MSA测量系统分析培训讲义(PPT 53页).ppt

MSAMeasurementSystemsAnalysis测量系统分析讲师 邓荣发 第一章测量系统分析的基础知识 测量的重要性 如果测量出现问题 那么合格的产品可能被判为不合格 不合格的产品可能被判为合格 此时便不能得到真正的产品或过程特性 因此 要保证测量结果的准确性和可信度 测量 测量误差 Y x 測量值 真值 TrueValue 測量誤差 戴明說沒有真值的存在 一致 测量误差的来源 nDiscrimination分辨能力nPrecision精密度 Repeatability重复性 nAccuracy准确度 Bias偏差 nDamage损坏nDifferencesamonginstrumentsandfixtures 不同仪器和夹具间的差异 nDifferenceinusebyinspector不同使用人员的差异 Reproducibility再现性 nDifferencesamongmethodsofuse 使用不同的方法所造成差异 nDifferencesduetoenvironment 不同环境所造成的差异 测量系统的组成 测量系统 人 机 料 法 环 操作人员 量具 测量设备 工装 被测的材料 样品 特性 操作方法 操作程序 工作的环境 为什么要进行测量系统分析 即使量具经过检定或校准 由于人 机 料 法 环等方面的原因 会带来测量误差 因此 还需要对测量系统进行评价 分析测量结果的变差 从而确定测量系统的质量 以满足测量的需要 ISO TS16949 2009标准7 6 1规定 为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差 必须进行适当的统计研究 此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统 这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册 采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准 测量系统分析的目的 运用统计分析方法 确定测量系统测量结果的变差 测量误差 了解变差的来源 从而确定一个测量系统的质量 并且为测量系统的改进提供信息 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性 术语 1 测量Measurement2 量具Gage3 测量系统MeasurementSystems4 分辨力Discrimination5 偏倚Bias 6 重复性Repeatability7 再现性Reproducibility 8 线性Linearity9 稳定性Stability 1 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 2 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 3 测量系统 用来对被测量特性赋值的操作 程序 量具 设备 软件以及操作人员的集合 4 分辨力 率 定义 指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力 传统是公差范围的十分之一 建议的要求是总过程6 标准偏差 的十分之一 5 偏倚 Bias 基准值 观测平均值 偏倚 偏倚 是测量结果的观测平均值与基准值的差值 基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量 取其平均值来确定 6 重复性 Repeatability 重复性 重复性是由一个评价人 采用一件测量仪器 多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差 7 再现性 Reproducibility 再现性是由不同的评价人 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 再現性 操作者B 操作者C 操作者A 8 线性 Linearity 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 即量具在使用范围内偏移 准确度 差异之分布状况 线性图 Linearity 观测的平均值 基准值 无偏倚 有偏倚 9 稳定性 Stability 稳定性 时间1 时间2 稳定性 是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差 第二章测量系统的分析方法 测量系统的分析 测量系统的变差类型 偏倚 重复性 再现性 稳定性 线性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 位置和宽度 位置 宽度 位置 宽度 标准值 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统计特性 测量系统所应具有的特性 测量系统必须处于统计控制中 这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的 这可称为统计稳定性 测量系统的变异必须比制造过程的变异小 变异应小于公差带 一般来说 测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一 稳定性分析 1 取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值 如果该样品不可获得 选择一个落在生产测量范围中间的生产零件 指定其为稳定性分析的标准样本 具备预期测量的最低值 最高值和间位置的标准样本是较理想的 建议对每个标准样本分别做测量与控制图 2 定期 天 周 测量标准样本3 5次 样本容量和频率应该基于对测量系统的了解 因素可以包括重新校准的频次 要求的修理 测量系统的使用频率 作业条件的好坏 应在不同的时间读数以代表测量系统的实际使用情况 以说明在一天中预热 周围环境和其他因素发生的变化 3 将数据按时间顺序画在Xbar R或Xbar S控制图上 结果分析 作图法4 建立控制限并用标准控制图分析法来评价失控或不稳定状态 结果分析 数据法如果测量过程是稳定的 数据可以用于确定测量系统的偏倚 同样 测量的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值 这可以与 生产 过程的标准偏差进行比较以决定测量系统的重复性是否适于应用 可能需要实验设计或其他分析和解决问题的技术以确定测量系统稳定性不足的主要原因 举例 稳定性为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受 工艺小组在生产工艺中选择了一个零件 这个零件被送到测量实验室 确定基准值为6 01 小组每班测量这个零件5次 共测量5周 25个子组 收集所有数据以后 Xbar