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1、1,Measurement System Analysis 测量系统分析,2,顾问：杨老师 此MSA测量系统分析培训教材，内容整合了最新版全面的计数型、计量型、破坏型MSA分析理论及原理，供企业内部培训或个人学习参考。本人知识及编辑水平有限，读者在文中若有不足之处，敬请指正。 因编辑本文花了较多精力，收取合理的财富值，请谅见。 联络方式：,3,4,为什么要做MSA?,5,这些因素亦会引致测量系统的变差,为什么要做MSA?,6,定义和术语,测量 -赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。赋值过程定义为测量过程，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
2、指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。 测量系统 -用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。,7,定义和术语,Bias (偏倚) -测量的观察平均值和基准值之间的差异,Master Value (Standard),Bias,Average Value,8,定义和术语,Repeatability (重复性) -由一位评价人多次用一种测量仪器测量同一零件的同一特性时所得的测量变差,Good Repeatability,Poor Repeatability,9,定义和术语,Reproducibility(再现
3、性) -由不同的评价人使用同一个量具测量一个零件的一个特性的产生的测量平均值的变差,Inspector 1,Inspector 3,Inspector 2,Machine 1,Machine 3,Machine 2,10,定义和术语,Stability (稳定性) 是测量系统在某持续时间内测量同一基准或者零件的单一特性时获得的测量值总变差。,Time 1,Time 2,Master Value (Standard),11,定义和术语,Linearity (线性) 是在量具预期的工作量程内，偏倚值的差值,12,定义和术语,Gage R&R (GR&R) -测量系统重复性和再现性合成的评估,13,
4、14,作测量系统研究的准备- 续,先计划将要使用的方法 -通过使用工程决策; 目视观察或量具研究来确定(考虑再现性会否影响) 条件 -评价人的数量,样品数量及重复读数次数; 尺寸的关键性零件结构 评价人的选择 -评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选样品的选择,15,样品的选择 -能否获得代表生产过程的样品，样品必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围 编号 -必须对一个零件编号以便于识别 分辨力 -仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如：如果特性的变差为0.1，仪器应能读取0.01的变化 确保测量方法 -确保测量方法遵守规定的测量程序(测量应按照随机顺序,以确保整个研究
5、过程中产生的任何漂移或变化将随机分布),16,测量系统的变差种类,“Accuracy” related terms: Bias Linearity Stability “Precision” related terms: Repeatability Reproducibility,Width Error 宽度变差 i.e. Spread of measurement -Precision 测量的分布-精密度,Location Error 位置变差 i.e. Average measured value Vs Actual value 平均测量值Vs 基准值,17,计量型测量系统研究,Guide
6、line for determining Stability 确定稳定性的指南 1. 取样品并建立相对于可溯源标准的基准值 2. 最理想可取预期测量的最低值, 最高值和中程数的标准样品 3. 定期测量标准样品(天,周,等等) 4. 应在不同时间记录读数 5. 将数据按时顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上 6. 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态(作图法) 如果测量过程是稳定的, - 数据可以用于确定测量系统的偏倚,18,Guideline for determining Stability 确定稳定性的指南,计量型测量系统研究,除了控制图分析法, 对稳定性还没有特別的数据
7、分析或指数,19,产生稳定性误差的可能原因： 仪器磨损 仪器校准不正确 评价人操作设备不当 气压调节失效 仪器质量问题 环境条件飘移温度、湿度、洁净度、震动等,计量型测量系统研究,Guideline for determining Stability 确定稳定性的指南,20,稳定性分析练习,某人用游标卡尺在五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）,21,计量型测量系统研究,Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南 1. 取样品(最好n=10); 并建立相对于可溯源标准的基准值 2. 用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上 3. 相
8、对于基准值将数据画在直方图, 并确定是否存在特殊原因或出现异常,22,Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南 4. 使用数据分析法來评估测量偏倚是否可接受 I : 计算n读数的平均值,计量型测量系统研究,II : 计算可重复性标准偏差,23,Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南 III :确定偏倚的t统计量值 偏倚= 观察测量的平均值-基准值 where IV :如果0落在围绕偏倚值1-置信区间以內, 所得出的 偏倚是可接受,计量型测量系统研究,24,计量型测量系统研究,Guideline for determini
