测量系统分析MSA教材

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1、TS-五大工具培训课程-教材 测量系统分析(MSA)-补充教材,广州赛宝认证中心服务有限公司,2,测量系统要素与构成,被测试的材料 被测量的特性 收集和准备样品 测量种类和尺度 仪器或测试设备 检验者或技术员 使用的状况等,测量系统构成 量具 (Equipment) 测量人员 (Operator) 被测工件 (Parts) 程序、方法 (Procedure, Methods) 上述之交互作用关系,3,理想的测量系统,理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的

2、统计特性。,理想的测量系统存在吗？ 应该作怎样的选择？ 对测量系统的要求是什么？,4,足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所有的十进制或1/10法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)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，测量系统的变差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。,好的测量系统,5,好的测量系统,对产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小于依据特性的公差评价测量系统。 对过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并与

3、过程变差相比要小。根据6变差和或来自MSA研究的总变差评价测量系统。,思考与讨论：对测量要求是什么？,6,测量过程理解,测量过程：测量及分析活动是一个过程。因而对该过程也可以应用任何与所有过程控制的管理、统计及逻辑技术。 对于过程拥有者需要了解顾客需求，而对于顾客来说也是过程拥有者，也希望用最小的努力获得正确的决定。,7,掌握测量过程内容,对于测量过程至少需要掌握以下内容： 测量设备资源 如何正确使用这些设备 测量过程内容是什么 如何分析和解释测量结果 监视和控制这个测量过程,8,测量值构成,测量值 = 真值 + 测量误差 y=x+,戴明说没有 真值的存在,一致性,9,识别测量系统误差来源,与

4、所有过程相似，测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由普通原因和特殊原因造成，为了控制测量系统变差 1) 识别潜在的变差的来源 2) 消除(如果可能时)或监控这些变差的来源 尽管特殊原因将依据不同情况，但一些典型的变差来源是可以识别。有多种不同的方法可以对这些变差来源进行表述和分类。如因果图、故障树图等。,10,测量系统特性,对测量系统进行分析的目的是为了更好地了解测量系统变差的来源。 测量系统特性可用下列方式来描述 位置：稳定性、偏倚、线性。 宽度或范围：重复性、再现性。,11,分辨率的要求,建议的要求是总过程6(标准偏差)的十分之一 传统是公差范围的十分之一,12,偏倚(Bias),偏

5、倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。 真值的取得可以通过采用 更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值,对偏倚的要求？,13,重复性(Repeatability),重复性,指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差(四同),对重复性的要求？,14,再现性(Reproducibility),由不同操作人员，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差(三同一异),再现性,甲,丙,乙,15,稳定性(Stability),稳定性,时间1,时间2,是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差,16,线性(Linea

6、rity),量程,基准值,观测平均值,基准值,线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值,17,观测平均值,基准值,无偏倚,有偏倚,线性(Linearity),如果是卖方，对线性的要求是什么？ 公平是什么？,18,MSA分析时机,新生产之产品PV有不同时 新仪器，EV有不同时 新操作人员，AV有不同时 易损耗仪器必须注意其分析频率。,第一阶段,第二阶段,19,MSA分析的对象,TS16949标准之7.6.1 测量系统分析 为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，必须进行适当统计研究。此要求必须适用于在控制计划提出的测量系统。所用的分析方法及接收准则，必须与顾客关于测量系统分析的参考手

7、册相一致。如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。,如何确定？,20,MSA方法的分类,依测量数据特性,计数型MSA,计量型MSA,结合公司测量系统举例说明？,21,计量型MSA,计量型,位置分析,离散分析,稳定性分析,偏倚分析,线性分析,重复性分析,再现性分析,稳定性分析,22,计数型MSA,计数型,风险分析法,信号分析法,数据解析法,23,破坏性MSA,破坏型,偏倚分析,变异分析,稳定性分析法,24,测量系统分析准备,1). 先计划将要使用的方法。例如，通过利用工程决策，直观观察或量具研究决定，是否评价人在校准或使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性(不同人之间)影响可以忽略，

8、例如按按钮，打印出一个数字,确定公司的测量系统方法,25,2). 确定MSA的评价人的数量，样品数量及重复读数次数。在此选择中应考虑的因素如下： 尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和/或试验，原因是量具研究评价所需的置信度。 零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。 由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。,测量系统分析准备,26,样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有必要的，因为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。由于每一零件将被测量若干次，必须对每一零件编号以便识别。 仪器的分辨力应允许

9、至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如特性的变差为0.01，仪器应能读取0.001的变化。 确保测量方法(即评价人和仪器)在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。,测量系统分析准备,27,不具代表性的取法,测量系统分析准备-取样要求,28,代表性的取法,测量系统分析准备-取样要求,29,1.稳定性研究分析,30,自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：控制计划中所提及的产品特性和过程特性测量用的测量系统,1.稳定性研究分析,31,选取一标准样品：要求样品具有代表性，尽可能是产品的关键特性 针对样本使用更高精密度等级的仪器进行精密测量十次，加以平均，做为参考值。 如果标准样本为可