R图就可以做出来了 稳定性的均值 极差图 6 3 6 0 5 7 样本均值 子组 0 5 15 20 25 10 UCL 6 297 Mean 6 021 LCL 5 746 1 0 0 5 0 0 样本极差 R 0 47792 ULC 1 01 LCL 0 控制图分析显示 测量过程是稳定的 因为没有出现明显可见的特殊原因影响 偏倚分析 偏倚又称为准确度 Accuracy 是指量测平均值与真值之差值 而真值可以通过采用更高级别的测量设备 实验室或全尺寸检验设备 进行多次测量 取其平均值来确定 偏移 Bias 例3 1位作业者量测1个零件10次 量测值如下 X1 0 75X6 0 80X2 0 75X7 0 75X3 0 80X8 0 75X4 0 80X9 0 75X5 0 65X10 0 70 测量平均值VA 已知该零件之真值VT为0 8mm 零件之制程变异为0 70mm 则Bias VA VT 0 75 0 80 0 05 Bias 100 Bias 制程变异 100 0 05 0 70 7 1 标准是5 以下 线性分析 1 选择g 5个零件 由于过程变差 这些零件测量值覆盖量具的操作范围 2 用全尺寸检验测量每个零件以确定其基准值并确认了包括量具的操作范围 3 通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m 10次 随机的选择零件以使评价人对测量偏倚的 记忆 最小化 4 结果分析 作图法计算零件每次测量的偏倚及零件偏倚均值 5 在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值 线性接受准则 a 对测量特殊特性的测量系统 线性 5 接受 线性 5 时 不予接受 b 对测量非特殊特性的测量系统 线性 10 接受 线性 10 时 不予接受 如果测量系统为非线性 查找这些可能原因 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 线性 举例一名工厂主管希望对过程采用新的测量系统 作为PPAP的一部分 需要评价测量系统的线性 在测量系统量程内选择5个零件 每个零件经过全尺寸检验测量以确定其基准值 然后由领班分别测量每个零件12次 研究中零件是被随机选择的 计算建议使用软件 minitab stat qualitytools gagestudy gageLinearityandbiasstudy 表5 线性研究数据 线性分析 1 图示分析指出特殊原因可能会影响这测量系统 表示该测量系统存有一线性问题 2 偏倚 0 的直线与置信度区间相交 而不是包含在置信区间内 也表示该测量系统存有一线性问题 3 如果测量系统存在一线性问题 需要通过调整软件 硬件或两项同时进行来再校准以达到0偏倚 4 如果偏倚在测量范围内不能被调整到0 只要测量系统保持稳定 仍可用于产品 过程的控制 但不能进行分析 直到测量系统达到稳定 重复性和再现性分析均值 极差法 均值极差法 Xbar R 是一种可提供测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法 这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分 重复性和再现性 进行研究表格参见MSA参考手册 详细的程序是 1 获得一个样本零件数n大于5 应代表实际的或期望的过程变差范围 2 选择评价人为A B C等 零件的号码从1到n 评价人不能看到零件编号 3 让评价人A以随机的顺序测量n个零件 将测量结果输入第一行 如使用MINITAB应输入 数据 栏 4 让评价人B和C测量同样的n个零件 而且他们之间不能看到彼此的结果 输入数据到第6行和11行 5 用不同的随机测量顺序重复该循环 输入数据到第2 7 12行 在适当的列记录数据 如果需要试验3次 重复循环并输入数据到3 8 13行 6 当零件数量很大或同时多个零件不可同时获得时 测量步骤4 5可能改变如下是需要的 让评价人A测量第一个零件并在第1行记录读数 让评价人B测量第一个零件并在第6行记录读数 让评价人C测量第一个零件并在第11行记录读数 让评价人A重复测量第一个零件并记录读数于第2行 让评价人B重复测量第一个零件并记录读数于第7行 让评价人C重复测量第一个零件并记录读数于第12行 如果试验需要进行3次 重复这个循环将数据记录在第3 8 13行 7 如果评价人属于不同的班次 可以使用一个替代方法 让评价人A测量所有的10个零件输入数据于第1行 然后评价人A以不同的顺序读数 记录结果于第2 3行 让评价人B C同样做 依公式计算并作成控制图或直接用表计算即可 结果分析 作图法作图工具的应用是很重要的 在使用任何其他统计分析之前应先用作图工具将明显的变差特殊原因数据进行系统地筛选 从测量系统分析得到的数据可以用控制图显示出来 均值图将每个评价人对每个零件多个读数的均值画于图中 并标以零件号码为代码 这样可以帮助我们确定评价人之间的一致性 大约一半或更多的均值应落在控制限以外 如果数据显示出这种图形 那么测量系统应该能够充分探测零件 零件之间的变差并且测量系统能够提供对过程分析和过程控制有用的信息 如果少于一半的均值落在控制限外边 则测量系统缺乏足够的分辨率或样本不能代表期望的过程变差 极差图极差控制图用于确定过程是否受控 在包括平均极差和控制限的标准的极差图上画出了由每个评价人对每个零件测量的多个读数范围 如果所有的极差都受控 则所有的评价人的工作状态是相同的 如果一个评价人不受控 则他的测量方法与其他人不同 如果所有评价人都不受控 则测量系统对评价人的技术很敏感 需要改善以获得有用的数据 R R接受准则 a GRR30 不能接受 必须改进 结果分析 当重复性 EV 大于再现性 AV 时 原因可能是 仪器需要保养 量具应重新设计来提高刚度增强 量具的夹紧或零件定位的方式需要改进 存在过大的零件变差 当再现性 AV 大于重复性 EV 时 评价人员需要更好的培训如何使用量具及数据读取方式 量具刻度盘上的刻度不清楚 需要某些夹具协助评价人员来提高使用量具的一致性 CaseStudy 操作者A 操作者B CaseStudy 操作者C CaseStudy GageR RStudy XBar RMethod ContributionSourceVarComp ofVarComp TotalGageR R0 00208396 33Repeatability0 00115493 51Reproducibility0 00092912 82Part To Part0 030827193 67TotalVariation0 0329111100 00StudyVar StudyVarSourceStdDev SD 5 15 SD SV TotalGageR R0 0456500 23509925 16Repeatability0 0339830 17501518 73Reproducibility0 0304810 15697516 80Part To Part0 1755770 904