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1、Measurement Systems Analysis,目 录,MSA 概要 测量系统评价 计量型 Gage R&R 计数型 Gage R&R MSA 练习,MSA 概要,MSA 定义 是Measurement System Analysis的简称，是确保数据的信赖性的分析方法，通过分析测量系统发生的变动对工程变动的影响，来判断测量系统的适合与否，并分析测量系统的精密度 (Gage R&R)、正确度等. 不单指设备，是包含测量仪器、测量者、测量材料及测量环境等的综合概念。,测量系统评价的重要性 1. 测量数据 (1) 是做出决定时的基本资料，有必要进行信赖性评价 (2) 通过测量系统观测并评
2、价 2. 强调测量系统评价的原因是 (1) 所有产品由高度精密的部件组成 (2) 产品的小型化导致产品的误差范围缩小 (3) 部件更换或组装时的互换性要求 (4) 大批量生产所需的自动组装的必要性增大,测量系统评价的种类 1. 连续型数据的MSA ( 或计量值MSA) 2. 离散型数据的MSA ( 或计数型MSA),MSA 概要,测量值的组成要素,=,通过测量用数字体现的数据，并不是总能代表事实。 因此，有必要对数据的信赖性进行确认。,MSA 概要,真实值 (实际产品散布),测量误差 (测量散布 ),测量值 (观察的散布),MSA分析要确保的情报是,测量误差有多大? 测量误差的原因是什么? 测
3、量工具是否具备分辨率? 重复测量也能得到相同的结果 吗? 用别的测量工具也能得到相同结果吗 ? 测量工具随着时间的推移是否保持稳定状态 ? 测量工具是否具备了执行该研究(分析)的能力? 怎样提高测量系统?,理想的测量系统应该是每次都能测出真实值. 测量系统的质量是由统计性属性所决定. 统计性属性 -测量散布要比产品规格要小。 -测量散布比起PROCESS散布要小. -分辨率是要做到产品规格或PROCESS散布的10分之1。,测量系统的属性,要观察测量误差的主要原因, “反复性(repeatability)” 和“再现性(reproducibility)”.,要想解决实际PROCESS的散布，应
4、把握测量系统的散布，并把它与PROCESS散布分离.,波动的来源是？,观察到的波动,过程的波动,测量系统的波动,过程长期波动,过程短期波动,样本内波动,测量设备波动,测量者波动,偏倚,重复性,线性,再现性,稳定性,分辨率,实际PROCESS散布 - 无测量误差,观察到的PROCESS - 含有测量误差,测量系统相关的用语,测量系统评价,正确度（ Accuracy ）相关术语 真实值（ True value ） 偏离（ Bias ） 线性（ Linearity ） 稳定性(Stability) 精密度（ Precision ）相关术语 反复性（ Repeatability ） 再现性（ Repr
5、oducibility ） 分辨率（ Discrimination ）,测量系统相关的用语,平均,散布,正确度,精密性,m,m,m,测量系统,产品,总,+,=,s,s,s,2,2,2,测量系统,产品,总,+,=,测量误差 = 正确性(平均) + 精密性(散布),测量系统偏离-通过 “校准研究”决定,测量系统散布 - 通过 “R&R 研究”决定,是指测量系统能够测量到的小数点数. 测量刻度应为产品规格或工程散布的十分之一. 允许公差：1.0cm 计测器分辨率: 0.1cm 测定者别 A、B、C,好的分辨率,差的分辨率,分辨率,单位: cm,单位: mm,- 正确度 : 测量值的平均和真实值的一致
6、程度 - 线形性 : 全部测量范围内的测量系统一贯性 - 稳定性 : 随着时间推移的测量系统变动程度,平均的评价,真实值 理论上的真值,偏离 (Bias) 测量值的平均和真实值的差异,主值,平均,正确度,正确度,测量仪器的正确度是观察到的测量 平均值 和 “真实”值 间的差异,正确性低的潜在原因 测量仪的刻度调整不恰当 作业者没有正确的使用测量仪 不明确的步骤 人的局限性,线形性,仪器 1 : 线形性有问题.,测量单位,0,仪器 2 : 线形性没有问题.,0,测量单位,全部测量范围内的偏离差异 在全部测量范围内，测量值和基准值的差异保持稳定，说明其线形性好.,是指同样的部品在不同的地点用同样的
7、测量仪器测量的结果的差异. 根据时间的推移测量结果互不相同时，说明该测量系统缺乏稳定性.,稳定性 (X-R 或 X-s控制图),时间 1,时间 1,时间 2,真实值,真实值,稳定性 良好,稳定性 不良,时间 3,时间 3,时间2,稳定性低的潜在原因 根据时间的流失测量设备的磨损 根据时间的流失环境要因 等的 异常,对散布的评价,- 精密度 : 是测量系统反复性和再现性的变动之合-总变动 -反复性 : 重复测量也是相同的结果吗 ? - 再现性 : 用其他测量系统也是相同的结果吗 ?,- 测量系统的总散布 - 通过反复测量获得的测量值的自然散布 反复性 再现性,MS= 测量系统, rpt = 反复
