MSA测量系统分析培训课件

测量系统分析培训(MSA)1MSA测量系统分析培训课件第1页我们共同课堂约定请将手机调到静音或关掉请勿任意走动、交谈、接听电话

保持教室宁静并按照座位就坐

请按时到课，不要随便走出MSA测量系统分析培训课件第2页测量(Measurement)对某详细事物赋予数字(或数值),以表示它们对于特定特征之间关系.赋予数字过程被定义为测量过程,而数值指定被定义为测量值量具(Gage)是指任何用来取得测量装置.经常是尤其用在工厂现场装置,包含通/止规(GO/NOGO)第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第3页第一章术语/定义测量数据质量在稳定条件下,使用某测量系统对某特定特征值进行屡次测量,假如这些测量值与该特征值参考值”靠近”,那么数据质量就称为”高”;一样,假如部份或全部测量值与参考值相差”很远”,则称数据质量很低.通惯用描述测量数据质量统计特征是某测量系统偏倚(相对于参考值位置)及变差(数据分布宽度)MSA测量系统分析培训课件第4页测量系统(Measurementsystem)是对测量单元进行量化或对被测特征进行评定,其所使用仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设集合;也就是说,用来取得测量结果整个过程。

第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第5页真值(TrueValue)真值是被测零件“实际值”,尽管该值不被知道且无法知道,但它是测量系统目标,全部个别值尽可能(经济)与该值靠近.参考值常被看成真值最正确近似值.第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第6页可追溯性(Traceability)经过一个完整比较链追溯到要求参考标准(通常为国家或国际标准)测量特征或标准值,都含有一定不确定度.在工业界许多情况,测量可追溯性可能追溯到用户和供方双方同意参考值或一致标准.第一章术语/定义生产用量具工作标准参考标准国际(国家)标准MSA测量系统分析培训课件第7页分辩力(Discrimination)是指一个测量仪器能够检测并忠实地显示相对于参考值改变量.通常也被称为可读性或解析度.10:1规则:测量设备要能分辩出过程变差最少十分之一以上.第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第8页测量不确定度(Uncertainty)是国际上用来描述一测量值质量术语.不确定度是测量可靠性一个量化表示.这种概念可简单表示为:测量实际值=测量观察值(结果)±U不确定度是测量值范围、经过一个置信区间定义、与测量结果相关,并预期包含测量真值.MSA专注于了解某测量过程,确定这测量过程中误差大小,并评定这测量系统是否适合用于产品和过程控制;MSA提升了解和改进(减小变差).第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第9页测量系统分析

测量系统分析是用于确定测量装置与零件变差或公差相比误差。

观察值=真值+测量误差

总变差=产品变差+测量变差在进行SPC前必须进行MSA。第一章术语/定义MSA测量系统分析培训课件第10页位置变差(LocationVariation)1.准确度(Accuracy):与真值或可接收参考值“靠近”程度.2.偏倚(Bias):观察到测量平均值与参考值之间差值,是测量系统系统误差所组成.第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第11页位置变差(LocationVariation)3.稳定性(Stability)随时间改变偏倚值.别名:漂移(drift)※一个稳定测量过程在位置方面是处于统计上受控状态.第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第12页位置变差(LocationVariation)3.线性(Linearity):在量具工作量程内偏倚改变量,是测量系统系统误差所组成.第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第13页宽度变差(Widthvariation)1.准确度(Precision):每个重复读数之间”靠近”程度,是测量系统随机误差所组成.

2.重复性(Reproducility):一个评价人使用同一测量仪器,对同一零件同一特征进行屡次测量下变差.通常称为E.V—设备变差(EquipmentVarition)第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第14页宽度变差(Widthvariation)3.再现性(Reproducibility):不一样评价人采取相同量具,测量同一个零件,同一个特征测量平均值变差.第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第15页系统变差(SystemVariation)1.能力(Capability)短期内读数改变量2.性能(Performance)长久读数改变量,以总变差为基础.3.不确定度(Uncertainty)相关被测值数值预计范围,相信真值都被包含在该范围内.第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第16页变差起源与全部过程类似,测量系统变差起源是因为普通原因和特殊原因造成.为了控制测量系统变差:1.识别潜在变差起源2.消除(如有可能话)或监控这些变差起源.S.W.I.P.E被用来表示一个普遍化测量系统为了达成被要求目标,有六个必要原因.能够考虑作为整个测量系统一个误差模型.S:标准W:工作件(零件)I:仪器P:人/程序E:环境第二章测量系统变差MSA测量系统分析培训课件第17页测量系统研究目标取得测量系统与所处环境有相互作用时,其产生测量变差类型和结果讯息,应用这种研究可提供:

