李双义-MSA测量系统分析(ppt 125页).ppt

测量系统分析MeasurementSystemsAnalysis,MSA,1,测量系统分析（MSA）概述MSA和TS16949的关系MSA3rd新的变化测量系统的统计特性灵敏度&APQP偏倚、线形、稳定性进行量具的重复性和再现性分析(GR&R)计数型测量系统研究MSA技术总结附件,内容提要,MSA,2,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第三版和第二版的主要区别为测量不确定度建立量化的、可测量的和限制的指标和/或作出专业、有水平的评估所需的信息具备开展测量系统分析所需要的统计方法的实用知识,MSA,3,第一章测量系统分析概述,决策基于数据,数据质量（偏倚和方差）,MSA,5,测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。测量系统：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；是用来获得测量结果的整个过程。评估这一系统的首要步骤是理解这一过程并确定其是否符合我们的要求,什么是测量系统,MSA,6,测量系统的范例,如果要测量一个轴承孔的内径，那么这个测量系统应包括：被测量的零件人员测量仪器仪器使用方法进行测量的环境条件作为测量活动的结果，我们产生一个数值，以此表示这个轴承孔的内径,MSA,7,什么是测量系统分析,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分析，以确定测量系统的统计特性的量化值，并与认可的标准相比较,MSA,8,MSA总目标,测量的不确定度一个与测量结果有关的参数，其值分散的特性可以合理地归结于被测对象。这些数据可表达为系列测量的统计分布、标准离差、概率、百分率、实测值减去实际值；在控制图或曲线图上的点等。,MSA,9,测量系统分析,典型的准备包括:分析的作业指导书评价人和样件的数量重复读数和测试次数尺寸的关键性零件构造在日常工作使用测量仪器的作业员,能代表整个工作范围的标准件测量仪器的分辨率必须至少能够读出特性的过程变差的1/10,MSA,10,持续改进的理念,与过程变差相关联，使测量系统分析对上述基本问题的确定变得更有意义。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比来表达测量误差是不够的，而应该使用过程变差。,MSA,11,测量系统分析的数据利用,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，以获得重复性和再现性,MSA,12,测量系统变差的影响,决策是基于测量数据，因此测量值的“质量”决定了后续动作的质量。测量系统变差的影响可分为：,MSA,13,测量系统变差的影响,对产品决策的影响（P16）,MSA,14,测量系统变差的影响,对过程决策的影响,MSA,15,基本问题,评估测量系统，以确定：是否具备足够的灵敏度?a.仪器是否具有足够的分辨力？b.系统具有有效的分辨率？是否具备不随时间变化的统计稳定性？统计特性是否在期望范围内具备一致性，并为过程分析或过程控制所接受？（满足测量的目的？）,MSA,16,测量系统变差源,测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其相互作用，产生了测量结果或数值的变差。,MSA,17,环境如何影响测量数据,温度变化引起热涨冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足妨碍正确读值刺眼的光导致读值不正确受时间影响的材料-如铝、塑料、玻璃湿度污染-如电磁、灰尘,MSA,18,测量仪器如何影响测量结果,测量仪器的精度必须小于规范值测量仪器的种类，如千分尺，卡尺测量仪器的准确度和精密度偏倚和线性重复性和再现性稳定性,MSA,19,材料、方法、人员如何影响测量结果,材料：,人员：,方法（程序）：,MSA,20,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可分为五类：偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性在使用一个测量系统前必须知道其测量变差,MSA,21,MSA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绘制量具性能曲线（GPC）的必要信息,MSA,22,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,MSA,23,第二章MSA和TS16949的关系,MSA,24,TS16949:2002要求,测量系统分析7.6.1-为分析各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划提及的测量系统。所用的分析方法及接受准则，必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致。