量测系统分析培训（MSA）（71页）ppt课件

1、量测系统分析培训 (MSA)cnshu 精品资料网我们共同的课堂商定请将手机调到静音或关掉请勿恣意走动、交谈、接听 坚持教室安静并按照座位就坐 请准时到课，不要随意走出1一切汽车零件制造商其他已采用QS9000和VDA6.1的企业其他已采用或将导入ISO/TS 16949：2021的企业其他有兴趣的人士课 程 介 紹本课程的适宜对象为：2根本了解 MSA的术语重点掌握计数型GR&R的分析方法课 程 目 的3序：丈量根底知识概述：量规仪器的分类 普通分为物理量和电量两类。按其能否与质量断定及制程监控有关可分为： 规范件或参考物质；检验用量规仪器量测设备；实验仪器；监控仪器；感测器；消费用量规仪器

2、；辅助用量规仪器；测试硬件；测试软件。规范件：用来比对的量规仪器。检测设备：用来检测的仪器。4检测设备之控制 购买验收编号保管购买检测设备必需满足适用性和耐用性。适用性是指设备精度符合丈量要求精度的1/31/10。 5量规仪器校准的方法 1绝对法以自然景象作规范校准；2直读法待校件，规范件；3比较法规范件，待校件，比较件；4比对法利用规范品标出被校件与其 之间的关系。6量规仪器的标识 1限用证限定在某个范围内运用；2合格证一切功能都能运用；3停用证制止运用，不合格4参考运用与质量无关；5报废7丈量系统的PDCA P校验方案，仪器失效校准方案D实施校验，校准C日常点检保养，校验结果确认A修缮，调

3、校，重新校验内校：在仪器同种数量较多的情况下进展。内校必备条件：内校室有温湿度控制，有资历的校验人员。 8国际根本单位单位名称代号备注公尺M长度公斤Kg质量开尔文K温度安培A电流坎德拉Cd光强度摩尔mol物质秒s时间9量规仪器误差的分类 人为过失仪器误用艰苦误差艰苦误差准确度精细度随机误差气流辐射迟滞噪音尘埃解析度系统误差程度仪器负载归零磨损环境干扰温度振动湿度压力观测读取记忆视差10量规仪器误差的分类误差误差：一切丈量结果都存在一定的误差。绝对误差=丈量值-真值普通用近似值替代援用误差相对误差=绝对误差/标称值真值的计算方法A多次丈量的平均值，B用精度更高的量规仪器丈量值，C用标称值。误差位

4、与丈量尾数一致。近似值取舍规那么四舍六入五思索，五后有数那么进一；五后为零看奇偶，偶数舍去奇进一；不得做延续修约。11丈量系统所应具有之统计特性 v 丈量系统必需处于统计控制中，这意味着丈量系统中的变差只能是由于普通缘由而不是由于特殊缘由呵斥的。这可称为统计稳定性 。v 丈量系统的变差必需比制造过程的变差小 。v 变差应小于公差带 。v 丈量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，普通来说，丈量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的非常之一 。v 丈量系统统计特性能够随被测工程的改动而变化。假设真的如此，那么丈量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者 。12标 准 v 国家

5、规范 v 第一级规范(衔接国家规范和私人公司、科研机构等) v 第二级规范(从第一级规范传送到第二级规范)v 任务规范(从第二级规范传送到任务规范) 13丈量系统的评定 v 丈量系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第二阶段 v 第一阶段：明白该丈量过程并确定该丈量系统能否满足我们的需求。第一阶段实验主要有二个目的 ：v 确定该丈量系统能否具有所需求的统计特性，此项必需在运用前进展 。v 发现哪种环境要素对丈量系统有显着的影响，例如温度、湿度等，以决议其运用之空间及环境 。v 第二阶段的评定 v 目的是在验证一个丈量系一致旦被以为是可行的，应继续具有恰当的统计特性 。v 常见的就是“量具R

6、&R是其中的一种型式 。14丈量(Measurement) 对某详细事物赋予数字(或数值),以表示它们对于特定特性之间的关系.赋予数字的过程被定义为丈量过程,而数值的指定被定义为丈量值量具(Gage) 是指任何用来获得丈量的安装.经常是特别用在工厂现场的安装,包括通/止规(GO/NO GO)第一章 术语/定义15第一章 术语/定义丈量数据的质量 在稳定条件下,运用某丈量系统对某特定特性值进展多次丈量,假设这些丈量值与该特性值的参考值接近,那么数据的质量就称为高;同样,假设部份或一切的丈量值与参考值相差很远,那么称数据的质量很低. 通常用描画丈量数据质量的统计特性是某丈量系统的偏倚(相对于参考值

