MSA测量系统分析及运用管理.ppt

1 12 20 2010 MSA测量系统分析 测量系统分析 MeasurementSystemsAnalysis 误差及能力分析 戈运卫Sensa Agnt 目录1 准备知识1 1量具 测量和测量系统1 3测量系统所应具有之统计特性1 2影响测量结果的因素1 4测量系统的评定2 误差的组成 过程变差的剖析3 误差的 五性 准确性 稳定性 线性 重复性 再现性4 MSA分析时机5 如何计算GR R 6 通过实例理解GR R 课堂计算练习 7 GR R在测量系统分析中的作用8 计数型 定性数据GR R9 提问和讨论 12 20 2010 2 1准备知识1 1量具 测量和测量系统 测量标准v量具 任何用来获得测量结果的装置 包括用来测量合格 不合格的装置 v测量 对产品或过程特性赋值的过程 测量系统 用来获得表示产品或过程特性的数值的系统 称之为测量系统 测量系统是与测量结果有关的仪器 设备 软件 程序 操作人员 环境的集合 变差的描述划分 变差位置和变差分布 12 20 2010 3 1准备知识1 1量具 测量和测量系统 测量标准 续 V测量标准包括用于比较的可接受的基准 用于接受的准则 已知的数据 在表明的不确定界限内作为真值被接受 基准值 12 20 2010 4 测量数据 准确 数据的中心与标准值相近 好的测量数据 零变差零偏倚零错误分类率 精确 数据的变差小 集中于某点附近 12 20 2010 5 1 2影响测量结果的因素S W I P E 12 20 2010 6 1 3测量系统所应具有之统计特性V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 v测量系统的变差必须比制造过程的变差小 v测量系统的变差应小于公差带 满足分辨率要求理想的测量系统 零方差 零偏倚和错误分类零概率 用多次测量数据的统计特性来确定MS的质量 12 20 2010 7 测量系统的统计特性 12 20 2010 8 测量系统的统计特性 续 12 20 2010 9 1 4测量系统的评定评价测量系统的三个基本问题 是否有足够的分辨力 是否统计稳定 统计特性用于过程控制和分析是否可接受 12 20 2010 10 分辨率要求 考虑一个产品 其规格为10 0 5mm 而产品测量使用直尺 其刻度值为1mm 这样的测量系统有问题吗 12 20 2010 11 什么样的分辨率是可以接受的 分辨率 测量系统检测并如实指示被测特性的微小变化的能力 被测特性根据测量值分为不同的数据组 同一数据组内的零件之被测特性具有同样的数值 典型的 此能力的度量是看仪器的最小刻度值通用准则是一个量具的分辨率是所测特性公差 过程变差的十分之一分辨目录数 ndc 测量特性将根据测量的值而分成不同的目录组 在一组内的产品具有一样的值 分辨率不足对控制图的影响 具体见下图 12 20 2010 12 12 20 2010 13 1 4测量系统的评定测量系统的评定通常分为两个阶段 第一阶段 明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要 第一阶段试验主要有二个目的 v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 v发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响 例如温度 湿度等 以决定其使用之空间及环境 第二阶段 评定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 量具R R分析 就是其中的一种型式 12 20 2010 14 1 4测量系统的评定 数据的类型 数据的类型 计量型数据 计数型数据 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 12 20 2010 15 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 标准的传递 国家标准 国际标准 地方标准 公司标准 测量结果 国家实验室 国际实验室 国家认可的校准机构 企业的校准实验室 测量结果 国家认可的校准机构 12 20 2010 16 2 误差的组成 过程变差剖析 过程变差观测值 实际过程变差 测量误差 重复性 短期过程变差 抽样产生的变差 量具变差 操作员造成的变差 长期过程变差 准确度 稳定性 线性 再现性 重复性 和 再现性 是测量误差的主要来源 12 20 2010 17 3 误差的 五性 