MSA测量系统的重要性分析

测量系统分析MeasurementSystemAnalysis,课程内容,基本概念测量系统的统计特性MSA的重要性MSA在生产过程中的位置MSA分析的对象测量误差的来源测量系统应有的特性GRR对能力指数Cp的影响,课程内容,计量型分析稳定性分析偏倚分析独立样本法线性分析重复性和再现性分析计数型分析风险分析法破坏性分析,基本概念,测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的值定义测量值。量具：任何用来获得测量结果的装置，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。,测量仪器分辨率（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%）,测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0B=2.0,A=2.25B=2.00,因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的差异要大，两个部件将出现相同的测量结果。,第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差异要小，部件将产生不同的测量结果。,注意：显示或者报告的位数不一定就是仪器的分辩率。如：测量值为：29.075，29.080，29.085，其分辩率就可能不是0.001，而是0.005,盲测（blindmeasurement):是指在实际测量环境下，由一事先不知道对该测量系统进行评估的操作者所获得的测量结果。如：测量系统分析人员将评价的510个零件予以编号，然后要求评价人A用测量仪器将这些已编号的510个零件第一次进行依次测量（注意：每个零件的编号不能让评价人知道和看到），同时测量系统分析人员将评价人A第一所测量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，当评价人A第一次将510个零件均测量完后，由测量系统分析人员将评价人A已测量完的510个零件重新混合，然后要求评价人A用第一次测量过的次测量仪器对这些已编号的510个零件第二次进行依此测量，同时测量系统分析人员将评价人A第二次所测量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，第三次盲测以此类推。,普通原因,也叫一般原因、偶然原因，是引起变差的一种因。这类原因特点是数量多、始终存在、相互独立且不易识别，其中每个原因的影响只是构成总变差的一个很小的分量。消除或纠正这类原因，需要管理决策，改进过程和系统。若过程仅仅存在普通原因造成的变差，则该过程处于统计控制状态，简称过程“受控”，再SPC图中表现为无点出界且点的分布随机。,特殊原因,也叫可查明原因，是引起变差的另一种原因。这类原因是可查明的、非过程固有的，且至少理论上是可以加以消除的。过程一旦出现特殊原因，在SPC图中表现为：点出界或点分布不随机。简称过程“失控”。,准确度(Accuracy),准确度(Accuracy)测量的平均值与真值吻合的程度真值(TrueValue):理论上正确的值国际度量衡标准,准确度,精密度,高,低,高,低,测量系统的统计特性,Bias偏倚(Accuracy准确性)Repeatability重复性Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性,偏倚(Bias),基准值,观测平均值,偏倚,偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。,造成过份偏倚的可能原因,仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好线性误差应用错误的量具,不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误,再现性(Reproducibility),由不同操作人员，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（三同一异）,再现性,再现性不好的可能潜在原因,零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差,评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。仪器设计或方法缺乏稳健性操作者训练效果应用零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差),重复性(Repeatability),重复性,指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差（四同）,重复不好的可能原因,零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。,环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好应用错误的量具量具或零件变形，硬度不足应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差),稳定性(Stability)稳定性是指测量系统在某持续时间內，测量同一基准或零件的“单一特性”时，所获得的测量值的总变差。