7、的位置)及变差(数据的分布宽度)16丈量系统(Measurement system) 是对丈量单元进展量化或对被测的特性进展评价,其所运用的仪器或量具、规范、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合;也就是说,用来获得丈量结果的整个过程。 第一章 术语/定义17真值(True Value) 真值是被测零件的“实践值,虽然该值不被知道且无法知道,但它是丈量系统的目的,一切个别的值尽能够的(经济的)与该值接近. 参考值常被当作真值的最正确近似值.第一章 术语/定义18可追溯性(Traceability) 经过一个完好的比较链追溯到规定的参考规范(通常为国家或国际规范)的丈量特性或规范值,都具

8、有一定的不确定度.在工业界的许多情况,丈量的可追溯性能够追溯到顾客和供方双方赞同的参考值或一致的规范.第一章 术语/定义消费用量具任务规范参考规范国际(国家)规范19分辩力(Discrimination) 是指一种丈量仪器可以检测并忠实地显示相对于参考值的变化量.通常也被称为可读性或解析度. 10:1规那么:丈量设备要能分辩出过程变差的至少非常之一以上.第一章 术语/定义20丈量不确定度(Uncertainty) 是国际上用来描画一丈量值质量的术语. 不确定度是丈量可靠性的一种量化的表达.这种概念可简单的表达为: 丈量实践值=丈量的察看值(结果) U 不确定度是丈量值的范围、经过一个置信区间的

9、定义、与丈量结果相关,并预期包括丈量的真值.MSA专注于了解某丈量过程,确定这丈量过程中误差的大小,并评价这丈量系统能否适用于产品和过程的控制;MSA提升了解和改良(减小变差).第一章 术语/定义21丈量系统分析 丈量系统分析是用于确定丈量安装与零件变差或公差相比的误差。 观测值=真值+丈量误差 总变差=产品变差+丈量变差在进展SPC前必需进展MSA。第一章 术语/定义22位置变差(Location Variation) 1. 准确度(Accuracy):与真值或可接受的参考值“接近 的程度. 2.偏倚(Bias):观测到丈量的平均值与参考值之间的差值, 是丈量系统的系统误差所构成.第二章 丈

10、量系统变差23位置变差(Location Variation) 3.稳定性(Stability) 随时间变化的偏倚值. 别名:漂移(drift) 一个稳定的丈量过程在位置方面是处于统计上受控形状.第二章 丈量系统变差24位置变差(Location Variation) 3.线性(Linearity):在量具任务量程内的偏倚变化量,是丈量系统的系统误差所构成.第二章 丈量系统变差25宽度变差(Width variation) 1.准确度(Precision):每个反复读数之间的接近程度,是丈量系统的随机误差所构成. 2.反复性(Reproducility): 一个评价人运用同一丈量仪器,对同一零

11、件的同一特性进展多次丈量下的变差.通常称为E.V设备变差(Equipment Varition)第二章 丈量系统变差26宽度变差(Width variation) 3.再现性(Reproducibility):不同评价人采用一样的量具,丈量同一个零件的,同一个特性的丈量平均值的变差.第二章 丈量系统变差27系统变差(System Variation) 1. 才干(Capability) 短期内读数的变化量 2.性能(Performance) 长期读数的变化量,以总变差为根底. 3.不确定度(Uncertainty) 有关被测值的数值估计范围,置信真值都被包括在该范围内.第二章 丈量系统变差28

12、变差来源 与一切过程类似,丈量系统的变差来源是由于普通缘由和特殊缘由呵斥的.为了控制丈量系统的变差: 1.识别潜在的变差来源 2.消除(如有能够的话)或监控这些变差的来源. S.W.I.P.E被用来表示一个普遍化的丈量系统为了达成被要求的目的,有六个必要要素.可以思索作为整个丈量系统的一个误差模型. S:规范 W:任务件(零件) I:仪器 P:人/程序 E:环境第二章 丈量系统变差29丈量系统研讨目的 获得丈量系统与所处环境有相互作用时,其产生的丈量变差的类型和结果的讯息,运用这种研讨可提供: 接受一新丈量设备的准那么 一个丈量安装与另一个丈量安装的比较 评价一个疑似不充分量具的根据 丈量设备

