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1、MSA测量系统分析测量系统分析TS16949五大工具培训教材系列三内容内容：为什么要进行MSA？Why？；什么是什么是MSA？ What ？；什么时候进行什么时候进行MSA？When？；如何进行如何进行MSA？ How？；目的目的：理解进行过程能力分析的重要性；掌握量测系统评估指数;掌握如何评估量测系统的分辨率专业工具书简介IATFAIAG官方正版识别网上销售地址：淘宝唯一授权旗舰店： 为什么要进行MSA？v我（你）的我（你）的测量数据是可靠的量数据是可靠的吗？v测量系量系统有足有足够的分辨力的分辨力吗？v两年内量具的两年内量具的结果能否保持一致？果能否保持一致？v为什么不同的什么不同的测量人
2、量人员得到的得到的结果不同，我果不同，我应该相信相信谁？v量具量具测量重复量重复测量量时结果也不尽相同，果也不尽相同，应该如何取如何取值？v为什么要进行MSA？为什么要进行MSA？因此我们需要：因此我们需要：通过一系列的科学方法通过一系列的科学方法确保具有确保具有合适合适分辨力分辨力和和小的测量系统误差小的测量系统误差的测量系统。的测量系统。为什么要进行MSA？vMSAMSA系统可以让你获得什么？系统可以让你获得什么？接受新测量设备的准则；一种测量设备与另一种测量设备的比较；评价怀疑有缺陷的量具的依据；维修前后测量设备的比较；计算过程变差所需的方法，以及生产过程的可接受性水平；v想知道什么是想
3、知道什么是MSA了吧？了吧？什么是MSA？v测量系统：测量系统：测量系统：测量系统：指被测试特性赋值的指被测试特性赋值的指被测试特性赋值的指被测试特性赋值的操作、程序、操作、程序、操作、程序、操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员量具、设备、软件以及操作人员量具、设备、软件以及操作人员量具、设备、软件以及操作人员的集合，是用的集合，是用的集合，是用的集合，是用来获得测量结果的整个过程。来获得测量结果的整个过程。来获得测量结果的整个过程。来获得测量结果的整个过程。v量具：量具：量具：量具：指任何用来获得测量结果的装置；包括指任何用来获得测量结果的装置；包括指任何用来获得测量结果的装置；包括指任
4、何用来获得测量结果的装置；包括用来测量合格用来测量合格用来测量合格用来测量合格/ / / /不合格的装置。不合格的装置。不合格的装置。不合格的装置。v测量系统的分辨率：测量系统的分辨率：测量系统的分辨率：测量系统的分辨率：测量系统检出并如实指示测量系统检出并如实指示测量系统检出并如实指示测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力（也称为分辨力）。被测特性中极小变化的能力（也称为分辨力）。被测特性中极小变化的能力（也称为分辨力）。被测特性中极小变化的能力（也称为分辨力）。什么是MSA？v影响测量系统的因素影响测量系统的因素影响测量系统的因素影响测量系统的因素: : : :量具(Gage)人(
5、People)测量技术(Measurement Technique)测量程序(Measurement Procedure)软件(Software)环境(Environment)其它因素(Other Factors)什么是MSA？v测量系统的分辨率的意义：测量系统的分辨率的意义：测量系统的分辨率的意义：测量系统的分辨率的意义：如果测量系统没有足够的分辨率，它不能识别过程变差以及定量表示单个零件的特性值；不适合的分辨率可以通过极差图方便地显示出来。请看下页的极差图什么是MSA？v如何判断测量系统的分辨率是否足够？如何判断测量系统的分辨率是否足够？如何判断测量系统的分辨率是否足够？如何判断测量系统的
6、分辨率是否足够？极极 差差 图图什么是MSA？v如何判断测量系统的分辨力是否足够？如何判断测量系统的分辨力是否足够？如何判断测量系统的分辨力是否足够？如何判断测量系统的分辨力是否足够？判断准则判断准则： 当极差图显示可能只有当极差图显示可能只有一、二或三个一、二或三个极差值在控制限值内时，极差值在控制限值内时，或可能或可能4 4个个极差值在控制限值内且超过极差值在控制限值内且超过四分之一以上的极差为零四分之一以上的极差为零时，时，都反映了测量系统没有足够的分辨率都反映了测量系统没有足够的分辨率/ /力。力。 建议建议： 可视分辨率最多是可视分辨率最多是总过程的总过程的66（标准偏差）的十分之一
