的方差的總和 。 GRR 2=再現性2+重複性2Top ConsultingChapter 2 統計學知識補充n總體、個體、樣本n研究物件的全體稱為總體n構成總體的每個成員稱為個體n統計學的主要任務就是：n（1）研究總體是什麼分佈？n（2）這個總體的均值、方差是多少？n從總體中抽取部分個體所組成的集合稱為樣本 ，樣本的個體稱為樣品，樣品的個數稱為樣本 容量,用n表示Top Consulting統計學知識補充n均值：用來表示分佈的中心位置，通常 用E(X)或來表示,計算公式:nx
15、i pi X是離散型分佈nE(X) = x p(x)dx X是連續型分佈n方差：用來表示分佈的散佈大小，通常 用D(X)或2來表示,方差大意味著分佈較 寬較分散,方差小意味著分佈較窄較集中Top Consulting統計學知識補充n樣本均值：x=(xi)/nn樣本均值處於樣本的中間位置，它可以 反映總體分佈的均值。n樣本方差：s2= (xi-x)2/(n-1)n樣本標準差：sTop Consulting統計學知識補充n正態分佈 N（ ， 2）n其中 是正態分佈的中心，品質特性X在 附近取值的機會最大，2是正態分佈 的方差， 愈大，分佈俞分散， 愈小 ，分佈俞集中nN（ 0， 1）為標準正態分佈
16、Top Consulting統計學知識補充峰態分析正態分佈的概率：只要知道平均值和標準差就可以確定分佈。 正態分配的性質 1.分佈形態對稱於橫坐標上平均點上的垂直線。 2.正態分配曲線左右兩尾逐漸接近於橫坐標軸，但不於橫坐標相 交。 3.曲線下橫軸上的面積等於1，其概率分佈如下圖。Top Consulting統計學知識補充正態概率的分佈2+13-1-2-30.340.340.1350.1350.02350.0235P（-1X+1）=0.6827P（-2X+2）=0.9545P（-3X+3）=0.9973能做到3就可以了。P（-6X+6）=0.9999966Top Consulting統計學知識補充n正態分佈的標準化變換n設X N( ， 2), 則 U=(X- )/ N( 0， 1)n即:任一正態變數經過標準化變換 (X- )/ 後都可歸一到標準正態分佈 如: X N(
