五大工具MSA详细PPT学习教案

1、会计学1五大工具五大工具MSA详细详细PTSH2课程目标课程目标了解了解 MSA的目的和基本概念的目的和基本概念能够计算并分析能够计算并分析 重复性和再现性重复性和再现性能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚能够对属性值数据进行测量系统分析能够对属性值数据进行测量系统分析能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进第1页/共53页PTSH3目目 录录 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、

2、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进第2页/共53页PTSH4分析测量系统变差分析测量系统变差评价测量系统的适用性和有效性评价测量系统的适用性和有效性使测量系统处于受控状态，以确保过程输出所测得的数据有效可靠使测量系统处于受控状态，以确保过程输出所测得的数据有效可靠MSA: Measurement System Analysis第3页/共53页PTSH5测量系统分析的作用测量系统分析的作用正确的测量正确的测量 永远永远 是质量改进的第一步是质量改进的第一步正确的测量是作出决策的关键正确的测量是作出决策的关键( 不正确的测量系统可能会导致

3、错误的决策不正确的测量系统可能会导致错误的决策)测量系统分析是测量系统分析是 QS9000、ISO/TS16949 的必要内容的必要内容第4页/共53页PTSH6目目 录录 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进第5页/共53页PTSH7测量系统的基本要素测量系统的基本要素被测对象（输入）测量仪器参照标准测量方法测量者测量结果测量过程（输出）环境第6页/共53页PTSH

4、8影响过程质量的六个基本因素影响过程质量的六个基本因素人 员设 备方 法材 料环 境变差总和变差总和=产品变差产品变差+测量变差测量变差第7页/共53页PTSH9影响测量结果的因素影响测量结果的因素 操作者操作者 测量仪器测量仪器 材料材料 测量方法测量方法 环境环境 第8页/共53页PTSH10测量系统的基本概念测量系统的基本概念测量仪器测量仪器 : 进行测量的任何工具; 通常是指工厂的测量工具;包括属性值测量仪器（测量结果为通过/不通过的仪器）。2. 测量系统测量系统: 测量中的仪器及其操作方式和方法、其他设备、软件、人员等的总称; 测量的全部过程。第9页/共53页PTSH11真值真值：被

5、测对象客观存在的实际值，理论上讲 ，这个值是客观存在却是不可知的基准值基准值/参考值参考值：人为规定的代替真值的可接受值5. 精度误差精度误差:：实际观测值的均值与真值之差测量值的均值精度误差真值注意注意: 由于真值不可知由于真值不可知，所以在实践中使用，所以在实践中使用偏倚代替精度误差偏倚代替精度误差测量系统的基本概念测量系统的基本概念第10页/共53页PTSH126. 偏倚偏倚：基准值与其测量值的均值之差7. 精度精度：测量系统在测量特定样本时若干个测量值之间 的吻合程度或波动程度，它包括两个方面：重 复性和再现性8. 重复性重复性：同一个操作者采用同样的测量仪器对同样的 样品进行测量时的

6、差异程度重复性测量系统的基本概念测量系统的基本概念第11页/共53页PTSH13系统 C9. 再现性再现性 :是不同的测量系统（尤指不同操作者) 在测量 相同样品的同一特征值的差异程度再现性系统 B系统 A测量系统的基本概念测量系统的基本概念第12页/共53页PTSH14时间 2时间 1稳定性10. 稳定性稳定性: 测量系统的测量结果在不同时间上的变差 测量系统的基本概念测量系统的基本概念第13页/共53页PTSH1511. 线性线性 : 指测量系统在不同测量范围（或量程）时测量误差呈线性变化偏倚真值 测量值的均值偏倚在低量程下测零件真值测量值的均值在高量程下测零件测量系统的基本概念测量系统的

7、基本概念第14页/共53页PTSH1612. 测量系统能力测量系统能力 :是反映测量系统在对其特定的测量对象测量时测量值的变异程度，表示测量能力的指标有P/T比率（精度/公差比率）和R&R%13. P/T 比率比率 ：测量系统的精度与公差范围的比率，常用百分数表示%10015. 5%/LSLUSLTPMSE-MSE代表测量误差的标准差测量系统的基本概念测量系统的基本概念第15页/共53页PTSH1715. R&R% ：测量精度的估计值与过程范围的比率%10022PMSEMSER&R%=测量系统的基本概念测量系统的基本概念第16页/共53页PTSH18以上公式基于以下三以上公式基于以下三个假设：

8、个假设： 1、测量误差是彼此独立的 2、测量误差与零件大小无关 3、测量误差服从正态分布6LSLUSL测量系统的基本概念测量系统的基本概念MSE第17页/共53页PTSH19对测量能力的要求对测量能力的要求如果如果 P/T% 和和 R&R%两者的最大值满足两者的最大值满足： 小于10%, 现行的测量系统可以接受 10% 到 30%, 能力处于边界水平. 测量系统能否接受 取决与测量的重要程度. 应努力改善测量系统的能力. 大于30%, 测量系统能力不足，不宜使用CP实际实际GRR10%20%30%40%50%60%70%2CP观察观察1.991.961.911.831.731.601.431.

