MSA_测量系统分析培训（PPT71页).ppt

MSA 测量系统分析 课程目标 了解MSA的目的和基本概念能够计算并分析重复性和再现性能够分析测量系统的稳定性 线性和偏倚能够对属性值数据进行测量系统分析能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进 目录 测量系统分析的目的和作用测量系统的基本概念重复性和再现性分析测量系统的稳定性 偏倚和线性属性值数据测量系统的分析方法测量系统改进 测量系统分析的目的 明确工序过程测量系统的能力水平确认测量系统的变异来源确认测量系统在一段时间内是否稳定确认测量系统是否线性 MSA MeasurementSystemAnalysis 测量系统分析的作用 正确的测量永远是质量改进的第一步正确的测量是作出决策的关键 不正确的测量系统可能会导致错误的决策 测量系统分析是QS9000 ISO TS16949的必要内容 为什么要推行6SIGMA 因素分析 新的测量系统 改进 决定实验设计方案 其他测量系统 分析数据 确认质量问题 决定优先解决的问题 确定变异来源 详细过程流图 CQC 跨职能的问题解决小组 测量系统分析 过程能力分析 能力是否充分 能力是否充分 全因子实验 响应曲面模型 过程优化 改进 确定过程控制的参数 确定SPC的方法 建立OCAP 搜集数据 是 是 否 连续质量改进中的测量系统分析 目录 测量系统分析的目的和作用测量系统的基本概念重复性和再现性分析测量系统的稳定性 偏倚和线性属性值数据测量系统的分析方法测量系统改进 测量系统的基本要素 影响过程质量的六个基本因素 人员设备方法材料环境测量系统 总变异 过程变异 测量系统变异 影响测量结果的因素 测量者的知识和技术水平测量方法参照标准测量仪器环境 LSL USL 重复性 再现性 测量系统变异来源图 在什么情况下需要进行测量系统分析 在正常仪器维护条件下 测量仪器误差很大测量仪器进行了改装 如更换了重要零部件对测量仪器进行了大修进行工序能力分析时需要考虑测量仪器的测量能力测量系统不稳定测量结果波动大决定是否接受一台新仪器测量仪器之间进行比较 测量系统的基本概念 测量仪器 进行测量的任何工具 通常是指工厂的测量工具 包括测量结果为通过 不通过的仪器 属性值测量仪器 2 测量系统 测量中的仪器及其操作方式和方法 其他设备 软件 人员等的总称 测量的全部过程 3 真值 被测对象客观存在的实际值 理论上讲 这个值是客观存在却是不可知的4 精度误差 实际观测值的均值与真值之差 注意 由于真值不可知 所以在实践中使用偏倚代替精度误差 测量系统的基本概念 5 偏倚 参照标准的真值与其测量值的均值之差6 精度 测量系统在测量特定样本时若干个测量值之间的吻合程度或波动程度 它包括两个方面 重复性和再生性7 重复性 同一个操作者采用同样的测量仪器对同样的样品进行测量时的差异程度 重复性 测量系统的基本概念 系统C 8 再现性 是不同的测量系统 尤指不同操作者 在测量相同样品的同一特征值的差异程度 再现性 系统B 系统A 测量系统的基本概念 时间2 时间1 稳定性 9 固定误差 测量误差不随被测对象大小而改变 一般与仪器的调整与校准有关10 可变误差 随被测对象大小而改变的测量误差 可变误差一般与仪器构造有关11 稳定性 测量系统的测量结果在不同时间上的变异 测量系统的基本概念 12 线性 指测量系统在不同测量范围 或量程 时测量误差呈线性变化 偏倚 真值 测量值的均值 偏倚 在低量程下测零件 真值 测量值的均值 在高量程下测零件 测量系统的基本概念 13 测量系统能力 是反映测量系统在对其特定的测量对象测量时测量值的变异程度 表示测量能力的指标有P T比率 精度 公差比率 和R R 14 P T比率 测量系统的精度与公差范围的比率 常用百分数表示 代表测量误差的标准差 测量系统的基本概念 15 R R 测量精度的估计值与过程范围的比率 R R 测量系统的基本概念 以上公式基于以下三个假设 1 测量误差是彼此独立的2 测量误差与零件大小无关3 测量误差服从正态分布 LSL USL 测量系统的基本概念 对测量能力的要求 如果P T 和R R 两者的最大值满足 小于10 现行的测量系统可以接受 10 到30 能力处于边界水平 测量系统能否接受取决与测量的重要程度 应努力改善测量系统的能力 大于30 测量系统能力不足 不宜使用 讨论 1 为什么MSA对质量改进如此重要 2 重复性和再现性与校准的区别 3 在什么情况下进行测量系统分析 目录 测量系统分析的目的和作用测量系统的基本概念重复性和再现性分析测量系统的稳定性 偏倚和线性属性值数据测量系统的分析方法测量系统改进 重复性和再现性 R R 分析 进行测量系统分析之前应考虑以下问题 选择所要研究的测量过程 对测量过程进行划分 包括测量仪器 方式和方法 参照标准以及如何记录数据等 建议绘制测量过程流程图 根据操作过程定义测量系统变异 确定进行测量系统分析的操作者的人数 零件数量以及重复测量的次数 一般至少取10个零件 3 