,MSA,25,卓越品质管理的方法,最大限度地减少量具种类最大限度地减少量具数量根据产品族添置量具根据MSA手册的要求，按产品族进行统计分析只采用符合MSA要求的量具不允许个人量具用6过程分布计算MSA结果，而不是规范或公差值,MSA,26,三大汽车公司的要求,三大汽车公司对供应商实施MSA3rd的要求：Big3aboutMSA3rd,MSA,27,第三章MSA3rd的主要变化,MSA,28,MSA3rd的主要变化,系统地理解测量过程测量开发和资源选择（第一章3、4节）改变和扩展了偏倚和线性新的计数型测量系统分析方法复杂的测量系统分析实践MSA与测量不确定度的比较关于GRR标准差：5.156,MSA,29,第四章测量系统的统计特性,MSA,30,理想的测量系统,每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与标准值一致有如下统计特性：“零”变差“零”偏倚对被测量产品错误分类为“零”概率,MSA,31,量测系统数据,确定所需数据，如何在APQP中使用测量系统值得花费时间和成本以确定测量系统的统计特性是否满足要求测量系统的质量由其测量值的统计特性所决定：偏倚：95%置信度下，0落在置信区间内（注意:不再是10%）线性：“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内GR介于10-30%和ndc5,MSA,32,数学表达,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,MSA,33,测量系统的变差必须小于制造过程变差MSVMPV注：测量系统的变差必须尽可能小,变差,MSA,34,共同特性,测量系统：必须处于统计控制状态与制造过程变差和规范容限相比，测量系统变差必须很小测量精度不大于过程变差或规范容限中的较小者的十分之一最大变差必须比过程变差或规范容限中较小者小,MSA,35,测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的变差不受特殊原因支配1.一般说来，当没有数值(点)落在特殊原因区域内时，测量系统便处于统计控制状态2.如果没有如SPC手册中描述的数据趋势或漂移时，我们也可认为是统计控制状态,统计控制,MSA,36,测量系统变差必须小于规范公差或过程容限测量系统的标记精度必须小于规范公差规范:2.530+/-0.02测量系统精度:0.004,规范,MSA,37,仪器范例,具有行业特点的检验、测量和测试仪器的种类粘度测量仪拉伸测试机轮廓仪-高倍显微镜X光测厚仪,你们有哪些种类的IMT设备？_,MSA,38,MSA,39,第五章灵敏度,MSA,40,灵敏度,灵敏度：最小的输入产生可探测出的输出信号，是在测量特性变化时测量系统的响应。-由量具设计（分辨率）、固有质量（OEM）、使用中的维修及仪器和标准的操作条件确定。-总是以一个测量单位报告。,MSA,41,灵敏度,了解测量系统的能力，以提供过程变差的信息当测量系统不能探测过程变差时，不宜作测量系统分析当测量系统不能探测特殊原因变差时，不宜用作过程控制,MSA,42,灵敏度,影响灵敏度的因素：-使仪器减振的能力-操作者的技能-测量装置的重复性-电子或气动量具提供无漂移运行的能力-仪器正在使用的环境，如大气、灰尘、湿度,MSA,43,理解分辨率,测量一个硬币的厚度-哪个测量系统对这三个硬币提供更好的变差信息?分辨力:“系统检测并如实显示的参考值的变化量。也可称为可读性或分辨率.”,MSA,44,分辨率和控制图,范例用二个系统测量同一组样本建立如下页所示的均值和极差图(X&R图)观察分辨率分别为0.001和0.01的二个测量系统之间的差别,MSA,45,过程控制图,MSA,46,分辨率不足,当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足：只有一、二或三个极差值可读四分之一以上极差为零选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分辨率,MSA,47,分辨率的决定原则,推荐分辨力最大为过程分布6的十分之一，而不是公差（规范）的十分之一在APQP和测试期间进行量具分辨力的研究研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够。,MSA,48,第六章基准件和测量不确定度,MSA,49,基准值,为了比较的一个一致认可的值有时也称为：可接受的值常规值指定值最佳估算值标准测量测量的标准,MSA,50,基准件,具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。,MSA,51,国家/国际测量标准,一个材料测量，测量仪器，基准件或系统准备去定义、实现、保存或复制一个零件、一个或更多的数量值，为了将它们去和其他测量仪器比较这些标准被一些国家专业机构或国际一致认可的国际性服务机构所承认，作为确定其他所有与数量有关的标准件的值的依据一些例子：-1Kg质量标准-氦-氖激光长度标准-标准量块-铯原子频率标准-100标准电阻-JosephsonArray电压标准-,MSA,52,国家/国际测量标准,使用一个可追溯的标准以提供：比较的共同点测量系统有效性测量系统准确性评价解决零件间的冲突最直接的验证指导,MSA,53,可追溯标准的局限,在破坏性测试中很难使用有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准有些测试没有行业或国家标准在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性.,MSA,54,选择,为了校准可能需要使用非常精密的基准件,其他在实验室内验证的零件和/或相互认同的标准件.这些都是通过最高级别的测量设备评定的最好的产品.比较分析产生精确的数据，将决定为校准而需要的调整数量.内部实验室比较:组织,性能和2个或更多的实验室按照预定的条件对设备的相同或相似的部件的评估.,MSA,55,测量不确定度,用于描述测量值的质量的术语测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可能性的总和.