MSA测量系统教材

MSA–测量系统分析内容1、什么是测量系统2、为什么要进行测量系统分析3、测量系统变差的种类与定义4、测量系统研究的准备5、计量型测量系统分析指南（偏倚,稳定性,线性,重复性&再现性）6、计数型测量系统分析指南7、测量系统分析的时机1、什么是测量系统量具：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。测量：赋值给具体事物以表示它们对于特定特性之间的关系。测量过程：赋值过程定义为测量过程。测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估，其所使用的仪器、量具、标准、操作、方法、夹具、人员、软件及环境的集合，用来获得测量结果的整个过程。测量系统分为计量型测量系统与计数型测量系统1、什么是测量系统人

数据设备测量过程材料方法程序

输入

输出2、为什么要进行测量系统分析2.1、TS16949标准要素7.6.1为分析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。此要求应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必须与顾客关于测量系统分析参考手册一致。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则

2、为什么要进行测量系统分析要点：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。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手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。2、为什么要进行测量系统分析2.2客观需要

輸入制程

测量过程变差变差

輸入/輸出

製程變差

+

測量變差

輸出有多大?有什么影响?

所得結果若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之内,所用的测量系统必须具备足够能力去量度制程的变差,原因是测量过程本身亦存在一定的变差,所以我们必须对所选用的测量系统/仪器先作一些统计分析,才可决定这测量统/仪器是否适用.TheMeasurementProcessshouldbemanagedasatruePROCESSProcessInputsOutputsMeasurementProcessInputsOutputsObservationsMeasurementsDataParts(Example)PhaseI:ProcessMeasurement

PhaseII:ProcessAnalysisPhaseIII:ProcessImprovementPhaseIV:ProcessControl

测量系统误差或变动的类型

位置(Location)或平均-偏离(Bias)-直线性(Linearity)-稳定性(Stability)

宽度或散布

-再现性(Repeatability)-重复性(Reproducibility)测量系统误差意味着观测测量平均和基准值间的偏差。偏离又叫正确性。基准值Referencevalue观测平均ObservedAverage偏离

偏离(Bais)测量系统误差真值测定值的平均值仪器的全体测测量可能范围围内的倾斜差差异。真值1观测值1倾斜小倾斜大真值2测定的下限范范围测定的上限范范围真值观测值倾斜无倾斜观测值2••••••线性测量系统误差时间点1时间点2稳定性把同样的特性性在不同的时时间点用同样样的Gage测量的结果平平均值差异。。测量系统误差稳定性同样人使用同同样部品、同同样特性、同同样机器反复复测定得到的的测量值之间间散布。基准值平均平均好的重复性不好的重复性性基准值测量系统误差重复性测量同一特性性时，互相不不同的人使用用同样机器得得到的测量值值之间的平均差差。好的再现性不好的再现性性再现性测量系统误差评价者A评价者B评价者C评价者C评价者A评价者B基准值ABC基准值ABC测量系统误差正确但不精密

精密但不正确既不精密又不正确既正确又很精密测量误差的评评价正确性精密度散布平均散布倾斜校正分析(CalibrationStudy)R&RStudy测量系统评价PossibleSourcesofVariationToaddressactualprocessvariability,thevariationduetothemeasurementsystemmustfirstbeidentifiedandseparatedfromthatoftheprocessProcessInputsOutputsInputsMeasurementProcessOutputsObservationsMeasurementsDataParts(Example)Long-termProcessVariationShort-termProcessVariationVariationwithinsampleActualProcessVariationRepeatabilityCalibrationStabilityLinearityVariationduetogageVariationduetooperatorsMeasurementProcessVariationObservedProcessVariation“Other”Sources

