MSA培训教材.ppt

1、,制作：廖建华 日期： 2011.4.17,测量系统分析 ISO/TS16949:2009之MSA培训教材,2,概 要,课程内容： 1：测量系统分析（MSA)介绍 2: 定义基本的测量术语 a: 稳定性 b: 偏倚 c: 分辨率 d: 线性 e:重复性 f: 在现性 3：简述测量系统研究前准备 4：测量系统分析 a：计量型测量系统分析 b：计数型测量系统分析,3,测量分析系统（MSA)介绍,术语定义： 测量：赋值(或数)给具体的事物,以表示它们之间在某一特 性上的关系. 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。 测量系统: 用来对被测量特性赋

2、值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。,4,测量分析系统（MSA)介绍,什么是MSA M:指Measurement 测量 S:指System 系统 A:指Analysis 分析,5,测量分析系统（MSA)介绍,6,测量分析系统（MSA)介绍,什么情况下做MSA 1：新生产的产品存在较大的产品变差（PV） 2：引进新仪器时验证仪器的重复性（EV) 3：测量操作更换新的人员时验证其再现性（AV) 4：易损耗之仪器必须注意其分析频率 5：验证对测量结果影响的因素如测量方法 测量环境等。,7,测量分析系统（MSA)介绍,测量值组成要素 Y = X + 测量值=真值+测量误差,真值不存在,

3、通过测量用数字体现的数据，并不是总能代表事实。因此，有 必要对数据的信赖性/可靠性进行确认,8,测量分析系统（MSA)介绍,MSA分析要确认的信息 1： 测量误差有多大？ 2： 测量误差的原因是什么？ 3： 测量工具是否具备足够的分辨率？ 4：重复测量也能得到相同的结果吗？ 5：用别的测量工具也能得到相同的结果吗？ 6：测量工具隨时间的推移是否保持稳定状态？ 7：怎样提高测量系统？,9,定义基本的测量术语,a：稳定性,是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。,稳定性,10,定义基本的测量术语,b: 分辨率,分辨率指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能

4、力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程 6(标准偏差)的十分之一。,11,定义基本的测量术语,C: 偏倚,偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。,偏倚,基准值,12,定义基本的测量术语,d:线性,线性是指量具在其工作范围內偏倚的变化规律,在全部测量范围内，测量值和基准值的差异保持稳定，说明其线性好,13,定义基本的测量术语,e:重复性 重复性是由一个人使用同一量具，對同一被测量特性进行多次重复测量所得结果之间的偏差，即为测量系统的重复性.,重复性,14,定义基本的测量术语,f:再现性,操作者B

5、,操作者C,操作者A,再现性,再现性是由不同的评价人，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。,15,测量系统分析前准备,测量系统研究准备： 1. 计划要使用的方法 2. 确定评价人的数量、样品数量及重复读数次数 3. 从日常操作该仪器的人中挑选评价人 4. 样品必须从过程中选取并代表整个工作范围 5. 仪器的分辨力应允许至少读取特性的预期的过程变差的十分之一 6. 确保测量方法（评价人与仪器）在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。,16,测量系统分析前准备,测量系统分析注意事项： 1. 必须按照随機顺序进行测量 2. 不应让评价人知道正在检查零件的编号 3. 测量计数

6、应估计到可得到的最接近的数字 4. 研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行 5. 每位评价人在整个研究过程中应采用相同的测量方法,17,测量系统分析,1：计量型测量系统分析（MSA）: 稳定性均值极差法 偏倚独立样本法 偏倚均值极差法 线性一元线性回归法 GRR均值极差法 GRR方差分析（ANOVA） 2：破坏性测量系统分析（MSA） 3：计数型测量系统分析（MSA）: 解析法 交叉法,18,计量型测量系统分析,确定某一测量仪器的稳定性是否为可接受. 同一评价人对同一样品进行多次测量的情况，通过对测量数据进 行统计分析，得出结论. 分析步骤： a: 取得包含1个零件的样本，选取了生产过程输

7、出范围中接近中 间值的一个零件. b: 指定1位操作员在不知情的情况下使用校验合格的量具，共测 量5组（25个子组）以上个零件进行测量，并重复3次，操作员所读数据进行记录，研究其设备的稳定性. c:试验完后，测试人员将量具测出数据计算均值、极差及控制 限，并制成均值极差控制图.,稳定性-极差均值法,19,稳定性-极差均值法,计量型测量系统分析,20,判定准则 均值图: 连续7点以上出现在中心线一侧 连续11点有10点出现在中心线一侧 连续14点有12点出现在中心线一侧 连续7点上升或下降 连续3点有2点落在警戒区内 连续7点有3点落在警戒区内 连续10点有4点落在警戒区内 极差图: 存在超出控