●接收一新测量设备准则

●一个测量装置与另一个测量装置比较

●评价一个疑似不充分量具依据

●测量设备维修前后比较

●为计算过程变差以及生产过程可接收程度必要组成元素

●描绘量具性能曲线必要信息.量具性能曲线是指接收某●一零件真值概率.第三章计量型测量系统研究●TS16949要求必须对控制计划中指示全部检验、测量和试验装置进行测量系统分析。MSA测量系统分析培训课件第18页测量系统研究准备1.计划所使用方法:有些量测系统能够忽略再现性影响,比如:只需按一下按钮,测量结果就能够打印出来测量系统2.应该事先确定评价人人数,抽样零件数量,及重复读数数量等(注意:考虑尺寸关键性,零件形态)3.评价人应该从那些正常操作该仪器人员中选择第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第19页第三章测量系统分析和研究测量系统研究准备4.样品选择:能代表生产过程变差样品5.仪器应该有足够分辩力,比如:假如过程变差为0.01,则量测设备应该读出0.001改变量.确保测量方法是测量特征尺寸,并遵照已定义测量程序.MSA测量系统分析培训课件第20页稳定性研究步骤:1.取得一样件并建立其可追溯到相关标准参考值.2.以一定周期基础(天天、每七天)测量基准件三到五次3.将数据按时间次序画在X&R图或X&S控制图上4.结果分析--------图示法建立控制限,使用控制图分析法来评价是否有不受控或不稳定情况.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第21页稳定性研究范例为了确定某一新测量仪器稳定性是否为可接收,过程小组选取了生产过程输出范围中靠近中间值一个零件.该零件被送到了测量试验室,经测量其参考值确定为6.01.小组每班测量该零件5次,共测了四面(20个子组);搜集到全部数据后,画出了X&R图.从控制图分析表明测量过程处于稳定状态,因为没有显著可见特殊原因结果发生第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第22页用于稳定性分析控制图第三章测量系统分析和研究6.3UCL=6.267LCL=5.746CL=6.021子组010206.26.16.05.95.85.7样件平均UCL=1.010LCL=0CL=0.4779样件极差0.50.01.0MSA测量系统分析培训课件第23页造成不稳定可能原因:

◎仪器需要校准,缩短校准周期

◎仪器或设备或夹具磨损

◎正常老化或损坏

◎维护保养不好---空气,动力,液体,过滤器,腐蚀,尘土,清洁

◎基准磨损或损坏,基准误差

◎不适当校准或使用基准设定

◎仪器质量不好---设计或符合性

◎仪器缺乏稳健设计或方法

◎不一样测量方法—作业准备,载入,夹紧,技巧

◎环境改变—温度,湿度,振动,清洁

◎错误假设,应用常数不对

◎应用—零件数量,位置,操作者技能.疲劳,观察误差(易读性,视差)第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第24页偏倚研究步骤:1.取得一个样件,而且建立其与可追溯到相关标准参考值.(能够在工具室里测量该零件n≥10次,并计算这n个读值平均值,将该平均值视为参考值)2.让一个评价者以正常方式测量样件n≥10次3.结果分析----图示法画出这些数据据相对于参考值直方图.使用专业知识评审这直方图,从而确定是否存在任何特殊原因或异常点.假如不存在,继续分析.对n＜30时,对任何解释或分析时,要能尤其注意.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第25页偏倚研究结果分析---数值法4.计算n个读值平均值:X=∑Xi/n5.计算重复性标准差:σ重复性=

公式中d2可从查表确定,取g=1,且m=n.(g:子组数量,m:子组大小)最大值(Xi)-最小值(Xi)d2第三章测量系统分析和研究nn=1MSA测量系统分析培训课件第26页偏倚研究6.确定偏倚t统计值偏倚=观察到平均测量值—参考值

σb=σr/√nt=7.假如0落在偏倚值附近1-α置信度界限内,则偏倚在α水准上是能够接收.