-Environmental

-etc.4、测量系统研研究的准备先计划将要使使用的方法-通过使用工程程决策;目视观察或量量具研究确定定(考虑再现性会否影影响)条件-评价人的数量量,样品数量及重重复读数次数数;尺寸的关键性性、零件结结构评价人的选择择-评价人的选择择应从日常操操作该仪器的的人中挑选4、测量系统研研究的准备样品的选择-能否获得代表表生产过程的的样品,样品必须是选选自于过程并且代表整个个的生产的范范围编号-必须对一个零零件编号以便便于识别分辨力-仪器的分辨力力至少直接读读取特性的预预期过程变的的十分之一一,例如,如果特性的变变为0.001,仪器应能读取取0.0001的变化确保测测量方法确保测量方法法-遵守规定的测测量程序(测量应按照随随机顺序,以确保整个研研究过程中产产生的任何漂漂移或变化将将随机分布)观测值(测量值)的波动要素+=真值(实际工程的波波动)误差(测量波动)测定值(被观测的波动动)GageR&RStudy在测定过程中中得到的测量量值里一般包包含着实际工工程的变动和和根据测量系统的变变动。被观测的变动动(2total)=工程的变动(2p)+测量变动(2MS)测量波动再区区分为重复性性和再现性。。测量变动(2MS)=重复性(2Repeatability)+再现性(2Reproducibility)重复复性性和和再再现现性性两两种种波波动动的的和和。。即即，，测测量量系系统统的的波波动动叫叫GageR&R.对测测量量系系统统波波动动的的分分析析也也可可以以认认为为是是精精密密度度的的分分析析，，称称为为GageR&Rstudy.观测测值值(测量量值值)的变变动动要要素素GageR&RStudy被观观测测的的变变动动(2total)实际际工工程程的的变变动动(2p)测量量系系统统变变动动(2MS)再现现性性(2Reproducibility)重复复性性(2Repeatability)一般般事事项项一般般对对2~3名作作业业者者(平时时检检查查的的作作业业者者)实施施一般般用用10个部部品品为为对对象象测测定定一般般2~3回反反复复测测定定步骤骤1.选定定代代表表工工程程长长期期变变动动的的10个标标本本2.测定定器器的的校校正正3.让第第一一个个作作业业者者对对所所有有标标本本任任意意顺顺序序各各做做一一次次测测定定(BlindMeasurement)4.让第第二二个个作作业业者者按按同同样样地地方方法法实实施施(所有有作作业业者者相相同同)5.以同同样样的的方方法法按按必必要要的的次次数数反反复复测测定定6.得到到的的DATA输入入Minitab并进进行行分分析析GageR&R步骤骤%Contribution=××100%%StudyVariation=××100%%Tolerance=××100%Numberofdistinctcategories=Round{××1.41}(分辩指标标)分辩指示示意味着着测量系系统能区区别的样样品散布布。即，，区别工程程散布区区间的数数。分辩率为为3时例样品散布布(σp)测定散布布(σMS)GageR&R评价指标标评价指标标σ2MSσ2TotalσMSσTotal5.15×σMSTolerance*(Tolerance=USL-LSL）重复性和和再现性性与容差差的百百分比1PrecisiontoToleranceRatio---P/T重复性和和再现性性与总过过程偏差差的百分分比2PrecisiontoTotalVariationRatio---P/TV3%Contribution量具相对对于规范范的测量量能力；；量具相对对于过程程偏差的的测量能能力测量系统统的能力力--－3个重要指指数测量系统统的方差差与总过程方差差的百分分比%StudyVar%Tolerance%ContributionMinitab显示:－>连续数据据测量系系统分析析－容差百百分比－调查百百分比－贡献百百分比评价基准准%StudyVar或%Tolerance为10%以上时，，首先区区分评价价重复性性和再现现性后，，查明各各个受影影响的原原因，，并采取取措施。。根据用途途的优先先参照评评价指标标-在部品管管理的测测面，在制品符符合判定定更重要要时优先确认认%Tolerance-工程管理理用或工工程显示示用时优先确认认%StudyVarGageR&R评价指标标区分%Contribution%StudyVariation或%Tolerance分辨率良好<1%<10%>10费用/考虑重要性1~10%10~30%5~9不可使用>10%>30%<4标本的选选定标本一般般为10个，能代代表工程程的散布布。假如标本本只选定定接近工工程平均均的时，，测量能能力评价价指标将将会比实实际差。。假如标本本的选定定在比工工程散布布宽范围围内时，，测定能能力评价价指标将将会比实实际好。。标本反映映部品的的实际散散布(工程变动动)时才有意意义。计量型GageR&Rsgage=测量误差差公差=USL-LSLUSL=规范上限限LSL=规范下限限2.对于单边边规格限限：在分子中中使用2.575sgage(即5.15/2=2.575)公差=USL––平均值或平均值-LSL总是使用历史平均值5.15标准误差差包含了了正态分分布的99%。。5.15s+2.575-2.57599%1.对于双边边规格限限：关于容差差百分比比的解释释Minitab要求数据据排成3列...堆积数据据：把所所有被测测对象放放在1列，所有有测量者者放在第第2列，测量量结果放放在第3列。这意味着着如果有有:10个被测对象象3个测量者者2次重复测测量则每个被被测对象象编号将将重复6次。连续数据据测量系系统分析析Minitab:Stat>QualityTools>GageR&RStudy(Crossed)……打开数据据文件:测量系统统分析.MTV采用ANOVA法见下下页页输入：部件序数数列操作员数数据列测量数据据列GageR&R%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)TotalGageR&R0.00443710.67Repeatability0.0012923.10Reproducibility0.0031467.56Operator0.0009122.19Operator*PartID0.0022345.37Part-To-Part0.03716489.33TotalVariation0.041602100.00结果显示示：贡献百分分比：<10％可接受受；>10％不可接接受。StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.0666150.3430632.6634.31Repeatability0.0359400.1850917.6218.51Reproducibility0.0560880.2888527.5028.89Operator0.0302000.1555314.8115.55Operator*PartID0.0472630.2434023.1724.34Part-To-Part0.1927810.9928294.5299.28TotalVariation0.2039651.05042100.00105.04结果显显示2：调查百百分比比：<10%可以接接受；；<30%可考虑虑；>30%不可接接受。。StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.0666150.3430632.6634.31Repeatability0.0359400.1850917.6218.51Reproducibility0.0560880.2888527.5028.89Operator0.0302000.1555314.8115.55Operator*PartID0.0472630.2434023.1724.34Part-To-Part0.1927810.9928294.5299.28TotalVariation0.2039651.05042100.00105.04NumberofDistinctCategories=4结果显显示3：容差百百分比比：<10％可接接受；；<30％可考考虑；；>30％不可可接受受。差别类类数目目：5可接受受差别类类数目目指的是是测量量系统统可以以识别别出的的过程程数据据中的的非重重叠组组的数数目。。差别类类数目目=x1.41spart-to-partsgage注意：：差差别别类数数目适适用于于连续续数据据的ANOVA法GR&R。