3 1重复性变差Repeatability传统上称为 评价人内部 的变异 重复性是用同一个评价人使用同一测量仪器对同一零件上的同一特性进行多次测量所得到的测量变差 用于估计短期的变差 重复性变差是设备本身固有变差或能力 通常被称为设备变差 equipmentvariation EV 12 20 2010 18 造成重复性的可能原因 零件内部 抽样样本 形状 位置 表面光度 锥度 样本的一致性 仪器内部 维修 磨损 设备或夹具的失效 质量或保养不好 标准内部 质量 等级 磨损 方法内部 作业准备 技巧 归零 固定 夹持 12 20 2010 19 造成重复性的可能原因 评价人内部 技巧 位置 经验 操作技能或培训 意识 疲劳 环境内部 对温度 湿度 振动 清洁的小幅度波动 缺乏稳健的仪器设计或方法 一致性不好 12 20 2010 20 3 误差的 五性 3 2再现性Reproducibility传统上将再现性称为 评价人之间 的变差 通常将再现性定义为用不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品上的同一种特性进行测量所得平均值的变差 通常被称为A V 评价人变差 AppraiserVariation 测量系统中操作员产生的变异差 12 20 2010 21 n量具重复性和再现性GageR R repeatabilityandreproducibility Reproducibility 再现性 再現性 人員C 人員B Repeatability 重复性 重複性 12 20 2010 22 造成再现性的可能原因零件之间 抽样样本 使用相同的仪器 操作者和方法 测量A B C零件类型时的平均差异 仪器之间 在相同零件 操作者和环境下使用A B C仪器测量平均值差异 标准之间 在测量过程中 不同的设定标准的平均影响 方法之间 改变测量点密度 手动或自动系统 归零 固定或夹紧方法等所造成的平均值差异 12 20 2010 23 造成再现性的可能原因 评价人 操作者 之间 评价人A B C之间由于培训 技巧 技能和经验所造成的平均值差异 环境之间 在经过1 2 3等时段所进行的测量 由于环境周期所造成的测量平均值差异 缺乏稳健的仪器设计或方法 12 20 2010 24 3 误差的 五性 3 3准确度Accuracy它是指一个或多个测量结果的平均值与一个参考值之间一致的接近程度 偏倚Bias通常被称为 准确度 偏倚是指对相同零件上同一特性的观测平均值与真值 参考值 的差异 偏倚是系统误差 12 20 2010 25 量测系统变异 Bias Bias 偏差值 观察平均值与标准值之差异 参考准确度 Accuracy ABS Bias T 2 标准值 Bias 12 20 2010 26 3 误差的 五性 3 4稳定性Stability随时间变化的偏倚值 一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计受控状态的 稳定性的别名漂移drift 12 20 2010 27 量测系统变异 Stability Stability 稳定性 不同时间 量测相同产品之同一特性时 获得的测量值总变差 稳定性 时间1 时间2 12 20 2010 28 3 误差的 五性 3 5线性Linearity在量具正常工作量程内的偏倚变化量 多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系是测量系统的系统误差所构成的 12 20 2010 29 量测系统变异 Linearity Linearity 线性 同一量具之不同操作范围 工作范围 时 Bias 偏差值 之差异 12 20 2010 30 4 MSA分析时机v新生产之产品PV有不同时v新仪器 EV有不同时v新操作人员 AV有不同时v易损耗之仪器必须注意其分析频率 注 PV 产品偏差 ProductVariation EV 再现性 EquipmentVariation AV 重复性 AppraiserVariation 12 20 2010 31 5 如何计算GR R MSA xls6 通过实例理解GR R 课堂计算练习 12 20 2010 32 误差接受准则 宽度误差widthorspread 12 20 2010 33 例 游标卡尺测量一金属零部件的长度 1 分析变差的来源 主要变差来源 a 人员读数 手势 方法b 卡尺本身游隙 2 选择恰当的方法参考方法 重复性和再现性分析 前提偏倚已在控制范围内 12 20 2010 34 计量型数据的均值 