测量系统分析培训课程

1、测 量 系 统 分 析,Measurement Systems Analysis,1,2,课程大纲,一、MSA 和 TS16949的关系 二、测量系统分析（MSA）概述 三、测量系统的统计特性 四、灵敏度 、分辨力 五、偏倚、线性、稳定性 六、进行量具的重复性和再现性分析(GR&R) 七、计数型测量系统研究 八、MSA 技术总结,3,使参加培训的人员： 了解本手册的目的是为评估测量系统的质量提供指南，主要用于那些对于每个零件的数据可重复读取的测量系统，但对于更复杂的或不长用的方法本手册没有讨论 理解MSA在控制和改进过程中的重要性 具备开展测量系统分析所需要的统计方法的实用知识,MSA 课程目的,4,一、MSA和TS16949的关系,5,请问：我公司的计量器具都经过检定，为什么 要进行MSA？ 两个人测量结果不一致； 公司和顾客测量结果不一致； 不同的测量设备测量结果不一致； TS16949条款7.6.1要求测量系统分析;,6,7.6.1 测量系统分析 为分析各种测量系统测量结果中出现的差异,应进行统计研究. 此要求应适于控制计划中提及的测量系统.所用的分析方法及接收准则应符合顾客测量

2、系统分析手册要求.如果得到顾客批准,也可用其他分析方法和接收准则.,7,实施要点说明 对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。 测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。 经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。 强调要有证据证明上述要求已达到。 PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。 APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。 SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。,8,实施要点说明 标识、监视与测量设备及其校准状态 确定量具准确度和精确度 当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果作确认。 确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放 校准记录应包括个人量具 应用MSA手册中规定的方法,0,1,2,3,4,确定范围,0,1,2,3,4,5,计划和定义,产品 设计和开发,过程 设计和开发,产品和过程 确认,反馈、 评定和 纠正措施,5,DFMEA,PFMEA,MSA SPC PPAP,APQP,9,与五大工具的关系,10,五大 技术 手册,产品质量先期策划和控制计划 （APQP&CP）,潜在失效

3、模式和后果分析参考手册 （FMEA）,测量系统分析参考手册 （MSA）,-第四版 2008年6月,-第四版 2010年6月,统计过程控制参考手册 （SPC）,-第二版 2005年7月,生产件批准程序 （PPAP）,-第四版 2006年6月,-第二版 2008年7月,重要的顾客手册-AIAG,11,优胜者方法,最大限度的减少量具种类 最大限度的减少量具的数量 根据产品族添置量具 只采用符合MSA要求的量具 不允许个人量具 用6过程分布计算结果，而不是规范或公差,12,福特Q1要求：,量具完成了当前的图样和产品规格。 针对每项MSA要求做量具R&R研究 对于用于检查福特产品的所有量具进行量具R&R研究，无论测量系统的类型是什么。量具R&R研究与AIAG测量系统分析手册的方针相一致。当量具R&R不满足这些方针的时候，采取规定的措施。 注：计量重复性和再现性的接收准则为，根据MSA第60页： 误差低于10% - 测量系统可以接受 误差在10%到30%之间- 根据使用的重要性，测量成本，修理成本等可能接受 误差超过30%- 测量系统需要改进。想办法识别问题并改正。 注：建议测量误差控制在可以接受

4、的水平之内。测量误差大于10%的必须审核相应的公差和风险。,汽车公司的要求,13,本公司的顾客对MSA是如何要求的？,14,二、测量系统分析（MSA）概述,15,测量系统分析的目的,确定所使用的数据是否可靠: 测量系统分析还可以： 评估新的测量仪器 将两种不同的测量方法进行比较 对可能存在问题的测量方法进行评估 确定并解决测量系统误差问题,16,术语,测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。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，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格不合格的装置。 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、方法、夹具、软件、人员、环境的集合；用来获得测量结果的整个过程。,17,制造过程,原辅料,人,机,法,环,测量,测量,结果,合 格,不合格,测量,测量存在误差，误差导致误判。 要保证测量结果的准确性和可信度。,为什么要进行测量系统分析？,18,量测过程,：标准 ：零件 ：仪器 ：人/程序 ：环境,S W I P E,量测,数 值,分析,输入,输出,可接受 可能可接受 需改善,量 测 系 统,如果测量的方式不对，那么好的