9、67CP观察观察1.661.641.591.531.451.341.191.33CP观察观察1.321.301.271.221.151.060.95第18页/共53页PTSH20目目 录录 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进第19页/共53页PTSH21重复性和再现性（重复性和再现性（R&R）分析分析忽略零件内的变差(如圆度、锥度、平面度等)不仅是量具本身和相关的偏

10、倚、重复性等，还包括被检查的零件的变差以统计稳定为前提第20页/共53页PTSH22 选择5-10个零件用于测量系统分析 选择2-3名评价人 评价人重复测量零件2-3次 以随机顺序测量零件并记录测量结果 确保评价人无法看到数字 评价人不可看到互相的数值平均值和极差法平均值和极差法第21页/共53页PTSH23重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法步骤：假设有m个操作者，n个零件，测 r 轮(1)计算同一操作者测量同一零件不同轮数时的极差Rij(2)计算所有零件的极差均值 (3)计算不同操作者的测量均值ijkijkijXMinXMaxR minjijRm

11、nR111 njrkijkiXnrX11.1第22页/共53页PTSH24(4) 计算 的极差.iX.iidiffXMinXMaxX(5) 计算EV、AV 和 MSE2dREVnrdXEVdiffAV22*222EVAVMSE（估计标准差）重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法第23页/共53页PTSH25 是由测量轮数和操作者的数量所决定的系数*22,ddP/T%=%10015.5 LSLUSLMSER&R%=%10022PMSEMSE32*22222115. 515. 5&)/()(15. 515. 5KRPVdRAVEVRRnrEVKXAVKRE

12、VPPPPMSEdiffAVEV重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法第24页/共53页PTSH26重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法NDC=1.41(PV/GRR)数据分级数据分级:分级数目控制分析1 只有下列情况才可用与控制：与规范相比，过程变差教小；预期过程变差上的损失函数很平缓；过程变差主要原因导致均值偏移对过程参数及指数估计不可接受；只能表明过程是否在产生合格的零件2-4依据过程分布可用半控制技术；可产生不敏感的计量控制图一般来讲，对过程及指数的估计不可接受；只提供粗略的估计5可用于计量控制图建议

13、使用第25页/共53页PTSH27Trials 2 3K3 3.65 2.70 2.30 2.08 1.93 1.82 1.74 1.67 1.62 Part 2 3 4 5 6 7 8 9 10K2 3.65 2.70 2.30 2.08 Operator 2 3 4 5R&R 计算中的系数计算中的系数重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法第26页/共53页PTSH28在计算在计算RR之前，需要分析是否有异常数据，方法是利之前，需要分析是否有异常数据，方法是利用控制图，观察极差用控制图，观察极差R，确保每个值都在控制限以内，如确保每个值都在控制限以内

14、，如果超出控制限，应查明原因并改正。令同样操作者对同样果超出控制限，应查明原因并改正。令同样操作者对同样零件进行重复测量，并重新计算控制限。零件进行重复测量，并重新计算控制限。注意事项：注意事项：测量系统接受的准则测量系统接受的准则重复性和再现性的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法第27页/共53页PTSH29极差法的缺点：极差法的缺点：没考虑操作者和零件之间的交互影响，因此低估了测量系统误差没考虑操作者和零件之间的交互影响，因此低估了测量系统误差.极差法的优点极差法的优点:能够在能够在EXCEL中完成中完成.可以检查是否有异常值可以检查是否有异常值重复性和再现性

15、的分析方法：重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法平均值和极差法第28页/共53页PTSH30重复性和再现性的分析方法：方差分析法重复性和再现性的分析方法：方差分析法（ANOVA） ANOVA 优点：优点：考虑交互作用的变异考虑交互作用的变异基于方差估计可以对基于方差估计可以对R&R的统计特性进行深入分析的统计特性进行深入分析ANOVA缺点:手工计算繁琐手工计算繁琐第29页/共53页PTSH31交互作用的图形表示1234零件操作者 A操作者 B操作者 C操作者和零件之间没有交互作用不同轮数的测量均值重复性和再现性的分析方法：方差分析法重复性和再现性的分析方法：方差分析法（ANOVA）第30页