9、ng Bias 确定偏倚的指南,如果0落在围绕偏倚值1-置信区间以內, 所得出的偏倚是可接受(-0.1185 0 0.1319) Note: A control chart method for BIAS evaluation,25,如果偏倚统计上偏大时, 有以下可能原因: 标准或基准值误差 仪器磨损 仪器测量了错误的特性 仪器未得到完善的校准 评价人设备操作不当, 等,计量型测量系统研究,Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南,26,偏倚分析练习,某人用游标卡尺十五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）,27,计量型测量系统研究,
10、Guideline for determining Linearity 确定线性的指南1. 选择g=5零件, 它们的测量值能覆盖量具的操作范围 2. 测量每零件并记录其基准值之差值 3. 用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上 4. 计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚平均值,28,计量型测量系统研究,Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 5.在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚平均值,29,计量型测量系统研究,Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 6. 用以下公式计算和出最佳拟合线和置信帶
11、,30,计量型测量系统研究,Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 7. 画出偏倚= 0, 评估该图是否存在特殊原因和性的可接受性,31,计量型测量系统研究,Guideline for determining Linearity 确定线性的指南,32,计量型测量系统研究,Guideline for determining Linearity 确定线性的指南,如果测量仪器的线性结果并非直线,有以下可能原因: 标准或基准值误差 仪器磨损 仪器本身设计问题. 仪器并未在整操作范围(上,下限)作全面的校准,33,计量型测量系统研究,Guideline f
12、or determining Linearity 确定线性的指南,请确定该仪器的线性状况,34,1.决定评价人,试检及样品的数量,这些组合根据需要而不同, 但最佳是使用23 个评价人,2-3次试检和5-10个样品 2.选择评价人最好是从日常操作仪器的人中挑选 3.填写GR&R表格上方所需资料, 如:量具日期,公差要求,等 4.如果10个样品,可以代表整个生产的范围 5.为10个样品编号1-10,但不可被评价人看到样品号 6.评价人A, 以随机顺序测量10个样品3次,测量结果输入第一,二及三行 7.让评价人B和C测量同样10个样品, 而且他们之间不能看到彼此结果, 再将结果输入表格上,Guide
13、line for determining GR&R 确定GR&R的指南,35,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,36,所得量具变差: 100(EV/TV)=25.98% 所得评价人变差: 100(AV/TV)=28% 总变差(重复性及再现性): Sq.Rootof (EV2+ AV2) = 26.67%,如量具所得出的GR&R分析结果是30% 或少于30%, 这里是有能力的及可作评价之用.,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,37,1.将作业者分为A.B.C 三者,取备测零件10个并编号，但作业者不能
14、知道零件号码 2.使用经校验之合格量具量测 3.重复性量测(Measurement of repeatability):使作业者A 依随机顺序量测10 个零件，并由另一观测者在记录表第一行填入量测数据 4. 再现性量测(Measurement of Reproducibility ):请作业者B、C 量测相同10 个零件，但不使他们看到他们的量测值，将量测量值分别记录,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,38,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,39,Guideline for determining
15、GR&R 确定GR&R的指南,40,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,41,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,42,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,43,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,44,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,45,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,46,Guideline for dete
16、rmining GR&R 确定GR&R的指南,47,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,各因素占总变差(TV)的百分率之和不等到于100%!,48,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,49,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,50,51,Guideline for determining GR&R 确定GR&R的指南,Width Error -Repeatability & Reproducibility 宽度变差-重复性及再现性 -Under 10% : acceptable 10%以下: 可接受 -10% 30% : may be acceptable based upon importance of application 10%
