测量系统分析培训课件

1、1,测 量 系 统 分 析 Measurement Systems Analysis （ M S A ）,2,测量系统分析（MSA）概述 与测量系统有关的术语和定义 三. 测量系统变差的类型 四. 测量系统研究的准备 五. 计量型测量系统研究（偏倚、稳定性、线性、重复性&再线性） 六. 计数型测量系统研究,目 录,3,1. 测量系统的定义,一、测量系统分析（MSA）概述,测量系统：对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器 或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的 集合；也就是说用来获得测量结果的整个过程。,4,不同检验者的差异 训练、技能、疲劳、无聊、眼力、舒适、检验的速度、指导书的误解 仪器 分辨力、精密度、准确度、损坏、不同仪器和夹具间的差异 3. 不同环境所造成的差异 温度、湿度、振动、照明、腐蚀、污染(油脂) 4. 方法方面 测试方法、测试标准 5. 材料方面 准备的样本本身有差异、收集的样本本身有差异,2. 测量系统变差的来源,5,不同检验者的差异 训练、技能、疲劳、无聊、眼力、舒适、检验的速度、指导书的误解 仪器 分辨力、精密度、准确度、损坏

2、、不同仪器和夹具间的差异 3. 不同环境所造成的差异 温度、湿度、振动、照明、腐蚀、污染(油脂) 4. 方法方面 测试方法、测试标准 5. 材料方面 准备的样本本身有差异、收集的样本本身有差异,3. 测量系统变差的来源,6,把普通原因报告为特殊原因。 误检， 错误，好的当成坏的。 把特殊原因报告为普通原因。 漏检，错误，坏的当成好的。,4. 测量系统分析的意义,对过程决策的影响,过度调整,7,第区域的宽度直接影响产品测量过程做成100%正确决定的宽度 为避免/减少错误决定的风险,应： 改进过程能力，减少过程变差，使生产出的产品不要落在第区域，最小限度降低 做出错误决定的风险。 改进测量系统，减少测量系统变差，使第区域变小。,对产品决策的影响,相对于公差，对零件做出错误决定的潜在 因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域。,8,9,高质量的数据，基于事实的决策,10,5、ISO/TS 16949：2009 质量管理体系对测量系统分析（MSA）的要求： 7.6.1 测量系统分析 为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用

3、于在控制计划中提出的测量系统。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册相一致。如果得到顾客的批准，也可采用其它分析方法和接收准则。,11,控 制 计 划,12,6、MSA 与 APQP/CP、FMEA、PPAP和SPC的关系,MSAII 阶段,MSA II 计划,MSA I计划,MSA I 阶段,MSA I 阶段,MSA,13,测量系统评定的两个阶段 第一阶段（使用前）：明白该测量过程并确定该测量系统是否满足组织的需要。 目的 ： 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性？此项必须在使用前进行 。 发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响？例如温度、湿度等，以决 定其使用的空间及环境 。 短期能力的评估 第二阶段（使用过程中）： 目的 ： 是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性 。 常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。,14,1. 量具：指任何获得测量的装置。 2. 计量型数据: 指定量的数据，可用测量值来分析。 3. 计数型数据: 可以用来记录和分析的定性数据，结果只有好/不好，过/不过。,二. 与测量系统有关的术语和定义,15,三.

4、测量系统变差的类型,16,四. 测量系统研究的准备,计划所使用的方法 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，例如按按钮，打印出一个数字。 确定检验人员、样本部件数量、量度次数 样本选择： 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。 检验人员： 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。 样品范围： 样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围，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。,17,盲测 测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不应知道正在检查零件的编号，以避免可能的偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零件，并记下数据。 4. 测量系统分辨力至少能度量过程变差的1/10 例如：特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001的变化， 公差范围：0.76 0.03， （ 0.03+0.03）/10=0.006 量具精度达到0.

5、006 5. 保证测量方法按规定程序进行 按照规定的测量步骤测量特征尺寸。,18,偏倚： 是指对同样零件的同样特性，真值（基准值）和观测到的测量平均值的差值， 即准确度。 基准值可以从工具房或全尺寸检验设备或更高级别的测量系统多次测量平均值得到。,偏倚=X-基准值,19,偏倚分析步骤:,取样品，确定基准值。 用同一评价人，以正常方法测量样品10次以上。 相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（过程稳定）。 计算测量结果的平均值 计算偏倚= -基准值 计算重复性偏差r=R/d2* EV%=100(EV/TV)=100(r/TV),如果重复性评估结果不可接受，偏倚计算将没有 意义。 EV30 %可继续分析。,X,d2 *查表得到， 详见d2 *常数表,20,8.计算均值的标准差 b=r/ 9.计算偏倚的 t 统计量 = 偏倚 / b 10.计算偏倚值的1-置信区间 偏倚 - b*t 0 偏倚 + b*t 0 落在偏移值的1-置信区间内，说明偏倚是可接受的。,这里的t值是显著t值，是通过查表得出的，与上面的t统计量不同。,21,如果偏倚统计上非0，有一下可能原因： 仪

