测量系统分析（第三版）培训教材

测量系统分析

MSA(第三版〕培训教材1MSA课程目的2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

和接受准那么，从而作出专业的、客观的评价课程目录3第一章：MSA与ISO/TS16949关系第二章：测量系统简介第三章：测量系统统计特征第四章：分辨率第五章：偏倚、线性和稳定性第六章：量具重复性与再现性第七章：属性类测量系统第八章：方差分析第九章：MSA总结课程结构图4第一章MSA与ISO/TS16949关系5ISO/TS16949：2002与MSA实施要点说明对控制方案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那么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那么。强调要有证据证明上述要求已到达。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7/过程确认〞阶段的输出之一。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6Ó过程分布计算结果，而不是标准或公差9什么是测量系统人设备输入输出测量过程数据材料方法环境➢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。11测量系统范例12例如要测量一个柱孔的内经，那其测量系统应包括：---测量工程---人员---测量仪器---仪器的使用方法---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经。什么是数据的质量13➢数据的类型计量型数据Variable

data计数型数据Attribute

data什么是数据的质量➢如何评定数据质量➢--- 测量结果与“真〞值的差越小越好。➢--- 数据质量是用屡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1生4

错误分级的概率。数据分析和使用15标准的传递17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。什么是测量系统分析18测量系统分析〔MSA〕---MSA用于分析测量系统对测量制的影响---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测量系统评定的两个阶段19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20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21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。评价测量系统的关键注意点23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。材料、人员如何影响测量结果27材料 人员练习一：

定义测量系统28测量值并不总是精确的29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334346测量系统的分辨力建议的可视分辨率6≤10----过程的标准差(不是公差宽度的1/10)47第五章偏倚、线性和稳定性48准确度与精确度49准确度与精确度50偏倚51基准值52基准件53测量标准54使用国家测量标准的好处55应用局限性56选择57测量不确定度58测量不确定度59测量不确定度与校准60测量不确定度与校准61偏移范例62偏移计算指南63偏移分析的意义64测量系统的偏倚实例：基准值0.8mm零件过程变差=0.7mm一位评价人对样件测量10次结果(以mm为单位):0.750.75

0.800.800.650.800.75

0.750.750.70∑X7.5X==10=0.75mm10偏倚=0.75-0.8=-0.05mm偏倚靠占过程变差百分比=0.05/0.70=7.1%65测量系统的偏倚66偏倚相对较大的可能原因---

基准的误差---

元器件磨损---

仪器尺寸错误---

测量错误的特性---

仪器未经正确校准---

不正确使用仪器练习二偏移67线性68量具的线性69量具线性的分析70量具线性的分析71测量系统的线性实例:(1)测量数据零件72基准值12.0024.0036.0048.00510.00试

验

次

数

82.503.906.107.709.5012.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基准值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.5测量系统的线性73(2)线性回归公式: Y

=

b+aXX基准值Y偏倚a斜率拟合结果:Y

=

0.7367

–

0.1317X线性=a×过程变差=0.1317×6.00=0.79%线性=a×100%=13.17%拟合优度=0.98线性图析74练习三线性75线性分析76非线性的原因77稳定性78稳定性范例79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。80稳定性81量具稳定性82对量具稳定性的影响83稳定性不好的原因84量具稳定性分析85量具稳定性分析86稳定性图析87测量系统的稳定性88第六章量具重复性与再现性89量具R&R90重复性91重复性范例92再现性93再现性范例94量具R&R分析95量具R&R分析96量具R&R分析97测量系统的重复性与再现性(1)测量数据项目评价人1评价人2零件1234512345测量次序121722021721421621621621621622022162162162122192192162152122203216218216212220220220216212220均值X极差R216.31.0218.04.0216.31.0212.72.0218.34.0218.34.0217.34.0215.74.0213.34.0220.00.0X216.3216.9R2.598测量系统的重复性与再现性(2)重复性分析EV

=

5.15σe

=

5.15=

5.15×❏

绘极差图❏

计算控制限❏

UCLR

=

R×D4

=

2.5×2.575

=

6.4mm❏

UCLR

=

R×D3

=

0.00mm❏

分析控制图❏

计算重复性〔量具变差〕❏

R❏❏d2*2.5=

7.5mm1.7299测量系统的重复性与再现性100样本容量A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.672150.2230.3481.652控制常数图2〔d2*值g＞15的〕101测量系统的重复性与再现性(平均极差分布的d＊值）m2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1511.41