8、性, rpd = 再现性 如果每个测量者对n个对象实施m次测量,精密度,rpt= R/d*2 rpd= (2t-2rpt/mn)1/2 t = Ro/d*2 Ro=XMAX-XMIN,- 是指同一个测量者用同一个仪器反复测量同一个部品时的测量值的散布,反复性,真实值,反复性低的潜在原因 - 测量仪: - 人: 测量仪的修理保全 环境 要因(照明, 噪音) 不精密的测量仪 身体要因 (视力) 有需要改善的部品,- 是指用同一个仪器对同一个部品，由不同的作业者进行测量时的 测量值散布.,再现性,真实值,好的再现性,作业者 1,差的再现性,作业者 2,作业者 3,作业者 1,作业者 2,作业者 3,
9、再现性低的潜在原因 测量步骤不明确 运算者没有很好的受到使用测量仪及读取数据的方法的训练 适用时- 运算定义没有正确的制定,现有硬度为5.0（真实值）的材料. 方法1得到的测量值是 : 3.8, 4.4, 4.2, 4.0 方法2得到的测量值是 : 6.5, 4.0, 3.2, 6.3 哪一个方法更正确 ? 方法 2 因为平均值与“真实”硬度接近. 哪一个方法更精密 ? 方法 1 因为散布很小 应首先的方法是 ? 其理由是?,方法 1 : 比起散布，解决平均的变化更为容易。,例 题,正确度是.,偏离不能大于产品规格公差或散布的10%.,精密度是.,真实值,真实值,反复性好,反复性差,真实值,再
10、现性好,再现性差,检查者A,检查者B,检查者C,检查者A,检查者B,- Gage 自身变动,- 测量者之间变动,检查者C,真实值,计量型 Gage R&R,总散布中测量误差占据的比重。 包含了反复性和再现性. - % R & R 30% : 不适合,通常用%表示,% R & R,Total=(2MS+2P)1/2 P= RP/d*2 RP =XMAX-XMIN,观察到的PROCESS散布,测量散布,%R&R = 20%,%R&R = 75%,%R&R = 100%,%R&R 对于PROCESS改善活动LEADER来说是最好的测量值. %R&R是用来推断测量系统对整个PROCESS散布的影响.
11、%R&R 是进行PROCESS改善分析时最有用的推断值.,% R & R的用途,P/T 比,公差中测量误差占多少%. 包含了反复性和再现性. 作业者 x 样品 x 测量次数 最好 : 10%, 允许: 30%,注意 : 5.15的标准偏差占测量系统散布的 99%. 5.15是产业标准.,通常用%表示,P/T 比,产品公差,测量系统散布,P/T = 20%,P/T = 100%,P/T = 200%,P/T 比(Minitab中的% Tolerance)在 推断测量系统的精密性时最为常用. 该推断值适合用于评价测量系统关于SPEC功能发挥如何时使用. 但，SPEC可能过小或过大. 通常 P/T比
12、是使用测量系统对样品进行分类时，可以成为最为准确的推断值. 但，即使P/T比小，如果工程能力(Cpk)不是很好的话，我们不能对此放心使用.,P/T 比的用途,计量型 Gage R&R的判断基准 %Study Var 或 %Tolerance是 10%以上的时候,对反复性和再现性 进行区分评价之后,对每个影响的原因进行查明后应采取措施。 根据用途的不同优先参照评价指标 在制品管理的侧面制品的合格与不合格的判断更重要时 优先确认%Tolerance 工程管理用或工程监控时 优先确认%Study Var,一般对2-3名作业者进行 一般用10个样品作为测量对象 每个作业者对每个样品进行2-3次的反复测
13、量,Gage R&R Study Setting,注意事项,样品要能够代表PROCESS PROCESS内平时的作业者作为评价对象 不要让作业者知道自己在测量样品,样品数,在多名作业中，随意挑选2-4名 如果PROCESS中只有一名或没有作业者时，可以排除作业者的影响，即排除再现性,作业者数,要有足够的样品 (样品数) X (作业者数) 15 如果现实无法做到上述要求，可以对测量次数进行如下调整 if S x O 15, trials = 3 if S x O 8, trials = 3 to 4 if S x O 5, trials = 4 to 5 if S x O 4, trials =
14、 6 to 6 S是样品数, O是作业者数, trial是测量次数,要在具有正态分布的PROCESS中取样. 例: 生产平均=9, SIGMA= 0.01的物品，那么样品应在8.97 - 9.03 (99%的范围)之间选定. 注意 1 如果用不同成分的材料进行生产，即使是使用一个PROCESS，要把它分为更细部的集团后进行R & R 分析 例: PROCESS用70.0, 85.0, 90.5的材料进行生产. 公差都是 +/- 0.50, 用同一个测量系统进行测量. 对每种材料进行一次分析，总共进行3次分析 如果把三种样品合在一起分析, GR & R值就会人为的变小.,样品选定方法,样品选定方法,样本的选定方法,样本普通以10个进行,但必须是 可代表工程散布。,抽取样本时不能抽取接近工程平均的样本,因为这样抽取的样本测量能力评价指标会比实际的指标更差。,样本跟工程散布比较,如果抽取的范围更广时出现的测量能力指标会比实际更好。,样本正常的代表了制品的散布 (工程变动)时才有意义。,A. 调整测量仪器的刻度，确认刻度是否合适. B. 1号作业者按照随意的顺序对所有样品进行一次测量. C. 2号作业者按照随意的顺序对所有样品进行一次测量. D. 依次类推，让所有作业者都测量一次. (这是一次测量) 根据测量次数