极差法 均值 极差 X R 法是确定测量系统的重复性和再现性的数学方法 步骤如下 1选择三个测量人 A B C 和10个测量样品 测量人应有代表性 代表经常从事此项测量工作的QC人员或生产线人员10个样品应在过程中随机抽取 可代表整个过程的变差 否则会严重影响研究结果 2校准量具3测量 让三个测量人对10个样品的某项特性进行测试 每个样品每人测量三次 将数据填入表中 试验时遵循以下原则 盲测原则1 对10个样品编号 每个人测完第一轮后 由其他人对这10个样品进行随机的重新编号后再测 避免主观偏向 盲测原则2 三个人之间都互相不知道其他人的测量结果 4计算 12 20 2010 35 计算A测的所有样品的总平均值XA 同样方法计算RB XB RC Xc 对每个样品由三个人所测得的9个测试值求平均值 计算这些均值的极差Rp 计算A对每个样品三次测试结果的极差 然后计算10个样品的极差的均值RA 12 20 2010 36 测量系统分析 R RA RB RC 3XDIFF Max XA XB XC Min XA XB XC 重复性 设备变差EV R K1再现性 测验人变差AV XDIFF K2 2 EV2 nr 过程变差PV RP K3R R EV2 AV2 总变差TV R R2 PV2 EV EV TV AV AV TV R R R R TV PV PV TVP T R R Tolerance n 样品个数r 每个人对每个样品的试验次数 r K1 23 4 563 05 K2 23 3 652 70 测试人数 n K3 78910 1 821 741 671 62 K1 5 15 d 2 AV计算中 如根号下出现负值 AV取值0 12 20 2010 37 卡尺的R R研究Excel运算 12 20 2010 38 StdDevStudyVar StudyVar ToleranceSource SD 5 15 SD SV SV Toler TotalGageR R1 85E 020 09544918 8719 09Repeatability1 42E 020 07300614 4414 60Reproducibility1 19E 020 06148612 1612 30Part to Part9 64E 020 49664698 2099 33TotalVariation9 82E 020 505735100 00101 15Numberofdistinctcategories 7 Minitab计算GR R Xbar R均值极差法 注 使用同组数据 12 20 2010 39 7 GR R在测量系统分析中的作用测量系统的变差分为位置变差和分布变差位置变差可以通过校验加以消减观测变差Vtal分产品变差VProduct和测量系统变差Vms 重复性 和 再现性 是测量误差的主要来源 必须加以控制GR R可以判断测量系统误差水平 帮助测量系统的改进 12 20 2010 40 如果重复性比再现性大 原因可能是 设备需要维护 量具需要重新设计增加刚度 测量的夹紧或定位需要改进 零件内的变差过大 如果再现性比重复性大 原因可能是 评价人需要更好地接受如何使用测量仪器和度数培训 量具刻度盘校准不清晰 12 20 2010 41 反应措施 位置误差 再校准调零宽度误差 重新校准量具的维护量具的改进设计夹具的调整岗位操作培训 12 20 2010 42 8 计数型 定性数据GR RGo NoGo数据模式人为因素主导 情况复杂统计模型多种多样统计学上各家争鸣 尚无定论实践中采用何种形式 取决于实例与统计模型的接近程度 12 20 2010 43 8 计数型 定性数据GR定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有效性 即将 合格 判断成合格 将 不合格 判断成不合格的程度 12 20 2010 44 8 计数型 定性数据GR R计数值量具 1 小样法将产品与量具比较可否接受或拒收抽样20个产品两位评估者各量测两次相同产品之四个量测结果判定应一致 否则量具判定不合格 12 20 2010 45 8 计数型 定性数据GR R计数值量具 1 小样法 12 20 2010 46 以下为判断所用的指标有效性Effectiveness E 即判断 合格 与 不合格 的准确性 E 判断正确的次数 可能判断正确的机会漏判的几率Probabilityofmiss P miss 将 不合格 判为合格的机会P miss 实际漏判的次数 漏判的总机会偏倚Bias B 指漏判的偏向 B 1 无偏倚B 1 偏向误判B 1 偏向漏判 12 20