16、/共53页PTSH321234零件操作者A操作者B操作者C操作者和零件之间交互作用显著不同轮数的测量均值测量系统的分析方法：方差分析法测量系统的分析方法：方差分析法（ANOVA）第31页/共53页PTSH33目目 录录 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进第32页/共53页PTSH34偏偏 倚倚 为了确定过程分布中的某一点上测量系统是否发生偏倚为了确定过程分布中的某一

17、点上测量系统是否发生偏倚,有有 必要获得一个零件的可接受的参考值必要获得一个零件的可接受的参考值 两种确定偏倚的方法：两种确定偏倚的方法： 独立样品法和图表法独立样品法和图表法 偏倚偏倚=测量均值测量均值- 参考值参考值 偏倚百分比偏倚百分比=偏倚偏倚/过程变差过程变差 过程变差过程变差= 6 偏倚参考值 测量值的均值第33页/共53页PTSH35独立样品法独立样品法(1) 取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值，把这个均值作为“参考值” (2) 让操作者用一般的方法测量这个样

18、品10次(3) 计算10次读数的均值(4) 计算偏倚第34页/共53页PTSH36图图 法法(1)取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值，把这个均值作为“参考值” (2)计算图中的 。(3)用参考值减 得到偏倚。XX在用在用 控制图来测量稳定性时，也可通过数据分析偏控制图来测量稳定性时，也可通过数据分析偏倚：倚：R-X第35页/共53页PTSH37mm。让一名操作者在不知情的情况下测量同一零件10次。10次的读数为：10.02, 10.01, 10.05, 10.03, 10.

19、01, 10.01,10.00,10.02,10.02, 10.00. 过程分布 6mm.（或是容差） 017. 000.10017.10017.10%171. 0017. 0偏倚百分比偏倚X例例 子：子：解释：这个测量系统其测量结果的平均值将比实际值大0.017，占产品变差的17%第36页/共53页PTSH38稳定性稳定性 稳定性分析是通过控制图进行的。控制图可以为稳定性分析是通过控制图进行的。控制图可以为 图，图，X-Rm图或图或 -S图图 。根据零件在每个时间点上如何测量来选取控制图。根据零件在每个时间点上如何测量来选取控制图。R-XX第37页/共53页PTSH39确定稳定性的方法确定稳

20、定性的方法(1)取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。在工具室内测量这个零件10次并计算这10次读数的均值，把这个均值作为“参考值” 。测量系统的稳定并不严格要求已知样品的参考值。(2) 每隔一段时间测量样品3-5次。样本大小及测量频率由测量系统来决定，包括测量系统规定的校准和修理周期，使用寿命以及操作条件的限制。第38页/共53页PTSH40(3) 绘制控制图。(4) 建立控制限，分析失控或不稳定的原因。(5) 计算测量的标准差并与过程相比较，以确定测量系统的稳定性是否达到标准。确定稳定性的方法确定稳定性的方法第39页/共53

21、页PTSH41(1) R或S图中的失控表明重复性是不稳定的(2) 图的失控表明测量系统已不能准确测量（偏倚改变），这时应查明原因并修正。如果这种原因是系统性原因，则应重新校准。(3) 对零件及测量系统的高中低量程建立控制图也许是必要的。X确定稳定性的方法确定稳定性的方法判断标准：判断标准：第40页/共53页PTSH42线性线性通过如下步骤确定线性：通过如下步骤确定线性：(1) 选择5个其测量值能够代表整个测量范围的零件 (2) 采用更精密的仪器或方法测量每一个零件的参考值并确保这些值均落在测量范围内(3) 令一正常使用仪器的操作者使用仪器对每个零件都测量10次 随即选择零件以使评价人对测量偏倚

22、的“记忆”最小化(4) 计算每个零件的均值及偏倚的均值 零件偏倚均值等于零件参考值减去零件均值(5) 在坐标平面内标出偏倚均值和参考值(6) 用简单线性回归的方法计算回归模型及拟合优度第41页/共53页PTSH43简单线性回归模型简单线性回归模型y=a + bxy-偏倚均值x-参考值b-系数线性=|系数|*过程变异%线性=100线性/过程变异 =100*|系数|（由于线性对测量结果造成的误差）拟和优度：nyynxxnyxxyR222222线性线性8 . 02R表明线性良好第42页/共53页PTSH44目目 录录 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进第43页/共53页PTSH45小样法小样法 通过选取20个零件来进行，然后两位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件，选取的20个零件中，一些零件会少许低于或高于规范限值 若所有的测量结果（每个零件4次）一致则接受该量具， 否则须改进量具或重新评价， 若量具不能改进， 该测量系统不被接受第44页/共53页PT