第六版测量系统分析教程

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1、测量系统分析,Measurement Systems Analysis,1,版权所有 第6版 版 权 所 有 ， 未 经 书 面 许 可 ， 不 得 以 任 何 方 式 复 制。,2,测量系统分析（MSA）概述 MSA 和 QS-9000/TS16949的关系 MSA 3rd 新的变化 测量系统的统计特性 灵敏度 & APQP 偏倚、线形、稳定性 进行量具的重复性和再现性分析(GR&R) 计数型测量系统研究 MSA 技术总结 附件,内容提要,3,MSA 课程目的,使参加培训的人员： 理解MSA在控制和改进过程中的重要性 第三版和第二版的主要区别 为测量不确定度建立量化的、可测量的和限制的指标和

2、/或作出专业、有水平的评估所需的信息 具备开展测量系统分析所需要的统计方法的实用知识,4,第一章 测量系统分析概述,决策基于数据,数据质量（偏倚和方差）,6,测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。 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；是用来获得测量结果的整个过程。 评估这一系统的首要步骤是理解这一过程并确定其是否符合我们的要求,什么是测量系统,7,测量系统的范例,如果要测量一个轴承孔的内径，那么这个测量系统应包括： 被测量的零件 人员 测量仪器 仪器使用方法 进行测量的环境条件 作为测量活动的结果，我们产

3、生一个数值，以此表示这个轴承孔的内径,8,什么是测量系统分析,测量系统分析(MSA) MSA用于分析测量系统对测量值的影响 强调仪器和人的影响 我们对测量系统作分析，以确定测量系统的统计特性的量化值，并与认可的标准相比较,9,MSA总目标,测量的不确定度 一个与测量结果有关的参数，其值分散的特性可以合理地归结于被测对象。 这些数据可表达为系列测量的统计分布、标准离差、概率、百分率、实测值减去实际值；在控制图或曲线图上的点等。,10,测量系统分析,典型的准备包括: 分析的作业指导书 评价人和样件的数量 重复读数和测试次数 尺寸的关键性 零件构造 在日常工作使用测量仪器的作业员,能代表整个工作范围

4、的标准件 测量仪器的分辨率必须至少能够读出特性的过程变差的1/10,11,持续改进的理念,与过程变差相关联，使测量系统分析对上述基本问题的确定变得更有意义。 针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差的百分比来表达测量误差是不够的，而应该使用过程变差。,12,测量系统分析的数据利用,用测量系统所收集的数据用于： 控制过程 评估影响过程结果的变量及其相互关系 利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对过程的影响的了解 把注意力放在测量系统上，以获得重复性和再现性,13,测量系统变差的影响,决策是基于测量数据，因此测量值的“质量”决定了后续动作的质量。 测量系统变差的影响可分为：,14,测

5、量系统变差的影响,对产品决策的影响（P16）,15,测量系统变差的影响,对过程决策的影响,16,基本问题,评估测量系统，以确定： 是否具备足够的灵敏度? a.仪器是否具有足够的分辨力？ b. 系统具有有效的分辨率？ 是否具备不随时间变化的统计稳定性？ 统计特性是否在期望范围内具备一致性，并为过程分析或过程控制的接受？（满足测量的目的？）,17,测量系统变差源,测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其相互作用，产生了测量结果或数值的变差。,18,环境如何影响测量数据,温度变化引起热涨冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数 光线不足妨碍正确读值 刺眼的光导致读值不正确 受时间影响的材料-如铝

6、、塑料、玻璃 湿度 污染-如电磁、灰尘,19,测量仪器如何影响测量结果,测量仪器的精度必须小于规范值 测量仪器的种类，如尺，卡尺 测量仪器的准确度和精密度 偏倚和线性 重复性和再现性 稳定性,20,材料、方法、人员如何影响测量结果,材料：,人员：,方法（程序）：,21,测量值并不总是精确的,测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作的判定 测量系统的误差可分为五类：偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性 在使用一个测量系统前必须知道其测量变差,22,MSA 应用,建立新量具的适用性和可接受性标准 把一个量具和另一个量具作比较 评估可疑的量具 量具维修前后的性能比较 计算测量系统变差 确定制

7、造过程可接受性 绘制量具性能曲线（GPC）的必要信息,23,从哪里开始？,评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确保量测系统在符合使用它的要求状态下 把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和测量不确定性上 使用SPC的基本原理,24,第二章 MSA 和 QS-9000/TS16949的关系,25,检验、测量和测试仪器的控制-4.11,总则 - 4.11.1 所有检验、测量和测试设备，包括硬件和软件，都必须确定其测量不确定度，并使其在可接受的范围内,26,检验、测量和测试仪器的控制-4.11,控制程序 - 4.11.2 确定准确度和精密度（所要求的） 对使用校准失效量具检验并

8、接受的产品必须重复检验 校准和测试时的“环境条件”必须加以评估，以评定其对测量系统的影响 确保搬运、保护和储存 对测试用的硬件和软件作保护，以防止调整不当,27,检验、测量和测试仪器的控制-4.11,检验、测量和测试仪器- 4.11.3 记录必须包括员工自备量具 在检查量具时，必须记录其条件和实际读数 如果有可疑的材料已被装运，应通知顾客 确认测量系统分析的方法被顾客所批准。,注意：绝大多数人把MSA理解为单纯的GR&R。本课程将证明这种错误观念与要求相差很远,28,检验、测量和测试仪器的控制-4.11,测量系统分析 - 4.11.4 对客户批准的控制计划中所确定的每一种检验、测量和测试系统作