5、结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。,19,测量系统范例：,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，我们产生一个数值，以此表示这个轴承孔的内径。,20,数据的类型：,21,如何评定数据质量 - 测量结果与“真”值的差越小越好。 - 数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。 计量型数据的质量 - 均值与真值（基准值）之差。 - 方差大小。 计数型数据的质量 - 对产品特性产生错误分级的概率。,22,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,测量系统数据分析和使用,23,公司标准,企业的校准 实验室,检测设备 制造厂,标准的传递/溯源性：,24,追溯性： 通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。,25,使用一个可追溯的标准以提供： 比较的共同点 测量系

6、统有效性 测量系统准确性评价 解决零件间的冲突 最直接的验证指导,26,可追溯标准的局限： 在破坏性测试中很难使用 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准 有些测试没有行业或国家标准 在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性.,27,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。,什么是测量系统分析,28,测量系统评定的两个阶段,第一阶段（使用前） 确定统计特性是否满足需要？ 确认环境因素是否有影响？ 第二阶段（使用过程） 确定是否持续地具备恰当的统计特性？,这个“需要”指的什么？,29,评价测量系统的基本问题,是否有足够的分辨力和灵敏度？ （ 10比1规则:测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。） 是否具备时间意义的统计稳定？ 统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制和分析是否可接受？ 所有的变差总和是否在一个可接受的测量不确定度的水平？,30,MSA总目标,测量不确定度 一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达为一系列测量值的统

7、计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。,真值存在吗？,31,只有与过程变差相关联，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。,优胜者的方法持续改进,32,盲测法 在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。 向传统观念挑战 长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。,评价测量系统的关键注意点,33,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。,测量值变差来源,34,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、塑料、玻璃 湿度 污染-如电磁、灰尘,环境如何影响测量数据,35,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，如千分尺，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,36,材料、方法、

8、人员如何影响测量结果,37,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,38,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 确定制造过程可接受性,39,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,40,测量系统变差的影响,测量零件后: 1)确定零件是否可接受（在公差内）或不可接受 （在公差外）。 2)零件进行规定的分类 产品控制原理:测量零件进行分类活动。 过程控制原理:零件变差是由过程中的普通原因还 是特殊原因造成的。,41,41,对产品决策的影响, I型错误: 生产者风险误发警报 好零件有时会被判为“坏”的, II型错误: 消费者风险或漏发警报 坏零件有时会被判为“好”的,I型错误,II

9、型错误,42,Bad is bad,对产品决策的影响,错误决定的潜在因素:测量系统误差与公差交叉时,产品状况判定:目标是最大限度地做出正确决定有二种选择： 改进生产区域：减少过程变差，没有零件产生在II区。 改进测量系统：减少测量系统误差从而减小II区域的面积， 这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。,43,对过程决策的影响,对过程决策的影响如下: 1)普通原因报告为特殊原因 2)特殊原因报告为普通原因 测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以 及变差的决定。,44,2、对过程决策的影响,45,新过程的接受,新过程：如机加工、制造、冲压、材料处理、热新 过程的接受处理，或采购总成时，作为采购 活动的一部分，经常要完成一系列步骤。 供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的 研究。 如果生产用量具不具备资格却被使用。如果不知道是 仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。,46,三、测量系统的统计特性,47,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,48,48,操作者B,操作者C,操作者A,再现性,基准值,无偏倚,有偏倚,观测的平均值,49,测量系统数据,50,变差数学表达,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,51,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,变差关系,52,1、测量系统必须处于稳定统计状态，也就是说，测量系统的变差不受特殊原因的支配；,统计稳定性,一般说来，当没有数值(点)落在特殊原因区域内时，测量系统便处于统计控制状态 如果没有如SPC手册

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