13、维修前后的比较 为计算过程变差以及消费过程可接受程度的必要构成元素 描画量具性能曲线必要的信息.量具性能曲线是指接受某一零件真值的概率.第三章 计量型丈量系统的研讨 TS16949 要求必需对控制方案中指示的一切检验、丈量和实验安装进展丈量系统分析。30丈量系统研讨的预备 1.方案所运用的方法:有些量测系统可以忽略再现性的影响,例如:只需按一下按钮,丈量结果就可以打印出来的丈量系统 2.应该事先确定评价人的人数,抽样零件的数量,及反复读数的数量等(留意:思索尺寸的关键性,零件的形状) 3.评价人应该从那些正常操作该仪器的人员中选择第三章 丈量系统分析和研讨31第三章 丈量系统分析和研讨丈量系统

14、研讨的预备 4.样品的选择:能代表消费过程变差的样品 5.仪器应该有足够的分辩力,例如:假设过程变差为0.01,那么量测设备应该读出0.001的变化量. 确保丈量方法是丈量特性的尺寸,并遵照已定义的丈量程序.32稳定性研讨 步骤: 1.获得一样件并建立其可追溯到相关规范的参考值. 2.以一定的周期根底(每天、每周)丈量基准件三到五次 3.将数据按时间顺序画在X&R图或X&S控制图上 4.结果分析-图示法 建立控制限,运用控制图分析法来评价能否有不受控或不稳定的情况.第三章 丈量系统分析和研讨33稳定性研讨范例 为了确定某一新丈量仪器的稳定性能否为可接受,过程小组选取了消费过程输出范围中接近中间

15、值的一个零件.该零件被送到了丈量实验室,经丈量其参考值确定为6.01.小组每班丈量该零件5次,共测了周围(20个子组);搜集到一切数据后,画出了X&R图. 从控制图分析阐明丈量过程处于稳定形状,由于没有明显可见的特殊缘由结果发生第三章 丈量系统分析和研讨34用于稳定性分析的控制图第三章 丈量系统分析和研讨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0.50.01.035呵斥不稳定的能够要素: 仪器需求校准,缩短校准周期 仪器或设备或夹具的磨损 正常的老化或损坏 维护保养

16、不好-空气,动力,液体,过滤器,腐蚀,尘土,清洁 基准的磨损或损坏,基准的误差 不适当的校准或运用基准设定 仪器质量不好-设计或符合性 仪器短少稳健的设计或方法 不同的丈量方法作业预备,载入,夹紧,技巧 环境变化温度,湿度,振动,清洁 错误的假设,运用的常数不对 运用零件数量,位置,操作者技艺.疲劳,观测误差(易读性,视差)第三章 丈量系统分析和研讨36偏倚研讨 步骤: 1.获得一个样件,并且建立其与可追溯到相关规范的参考值.(可以在工具室里丈量该零件n10次,并计算这n个读值的平均值,将该平均值视为参考值) 2.让一个评价者以正常方式丈量样件 n 10次 3.结果分析-图示法 画出这些数据据

17、相对于参考值的直方图.运用专业知识评审这直方图,从而确定能否存在任何特殊缘由或异常点.假设不存在,继续分析.对n30时,对任何的解释或分析时,要能特别留意.第三章 丈量系统分析和研讨37偏倚研讨 结果分析-数值法 4.计算n个读值的平均值:X=Xi /n 5.计算反复性规范差: 反复性= 公式中d2可从查表确定,取g=1,且m=n.(g:子组的数量,m:子组的大小)最大值(Xi)-最小值(Xi)d2第三章 丈量系统分析和研讨nn=138偏倚的研讨 6.确定偏倚的t统计值 偏倚=观测到的平均丈量值参考值 b= r/n t= 7.假设0落在偏倚值附近的1-置信度界限内,那么偏倚在水准上是可以接受的