偏倚-「σb

〔tv,1-α/2〕」≤0≤偏倚+「σb

〔tv,1-α/2〕」

公式中:v能够查表得到,tv,1-α/2能够利用标准t分布表中查到

※假如α置信度水准不是使用预设值0.05(95%置信度),则应该得到用户同意.偏倚σb第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第27页偏倚研究范例一个制造工程师对一个已证实没有线性误差,且基于一份已文件化过程变差描述来评价测量系统偏倚:在该测量系统操作范围内选取了一个零件,经过对该零件进行了全尺寸测量来确定它参考值,然后由主要操作者测量该零件15次.数据以下:第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第28页偏倚研究数据表

测量次数序号测量值(参考值=6.00)偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第29页经过使用散布图和统计软件,得到了直方图和数值分析结果

频率5.66.26.36.45.96.06.15.85.701234偏倚研究直方图第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第30页数值分析结果

第三章测量系统分析和研究n(m)平均值

X

标准差

σr平均值标准误差,σb测量值156.00670.225140.05813参考值=6.00,α=0.05,g=1,d2=3.55统计t值df显著t值偏倚偏倚95%置信度区间下限上限测量值0.115310.82.2060.0067-0.12150.1319因为0落在偏倚置信度区间内(-0.1215,0.1319),该测量系统偏倚是能够接收,在实际使用时不会带来额外变差起源.MSA测量系统分析培训课件第31页偏倚研究分析假如偏倚在统计上不等于0,检验是否存在以下原因:

●基准件或参考值有误,检验制订标准件程序

●仪器磨损(会在稳定性分析中展现出来)

●仪器产生错误尺寸

●仪器所测量特征有误

●仪器没有经过适当校准(对校准程序进行评审)

●评价者使用仪器方法不正确(对作业指导书评审)

●仪器纠正指令错误

假如偏倚不能调整到零,经过变更程序(如:对每个读值依据偏倚进行修正)还可能继续使用该测量系统,但要取得用户同意.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第32页线性研究步骤1.因为存在过程变差,选择g≥5个零件,使这测量涵盖这量具整个工作量程.2.对每个零件进行全尺寸测量,从而确定其参考值,并确定涵盖了这量具工作量程3.让经常使用该量具操作者测量每个零件m≥10次(要随机选取零件,从而降低评价人对测量中偏倚”记忆”结果分析----图示法4.计算零件每次测量偏倚,以及每个零件偏倚平均值.偏倚i,j=Xi,j—(参考值)i;再计算:第三章测量系统分析和研究j=1mm偏倚=∑偏倚i,jMSA测量系统分析培训课件第33页线性研究5.在线性图上画出相对于参考值每个偏倚及偏倚平均值(参见图)6.应用以下公式,计算并画出最适当线及该线置信度区间.对最适当线,用公式:式中Xi=参考值,Yi=偏倚平均值,以及

第三章测量系统分析和研究∑x-(∑x)/(gm)22∑xy-(∑x∑y/(gm))a==斜率(slope)Y=axi+bb=y-ax=中心(intercept)MSA测量系统分析培训课件第34页对于一个已知x0,α置信区间为:上限:下限:式中:b+ax-｛t(gm-2),(1-α)/2〔1/(gm)+s*√(x0-x)/∑(xi-x〕｝22b+ax+｛t(gm-2),(1-α)/2〔1/(gm)+s*√(x0-x)/∑(xi-x〕｝22S=√(∑yi-b∑yi-a∑xiyi)/(gm-2)2第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第35页线性研究7.画出“偏倚=0”线,并对图进行评审,以观察是否存在特殊原因,以及线性是否可接收.假如偏倚=0整个直线都位于置信区间以内,则称该测量系统线性是可接收.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第36页线性研究范例某工厂检验员对某过程引进了一套新测量系统.作为PPAP一部份,需要对测量系统线性进行评价,依据已文件化过程描述:在测量系统全部工作量程范围内选取了五个零件,经过对每个零件进行全尺寸检验从而确定他们参考值,然后由主要操作者对每个零件测量12次.在分析中,这些零件是随机抽取.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第37页12345测量次数12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.402.004.008.0010.006.00零件参考值第三章测量系统分析和研究线性研究数据表MSA测量系统分析培训课件第38页12345偏倚10.71.1-0.2-0.4-0.920.5-0.1-0.3-0.3-0.730.40.2-0.1-0.2-0.540.51.0-0.1-0.3-0.750.7-0.20.0-0.2-0.660.3-0.10.1-0.2-0.570.5-0.10.0-0.2-0.580.5-0.10.1-0.3-0.590.4-0.10.4-0.2-0.4100.40.00.3-0.5-0.8110.60.10.0-0.4-0.7120.4-0.20.1-0.3-0.6偏倚平均值0.4916670.1250.025-0.29167-0.616672.004.008.0010.006.00零件参考值第三章测量系统分析和研究线性研究数据---中途结果MSA测量系统分析培训课件第39页线性研究范例图第三章测量系统分析和研究倚偏02310456798-11参考值偏倚=0回归----95%置信区间★偏倚平均值★★★★★Y=0.73667-0.131667X;R-Sq=71.4%线性研究----图示分析法(本测量系统存在一线性问题)MSA测量系统分析培训课件第40页重复性和再现性研究(均值--极差法)是一个可同时对测量系统提供重复性和再现性预计值研究方法.GageR&R是“量具(Gage)重复性(Repeatability)再现性(Reproducibility)”字首字母缩写。步骤:1.取得一个能代表过程变差实际或预期范围样本,为n＞5个零件样本2.给评价人编号为:A,B,C等,并将零件从1到n进行编号,但零件编号不要让评价人看到3.对量具进行校准,假如这是正常测量系统程序中一部份话.让评价人A以随机次序测量n个零件,并将结果统计在第1行.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第41页重复性和再现性研究(平均值和极差法)4.让评价人B和C依次测量这些一样n个零件,不要让他们知道他人读值;然后将结果分别统计在第6行和第11行.5.用不一样随机测量次序重复以上循环,并将数据统计在第2,7和12行;例:假如被测量是7号零件,则数据对应统计在标有零件7栏位中.重复三次.6.当测量大型零件或不可能同时取得数个零件时,第三步到第五步变更为:(ⅰ)让评价人A测量第一个零件并将读值统计在第1行;让评价人B测量第一个零件并将读值统计在第6行;让评价人C测量第一个零件并将读值统计在第11行.