,时间2,时间1,稳定性,不稳定的可能原因,仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当,仪器质量差设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化温度、湿度、振动、清洁度应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误,线性是指量具在预期作业范围內偏倚值的差异。,基準值,較小的偏倚,基準值,較大的偏倚,量測平均值(低量程),量測平均值(高量程),线性(Linearity),线性误差的可能原因,仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；设计或一致性不好；,仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响温度、湿度、震动、清洁度；其它零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。,MSA的重要性,如果仪器选择或测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。,PROCESS,原料,人,機,法,環,測量,測量,結果,好,不好,測量,MSA在生产过程中的位置,MSA分析的对像,为分析在各种测量和实验设备系统测量结果中表现的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统。此项要求就是包含控制计划中提及的产品特性和过程特性。,测量误差,y=x+测量值=真值(TrueValue)+测量误差,测量误差来源,足够的分辨率。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所有的十进制或10/1法则，表明仪器的分辨率应公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。,测量系统应有的特性,R&R对过程能力计算的影响,观测到的过程变差,实际的过程变差,测量系统的变差,R&R对过程能力计算的影响,70%,60%,50%,40%,30%,10%,GRR对能力指数Cp的影响,GRR对能力指数Cp的影响,例题,如果目前有一个制程其观察的Cpo=1.67，而其GRR=0.2，请试算其真实的Cpa=?解,测量系统分析方法,MSA,计量型,计数型,破坏型,MSA的分类,计量型MSA,计量型,位置分析,离散分析,稳定性分析,偏倚分析,线性分析,重复性分析,再现性分析,稳定性分析,计数型MSA,计数型,风险分析法,信号分析法,数据解析法,破坏性MSA,破坏型,偏倚分析,变异分析,稳定性分析法,稳定性分析的做法,决定要分析的测量系统,选取一标准样本，取值参考值,请现场测量人员连续测量25组数据每次测量25次,输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中,计算控制界限，并用图判定是否稳定,后续持续点图，判图,保留记录,稳定性分析的做法,自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性,稳定性分析的做法,选取一标准样品控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性取出对产品特性或过程特性有代表性的样本。针对样本使用更高精密度等级的仪器进行精密测量十次，加以平均，做为参考值。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。,稳定性分析的做法,请现场测量人员连续测量25组数据，每次测量25次。记录下这些数据。一般而言初期的25组数据最好在短的时间内收集，利用这些数据来了解仪器的稳定状况。可能的频次如：每小时1组；每天1组；每周1组。,稳定性分析的做法,将数据输入到excel中。计算每一组的平均值计算每一组的R值。计算出平均值的平均值计算出R的平均值。,稳定性分析的做法,计算控制界限平均值图：Xbarbar+-A2Rbar,XbarbarR值图：D4Rbar,Rbar,D3Rbar划出控制界限将点子绘上先检查R图，以判定重复性是否稳定。再看Xbar图，以判定偏移是否稳定。若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，进行偏差检定，看是否有偏差。若控制图稳定，可以利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。,稳定性分析的做法,后续持续点图、判图如果前面的控制图是稳定的，那么就可以将此控制界限做为控制用控制界限。我们后续就固定时间，使用同样的样本、同样的测量仪器，同样的测量人员。此时由于样本、仪器、人都是固定的，所以如果绘出来的图形有异常，一般就代表仪器有问题，要进行相应的处理。异常的判定采用点、线、面原则识别异常因素异常的处理R图失控，表明不稳定的重复性，可能什么东西松动、阻塞、变化等。X-BAR失控，表明测量系统不再正确测量，可能磨损，可能需重新校准。,控制图的判读,超出控制界限的点：出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据,UCL,CL,LCL,异常,异常,控制图的判读,链：有下列现象之一即表明过程已改变连续7点位于平均值的一侧连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。