18、. 偏倚- b tv,1-/20 偏倚+ b tv,1-/2 公式中:v可以查表得到, tv,1-/2可以利用规范t分布表中查到 假设置信度水准不是运用预设值0. 05(95%置信度),那么应该得到顾客的赞同.偏倚b第三章 丈量系统分析和研讨39偏倚研讨范例 一个制造工程师对一个已证明没有线性误差,且基于一份已文件化的过程变差描画来评价丈量系统偏倚:在该丈量系统操作范围内选取了一个零件,经过对该零件进展了全尺寸丈量来确定它的参考值,然后由主要操作者丈量该零件15次.数据如下:第三章 丈量系统分析和研讨40偏倚研讨数据表 测量次数序号测量值(参考值=6.00)偏倚15.8-0.225.7-0.3

19、35.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0第三章 丈量系统分析和研讨41经过运用分布图和统计软件,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偏倚研讨的直方图第三章 丈量系统分析和研讨42数值分析结果 第三章 丈量系统分析和研讨n(m)平均值 X 标准差 r平均值的标准误差, b测量值156.00670.225140.05813参考值=6.00, =0.05,g=1,d2=3.55统计的

20、t值df显著的t值偏倚偏倚的95%置信度区间下限上限测量值0.115310.82.2060.0067-0.12150.1319由于0落在偏倚置信度区间内(-0.1215,0.1319),该丈量系统偏倚是可以接受的,在实践运用时不会带来额外的变差来源.43偏倚研讨的分析 假设偏倚在统计上不等于0,检查能否存在以下缘由: 基准件或参考值有误,检查制定规范件的程序 仪器磨损(会在稳定性分析中呈现出来) 仪器产生错误的尺寸 仪器所丈量的特性有误 仪器没有经过适当的校准(对校准程序进展评审) 评价者运用仪器的方法不正确(对作业指点书评审) 仪器纠正的指令错误 假设偏倚不能调整到零,经过变卦程序(如:对每

21、个读值根据偏倚进展修正)还能够继续运用该丈量系统,但要获得顾客赞同.第三章 丈量系统分析和研讨44线性研讨 步骤 1.由于存在过程变差,选择g5个零件,使这丈量涵盖这量具整个任务量程. 2.对每个零件进展全尺寸丈量,从而确定其参考值,并确定涵盖了这量具的任务量程 3.让经常运用该量具的操作者丈量每个零件m 10次(要随机选取零件,从而减少评价人对丈量中偏倚的记忆 结果分析-图示法 4.计算零件每次丈量的偏倚,以及每个零件的偏倚平均值. 偏倚i,j=Xi,j(参考值)i; 再计算:第三章 丈量系统分析和研讨j=1mm偏倚=偏倚i,j45线性研讨 5.在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚及偏倚的平

22、均值(参见图) 6.运用以下公式,计算并画出最适宜的线及该线的置信度区间. 对最适宜的线,用公式:式中 Xi=参考值,Yi=偏倚平均值,以及 第三章 丈量系统分析和研讨x - (x) /(gm)22xy-(x y/(gm)a=斜率(slope)Y=axi+bb=y-ax=中心(intercept)46 对于一个知的x0,置信区间为:上限: 下限:式中:b+ax-t(gm-2), (1-)/21/(gm)+s* (x0-x) / (xi-x22b+ax+t(gm-2), (1-)/21/(gm)+s* (x0-x) / (xi-x22S= (yi - b yi-a xiyi)/(gm-2)2第三

23、章 丈量系统分析和研讨47线性研讨 7.画出“偏倚=0的线,并对图进展评审,以察看能否存在特殊缘由,以及线性能否可接受. 假设偏倚=0的整个直线都位于置信区间以内,那么称该丈量系统的线性是可接受的.第三章 丈量系统分析和研讨48线性研讨范例 某工厂检验员对某过程引进了一套新丈量系统.作为PPAP的一部份,需求对丈量系统的线性进展评价,根据已文件化的过程描画:在丈量系统的全部任务量程范围内选取了五个零件,经过对每个零件进展全尺寸检验从而确定他们的参考值,然后由主要操作者对每个零件丈量12次.在分析中,这些零件是随机抽取的.第三章 丈量系统分析和研讨4912345测量次数12.705.105.80

24、7.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.402.004.008.0010.006.00零件参考值第三章 丈量系统分析和研讨线性研讨数据表5012345偏倚10.