7、（而（标准偏差）的十分之一（而不是不是公差范围公差范围的十分之一）。的十分之一）。什么是MSA？v测量系统变差的分布特征：测量系统变差的分布特征：测量系统变差的分布特征：测量系统变差的分布特征：反映测量值相对于标准值的位置反映测量值相对于标准值的位置：偏倚(Bias)稳定性(Stability)线性(Linearity)反映测量值的分散程度反映测量值的分散程度方差，也即方差，也即R&RR&R：重复性(Repeatability)再现性(Reproducibility)零件间变差什么是MSA？v偏倚：偏倚：偏倚：偏倚：测量结果的测量结果的观测观测平均值与平均值与基准基准值的差值值的差值（也叫准确
8、度）；（也叫准确度）；什么是MSA？v偏倚较大，可能的原因：偏倚较大，可能的原因：偏倚较大，可能的原因：偏倚较大，可能的原因：标准或基准值误差；检验校准程序仪器磨损； 维护或修理制造的仪器尺寸不对；仪器测量了错误的特性；仪器校准不当； 复查校准方法评价人员使用仪器不当； 复查检验说明书仪器修正计算不正确什么是MSA？v稳定性：稳定性：稳定性：稳定性：测量系统在测量系统在某持续时间内某持续时间内测量同一基准或零测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差；（或称飘移）件的单一特性时获得的测量值总变差；（或称飘移）什么是MSA？v可利用可利用可利用可利用平均值平均值平均值平均值极差控制图极差控
9、制图极差控制图极差控制图来研究稳定性来研究稳定性来研究稳定性来研究稳定性什么是MSA？v可利用可利用可利用可利用平均值平均值平均值平均值极差控制图极差控制图极差控制图极差控制图来研究稳定性来研究稳定性来研究稳定性来研究稳定性平均值失控平均值失控表示：系统不再正确地测量（偏倚已经改变） 可能的原因：需要校准等极差图失控极差图失控表示：不稳定的重复性 可能的原因：部件松动、气路堵塞、电压变化等什么是MSA？v线性：线性：线性：线性：量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。量程较低部分量程较高部分什么是MSA？线线线线 性性性性 图图图图 其中：其中：x:基准值基准值
10、 y:偏倚偏倚y=a+bx ，b：斜率：斜率什么是MSA？v线性的表达方式：线性的表达方式：线性的表达方式：线性的表达方式：什么是MSA？v线性的表达方式：线性的表达方式：线性的表达方式：线性的表达方式：线性回归直线的拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系.线性=|斜率|（过程变差）%线性=100线性/过程变差拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系,其取值范围为0,1,越接近于1表示线性关系越强。注意注意: 线性是由最佳拟合直线的斜率而不是拟合优度的值确定的，一般地，斜率越低，量具线性越好。什么是MSA？v测量系统非线性的可能原因：测量系统非线性的可能原因：测量系统非线
11、性的可能原因：测量系统非线性的可能原因：在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；最小或最大值校准量具的误差；磨损的仪器；仪器固有的设计特性； 什么是MSA？v重复性：重复性：重复性：重复性：由由一个评价人一个评价人，采用，采用同一种测量仪器同一种测量仪器，多次，多次测量测量同一零件同一零件的的同一特性同一特性时获得的测量值的变差。时获得的测量值的变差。主要反映：主要反映：量具变异量具变异。什么是什么是MSA？v重复性的计算公式：重复性的计算公式：重复性的计算公式：重复性的计算公式：什么是MSA？v产生重复性的一般原因：产生重复性的一般原因：产生重复性的一般原因：产生重复性的一般原因：仪器自身；
