MSA培训教材(第三版).ppt

测量系统分析MSA(第三版)培训教材,MSA课程目的,使参加培训的人员理解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实用知识；建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标和接受准则，从而作出专业的、客观的评价。,课程结构图,测量系统分析,定义测量系统,分辨率,计量较准和追溯,偏倚、线性和稳定性,进行GR&R,测量系统比较和分析工具,第一章,MSA与ISO/TS16949的关系,ISO/TS16949:2002与MSA,要求条文要素7.6.1为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。（如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究。）如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。,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。SQA手册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。,ISO/TS16949:2002与MSA,ISO/TS16949:2002与MSA,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,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,第二章,测量系统简介,什么是测量系统,测量过程数据,测量系统用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合。,测量系统范例,例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：测量项目人员测量仪器进行测量的环境条件作为测量活动的结果，产生一个数值以表示内径,什么是数据的质量,数据的类型计量型数据Variabledata计数型数据Attributedata,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。,什么是数据的质量,数据分析和使用,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，其产生的读数可在每个零件上获得重复，在每个测量人员间获得再现,标准的传递,公司标准,企业的校准实验室,检测设备制造厂,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,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试验，以确定系统的统计特性值与可接受的标准作比较,什么是测量系统分析,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？,评价测量系统的基本问题,是否有足够的分辨力？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量测不确定度的水平?,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。,优胜者方法,只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述基本问题的确定变得最有意义。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来表达测量误差是不够的。,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,测量系统的变差,测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差,人员,量具,材料,环境,方法,测量值变差,环境如何影响测量结果,温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足防碍正确的读数刺眼的光导致读数不正确受时间影响的材料-如铝、塑料及玻璃湿度影响污染-如电磁、灰尘等,测量仪器如何影响测量结果,测量仪器精度必须小于规范值测量仪器的咱类，如尺、游标卡尺测量仪器的准确度和精确度偏倚和线性重复性和再现性稳定性,材料、人员如何影响测量结果,材料人员,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或分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性必须在使用一个测量系统前知道其测量变差,MSA的应用,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管理和改进测量过程,从哪里开始,评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确保量测系统在符合使用它的要求状态下把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和测量不确定性上使用SPC的基本原理,第三章,测量系统统计特征,理想的测量系统,每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值一致有以下统计特性：零变差零偏倚零概率错误分类,测量系统特性及变差类型和定义,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,测量系统数据,评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确保量测系统在符合使用它的要求状态下把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和测量不确定性上使用SPC的基本原理,变差数据表达,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,测量系统的变差与制造过程变差,测量系统的变差必须小于制造过程变差MSV或45）如果不呈线性关系，应当采用其它工具分析测量系统的可接受性,非线性的原因,量具的工作范围的上限和下限未经正确的校准用于最小和最大量程的标准件有误量具磨损量具固有的设计特性,稳定性,稳定性(或漂移)是指一个测量系统在某一持续时间（指几天而不是几小时）获得的对同一基准或零件的一个单一特性的测量值总变差,稳定性范例,量具A的第一次均值量具A的第二次均值至为A的稳定性,测量系统的稳定性,两种稳定性一般概念：随着时间变化系统偏倚的总变差。统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差，而没有特殊原因变差。利用控制图评价测量系统稳定性（稳定性分析实例）保持基准件或标准样件极差图（标准差图）出现失控时，说明存在不稳定的重复性。