6、器需要校准； 仪器、设备或夹紧装置的磨损； 校准不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差 设计或一致性不好； 应用错误的量具； 测量错误的特性； 评价人设备操作不当，评审测量说明书； 不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术； 应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误 （易读性、视差）。,22,线性： 指在量具预定的工作范围内，偏倚的差。 线性一般也称为偏倚量程的变化。,23,线性分析步骤： 选择g5个零件，这些零件测量值覆盖量具的操作范围。 用全尺寸检验测量每个零件以确定其准值，并确认了包括量具的操作范围。 通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m10次。 计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚平均值。 在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚平均值，判断过程稳定后继续分析。 EV%=100(EV/TV)=100(r/TV),如果重复性评估结果不可接受，偏倚计算将没有意义。 EV30 %可继续分析。 7） 计算最佳拟合线和置信带 。 确定“偏倚=0”线是否完全在拟合线置信带以内。,24,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

7、仪器并未在整个操作范围内（上、下限）作全面的校准 缺乏维护 通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔 仪器设计或方法缺乏稳健性 （量具或零件）随零件尺寸变化的变形,25,稳定性： 测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的某一特性时获得的测量总变差。 稳定性一般也称为偏倚随时间的变化。,稳定性,时间,26,稳定性分析步骤： 1. 取样品，确定基准值。 2. 定期测量标准样品（天，周，等等），决定样本容量和频率时，考虑的因素有： 校准周期、使用频率、修理次数和使用环境等。 3. 应在不同时间记录读数。 4. 将数据顺序描在均值极差图或均值标准差图。 5. 建立控制限并用控制图分析评价失控或不稳定状态。 注：除控制图法，对稳定性分析没有特别的数据分析或指数。,测量系统的稳定性分析通过样本的 X-R或 X-S图控制图进行分析， 控制图稳定则代表测量系统稳定,27,不稳定性可能的原因包括： 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置的磨损； 环境变化 温度、湿度、振动、清洁度； （量具或零件）变形； 正常老化或退化； 缺乏维护 通风、动

8、力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁； 应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误 （易读性、视差）。,28,重复性和再现性（GR&R研究）,重复性：指同一评价人，采用同一测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的 测量值的变差，一般认为量具是重复性变差的主要来源，因此常用EV表示。 系统内的变差。,29,再现性：指不同一评价人，采用同一测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时所发生的测量 变差。 测量值的变差，一般认为人是重复性变差的主要来源，因此常用AV表示。 系统间的变差。,30,GRR研究-均值极差法,1. 抽取样本 抽取10个样本，选择同一零件的同一特性进行测量 2. 收集数据 选三个测量人随机测量样本，并打乱顺序后，重复测量三次，盲测。 注：需保证三人与三次测量之间的独立性，减少人为趋向性测量误差。,31,GRR研究-均值极差法,3.结果分析-图示法 平均值图：确定测量系统的敏感性（是够适用） a . 50%或更多的点在控制限外，表明测量系统适合检测出的产品间变差 b. 少于50%的点在控制限外，表明测量系统的有效分辨力不够或样本不能代表预期 的变差。 极差图：确定测量

9、系统的稳定性（是否受控） a、 所有点均在控制限内，表明3人进行了相同的工作 b、任何点在控制限外，说明测量系统不稳定，需查找原因。 c、 如三个测量人均有点在控制限外，说明测量系统对测量人员技巧比较敏感,32,GRR研究-均值极差法,4.结果分析-数据法 %GRR10% GRR对测量过程没有显著影响 10% %GRR 30% 基于测量的影响和维护成本的考量进行判断 30% %GRR GRR对测量过程有显著影响，不可接受并进行各种原因分 析以发现问题予以改进，必要时更换量具或对量具重新进 行调整，并对以前所测量的库存品，再进行抽样检验，如 发现库存品已超出产品规格，差必须立即进行追踪并通知 顾客，同时按顾客要求进行处理。 5 ndc 测量系统有可接受的有效分辨力 5 ndc 测量系统的有效分辨能力不足，不能接受,33,重复性与再现性的比较,如果重复性比再现性大，原因可能是： 增强量具的设计结构。 改善量具的夹紧或被测量产品定位的使用方式（检验点）。 对量具进行维护和保养。 如果再现性比重复性大，原因可能是： 确订定或修改作业标准，加强操作员对量具的操作方法和数据读 取方式的技能培训。 可能需要采用某些夹具协助操作员，以提高操作量具的一致性。 量具经维修校准合格后再进行%RR 分析。,34,风险分析法步骤,取样：选取50个零件，以获得覆盖过程范围的零件，然后由三位评价人采用盲测方 法三次测量所有零件，并将所测量的数据记录于“计数型量具假设检验分析研究数据表”中；在选取的50个零件中，必须要求一些零件低于或高于产品规范限值。 计数型量具假设检验分析研究数据表”中的（1）表示为可接受判断，（0）表示为不可接受判断，基准判断和计量基准值不预先确定。表中“代码”用“+”、“-”、“”显示了零件是否在、区域。 根据“计数型量具假设检验分析研究数据表”中的（1）和（0）数据的

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