12、零件在仪器中位置变化。什么是MSA？v极差控制图极差控制图极差控制图极差控制图分析重复性分析重复性分析重复性分析重复性如果所有极差都受控，则仪器变差和测量过程在研究期间是一致的；如果一名评价人失控，那么他的方法与其他人不同；如果所有评价人都失控，则必须改进测量技术；什么是MSA？v再现性：再现性：再现性：再现性：由由不同的评价人不同的评价人，采用，采用同一个的测量仪器同一个的测量仪器，测量测量同一零件同一零件的的同一特性同一特性时测量平均值的变差。时测量平均值的变差。主要反映主要反映:人的变异人的变异什么是MSA？v再现性的表达方式：再现性的表达方式：再现性的表达方式：再现性的表达方式：再现性
13、的标准偏差：o=Ro/d2 (Ro为评价人最大平均值减去最小平均值)。再现性AV=5.15 Ro/d2 。(d2的值取决于评价人的人数m和参与计算的极差的个数g=1,可从附表一中查得)由于量具变差影响了该估计值，必须通过减去重复性部分来调整。调整后的再现性的标准偏差：什么是MSA？v再现性研究：再现性研究：再现性研究：再现性研究：均值控制图（评价人对每个零件的平均值绘制而成）如果只有30%或少于一半的平均值在限值外，则测量系统不足以检测出零件间变差。注意： 控制限以重复性误差为基础而不是零件间变差。什么是MSA？v重复性与再现性重复性与再现性重复性与再现性重复性与再现性之间比较：之间比较：之间
14、比较：之间比较：如果重复性再现性：仪器需要维护；量具应重新设计来提高刚度；夹紧和检验点需要改进；存在过大的零件内变差；如果再现性重复性：评价人需要更好的培训如何使用量具和读数量具刻度盘上的刻度不清楚；需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性v零件间变差：零件间变差：零件间变差：零件间变差：由同一或由同一或不同的评价人不同的评价人，采用，采用同一同一个的测量仪器个的测量仪器，测量，测量不同零件不同零件的的同一特性同一特性时时零件测量零件测量平均值平均值的变差。的变差。零件间标准偏差：p =Rp/d2（ Rp为样品平均值极差）。零件间变差：PV=5.15 Rp/d2 。(d2取值取决于量具研究使
15、用的零件数m和参与计算的极差个数g=1，可从附表一中查得)。什么是MSA？什么是MSA？v好的测量系统应该具备：好的测量系统应该具备：好的测量系统应该具备：好的测量系统应该具备：统计稳定性： 只有正常原因 没有异常原因测量系统的变差过程的变差测量的分辨率=1/10*5.15*过程变差线性较好保证测量结果的一致性;什么是MSA?v测量系统测量系统测量系统测量系统R&RR&RR&RR&R计算公式计算公式计算公式计算公式v测量系统重复性和再现性占总过程变差的百测量系统重复性和再现性占总过程变差的百测量系统重复性和再现性占总过程变差的百测量系统重复性和再现性占总过程变差的百分比（分比（分比（分比（%R
16、&R%R&R%R&R%R&R）的可接受性准则：）的可接受性准则：）的可接受性准则：）的可接受性准则：低于10% 测量系统可接受；10%至30% 根据应用的重要性、量具成本和维修的费用等可能是可接受的；大于30% 测量系统需要改进。测量系统R&R的接受准则什么时候进行MSA？v传统上传统上传统上传统上: : : :根据经验制造商建议无科学的方法v太短太短太短太短资源浪费不必要的活动v太长太长太长太长采取不正确的测量系统的危险度增大什么时候进行MSA？v测量系统研究准备测量系统研究准备测量系统研究准备测量系统研究准备计划要使用的方法；确定评价人的数量、样品数量及重复读数次数；确定评价人的数量、样品
17、数量及重复读数次数；从日常操作该仪器的人中挑选评价人；样品必须从过程中随机选取并代表整个工作范围；仪器的分辨率仪器的分辨率应允许至少读取特性的预期过程变差的十分之一；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。什么时候进行MSA？v测量系统研究的注意事项测量系统研究的注意事项测量系统研究的注意事项测量系统研究的注意事项测量必须按照随机随机顺序进行；不应让评价人知道正在检查零件的编号；测量读数应估计到可得到的最接近的数字；研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行；每一位评价人在整个研究过程中应采用相同的测量方法。如何如何进行行MSA？v偏倚或线性：偏倚或线性：偏倚或线性：偏