第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第42页重复性和再现性研究(平均值和极差法)(ⅱ)让评价人A重新测量第一个零件并将读值统计在第2行;评价人B重新测量第一个零件并将读值统计在第7行;评价C重复测量第一个零件并将读值统计在第12行.假如需要进行三次测量,则重复以上循环,并将数值统计在第3,8和13行中.7.假如评价人处于不一样班次,能够使用一个替换方法.让评价人A测量全部10个零件,并将读值统计在第一行;然后让评价人A按照不一样次序重新测量,并将读值统计在第2行和第3行.评价人B和评价人C也一样做第三章测量系统分析和研究量具重复性和再生性数据搜集表(见下表)MSA测量系统分析培训课件第43页第三章测量系统分析和研究评价人/测量次数零件12345678910平均值A123平均值Xa=极差Ra=B123平均值Xb=极差Rb=C123平均值极差Xc=零件平均值Rc=(Ra=+Rb=+Rc=)/(评价人数=3)=RXDIFF=最大值X-最小值XUCLR=R*D42次测量时,D4=3.27;3次测量时,D4=2.58.1369121518MSA测量系统分析培训课件第44页计算公式

1.重复性—设备变差(EV)EV=R*K12.再现性—评价人变差(AV)AV=√(XDIFF*K2)--(EV/(nr))其中:n=零件数,r=测量次数XDIFF=零件最大平均值-最小平均值3.重复性和再现性(GRR)GRR=√EV+AV试验次数K120.886230.590822评价人数量K220.707130.523122第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第45页计算公式4.零件变差(PV)PV=RP*K35.总变差TV=√GRR+PV=√EV+AV+PV零件数量K320.707130.523140.446750.403060.374270.353480.337590.3249100.314622222第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第46页计算公式6.分类计算:

(1)%AV=100*(AV/TV)(2)%GRR=100*(GRR/TV)(3)%PV=100*(PV/TV)注意:每个原因所占百分比之和将不等于100%假如重复性大于再现性,可能原因是:1.仪器需要维修2.可能需要对量具进行重新设计,以取得更加好严格度3.需要对量具夹紧或固定装置进行改进4.零件内变差太大假如再现性大于重复性,原因可能是:1.需要更加好对评价人进行怎样使用和判读该量具仪器培训2.量具校准,刻度不清楚.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第47页%GR&R等級%GR&R≦10%E(Excellent)10%＜%GR&R≦30%G(good)%GR&R＞30%U(Unacceptable)%GR&R接收准则第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第48页结果分析----图示法(平均值与极差图)以零件编号次序画出由每个评价人对每个零件屡次读值平均值.(该图可用来确认评价人之间一致性)控制限以内区域表示测量敏感性,因为研究中所使用零件代表了过程变差,大约二分之一或二分之一以上平均值应该落在控制限以外.假如少于二分之一数据点落在控制限之外,则测量系统有效分辩力不足或样本不能代表预期过程变差.