（P58）总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和关键性相一致.,MSA,56,测量不确定度和校准,测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产生校准允许对测量仪器、测量系统、或标在尺上的刻度值等的指示的误差的评价,MSA,57,测量不确定度和校准,基准件本身,校准和环境以及个人的活动的表现都对测量不确定度有影响.这就是要经鉴定合格的和/或有资格的实验室以及你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已做校准的数据的益处的原因.,MSA,58,测量不确定度,根据测量系统分析而作出的决定包括:使用现有的系统,同时考虑它的测量不确定度.改进系统以控制产生变差的因子.考虑其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系统(这通常会花更多的资金但你的MSA数据将帮助你确定并证实适当的资源.),MSA,59,第七章偏倚、线性和稳定性,MSA,60,准确度和精密度,量化：准确度以偏倚评估ISO和ASTM使用的准确度包括偏倚和重复性精密度以重复性和再现性评估,MSA,61,准确度和精密度范例,量具A,量具B,量具C,A具有最佳准确度B具有最佳精密度C的准确度好于B比较A和C的表现,量具A的均值,量具B的均值,量具C的均值,MSA,62,偏倚,测量的观测均值与基准值之差。基准值，也称为可接受的基准值或标准值，用作测量值的认可基准。基准值可以通过更高级别的测量设备进行测量而获得的测量均值来确定。,MSA,63,偏倚范例,MSA,64,量具偏倚的工作指南,1.用标准值或高等级量具，如全尺寸检验设备，获得可接受基准值2.用测量室或全尺寸检验设备3.由同一评价人对同一零件作至少10次测量4.相对基准值作直方图，以判断是否存在特殊原因5.计算：读数的均值偏倚=观测值均值-基准值公式P74,MSA,65,为何做量具偏倚分析,从比例上讲，不会象GR&R那么大，但有助于量化准确度用于同一量具的稳定性和线性进一步分析可接受基准值应与其它统计特性评估相同和以后其他评价人作GR&R分析时，作读数比较,MSA,66,量具偏倚大的原因,仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准值有误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线性误差使用错误的量具不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性变形环境在常量上出错其他,MSA,67,偏倚范例,观测次数外径观测值Bias15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0,均值(X-bar)=6.0067偏倚=观测均值-基准值=6.0067-6.0=0.0067标准偏差=(6.4-5.6)/3.553=0.22514均值的标准偏差=0.22514/(sqrt15)=0.05813t=0.0067/0.05813=0.115395%置信区间：-1.118501,偏向误判B1,偏向漏判,MSA,109,样品大小的规定样品的选择由专家或可作标准的人员选定样品1/3合格1/3不合格1/3模糊(50%接近合格，50%接近不合格)随机地给操作员检验.,MSA,110,实例:由主管选取14个样品（其中8个合格，6个不合格）三个操作员对每个样品测三次记录中A=接受（accept），R=拒收（reject）,MSA,111,计算判断的指标,检验结果总结,MSA,112,测量系统好坏的判据E,P(FA),P(miss)andB,MSA,113,Kappa-如果不知道标准样品,Kappa用来分析操作者之间的一致性,但不说明真实的对错,Kappa=(Pobserved-Pchance)/(1-Pchance),Pobserved为操作员实际判断一致的比例=(PassPass+FailFail)/总的检验次数,Pchance为在随机状态下操作员判断一致的机会=(PassPass+FailPass)*(PassPass+PassFail/总检验次数之平方+(PassFail+FailFail)*(FailPass+FailFail)/总的检验次数之平方,对于两个操作员,MSA,114,例如两个检验员目测12件来料样品,P代表合格,F代表不合格,Pobserved=(8+3)/12=11/12,Pchance=(8+0)*(8+1)/144+(1+3)*(0+3)/144=7/12,Kappa=(11-7)/(12-7)=0.9,一般要求Kappa大于0.75,小于0.4则表示很差,MSA,115,自动测试系统,在APQP期间提出最重要的-测量系统指明的软件-控制限、范围、目标和界限的确定-调整时间，设备、机器和环境因子的启动和停止时间的补偿确定所需的分辨力级别和过程控制计划为IC过程选择一套适当的名义值,MSA,116,自动测试系统,为了过程控制，指明产品参数变化范围，如2.9-3.9或3.8-4.0，对测量/测试系统做偏倚、线性和GR&R分析使用设备的能力去读出变化的数据或至少存储起来以在需要时再恢复对每个变量和/或指定范围做分析并改进,MSA,117,自动测试系统,试验设定-优化测量窗口延时和测量窗口长度.-认真计划试验顺序.-不能对试验夹具或基座单独做M