18、倚或线性：独立样本法图表法平均值标准差控制图v稳定性：稳定性：稳定性：稳定性：平均值极差或平均值标准差控制图如何进行MSA？v重复性与再现性重复性与再现性重复性与再现性重复性与再现性极差法极差法； 测量变异近似值； 只提供总体情形；平均值极差控制图法平均值极差控制图法； 把变异分为重复性和再现性；方差分析法方差分析法； 把变差分为四类：零件、评价人、零件与评价人的交互作用、量具重复性误差。Gage R&R研究v极差法（极差法（2 2名评价人，名评价人，5 5个零件）个零件）平平均均值值极极差差控控制制图图法法平平均均值值极极差差控控制制图图法法Gage R&R研究v方差分析法（方差分析法（AN
19、OVAANOVA）Gage R&R研究v方差分析法（方差分析法（ANOVAANOVA）MSA流程图Gage R&R示例研究v试验步骤：试验步骤：试验步骤：试验步骤：取包含5个零件零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围；指定评价人评价人A、B，并按1至5给零件编号，使评价人不能看到这些数字；如果校准校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；让评价人A以随机的顺序测量5个零件，并让另一个观测人记录结果。让评价人B以同样的方法测量5个零件；使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程3次；Gage R&R示例研究v数据收集数据收集Gage R&R示例示例研究研究测量系统测量系统R&RR&R的初步判
20、定的初步判定Gage R&R示例研示例研究究将每个评价人将每个评价人/ /零件组零件组合的均值画在均值图中合的均值画在均值图中, ,均值图的控制限由下式均值图的控制限由下式计算计算: :Gage R&R示例研究示例研究将每个评价人将每个评价人/ /零件组零件组合的极差画在极差图中合的极差画在极差图中, ,极差图的控制限由下式极差图的控制限由下式计算计算: :Gage R&R示例研示例研究究v重复性和再现性的计算重复性和再现性的计算重复性和再现性的计算重复性和再现性的计算: : : :重复性标准偏差（量具标准偏差）：重复性：Gage R&R示例研示例研究究v重复性和再现性的计算重复性和再现性的计
21、算重复性和再现性的计算重复性和再现性的计算: : : :v零件间变差计算零件间变差计算零件间变差计算零件间变差计算: : : :Gage R&R示例研究示例研究v测量系统测量系统测量系统测量系统R&RR&RR&RR&R计算和分析计算和分析计算和分析计算和分析Gage R&R示例研究示例研究v测量系统测量系统测量系统测量系统R&RR&RR&RR&R计算和分析计算和分析计算和分析计算和分析Gage R&R示例研示例研究究v研究结果表明：研究结果表明：研究结果表明：研究结果表明：研究显示测量系统的%R&R为50.7%50.7%，不符合测量要求；测量系统的重复性为测量系统%R&R不合格的主要原因；Ga
22、ge R&R示例研究示例研究Gage R&R示示例例研研究究分析报表分析报表分析报表分析报表附录：d2*取值表自自动测量量设备的的Gage R&R研研究究EVEV反映系统内偏差；反映系统内偏差；AVAV反映系统间偏差；反映系统间偏差；对自动测量设备，测量过程与人员的技术对自动测量设备，测量过程与人员的技术无关，不必分析无关，不必分析AVAV；多台自动测量设备，多台自动测量设备，AVAV反映测定设备之间反映测定设备之间的偏差。的偏差。自动测量设备的Gage R&R研究v1 1个评价人，个评价人，1010个零件，测量每个零件个零件，测量每个零件210210次次计算步骤：计算步骤：1 1）计算每个零
23、件的标准方差；）计算每个零件的标准方差；2 2）计算平均的标准方差）计算平均的标准方差sBarsBar；3 3）估计过程偏差（）估计过程偏差（sBar/csBar/c4 4) )；4) %P/T=(6*sBar/c4) %P/T=(6*sBar/c4 4)/(USL-LSL)*100)/(USL-LSL)*100；MSA与SPC的关系v保保证获得正确分析得正确分析结果的两个基本点；果的两个基本点；vMSA以以SPC理理论为基基础；vMSA为SPC的的应用提供保用提供保证。机器能力指数v确定机器能力是否确定机器能力是否满足产品质量标准满足产品质量标准的要求；的要求；v消除设备隐患；保消除设备隐患