第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第49页图例(平均值图)

第三章测量系统分析和研究0UCLLCL-1-2-3123评价人A评价人B评价人C对图进行评价:测量系统有足够解析度来测量橛本零件代表过程差.没有发觉显著评价人与评价人之间差异.MSA测量系统分析培训课件第50页图例(极差图)

极差图被用来确定过程是否受控以及确认评价人对每个零件测量过程一致性.原因是不论测量误差可能有多大,控制限将包含该误差.将由每个评价人对每个零件屡次测量读值极差,画在一个包含了极差平均值和控制限标准极差图上;假如全部极差受控,说明全部评价人都进行了相同工作.假如某个评价人是在控制限之外,则说明他使用方法与其它人不一致.假如全部评价人都有些超出控制范围点,则说明该测量系统对评价人技巧较敏感,需要进行改进以取得有效数据.第三章测量系统分析和研究MSA测量系统分析培训课件第51页第三章测量系统分析和研究UCLLCLCL0.00.51.0极差评价人A评价人B评价人C评审以上图表:评价人之间变差存在差异MSA测量系统分析培训课件第52页计数型测量系统是一个测量数值为一有限分类数量测量系统.它与能取得一连串数值结果计量型测量系统截然不一样.比如:通止规(Go/NoGauge)只有两种结果;目视标准,可能产生几个分类:非常好,好,普通,差,非常差.第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第53页风险分析方法----假设性试验分析案例情景某生产过程处于统计受控状态,其性能指数为PP=PPK=0.5,这是不可接收.因为过程正在生产不合格产品,于是被要求采取遏制办法方便从生产过程中挑出不可接收产品.第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第54页详细遏制办法是:小组采取一个计数型量具来对每个零件与一指定限值进行比较,假如满足限值则可接收该零件,不满足就拒收(通/止规)第四章计数型测量系统研究0.50.40.6LSL=0.450USL=0.550过程范例与测量系统相关灰色区域0.4500.550MSA测量系统分析培训课件第55页详细步骤:1.小组使用了一个%GRR为公差(选过程变差和公差中较小)25%特定量具.因为还没被小组文件化,所以需要对该测量系统进行研究.小组决定从过程中随机选取50个零件,以取得涵盖了整个过程范围零件.2.使用3名评价人,每位评价人对每个零件测量3次.统计数据于表中..第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第56页注:1表示可接收,0表示不可接收,+表示在下限区合格,-表示在上限区合格,X表示在灰色区零件A-1A-2A-3B-1B-2B-3C-1C-2C-3参考参考值代码111111111110.46901+211111111110.509015+300000000000.576459-400000000000.566152-500000000000.570360-4800000000000.587583-4911111111110.483803+5000000000000.446697-第四章计数型测量系统研究3.计量型研究数据表:MSA测量系统分析培训课件第57页4.假设试验分析---交叉表法因为小组不知道零件参考决定,他们展开了交叉表格(Cross-tabulations)来比较每个评价人与其它人结果.B总计.001.00A..00数量期望数量4415.7634.350501.00数量期望数量331.39768.7100100总计数量期望数量4747.0103103.0150150.0A*B交叉表第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第58页B总计.001.00B.00数量期望数量4216.0531.04747.01.00数量期望数量935.09468.0103103.0总计数量期望数量5151.09999.0150150.0B*C交叉表第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第59页B总计.001.00A..00数量期望数量4317.0733.05050.01.00数量期望数量834.09266.0100100总计数量期望数量5151.09999.0150150.0A*C交叉表第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第60页这些表格目标在于确定评价人之间一致性程度.为确定这一致性,小组使用了Kappa,这是用来衡量两个评价人对同一物体进行评价时,其评定结果一致性.Kappa=1时表示有完全一致性,为0时表示一致性不比可能性来得好.计算公式:P0=在对角栏框中,观察百分比总和Pe=在对角栏框中,期望部份总和则:Kpaap=P0-Pe1-Pe第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第61页通常百分比法则:Kappa值大于0.75则表示有很好一致性(最大值等于1);Kappa值小于0.4则表示一致性不好.经过对以上评价人计算了Kappa程度,小组得到以下结论:KappaABCA0.860.78B0.860.79C0.780.79分析表明全部评价人与其它评价人之间有良好一致性.但不能告诉我们这测量系统从坏零件中挑选出好零件能力.第四章计数型测量系统研究MSA测量系统分析培训课件第62页使用新信息建立另一组交叉表,方便将每个评价人与参考决定比较.第四章计数型测量系统研究参考总计.001.00A..00数量期望数量45