均值图出现失控时，说明偏倚不稳定。,稳定性,稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间的偏倚的总变差当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统被认为是“稳定”的系统,量具稳定性,一般没有R&R问题大有助于确定校准周期当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有显著变差时，有助于确定最稳定的测量系统应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记录实际读数和其它相关数据）,对量具稳定性的影响,长时间的不用或间歇使用二次稳定性试验的测量数据很大或很小环境或系统变化，例如：湿度、气压与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效应、磨损度、缺乏维护、作业员或实验人员缺乏培训等,稳定性不好的影响,校准频度不够或太过频繁缺乏气压调节或过滤电子或其它量具的预热期缺少维护不易观察的磨损和损坏氧化（生锈）,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南1、使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本2、对标准件在一天朱同时间作3-5次测量（根据测量系统的具体情况而定）,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南（续）3、把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出注:要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图4、根据通常的SPC要求作评估5、将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性,稳定性图析,如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制状态均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不正确，检查：a、偏倚改变了确定原因并改正b、如果原因是磨损重复校准、维修不必计算测量系统稳定性数值通过减少系统变差来改善稳定性,测量系统的稳定性,第六章,量具重复性与再现性,量具R&R,目的理解用AIAG计算方法所作的GR&R注意重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或分布偏倚、稳定性和线性用于测量系统变差作定位,重复性,同一评鉴人用同一测量仪器多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差,重复性范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值,再现性,不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量平均值的变差,再现性范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值为A和B的再现性为A和C的再现性为B和C的再现性,量具R&R分析,量具R&R工作指南1、在测量系统使用者中选出2-3个评价人2、抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差3、把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见4、如果测量程序文件中有规定，则对量具作校准5、由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察员记录测量结果,量具R&R分析,量具R&R工作指南（续）6、由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得的读数7、重复第5和第6步，用不同的随机组合测量8、对每个评鉴员的读数计算均值和极差9、用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值10、计算表示设备变差的重复性,量具R&R分析,量具R&R工作指南（续）11、计算表示评鉴人员变差的再现性12、计算GR&R并转换为百分比13、计算零件变差并转换为百分比14、计算总变差,测量系统的重复性与再现性,(1)测量数据,测量系统的重复性与再现性,(2)重复性分析,绘极差图计算控制限UCLR=RD4=2.52.575=6.4mmUCLR=RD3=0.00mm分析控制图计算重复性（量具变差）R2.5EV=5.15e=5.15=5.15=7.5mmd2*1.72,控制常数图,测量系统的重复性与再现性,测量系统的重复性与再现性(平均极差分布的d2值）,（d2*值g15的）,1.411.912.242.482.672.832.963.083.183.273.353.423.493.551.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.511.231.772.122.382.582.752.893.013.113.213.293.373.433.501.211.752.112.372.572.742.883.003.103.203.283.363.433.491.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.283.353.423.491.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.491.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.983.093.193.273.353.423.481.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.481.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.423.481.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.552.722.852.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.343.413.481.