25、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 丈量系统

26、分析和研讨线性研讨数据-中途的结果51线性研讨范例图第三章 丈量系统分析和研讨倚偏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%线性研讨-图示分析法(本丈量系统存在一线性问题)52反复性和再现性研讨(均值-极差法) 是一种可同时对丈量系统提供反复性和再现性的估计值的研讨方法. Gage R&R 是“量具(Gage) 反复性(Repeatability) 再现性(Reproducibility) 字首字母的缩写。 步骤: 1.获得一个能代表过程变差实践或预期范围的样本,为n5个零件的样本 2.给评价人编号为

27、:A,B,C等,并将零件从1到n进展编号,但零件编号不要让评价人看到 3.对量具进展校准,假设这是正常丈量系统程序中的一部份的话.让评价人A以随机顺序丈量n个零件,并将结果记录在第1行.第三章 丈量系统分析和研讨53反复性和再现性研讨(平均值和极差法) 4.让评价人B和C依次丈量这些一样的n个零件,不要让他们知道他人的读值;然后将结果分别记录在第6行和第11行. 5.用不同的随机丈量顺序反复以上循环,并将数据记录在第2,7和12行;例:假设被丈量的是7号零件,那么数据相应记录在标有零件7的栏位中.反复三次. 6.当丈量大型零件或不能够同时获得数个零件时,第三步到第五步变卦为: ()让评价人A丈

28、量第一个零件并将读值记录在第1行;让评价人B丈量第一个零件并将读值记录在第6行;让评价人C丈量第一个零件并将读值记录在第11行. 第三章 丈量系统分析和研讨54反复性和再现性研讨(平均值和极差法)()让评价人A重新丈量第一个零件并将读值记录在第2行;评价人B重新丈量第一个零件并将读值记录在第7行;评价C反复丈量第一个零件并将读值记录在第12行.假设需求进展三次丈量,那么反复以上循环,并将数值记录在第3,8和13行中. 7.假设评价人处于不同的班次,可以运用一个替代的方法.让评价人A丈量一切10个零件,并将读值记录在第一行;然后让评价人A按照不同的顺序重新丈量,并将读值记录在第2 行和第3 行.

29、评价人B和评价人C也同样做第三章 丈量系统分析和研讨量具反复性和再生性数据搜集表(见下表)55第三章 丈量系统分析和研讨评价人/测量次数 零 件12345678910平均值A 1 2 3平均值Xa=极差Ra=B 1 2 3平均值Xb=极差Rb=C 1 2 3平均值极差Xc=零件平均值Rc=(Ra= +Rb = +Rc= )/(评价人数=3)= R XDIFF= 最大值X-最小值XUCLR=R*D4 2次测量时,D4=3.27;3次测量时,D4=2.58.136912151856计算公式 1.反复性设备变差(EV) EV=R*K1 2.再现性评价人变差(AV) AV=(XDIFF*K2)-(EV

30、 / (nr) 其中:n=零件数,r=丈量次数 XDIFF=零件最大平均值-最小平均值 3.反复性和再现性(GRR) GRR=EV + AV试验次数K120.886230.590822评价人数量K220.707130.523122第三章 丈量系统分析和研讨57计算公式 4.零件变差(PV) PV=RP*K3 5.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 丈量系统分析和研讨58计算公式 6.分类计算: (1)%AV=100*(AV

31、/TV) (2)%GRR=100*(GRR/TV) (3)%PV=100*(PV/TV) 留意:每个要素所占的百分比之和将不等于100%假设反复性大于再现性,能够缘由是:1.仪器需求维修2.能够需求对量具进展重新设计,以获得更好的严厉度3.需求对量具的夹紧或固定安装进展改良4.零件内变差太大假设再现性大于反复性,缘由能够是:1.需求更好的对评价人进展如何运用和判读该量具仪器的培训2.量具校准,刻度的不明晰.第三章 丈量系统分析和研讨59%GR&R等級%GR&R10%E(Excellent)10%GR&R30%G(good)%GR&R30%U(Unacceptable)%GR&R接受准那么第三章 丈量系统分析和研讨60结果分析-图示法(平均值与极差图) 以零件编号顺序画出由每个评价人对每个零件多次读值的平均值.(该图可用来确认评价人之间的一致性) 控制限以内的区域表示丈量的敏感性,由于研讨中所运用的零件代表了过程变差,大约一半或一半以上的平均值应该落在控制限以外.假设少于一半的数据点落在控制限之外,那么丈量系统的有效分辩力缺乏或样本不能代表预期的过程变差. 第三章 丈量系