9、统计分析 供应商应当把统计分析的范围从量具种类延伸到产品族 分析方法和接受标准应符合客户批准的标准或MSA手册的要求,29,实施 QS-9000的要求 - 4.11,标识所有检验、测量和测试设备（IMT），及其校准状态 确定量具（IMT）准确度和精密度 进行量具（IMT）的变差分析 (MSA) 当量具（IMT）被发现处于非校准状态时，对其以前测量的结果作确认 确保所有量具（IMT）的搬运、保护、清洁、维护和存放 校准记录应包括个人量具 采用所有MSA手册中的标准,30,TS16949:2002要求,测量系统分析7.6.1 -为分析各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，必须进行适当的统计研究

10、。此要求必须适用于在控制计划提及的测量系统。所用的分析方法及接受准则，必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致。,31,卓越品质管理的方法,最大限度地减少量具种类 最大限度地减少量具数量 根据产品族添置量具 根据MSA手册的要求，按产品族进行统计分析 只采用符合MSA要求的量具 不允许个人量具 用6过程分布计算MSA结果，而不是规范或公差值,32,三大汽车公司的要求,三大汽车公司对供应商实施MSA 3rd的要求：Big3 about MSA 3rd,33,第三章 MSA 3rd的主要变化,34,MSA 3rd的主要变化,系统地理解测量过程 测量开发和资源选择（第一章3、4节） 改变和扩展了偏

11、倚和线性 新的计数型测量系统分析方法 复杂的测量系统分析实践 MSA与测量不确定度的比较 关于GRR标准差： 5.15 6,35,第四章 测量系统的统计特性,36,理想的测量系统,每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与标准值一致 有如下统计特性： “零”变差 “零”偏倚 对被测量产品错误分类为“零”概率,37,量测系统数据,确定所需数据，如何在APQP中使用测量系统 值得花费时间和成本以确定测量系统的统计特性是否满足要求 测量系统的质量由其测量值的统计特性所决定： 偏倚：95%置信度下，0落在置信区间内（注意:不再是10%） 线性：“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内 GR介于10-30

12、%和 ndc5,38,数学表达,过程控制中所收集的数据包含二种不同的，相对独立的变差来源： 制造过程变差 (MPV) 测量系统变差 (MSV) 总变差 (TV) = MPV + MSV,39,测量系统的变差必须小于制造过程变差 MSV MPV 注：测量系统的变差必须尽可能小,变差,40,共同特性,测量系统： 必须处于统计控制状态 与制造过程变差和规范容限相比，测量系统变差必须很小 测量精度不大于过程变差或规范容限中的较小者的十分之一 最大变差必须比过程变差或规范容限中较小者小,41,测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的变差不受特殊原因支配 1. 一般说来，当没有数值(点)落在特殊

13、原因区域内时，测量系统便处于统计控制状态 2. 如果没有如SPC手册中描述的数据 趋势或漂移时，我们也可认为是统 计控制状态,统计控制,42,测量系统变差必须小于规范公差或过程容限 测量系统的标记精度必须小于规范公差 规范: 2.530 +/- 0.02 测量系统精度: 0.001,规范,43,仪器范例,具有行业特点的检验、测量和测试仪器的种类 粘度测量仪 拉伸测试机 轮廓仪 - 高倍显微镜 X光测厚仪,你们有哪些种类的IMT设备？ _ _ _ _ _,44,45,第五章 灵敏度,46,灵敏度,灵敏度：最小的输入产生可探测出的输出信号，是在测量特性变化时测量系统的响应。 -由量具设计（分辨率）

14、、固有质量（OEM）、使用中的维修及仪器和标准的操作条件确定。 -总是以一个测量单位报告。,47,灵敏度,了解测量系统的能力，以提供过程变差的信息 当测量系统不能探测过程变差时，不宜作测量系统分析 当测量系统不能探测特殊原因变差时，不宜用作过程控制,48,灵敏度,影响灵敏度的因素： - 使仪器减振的能力 - 操作者的技能 - 测量装置的重复性 - 电子或气动量具提供无漂移运行的能力 - 仪器正在使用的环境，如大气、灰尘、湿度,49,理解分辨率,测量一个硬币的厚度 - 哪个测量系统对这三个硬币提 供更好的变差信息? 分辨力: “系统检测并如实显示的参考值的变化量。也可称为可读性或分辨率.”,50

15、,分辨率和控制图,范例 用二个系统测量同一组样本 建立如下页所示的均值和极差图(X&R 图) 观察分辨率分别为0.001和0.01的二个测量系统之间的差别,51,过程控制图,52,分辨率不足,当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足： 只有一、二或三个极差值可读 四分之一以上极差为零 选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分辨率,53,分辨率的决定原则,推荐分辨力最大为过程分布6的十分之一，而不是公差（规范）的十分之一 在APQP和测试期间进行量具分辨力的研究 研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例 从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够。,54,第六章 基准件

16、和测量不确定度,55,基准值,为了比较的一个一致认可的值 有时也称为： 可接受的值 常规值 指定值 最佳估算值 标准测量 测量的标准,56,基准件,具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。,57,国家/国际测量标准,一个材料测量，测量仪器，基准件或系统准备去定义、实现、保存或复制一个零件、一个或更多的数量值，为了将它们去和其他测量仪器比较 这些标准被一些国家专业机构或国际一致认可的国际服务机构所承认，作为确定其他所有与数量有关的标准件的值的依据 一些例子： -1Kg质量标准 -氦-氖激光长度标准 -标准量块 -铯原子频率标准 -100标准电阻