msa测量系统培训教材.ppt

1、Quality & Satisfy,深圳德信诚经济咨询有限公司,公司地址：东莞市长安镇长安图书馆左侧电梯四楼 邮政编码:523850 联系人： 马小姐 qq： 1425983954 http：/ E-MAIL： TEL: 0769 85092880FAX:测 量 系 统 分 析 MSA,Measurement Systems Analysis,1、测量数据的质量,测量系统：用来对被测特性 赋值的操作、程序、量具、 设备、软件以及操作人员 的集合；用来获得测量结 果的整个过程。 一个测量系统在多次测量一个对象 时，测量的数据会有差异。在稳

2、定的条件下，其结果具有统计特 性，即呈正态分布。,1、测量数据的质量（续）,表征质量数据质量最通用的统计特性是偏倚和方 差。 低质量数据最普通的原因之一是数据变差太大。 一组测量的变差大多是由于测量系统与它的环境 之间的交互作用造成的。 管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。,2、测量系统的统计特性,理想的测量系统是零偏倚和零方差的统计特性。 但这种测量系统不存在。 除偏倚和方差外，还有成本、使用容易程度等一些要求。,2、测量系统的统计特性（续）,所有测量系统共有的特性： 测量系统必须处于统计控制中， 这意味着测量系统中的变差只能 是由于普通原因而不是由于特殊 原因。 测量系统的变异必须

3、比制造过程 的变异小。 变异应小于公差带。 一般来说，测量精度是过程变异 和公差带两者中较高者的十分之 一。 测量系统最大的变差应小于过程 变差和公差带两者中的较小者。,3、标准,测量标准等级： 国家标准（政府机构管理）第一级标准 第二级标准（公司、研究所拥有）工 作标准（用于生产） 标准等级逐渐传递使用“校准”程序。 使用可溯源标准是确定测量系统的精度的唯一方法。 可溯源标准特别有助于减少某些生产者和顾客 之间的测量结果不一致而产生的矛盾。,4、工作指南,测量系统评定分两个阶段试验 第一阶段试验是要了解该测量过程并确定 该测量系统能否满足我们的需要： 确定测量系统是否具有所需要的统计特性。

4、发现什么环境因素对测量系统有显著影响。 第二阶段试验是一个测量系统应持续具有 恰当的统计特性，这通常作为机构的正常 校准程序、维护程序、计量程序的一部分 日常工作来完成。,4、工作指南（续）,试验程序应完全文件化： 示例 选择待测项目和试验程序应用的规范 收集、记录、分析数据的详细说明 关键术语和概念 需要使用的特殊标准 评定时间、评定机构、结果的反应与责任。,5、选择/制定试验程序,选择的方法取决于 许多因素，其中 许多因素必须针 对被评定的测量 系统一件一件确定,评定方法应考虑： 溯源性 使用盲测 试验成本 试验所需时间 术语定义 与其他测量系统对比 试验评定的间隔期 其他特殊问题,二、评

5、定测量系统的程序,引言 测量系统的分析 测量系统研究的准备 计量型测量系统研究 示例,（一）引言,在汽车行业，评价生产环境中 的测量系统的程序是评定下列 统计特性：重复性、再现性、 偏倚、稳定性、线性。 常常用来评价的只是重复性和 再现性两项特性的程序，称为 “R和R”。,试验时评价量 具和操作者的 能力好过实际 正常使用。所 以最好采用标 准的盲测方法。,1、测量有关的问题,评价测量系统需要确定三个基本问题： 测量系统有没有足够的分辨力？ 测量系统在一定的时间内是否在统计上保 持一致？ 统计性能在预期范围内是否一致，并且用 于过程分析或控制是否可接受？,2、测量系统变差的类型,测量系统误差分

6、为五种：重复性、再现性、偏倚、 稳定性、线性 测量系统研究的目的之一是：测量系统与环境交互 作用时，获得有关测量变差和类型的信息 在一般生产过程中确认重复性和基准偏倚，以及为 它们确定合理的极限，比提供高重复性和特别准确 的量具更实际。,2、测量系统变差的类型（续）,应用这种研究可提供： 接受新的测量设备的准则 一种测量设备与另一种比较 评价怀疑有缺陷的量具的根据 维修前后测量设备的比较 计算过程变差，以及生产过程的可接受性水平 作出量具特性曲线的必要信息。接受某一真值零件 的概率。,（二）测量系统的分析,描述测量系统变差的特性 测量系统的分辨力 稳定性 偏倚 重复性 再现性 零件间的变差 线

7、性,1、描述测量系统变差的特性,位置 稳定性 偏倚 线性 宽度和范围 重复性 再现性,2、测量系统的分辨力,数据分级对控制与分析 活动的影响,分析： 不能对过程参数估计，只能表明过程是否在生产合格产品 用于控制：与规范相比过程变差较小 过程变差上的损失函数很平缓 过程变差的主要原因导致均值偏倚。,2、测量系统的分辨力（续）,分析： 只能提供粗劣的估计，一般对过程参数及指数的估计不可接受 用于控制： 可产生不敏感的计量控制图 分析： 可用于计量控制图，建议使用。,2、测量系统的分辨力（续）,足够的分辨率为过程的6（标准偏 差）的十分之一。,3、稳定性,测量系统在某持续时 间内测量同一基准或 零件