差别类数目决策/值<2对制定过程控制决策没有价值2–3只用于二元决策(“Go/NoGo”)5足够的分辨率。对于制定过程控制决策来说，可以接受。图形结结果显显示总总图：：变差的的组成成图解解释极差图图解释释均值图图解释释以零件件类别别比较较图解解释以操作作员类类别比比较图图解释释操作员员与零零件交交互作作用图图解释释练习1.所有人人员分分为5个小组组2.每个小小组选选择3个成员员作为为测量量者.重复2次3.5个杯子子作为为测量量对象象,分别进进行标标号4.测量工工具为为直尺尺5.一个人人记录录数据据注意:测量的的时候候杯子子的顺顺序要要打乱乱数据记记录如如下:NO测量者1测量者2测量者3第一次第二次第一次第二次第一次第二次123456、计数数型测测量系系统分分析6.1、计数型数数据的定义义：对于以“是是”和“不不是”为计计数基础的的定性数据据。定性数据测测量系统的的能力取决决于操作员员判断的有有效性，即即将“合格格”判断成成合格，将将“不合格格”判断成成不合格的的程度.1.将被测对象象与规范极极限比较，，在通过与与不通过判判断基础上上决定是否否接受被测测件。2.离散数据测测量系统分分析通常由由2-5个测量者测试20-50个被测对象象来进行。。3.每一个测量量者应以随随机顺序测测量所有被测件2-3次，且2-3次评估之间间相隔一个个星期。4.样本选择标标准：一些可以接接受40%，一些不合合格40％，一些些处于边缘缘20%。一般，一致致性得分>=95%，可以接受受；一致得得分=100%，就是好系系统!离散数据测测量系统分分析要求离散数据测测量系统分分析举例财务凭证的的审核：从当前已制制单未复核核归档的凭凭证中选取取有代表性性的凭证样样本25份(合格单据20份，不合格格单据5份)，由3个财务稽查查人员对这这些凭证按按照正常稽稽核工作程程序分别进进行2次独立复核核，记录审审核结果，，计算重复复性、再现现性。打开数据文文件:测量系统分分析.MTVMinitab:Stat>QualityTools>AttributeAgreementAnalysisMinitab离散数据测测量系统分分析AttributeGageR&RStudyAttributeGageR&RStudyforMeasurementWithinAppraiser重复性偏差差(评估财务稽稽核人员自自身的误差差）AssessmentAgreementAppraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI11515100.0(92.8,100.0)2151386.7(59.5,98.3)3151493.3(68.1,99.8)#Matched:Appraiseragreeswithhim/herselfacrosstrials.结果果显显示示1EachAppraiservsStandardAssessmentAgreement每个个财财务务稽稽核核人人员员的的检检验验结结果果与与真真值值的的比比较较Appraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI1151493.3(68.1,99.8)2151386.7(59.5,98.3)3151493.3(68.1,99.8)#Matched:Appraiser'sassessmentacrosstrialsagreeswithstandard.结果果显显示示2AssessmentDisagreement#合格格/#不合合格格/Appraiser不合合格格Percent(%)合格格Percent(%)#MixedPercent(%)1116.700.000.0200.000.0213.3300.000.016.7#合格格/不合合格格:Assessmentsacrosstrials=合格格/standard=不合合格格.#不合合格格/合格格:Assessmentsacrosstrials=不合合格格/standard=合格格.#Mixed:Assessmentsacrosstrialsarenotidentical.结果果显显示示3判错错率率：：<5％可可接接受受BetweenAppraisersAssessmentAgreement再现现性性偏偏差差(评估估财财务务稽稽核核人人员员之之间间的的误误差差)#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI151386.7(59.5,98.3)#Matched:Allappraisers'asse