10、溯源的基准值，则直接作为参考值。,1.稳定性研究分析,32,请现场测量人员连续测量25组数据，要求：每次测量25次。并记录下这些数据。 一般而言初期的25组数据最好在较短的时间内收集，这样就可以利用这些数据来了解仪器的稳定状况。收集这些数据的频次一般可设定如下： 每小时1组； 每天1组； 每周1组。,1.稳定性研究分析,33,将测量的数据输入到所设定的Excel表格中。并依据此进行Xbar-R控制图的相关公式的计算，即： 计算每一组的平均值 计算每一组的R值 计算出平均值的平均值 计算出R的平均值 进行Xbar-R控制界限计算,1.稳定性研究分析,34,依据上述计算的结果，作出Xbar-R控制

11、图，并分析如下： 检查R图，以判定重复性是否稳定 看Xbar图，以判定偏移是否稳定。 若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，看是否有偏差。再利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。,1.稳定性研究分析,35,后续持续点图、判图 如果控制图是稳定的，可以将此控制界限做为控制用控制界限。后续就依据原先固定的频次，用同样的样本、测量仪器、测量人员。此时若控制图有异常，一般就代表仪器有问题，要进行相应的处理。 异常的判定：用点、线、面原则识别异常因素 异常的处理 若R图失控，表明不稳定的重复性，可能什么东西松动、阻塞、变化等。 若X-bar图失控，表明测量系统不再正确测量，可能磨损，可能需重新校

12、准。,1.稳定性研究分析,36,不可以发生重复性的标准差大于制程标准差，如果有发生此现象，代表测量系统的变异大于制程变异，此仪器是不可接受的 保留记录 各项的分析记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，以证明此测量系统的测量能力是足够。,1.稳定性研究分析,37,2. 偏倚研究分析,决定要分析的测量系统,抽取样本，取值参考值,请现场测量人员测量15次,输入数据到EXCEL表格中,计算t值，并判定,是否合格，是否要加补正值,保留记录,38,自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：控制计划中所提及的产品特性和过程特性测量用的测量系统,2. 偏倚研究分析,39,自生产现场抽取样本

13、：一般是取在制程中间的产品。 用更高精密的测量设备对样品进行测量，测量十次，加以平均，取得参考值。 如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。,2. 偏倚研究分析,40,现场人员测量： 现场人员：指的是实际在现场从事测量工作的人员，由他们来进行测量，才能真正了解公司测量的偏差是多少。 重复测量十五次，记录其值到所设定的Excel表格中,2. 偏倚研究分析,41,将数据输入到Excel的档案中，或者是Minitab中进行相关的计算 (结果分析作图法)相对于基准值将数据划出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析。,2. 偏倚研究分析,42,计算t值

14、计算t值 t用来判定是否有明显偏差的基准，其值自由度有关，一般典型的为0.05，通过查t分布表得出,2. 偏倚研究分析,43,结果判定： 如果t t就代表有明显的偏移，此测量系统的偏倚不可接受，此时因分析偏倚带来的影响，如：利用偏差/公差，或偏差/过程变化范围值了解其受影响的比例，如果比例比较高时那么就可能仪器要停用或者修理。,2. 偏倚研究分析,44,保留记录 各项的偏倚分析的记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，证明此测量系统的偏倚是可以接收的。,2. 偏倚研究分析,45,3. 线性研究分析,46,决定要分析的测量系统 由控制计划当中挑选，需要进行分析的仪器。 一般典型包含了产品特

15、性测量仪器以及过程特性测量仪器。 测量风险愈高的仪器要愈优先分析。 线性一般是在制程变异范围比较宽，只做单点的偏差分析，可能担心不足时使用。,3. 线性研究分析,47,抽取代表制程变异范围的样品，45个，此一般由现场当中取出，并最好能覆盖最大值和最小值 针对取出的样品进行精密测量：对每个样品用更高等级的测量设备进行测量十次，将十次的值进行平均，将此平均值做为参考值。,3. 线性研究分析,48,请现场测量人员测量每一样本12次 测量人员应当是能够代表实际测量的人员。 同一样品请测量人员重复测量12次。 记录下测量数据。,3. 线性研究分析,49,输入数据到EXCEL表格中 输入已经得到的测量数据

16、。 利用EXCEL的资料分析工具中的回归工具进行相应的计算,3. 线性研究分析,50,计算截距t值，斜率t值 利用EXCEL的资料分析工具中的回归工具进行相应的计算 我们直接看各项的t检定结果，以及看p值。,3. 线性研究分析,51,是否合格，并确定是否补正值或调整 检查截距的t值是否大于t，如果是大于t，则代表有明显的截距问题。或则可以直接看p值，如果p0.05也就是代表有明显的截距问题。 检查斜率t值是否大于t，如果是大于t，则代表有明显的斜率问题。或则可以直接看p值，如果p0.05也就是代表有明显的斜率问题。 如果截距是明显的，那么先看其截距百分比，以决定其是否要加补正值。 如果斜率是明显的，那么先看其斜率百分比，以决定是否要对斜率进行处理。,3. 线性研究分析,52,保留记录 各项的线性分析的记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，以有效证明此测量系统的线性是可以接受的,3. 线性研究分析,53,4. R&R研