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.263.343.413.481.1282.0592.5342.8473.0783.2583.4071.6392.3262.7042.9073.1733.3363.472,g,15,测量系统的重复性与再现性,测量系统的重复性与再现性,（3）再现性分析评价人均值极差R0=X2-X1=216.9-216.3=0.6计算再现性R0e2AV=5.15()2_d2*nr0.61.452=5.15()2-1.4153=1.0mm,测量系统的重复性与再现性,(4)零件间变差分析计算均值控制限UCLX=X+A2R=216.6+1.0232.5=219.2mmUCLX=X-A2R=216.6-1.0232.5=214.1mm分析控制图(一半以上点应在控制限外)计算零件间变差RP6.2PV=5.15=5.15=12.8mmd2*2.48,测量系统的重复性与再现性,(5)计算双性R&RR&R=(EV)2+(AV)2=7.52+1.02=7.6mm计算过程总变差TV=(PV)2+(R&R)2=12.82+7.62=14.9mm,测量系统的重复性与再现性,测量系统的重复性与再现性,量具R&R,重复性同一评鉴人员用同一测量仪器多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做极差图,再现性不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做均值图,极差图范例,2个评价人，3次实验，5个零件,极差图解析,对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此，评价人没有区别如果其中一个评价人的测量值超出控制限制，那么结论是他的方法与另外一个不同如果两个评价人都有一些点超出控制限制，那么结论是测量系统对评价人的技术敏感，需要改进以获得有用的数据,均值图范例,2名评价人，4次试验，5个零件,均值图解析,在这次分析中，10个点中的4个超出控制限制因为这少于总点数的一半，结论是测量系统不足以检查出零件间变差,测量系统分析实施流程图,测量是否可重复,测量是否随机赋值,供试验零件是否超过300,是否计量型,适用的分析时间,是否计量型,见其它参考手册,计数型量具研究(ShortMethod)P81,极差法P43,计数型量具研究(LongMethod)P82,图示分析P46,均值极差法或方差分析法P55P69,Y,Y,Y,Y,N,N,N,N,Y,N,短,长,计量型-极差法,计量型-均值极差法示例,图示分析-极差图,UCLR,R,123451234512345ABC,分析:是否显示与评价人或零件要关的图形?是否有超出控制限的点?,极差图,误差=观测值-零件平均值(或基准值)分析:评价人B10号零件,图示分析-误差图,分析:评价人之间的一致性测量系统的适用性,图示分析-均值/链图,图示分析-归一化单值图,最一化单值=单个数据-总平均值分析:再现性异常读数零件与评价人的交互作用,图示分析-归一化单值图,分析:评价人一致性异常读数零件与评价人的交互作用,图示分析-振荡图,图示分析-XY均值-基准图,分析:线性评价人线性一致性,图示分析-XY比较图,误差=观测值-零件平均值（或基准值）分析：评价人B10号零件,分析:评价人一致性异常读数零件与评价人的交互作用,图示分析-散点图,计量型-均值极差法,量具重复性和再现性报告,评定原则,计量型-均值极差法,分析:-重复性比再现性大1)仪器需要维护。2)量具刚度不足。3)夹紧和检测点需改进。4)零件内变差(失圆锥度等)过大。-再现性比重复性大1)评价人培训不足。2)刻度不清晰。3)需要某种辅助器具。,计量型-均值极差法,重复性极差控制图-示例,计量型-均值极差法,零件评价人均值图-示例,计量型-均值极差法,第七章,属性类测量系统,计数型-短期研究,方法：2个评价人，20个零件，每人试验2次。评定：每个零件4次结果一致则接受。,属性测量,一个属性量具将每个零件与一个给定的限制相比较，如果沿路这个限制则接受这个零件用于接受/拒收一组标准件不能指出一个零件有多好或多坏，只能指出这个零件是接受或拒收（通过/不通过）,属性量具分析,1、选择20个零件2、包括一些在规范容限上限和下限边缘的零件3、选择两个在日常工作中使用这些属性量具的评价人4、每个评价人对每个零件随机的进行两次测量,评价原则,如果所有测量一致量具是可接受的如果测量不一致系统需要改进（单个不一致）如果量具不能改进，系统不能接受寻找替换的测量系统,分析示例,两个评价人用一个通/止（G/NG）量具测试了20个零件，结果如下表：,零件1，9，13和20测量不一致系统需要改进。,第八章,方差分析,计量型-方差分析法（ANOVA）,ANOVA（AnalysisOrVariance）,优点更精确估计方差。适用于任何试验调试。从数据中分离出更多的信息。缺点计算量大，需要计算机。,数学模型观测值=（零件均值+量具偏倚）+零件效应+评价人效应+评价人与零件间效应+重复检验误差,计量型-方差分析法（ANOVA）,产品不能再次使用，比如说破坏性实验拉力实验抗拉强度实验化学成分分析产品因评估设备发生变化,如何使用,需要变差来源的知识设备评价人测量的零件他们的相互作用评估系统稳定性,用公式表达：yijm=（+b）+i+j+ij+eijmyijm-第i个零件，第j个评价人，第m次观测值。-零件均值b-量具偏倚i-第i个零件效应，均值为0，方差为2j-第j个评价人效应，均值为0，方差为2ij-第i个零件与第j个评价人效应，均值为0，方差为2eijm-第i个零件、第j个评价人、第m次测量的误差，均值为0，方差为2i=1，2，nj=1，2，km=1，2，r,计量型-方差分析法（ANOVA）,方差分析计算公式,nXi2.X2nkrx2SSp=TSS=Xijm2i=1krnkri=1j=1m=1nkrnXi2.X2SSo=-SSe=TSSSSo+SSp+SSopi=1krnkrnkXij2nXi2.KXj2.X2SSop=+i=1,nj=i,km=1,ri=1j=1ri=1krj=1nrnkr,ANOVA,变差源DFSSMSEMSF评价人k-1SSoSSo/(k-1)=MSo2+r2+nr2零件n-1SSpSSp/(n-1)=MSp2+r2+kr2评价人零件(n-1)(k-1)SSopSSop/(n-1)(k-1)=MSop2+r2量具（误差）nk(r-1)SSeSSe/nk(r-1)=MSe2总变差nkr-1TSS评价人N（o,2)零件N（o,2)评价人零件N（o,2)量具（误差）N（o,2),MSopMSe,DF自由度SS平方和MS平方和自由度EMS期望均方差F计算零件与评价人相互作用统计量,方差分析法实例,变差源DFSSMSFEMS,评价人20.048000.024002+22+202零件92.058710.228752+22+62评价人零件180.103670.005754.45*2+22量具（误差）300.038750.001292,总变差592.2491,显著水平=0.25,方差标准标准偏差的5.15()研究贡献率估计偏差()90%置信限变差%,2=0.00129(重复性)0.0359(0.030,0.046)EV=0.1917.63.12=0.00091(操作人)0.0302(0.007,0.152)AV=0.1614.82.22=0.00223(交互作用)0.0472(0.029,0.074)INT=0.2423.25.4R&R=0.00443(X2+2+2)0.0666(0.060,0.0163)