5个操作者并重复测量2 3次所取样本零件必须来自与生产过程 并且代表了整个生产的变差操作者应能够正常的使用仪器仪器测量的精度至少为能够直接读出反映过程变异的特征值的十分之一确保测量方法能够测量被测质量特征 并且遵循着既定的测量程序 确定进行测量系统分析的前提条件 对样本零件标上序号 注意不要让操作工发现这个序号采用数据搜集表格采集数据测量应随机进行以确保任何偏移或变化是随机分布的读数应尽可能精确 如果可能的话要读到测量仪器最小单位的二分之一选取工作谨慎的人员对测量过程进行观察所有操作者应使用同样的操作方法和程序 进行重复性和再现性分析的实验方案 重复性和再现性的分析方法 极差法 步骤 假设有m个操作者 n个零件 测r轮 1 计算同一操作者测量同一零件不同轮数时的极差Rij 2 计算所有零件的极差均值 3 计算不同操作者的测量均值 4 计算的极差 重复性和再现性的分析方法 极差法 是由测量轮数和操作者的数量所决定的系数 重复性和再现性的分析方法 极差法 K14 563 05Trials23 K33 652 702 302 081 931 821 741 671 62Part2345678910 K23 652 702 302 08Operator2345 R R计算中的系数 重复性和再现性的分析方法 极差法 重复性和再现性的分析方法 极差法 在计算R R 之前 需要分析是否有异常数据 方法是利用控制图 观察极差R 确保每个值都在控制限以内 如果超出控制限 应查明原因并改正 令同样操作者对同样零件进行重复测量 并重新计算控制限 注意事项 重复性和再现性的分析方法 极差法 极差法的缺点 没考虑操作者和零件之间的交互影响 因此低估了测量系统误差 极差法的优点 能够在EXCEL中完成 可以检查是否有异常值 重复性和再现性的分析方法 方差分析法 ANOVA ANOVA优点 考虑交互作用的变异基于方差估计可以对R R的统计特性进行深入分析 ANOVA缺点 手工计算繁琐 交互作用的图形表示 1 2 3 4 零件 操作者A 操作者B 操作者C 操作者和零件之间没有交互作用 不同轮数的测量均值 重复性和再现性的分析方法 方差分析法 ANOVA 1 2 3 4 零件 操作者A 操作者B 操作者C 操作者和零件之间交互作用显著 不同轮数的测量均值 测量系统的分析方法 方差分析法 ANOVA 应用MINITAB进行测量系统分析 背景知识 质量改进小组准备对打眼钉工序进行过程能力分析和改进 该工序的关键质量特征值为眼钉高度H 其规格值为0 175cm 0 185cm 目前使用高度测量仪进行测量 该测量仪器的精度为0 001 为评估该测量系统的能力 挑选了能代表过程的10个样本 并选了三个测量人员 每个样本每人测量2次 得出了60个数据 准备用MINITAB进行数据分析 应用MINITAB进行测量系统分析 1 在MINITAB中输入数据 2 在MINITAB中展示数据 进行初步分析 可选 Stat qualitytools gagerunchart 在对应栏目中选择相关数据 得出以下图形 应用MINITAB进行测量系统分析 3 进行GRR分析 Stat qualitytools gageRRstudy crossed 在对应栏目中选择相关数据 选择方差分析方法 ANOVA 4 输入其它相关信息 可选 点击OPTIONS按钮 输入过程公差信息 为计算P T 指标 本例中公差为0 185 0 175 0 01 输入0 01 应用MINITAB进行测量系统分析 5 分析图形 以上设置好后 点检OK 即完成整个数据的分析计算 此图表明各种占总变异的比例 GRR占的比例越小越好 此图表明是否有异常数据 若全部在控制线范围之内 则OK 此图表明各测量值的分布 越多点在控制线之外 表明测量系统能力越高 此图表明每人的样本测量均值和总体均值的变化 总体均值变化相对与每人均值变化的比例越大越好 此图表明每个测量者的总体均值 变化越小越好 此图表明测量者和样本的交互影响 平行表明没有交互影响 相交表明有交互影响 从以上图形 可以得出什么结论 应用MINITAB进行测量系统分析 5 分析报表 数据分析结果跟以上图形的直观结果是否相符 StdDevStudyVar StudyVar ToleranceSource SD 5 15 SD SV SV Toler TotalGageR R2 74E 041 41E 0337 6814 10Repeatability2 14E 041 10E 0329 4611 03Reproducibility1 71E 048 80E 0423 508 80OPERATOR9 38E 054 83E 0412 904 83OPERATOR PARTNO 1 43E 047 35E 0419 647 35Part To Part6 73E 043 47E 0392 6334 67TotalVariation7 27E 043 74E 03100 0037 43NumberofDistinctCategories 3 R R 