8、的单一特性时获 得的测量值总变差。,3、稳定性（续）,统计稳定性和随时间变化的稳定性 影响稳定性的因素和外部条件 时间 长期稳定性和短期稳定性 预热期 温度影响 检具磨损 腐蚀作用,3、稳定性（续）,努力使用测量系统对所有产生统计不稳定性的条件不敏感。 优先考虑主要影响测量系统的因素。使用过程改进工具，如因果图等。 利用控制图来确定统计稳定性，测量基准件，发现失控信号。,4、偏倚,测量结果的观察 平均值与基准值 的差值。,4、偏倚（续）,通过更高级别的测量设备进行多次测量， 平均后来确定基准值。 基准值与几个评价人的观察平均值进行比 较 或让一个评价人测量同一个零件至少10次,4、偏倚（续）,

9、如果偏倚比较大，查看可能的原因： 基准的误差 磨损的零件 制造的仪器尺寸不对 仪器测量非代表性特性 仪器没有正确校准 评价人员使用仪器不当,5、重复性,由同一个人，采用一种测量仪器，多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差。,5、重复性（续）,重复性变差的两个一般原因： 仪器自身问题 零件在仪器中位置变化 测量的极差代表上述变差，极差图显示测 量过程的一致性。,6、再现性,由不同的评价人，采用 相 同的测量仪器，测 量 同一零件的同一特 性时测量平均值的变 差。,6、再现性（续）,测量过程的再现性表明评价人的变异性 是一致的。,7、零件间的变差,工艺过程中反映出来的加工零件尺寸的变差或零

10、件在公差范围内波动理应大大超出重复性测量变差。 如果零件间的变差（过程极差）隐蔽在重复性中，则此测量系统用于分析过程是不可接受的。,8、线性,在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。,8、线性（续）,在测量仪器的工作范围内选择一些零件可确定线性。 先确定各个零件的偏倚值 作线性图或计算线性回归线 评价回归线是否有很好的线性拟合，能否可接受。,（三）测量系统研究的准备,实施测量系统研究之前先进行充分的计划和准备。 1、计划使用方法，确定评价人在校准或使用中产生的影响。 2、确定评价人的数量，样品数量及重复读数次数，考虑： a)尺寸的关键性关键尺寸样品多，试验多 b)零件的结构大而重的零件可样品少，

11、试验多。,（三）测量系统研究的准备（续）,3、评价人应从日常操作者中选择 4、样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围（或变差 范围），对每个零件编号。 5、仪器的分辨力应允许为预期过程变差的十分之一。,（三）测量系统研究的准备（续）,6、确保测量方法（即评价人和仪器）在按照规定的测量步骤测量特征尺寸： a)测量应按照随机顺序，确保研究过程中产生的任何漂移或变化随机分布；评价人不宜知道零件的编号，研究人要记录评价人，零件号，第几次试验。 b)读数可估读刻度的一半 c)研究工作由认真仔细的人员进行 d)每一位评价人应采用相同的方法（包括所有步骤）来获得数据。,（四）计量型测量系统研究,确定稳定性

12、 确定偏倚 确定重复性和再现性 确定线性,1、确定稳定性,选一样品，确定其基准值（在测量范围内，必要时选最高、最低、和中间三个样品） 根据经验，定期测量基准样品3-5次 在X-R控制图中标绘数据,确定控制限并判断曲线控制状态 计算测量过程标准偏差并与总过程偏差进行比较，确定结果是否适用。,2、确定偏倚,取一个可追溯性标样或经高一级测量的产品作为基准值 让一位评价人以通常方法测量该零件10次 计算读数的平均值 计算： 偏倚=观测平均值-基准值 过程变差=6极差 偏倚%=偏倚过程变差。,3、确定重复性和再现性,可以运用多种不同的技术，如极差法，均值和极差法，方差分析法。,零件的内变差可能影响到重复

13、性和再现性的判定。在测量时宜标识测量位置。,3、确定重复性和再现性（续） 均值和极值法,均值和极值法是一种提供测量系统重复性和再现 性估计的数学方法，它允许把测量系统分解成重 复性和再现性 简化为数据表形式进行计算分析。,3、确定重复性和再现性（续）,量具重复性和再现性（RR)的可接受性准则是： 低于10%的误差测量系统可接受； 10%30%的误差根据应用的重要性，量具成本，维修的费用等可能是可接受的。 大于30%的误差测量系统需要改进。进行各种努力发现问题并改正。,3、确定重复性和再现性（续）,如果重复性比再现性大，原因可能是： 仪器需要维护 量具应重新设计来提高刚度 夹紧和检验点需要改进 存在过大的零件内变差,3、确定重复性和再现性（续）,如果再现性比重复性大，原因 可能是： 评价人需要更好的培训 量具刻度盘上刻度不清楚 需要某种夹具帮助评价人提 高使用量具的一致性。,4、确定线性,选择5个零件，要复盖整个量程 在高一级量具中确定其基准值 评价人之一测量每一个零件12次 计算每个零件的平均值和偏倚平均值 画出线性图,4、确定线性（续）,计算： Y=a+bx A=xy-(x yn) x2-(x)2 B= y n-a ( x