1.91 2.24

2.48

2.67

2.83 2.96

3.08

3.18

3.27

3.35

3.42

3.49

3.5521.28

1.81 2.15

2.40

2.60

2.77 2.91

3.02

3.13

3.22

3.30

3.38

3.45

3.5131.23

1.77 2.12

2.38

2.58

2.75 2.89

3.01

3.11

3.21

3.29

3.37

3.43

3.5041.21

1.75 2.11

2.37

2.57

2.74 2.88

3.00

3.10

3.20

3.28

3.36

3.43

3.4951.19

1.74 2.10

2.36

2.56

2.73 2.87

2.99

3.10

3.19

3.28

3.35

3.42

3.4961.18

1.73 2.09

2.35

2.56

2.73 2.87

2.99

3.10

3.19

3.27

3.35

3.42

3.4971.17

1.73 2.09

2.35

2.55

2.72 2.87

2.99

3.10

3.19

3.27

3.35

3.42

3.48g

88 1.17

1.72 2.08

2.35

2.55

2.72 2.87

2.98

3.09

3.19

3.27

3.35

3.423.4891.16

1.72 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.35

3.42

3.48:1.16

1.72 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.42

3.48;1.16

1.71 2.08

2.34

2.55

2.72 2.86

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.481.15

1.71 2.07

2.34

2.55

2.72 2.85

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48=1.15

1.71 2.07

2.34

2.55

2.71 2.85

2.98

3.09

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48>1.15

1.71 2.07

2.34

2.54

2.71 2.85

2.98

3.08

3.18

3.27

3.34

3.41

3.48?1.15

1.71 2.07

2.34

2.54

2.71 2.85

2.98

3.08

3.18

3.26

3.34

3.41

3.48@＞1A51.128

2.059

2.534

2.847

3.078

3.258

3.407B3.472

1.639

2.326

2.704

2.907

3.173

3.336测量系统的重复性与再现性102测量系统的重复性与再现性103图示分析----均值/链图分析:---

评价人之间的一致性---

测量系统的适用性119图示分析----归一化单值图120图示分析----归一化单值图121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----振荡图分析:---

评价人一致性---

异常读数---

零件与评价人的交互作用122图示分析----XY均值-基准图分析:---

线性---

评价人线性一致性123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B

10号零件124图示分析----散点图读数A

B

C1A

B

C2A

B

C3A

B

C

A

B

C4

5X

X

XX X

XX

X

XX

X

XX X

XX

XXX X

XX

X

XX

X

XX

X

X

X

X

XXXXX

X

XX

X

XX

X

X评价人零件分析:---评价人一致性---异常读数---零件与评价人的交互作用125计量型----均值极差法量具重复性和再现性报告126计量型----均值极差法评定原那么%R&R%R&R127﹤10%10~30%可接受临界%R&R﹥30%需改进计量型----均值极差法128分析:--重复性比再现性大1)仪器需要维护。2)量具刚度缺乏。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)评价人培训缺乏。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129计量型----均值极差法零件评价人均值图---示例130第七章属性类测量系统131计数型----短期研究橡胶软管内径通过/不通过塞规A评价人B评价人11G2G1G2G2GGGG3NGGGG4NGNGNGNG5GGGG6GGGG7NGNGNGNG8NGNGGG9GGGG10GGGG1方1

法：2个评价G

人，20个零G

件，每人试验G

2次。

G评定：每个零件4次结果一致那么接受。G

G

G

G132G

NG

G

G属性测量133分析例如136第八章方差分析137计量型----方差分析法（ANOVA）138ANOVA

〔Analysis

Or

Variance〕优点---

更精确估计方差。---

适用于任何试验调试。---

从数据中别离出更多的信息。缺点---计算量大，需要计算机。计量型----方差分析法（ANOVA）139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➢

+重复检验误差何时使用？140计量型----方差分析法（ANOVA）用公式表达：yijm=〔μ

+b〕+αi+βj+λij+eijmyijm----第i个零件，第j个评价人，第m次观测值。μ

----零件均值b----量具偏倚αi----第i个零件效应，均值为0，方差为σ2βj----第j个评价人效应，均值为0，方差为ω2λij----第i个零件与第j个评价人效应，均值为