五大工具-MSA(详细版)

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PTSH1第一页，共52页。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PTSH2第二页，共52页。测量系统分析的目的分析测量系统变差评价测量系统的适用性和有效性使测量系统处于受控状态，以确保过程输出所测得的数据有效可靠MSA:MeasurementSystemAnalysisPTSH3第三页，共52页。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的必要内容返回PTSH4第四页，共52页。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PTSH5第五页，共52页。测量系统的基本要素被测对象（输入）测量仪器参照标准测量方法测量者测量结果测量过程（输出）环境PTSH6第六页，共52页。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变差总和=产品变差+测量变差PTSH7第七页，共52页。影响测量结果的因素

操作者测量仪器材料测量方法环境PTSH8第八页，共52页。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;包括属性值测量仪器（测量结果为通过/不通过的仪器）。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。PTSH9第九页，共52页。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基准值/参考值：人为规定的代替真值的可接受值5.

精度误差:：实际观测值的均值与真值之差测量值的均值精度误差真值注意: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PTSH10第十页，共52页。6.

偏倚：基准值与其测量值的均值之差7.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：重复性和再现性8.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PTSH11第十一页，共52页。系统C9.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PTSH12第十二页，共52页。时间2时间1稳定性10.稳定性:测量系统的测量结果在不同时间上的变差测量系统的基本概念PTSH13第十三页，共52页。11.

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PTSH14第十四页，共52页。12.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%13.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PTSH15第十五页，共52页。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PTSH16第十六页，共52页。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LSLUSL测量系统的基本概念5.15σMSEPTSH17第十七页，共52页。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CP实际GRR10%20%30%40%50%60%70%2CP观察1.991.961.911.831.731.601.431.67CP观察1.661.641.591.531.451.341.191.33CP观察1.321.301.271.221.151.060.95返回PTSH18第十八页，共52页。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PTSH19第十九页，共52页。重复性和再现性（R&R）分析忽略零件内的变差(如圆度、锥度、平面度等)不仅是量具本身和相关的偏倚、重复性等，还包括被检查的零件的变差以统计稳定为前提PTSH20第二十页，共52页。选择5-10个零件用于测量系统分析选择2-3名评价人评价人重复测量零件2-3次以随机顺序测量零件并记录测量结果确保评价人无法看到数字评价人不可看到互相的数值平均值和极差法PTSH21第二十一页，共52页。重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法步骤：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PTSH22第二十二页，共52页。(4)计算的极差（估计标准差）重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法PTSH23第二十三页，共52页。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：平均值和极差法PTSH24第二十四页，共52页。重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法NDC=1.41(PV/GRR)数据分级:分级数目控制分析1只有下列情况才可用与控制：与规范相比，过程变差教小；预期过程变差上的损失函数很平缓；过程变差主要原因导致均值偏移对过程参数及指数估计不可接受；只能表明过程是否在产生合格的零件2-4依据过程分布可用半控制技术；可产生不敏感的计量控制图一般来讲，对过程及指数的估计不可接受；只提供粗略的估计≥5可用于计量控制图建议使用PTSH25第二十五页，共52页。K14.563.05Trials23K33.652.702.302.081.931.821.741.671.62Part2345678910K23.652.702.302.08Operator2345R&R计算中的系数重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法PTSH26第二十六页，共52页。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：测量系统接受的准则重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法PTSH27第二十七页，共52页。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：平均值和极差法PTSH28第二十八页，共52页。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PTSH29第二十九页，共52页。交互作用的图形表示1234零件操作者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）PTSH30第三十页，共52页。1234零件操作者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）返回PTSH31第三十一页，共52页。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PTSH32第三十二页，共52页。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/过程变差

过程变差=6偏倚参考值测量值的均值PTSH33第三十三页，共52页。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PTSH34第三十四页，共52页。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：PTSH35第三十五页，共52页。一名工程师拟评价一用来测量橡胶垫尺寸的仪器的偏倚程度。某特性值的参考值为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.（或是容差）017.000.10017.10017.10=-==%171.0017.0==偏倚百分比偏倚X例子：解释：这个测量系统其测量结果的平均值将比实际值大0.017，占产品变差的17%PTSH36第三十六页，共52页。稳定性

稳定性分析是通过控制图进行的。控制图可以为图，X-Rm图或-S图。根据零件在每个时间点上如何测量来选取控制图。XPTSH37第三十七页，共52页。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。PTSH38第三十八页，共52页。(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。确定稳定性的方法PTSH39第三十九页，共52页。(1)R或S图中的失控表明重复性是不稳定的(2)图的失控表明测量系统已不能准确测量（偏倚改变），这时应查明原因并修正。如果这种原因是系统性原因，则应重新校准。(3)对零件及测量系统的高中低量程建立控制图也许是必要的。X确定稳定性的方法判断标准：PTSH40第四十页，共52页。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≥10次—随即选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化(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PTSH41第四十一页，共52页。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|（由于线性对测量结果造成的误差）拟和优度：线性表明线性良好返回PTSH42第四十二页，共52页。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PTSH43第四十三页，共52页。返回小样法通过选取20个零件来进行，然后两位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件，选取的20个零件中，一些零件会少许低于或高于规范限值若所有的测量结果（每个零件4次）一致则接受该量具，否则须改进量具或重新评价，若量具不能改进，该测量系统不被接受PTSH44第四十四页，共5