24、；保证机器正常运转；证机器正常运转； Cm (Cmk提高机器能力指数途径v减少数据的分散性，即降低减少数据的分散性，即降低S;v减小数据的偏移程度，即减小减小数据的偏移程度，即减小k；v增加增加规格格宽度，即提高度，即提高T=USL-LSL计数型MSA研究计数型MSA计数型测量系统分析的作用计数型测量系统分析的作用: 由于计数型缺点的判定容易受人为因素的影响由于计数型缺点的判定容易受人为因素的影响, 因此因此, 计数值测量系统的分析主要在于评估一个检验员本身的计数值测量系统的分析主要在于评估一个检验员本身的一致性一致性(重复检验一个产品判定是否一致重复检验一个产品判定是否一致); 不同检验员不
25、同检验员之间的一致性之间的一致性(不同检验员检验同一产品判定是否一致不同检验员检验同一产品判定是否一致), 检验员的正确性检验员的正确性(检验员判定正确的程度检验员判定正确的程度). 计数型MSA计数型测量系统分析程序计数型测量系统分析程序: (1) 计划目的计划目的. -评估检验员本身判定的一致程度是否充分评估检验员本身判定的一致程度是否充分; -评估不同检验员之间判定的一致程度是否充分评估不同检验员之间判定的一致程度是否充分; -评估检验员判定的正确程度如何评估检验员判定的正确程度如何. (2) 计划内容计划内容 -组成专案小组组成专案小组; -各过程检验站选定检验专家各过程检验站选定检验
26、专家2人人, 协助选择良品及不协助选择良品及不 良品供评估用良品供评估用; -各过程检验站制作数个标准样品各过程检验站制作数个标准样品(个数个数30个个), 其中良其中良 品品/不良品各半不良品各半, 不良品的现象不要太明显不良品的现象不要太明显(限度样品限度样品), 若样品的检验位置有两个以上若样品的检验位置有两个以上, 则在每个样品上标记同一则在每个样品上标记同一 检验位置检验位置. 计数型测量系统分析程序计数型测量系统分析程序: -将样品编号并依其编号记录良品或不良品将样品编号并依其编号记录良品或不良品;(3) 计划实施计划实施 -若有使用仪器若有使用仪器, 开始评估之前先将仪器设备校正
27、好开始评估之前先将仪器设备校正好; -识别被评估的检验员识别被评估的检验员, 每次评估可选三位检验员每次评估可选三位检验员, 各检验各检验2次次; -随机检验被评估的检验产品随机检验被评估的检验产品. -检验进行中不要相互参考检验结果检验进行中不要相互参考检验结果, 也不得参考前一次的结果也不得参考前一次的结果; -检验完成后检验完成后, 由评估小组依记录表将结果记录于计数值测量系由评估小组依记录表将结果记录于计数值测量系统表统表, 当检验员判定正确时当检验员判定正确时, 合格判合格合格判合格, 不合格判不合格不合格判不合格, 记记录录 “1”, 当检验员判断不正确时当检验员判断不正确时, 合
28、格判不合格合格判不合格, 不合格判合不合格判合格格, 记录为记录为 “0”. -记录记录A,B,C检验员各自的差异检验员各自的差异, 若同一样品每次判定都相同若同一样品每次判定都相同, 即两次都是即两次都是“1”或或 “0”, 则记录为则记录为“1”. 若同一样品两次判若同一样品两次判定不相同定不相同, 则记录则记录 “0”计数型MSA计数型MSA(4) 计算统计量计算统计量 -依量测系统计数值计算表指示计算之依量测系统计数值计算表指示计算之. PA=A/60: 检验员检验员A判定正确的比率判定正确的比率; PB=B/60: 检验员检验员B判定正确的比率判定正确的比率; PC=C/60: 检验员检验员C判定正确的比率判定正确的比率. PAD=AD/30: 检验员检验员A判定一致的比率判定一致的比率;PBD=BD/30: 检验员检验员B判定一致的比率判定一致的比率;PCD=CD/30: 检验员检验员C判定一致的比率判定一致的比率.(5) 判定正确的比率超过判定正确的比率超过80%代表该检验员合格代表该检验员合格, 代表该检验员代表该检验员不合格不合格. (6) 判定一致的比率超过判定一致的比率超过80%代表该检验员合格代表该检验员合格, 代表该检验员代表该检验员不合格不合格. 计数型MSA计数型MSA(6) 结果判定结果判定