小于30 可以接受 P T 小于30 可以接受 1 41 PV R R 大于4可以接收 应用MINITAB进行测量系统分析 应用MINITAB进行测量系统分析 案例研讨 每个小组用万用表测量电阻 目录 测量系统分析的目的和作用测量系统的基本概念重复性和再现性分析测量系统的稳定性 偏倚和线性属性值数据测量系统的分析方法测量系统改进 偏倚 为了确定过程分布中的某一点上测量系统是否发生偏倚 有必要获得一个零件的可接受的参考值两种确定偏倚的方法 独立样品法和图表法 偏倚 测量均值 参考值 偏倚百分比 偏倚 过程变异过程变异 6 偏倚 真值 测量值的均值 独立样品法 1 取一个已知参考值的样品 如果不能获得参考值 就在生产线上取在测量范围中的零件 把它作为偏倚分析的主样品 在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值 把这个均值作为 参考值 2 让操作者用一般的方法测量这个样品10次 3 计算10次读数的均值 4 计算偏倚 图法 1 取一个已知参考值的样品 如果不能获得参考值 就在生产线上取在测量范围中的零件 把它作为偏倚分析的主样品 在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值 把这个均值作为 参考值 2 计算图中的 3 用参考值减得到偏倚 在用控制图来测量稳定性时 也可通过数据分析偏倚 一名工程师拟评价一用来测量轴的直径的仪器的偏倚程度 零件的参考值为10 00mm 让一名操作者在不知情的情况下测量同一零件10次 10次的读数为 10 02 10 01 10 05 10 03 10 01 10 01 10 00 10 02 10 02 10 00 过程分布6 0 1mm 例子 稳定性 确定稳定性的方法 1 取一个已知参考值的样品 如果不能获得参考值 就在生产线上取在测量范围中的零件 把它作为偏倚分析的主样品 在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值 把这个均值作为 参考值 测量系统的稳定并不严格要求已知样品的参考值 2 每隔一段时间测量样品3 5次 样本大小及测量频率由测量系统来决定 包括测量系统规定的校准和修理周期 使用寿命以及操作条件的限制 3 绘制控制图 4 建立控制限 分析失控或不稳定的原因 5 计算测量的标准差并与过程相比较 以确定测量系统的稳定性是否达到标准 注意 在确定影响测量系统稳定性的主要因素时 可以使用DOE或其它分析性的问题解决工具 确定稳定性的方法 确定稳定性的方法 判断标准 线性 通过如下步骤确定线性 1 选择5个其测量值能够代表整个测量变差范围的零件 2 采用更精密的仪器或方法测量每一个零件的参考值并确保这些值均落在测量范围内 3 令一正常使用仪器的操作者使用仪器对每个零件都测量12次 随机选择零件以使测量系统偏倚达到最小 4 计算每个零件的均值及偏倚的均值 零件偏倚均值等于零件参考值减去零件均值 5 在坐标平面内标出偏倚均值和参考值 6 用简单线性回归的方法计算回归模型及拟合优度 简单线性回归模型y a bxy 偏倚均值x 参考值b 系数线性 系数 过程变异 线性 100 线性 过程变异 100 系数 拟和优度 线性 表明线性良好 目录 测量系统分析的目的和作用测量系统的基本概念重复性和再现性分析测量系统的稳定性 偏倚和线性属性值数据测量系统的分析方法测量系统改进 Kappa法 Kappa K isdefinedastheproportionofagreementbetweenratersafteragreementbychancehasbeenremoved TheformulaforKappais Ageneralruleofthumbisthatvaluesofkappagreaterthan0 75indicategoodtoexcellentagreement withamaximumkappa 1 valueslessthan0 40indicatepooragreement Kappa法 1 用EXCEL表格进行计算 2 用MINITAB进行计算 Stat qualitytools attributeGageR Rstudy 在Results中选择最后一项 kappa 短期法 短期法选择20个零件 两个操作者对所有零件都测2次 要求测量方法能够防止偏倚选择的零件中 要求其中一部分略微超出公差限所有测量结果一致时 仪器方可接受如果测量结果不一致 仪器应改进或重新评价如果仪器不能改进就不可使用 应代之以其他可接受的测量系统 长期法 第一步零件的准备 通常取8个零件 每个零件测m m 20 次 接受次数为a知道每个零件的参考值8个零件在等间隔的时间内选取最大最小值代表过程分布零件的最小值应为a 0 最大值为a 20 其他6个值为 1 a 19 如果这条准则不能满足 应选取更多参考值已知的零件直到满足这一准则 第2步计算接受概率 当数据收据收集准则得到满足后 应用下面的公