8、制限的点，说明失控,计量型测量系统分析,21,偏倚独立样本法 什么是偏倚独立样本法？ 指利用一个标准样件对测量系统进行偏倚的分析方法 前提条件： 只有测量系统处于统计稳定状态时，进行偏倚研究才有意义,计量型测量系统分析,22,偏倚独立样本法 分析步骤 1：获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。 如果得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室测量这个零件n10次，并计算这n个读数的均值。把均值作为“基准值”。 2：可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样本是理想的。完成此步后，用线性研究分析数据。让一个评价人，以通常方法测量样本10次

9、以上.,计量型测量系统分析,23,偏倚独立法样本法 3：结果分析数据法,计量型测量系统分析,24,偏倚独立法样本法 判定规则 因为0落在上述偏倚的95%置信区间之内，所以偏倚等于0的假设在a=5%的水平上是可以接受的.,计量型测量系统分析,25,线性,进行研究 线性按以下指南评价： 1）选择g5 个零件，由于过程变差，这些零件测量值覆盖量具的操作范围。 2）用全尺寸检验测量每个零件以确定其基准值并确认了包括量具的操作范围。 3）通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m10次。 随机的选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化。,计量型测量系统分析,26,结果分析作图法 4 计算每次测量的

10、零件偏移及零件偏移均值 5 在线性图上划出相对于参考值的每个偏移和偏移平均值,应用以下公式，计算并画出最适合的线及该线 的置信度区间；该线公式是,这里，是基准值， 是偏移均值,线性,计量型测量系统分析,27,线性,计量型测量系统分析,28,GR&R 均值极差法,均值极差法(Xbar&R)是一种可提供测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。种可以将测量系统的变差分成两个部分重复性和再现性，而不是他们的交互作用 。,计量型测量系统分析,29,GR&R 均值极差法；,进行研究 尽管评价人数量、试验次数和零件数是可变的，但我们下面的讨论反映了研究中条件的优化。详细的程序是： 1、获得一个样本零

11、件数n大于5，应代表实际的或期望的过程变差范围； 2、选择评价人为A，B，C等。零件的号码从1到n，评价人不能看到零件编号。（盲测）,计量型测量系统分析,30,3、如果是正常测量系统的一部分，应校准量具。让评价人A以随机的顺序测量n个零件，将测量结果输入第一行（如使用MINITAB应输入“数据”栏）。 4、让评价人B和C测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，输入数据到第6行和11行。 5、用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第2，7，12行，在适当的列记录数据，如果需要试验3次，重复循环并输入数据到3，8，13行。,GR&R 均值极差法,计量型测量系统分析,31,6、如果评

12、价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让评价人A测量所有的10个零件输入数据于第1行，然后评价人A以不同的顺序读数，记录结果于第2，3行，让评价人B，C同样做。 依公式计算直接用表计算。,GR&R 均值极差法,计量型测量系统分析,32,%R&R接受准则： a. %R&R30%不能接受，必须改进。 此外，ndc取整数，且应该大于等于5。,计量型测量系统分析,33,结果分析: 当重复性(EV)大于再现性(AV)时，原因可能是： 仪器需要保养； 量具应重新设计来提高刚度增强； 量具的夹紧或零件定位的方式需要改进； 存在过大的零件变差。 当再现性(AV)大于重复性(EV)时： 评价人员需要更好的培

13、训如何使用量具及数据读取方式； 量具刻度盘上的刻度不清楚； 需要某些夹具协助评价人员来提高使用量具的一致性。,计量型测量系统分析,GR&R 均值极差法,34,方差分析法中，变差分为4类：零件、评价人、量具、零件与评价人的交互作用； 优点（与均值-极差法相比）： 1、适用于任何试验调试； 2、更精确地估计方差； 3、可以从试验数据中分离出更多的信息； 缺点：计算复杂，需借助计算软件；对分析人员要求高；,计量型测量系统分析,GR&R 方差分析法,35,计数型测量系统分析,案例背景: 某生产制程PPk =0.5,将使用计数型量具（如通/止量具）以剔除不合格品，需对量具进行测量系统分析。 研究准备 代表整个生产范围的