,UCL,CL,LCL,控制图的判读,明显的非随机图形：应依正态分布来判定图形，正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。,UCL,CL,LCL,稳定性分析的做法,不可以发生重复性之标准差大于制程标准差之现象，如果有发生此现象，代表测量之变异大于制程变异，此项仪器是不可接受的保留记录各项的分析记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，以有效证明公司的测量仪器其测量能力是足够的。,范例,稳定性分析举例,偏倚分析的做法,偏倚分析的做法,决定要分析的测量系统,抽取样本，取值参考值,请现场测量人员测量15次,输入数据到EXCEL表格中,计算t值，并判定,是否合格，是否要加补正值,保留记录,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,自控制計劃中去尋找需要分析的測量系統，主要的考慮來自：控制計劃中所提及的產品特性控制計劃中所提及的過程特性,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,自生產現場抽取樣本：一般是取在製程中間的產品。拿取此產品到更高精密的測量設備，測量十次，加以平均，取得參考值。,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,現場人員測量：現場人員：指的是實際在現場工作的人員，由於他們來進行測量，才能真正了解公司測量的偏差是多少。重複測量十五次，取記錄其值。,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,將數據輸入到excel的檔案中，或者是minitab中：excel：我們利用來計劃平均值，標准差，以及平均值的標准差。平均值使用的語法：average標准差的語法為：stdev,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,計算t值，並加以判定t值的計算法：利用(平均值-標准值)平均值的標准差。t=是指用來判定是否有明顯偏差的基准，其和自由度有關，一般典型的=0.05如果tt就代表有明顯的偏移。如果tt就代表沒有明顯的偏移。,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,結果判定如果tt就代表有明顯的偏移。此時就要再看其所受的影響。我們利用偏差公差，或偏差過程變化範圍來了解其受影響的比例，如果比例比較高時那麼就可能儀器要停用或者修理。,偏倚分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取樣本，取值參考值,請現場測量人員測量15次,輸入數據到EXCEL表格中,計算t值，並判定,是否合格，是否要加補正值,保留記錄,保留記錄各項的線性分析的記錄要保存下來，可以和PPAP檔案存放在一起，以有效證明公司的測量儀器其測量能力是足夠的。,偏倚练习,数据解析结果,详细计算过程,查表的t=2.14，tt，因此测量系统没有明显的偏倚，是可以接受的,计算偏倚:偏倚=观察平均值（VA）基准值（VT）制程变异=6（3）如果需要一个指数，把偏倚乘以100再除以过程变差(或公差)，就把偏倚转化为过程变差(或公差)的百分比，偏倚占过程变差的百分比计算如下：偏倚%=100(偏倚)/过程变差偏倚占公差百分比采用同样方法计算，式中用公差代替过程变差。,上例中：量测平均值VA=6.0067,已知该零件的基准值VT为6.00mm，零件的过程变差为0.070mm则Bias=VA-VT=6.0067-6.00=0.0067mm%Bias=100（|Bias|/过程变差）=100（0.0067/0.070）=9.57%,判定:针对偏倚之部份，判定之原则为：重要特性部份其偏倚%须=10%；一般特性其偏倚%须30%；应依据仪器之使用目的来说明其接受之原因。其偏倚%大于30%者，此项仪器不适合使用。,偏倚分析举例,线性分析的做法,線性分析的做法,決定要分析的測量系統,抽取代表制程的45樣本每個樣品精測，取值參考值,請現場測量人員測量12次,輸入數據到EXCEL表格中,計算截距t值，斜率t值,是否合格，是否要加補正值或調整,保留記錄,線性分析,決定要分析的測量系統由控制計劃當中挑選，需要進行分析的儀器。一般典型包含了產品特性測量儀器以及過程特性測量儀器。測量風險愈高的儀器要愈優先分析。線性一般是在製程變異範圍比較寬，只做單點的偏差分析，可能擔心不足時使用。,線性分析,抽取代表製程變異範圍的樣品，45個此時一般由現場當中取出。最好能覆蓋最大值和最小值。針對取出的樣品進行精測利用更高等級的測量設備進行測量十次，將十次的值進行平均，將此平均值做為參考值。,線性分析,請現場測量人員測量每一樣本12次測量人員應當是能夠代表實際測量的人員。同一樣品請測量人員重複測量12次。記錄下測量數據。,線性分析,輸入數據到EXCEL表格中輸入已經得到的測量數據。利用EXCEL的資料分析工具中的迴歸工具進行相應的計算。,線性分析,計算截距t值，斜率t值利用EXCEL的資料分析工具中的迴歸工具進行相應的計算。我們直接看各項的t檢定結果，以及看p值。,線性分析,是否合格，是否要加補正值或調整檢查截距的t值是否大於t，如果是大於t，則代表有明顯的截距問題。或則可以直接看p值，如果p90%。全部測量人員一致的百分比90%。全部測量人員和標准一致的百分比90%。萬一小於此百分比，則代表此測量系統尚不可以被接受，應做調整。,計數型風險分析法的做法,保留記錄各項的風險分析法的記錄要保存下來，可以和PPAP檔案