MSA-量测系统分析New

1、測量系統分析(Measurement Systems Analysis)主講人: 科建顧問 高啟超1测量系统统所应具具有之统统计特性性测量系统统必须处处于统计计控制中中，这意意味着测测量系统统中的变变差只能能是由于于普通原原因而不不是由于于特殊原原因造成成的。这这可称为为统计稳稳定性。测量系统统的变差差必须比比制造过过程的变变差小。变差应小小于公差差带。2测量精度度应高于于过程变变差和公公差带两两者中精精度较高高者，一一般来说说，测量量精度是是过程变变差和公公差带两两者中精精度较高高者的十十分之一一。测量系统统统计特特性可能能随被测测项目的的改变而而变化。若真的的如此，则测量量系统的的最大的的

2、变差应应小于过过程变差差和公差差带两者者中的较较小者。测量系统统所应具具有之统统计特性性3标准 国际标准准第一级标标准(连接国家家标准和和私人公公司、科科研机构构等)第二级标标准(从第一级级标准传传递到第第二级标标准)工作标准准(从第二级级标准传传递到工工作标准准)4测量系统统的评定定测量系统统的评定定通常分分为两个个阶段，称为第第一阶段段和第二二阶段第一阶段段：明白白该测量量过程并并确定该该测量系系统是否否满足我我们的需需要。第第一阶段段试验主主要有二二个目的的：确定该测测量系统统是否具具有所需需要的统统计特性性，此项项必须在在使用前前进行。发现哪种种环境因因素对测测量系统统有显著著的影响响

3、，例如如温度、湿度等等，以决决定其使使用之空空间及环环境。5第二阶段段的评定定目的是在在验证一一个测量量系统一一旦被认认为是可可行的，应持续续具有的的统计特特性。常见的“量具R&R”就是其中中的一种种型式。测量系统统的评定定6各项定义义量具:任何用来来获得测测量结果果的装置置，包括括用来测测量合格格/不合合格的装装置。测量系统统：用来来获得表表示产品品或过程程特性的的数值的的系统，称之为为测量系系统。测测量系统统是与测测量结果果有关的的仪器、设备、软件、程序、操作人人员、环环境的集集合。量具重复复性：指指同一个个评价人人，采用用同一种种测量仪仪器，多多次测量量同一零零件的同同一特性性时获得得的

4、测量量值（数数据）的的变差。7量具再现现性：指指由不同同的评价价人，采采用相同同的测量量仪器，测量同同一零件件的同一一特性时时测量平平均值的的变差。稳定性：指测量量系统在在某持续续时间内内测量同同一基准准或零件件的单一一特性时时获得的的测量值值总变差差。各项定义义8偏倚:指指同一操操作人员员使用相相同量具具，测量量同一零零件之相相同特性性多次数数所得平平均值与与采用更更精密仪仪器测量量同一零零件之相相同特性性所得之之平均值值之差，即测量量结果的的观测平平均值与与基准值值的差值值，也就就是我们们通常所所称的“准确度度”线性：指指测量系系统在预预期的工工作范围围内偏倚倚的变化化。各项定义义9分析时

5、机机新生产之之产品，PV有不同时时新仪器，EV有不同时时新操作人人员，AV有不同时时易损耗之之仪器必必须注意意其分析析频率10R&R之分析决定研究究主要变变差形态态的对象象.使用平平均数及及全距或变变差数分分析方方法对量量具进行行分析.于制程中中随机抽抽取被测测定材料料需属统统一制程程.11R&R之分析选2-3位操作员员使用校校验合格格的量具具分别对对10个零件进进行测量量,测试人员员将操作作员所读读数据进进行记录录,研究其重重复性及及再现性性(作业员应应熟悉并并了解一一般操作作程序,避免因操操作不一一致而影影响系统统的可靠靠度)同时评估估操作员员对量具具的熟练练度.12针对重要要特性所所使用

6、量量具的精精确度应应是被测测量物品品公差的的1/10,(即其最小小刻度应应能读到到1/10过程变差差或规格格公差较较小者;如:过程中所所需量具具读数的的精确度度是0.01m/m,则测量应应选择精精确度为为0.001m/m),以避免量量具的鉴鉴别力不不足，一一般之特特性者所所使用量量具的精精确度应应是被测测量物品品公差的的1/5。R&R之分析13试验完后后,测试人员员将量具具的重复复性及再再现性数数据进行行计算,如R&R数据表,R&R分析报告告,依公式计计算并作作成X-R管制图或或直接用用表计算算即可R&R之分析14结果分析析:当重复性性(EV)变差值大大于再现现性(AV)时.量具的结结构需在在

7、设计增增强.量具的夹夹紧或零零件定位位的方式式(检验验点)需需加以改改善.量具应加加以保养养.15结果分析析:当再现性性(AV)变差值大大于重复复性(EV)时.作业员对对量具的的操作方方法及数数据读取取方式应应加强教教育,作业标准准应再明明确订定定或修订订.可能需要要某些夹夹具协助助操作员员,使其更具具一致性性的使用用量具.量具与夹夹治具校校验频率率于入厂厂及送修修纠正后后须再做做测量系系统分析析,并作记录录.16测量系统统R& R分分析这里介绍绍常用的的均值-极差法法，用来来研究测测量系统统的双性性：R &R。研究R &R的前提是是测量系系统已经经过校准准，而且且其偏倚倚、线性性及稳定定性已

8、经经过评价价并认为为可接受受。17举一典型型情况说说明此方方法1 确定定M名操作者者A、B、C，选定N个被测零零件，按按1、2、，编号号。被选选定零件件尽可能能反映整整个过程程的变差差。1.1测测取数数据：A以随机顺顺序测取取所有数数据并记记录之，B、C：在不知他他人测量量结果的的前提下下，以同同样方法法测量各各零件的的数据并并记录之之。再以随机机顺序重重复上述述测量r次(如23次次)。182 数据据处理2.1极极差计计算举一典型型情况说说明此方方法192.2均均值计计算举一典型型情况说说明此方方法203 结果果分析以下计算算的变差差均以99%的的正态概概率为基基础，即即变差=5.15。3.1

9、重复性举一典型型情况说说明此方方法213.2再再现性性举一典型型情况说说明此方方法223.3测测量系系统双性性（R&R）3.4零零件变变差零件数N23.6532.7042.3052.0861.9371.8281.7491.67101.62举一典型型情况说说明此方方法233.5总总变差差3.6各各变差差占总变变差的百百分比%AV=AV/TVX100%R&R=R&R/TVX 100%PV=PV/TVX100%EV=EV/TVX100%举一典型型情况说说明此方方法24应同时将将EV、AV、R&R各值与与公差带带宽度比比较，得得出各变变差占公公差带的的百分比比。%R&R可接受受的条件件是：30%不不可

10、接受受，应改改进。举一典型型情况说说明此方方法25数值10%的的误差测测量系统统可接受受.10%数值30%的的误差测测量系统统不能接接受,须须予以以改进. 进行行各种势势力发现现问题并并改正，必要时时更换量量具或对对量具重重新进行行调整, 并对对以前所所测量的的库存品品再抽查查检验, 如发发现库存存品已超超出规格格应立即即追踪出出货通知知客户, 协调调处理对对策.量具R&R的可接受受性准则则：26习题：XYZ公司根据据控制计计划中要要求针对对游标卡卡尺作R&R分析，选选定3名名操作者者A、B、C，选定10个被测测零件，按1、2、10编号，其所测测结果记记录在表表中，请请根据所所测结果果计算：E

11、V=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根据%R&R的计算结结果请判判定此游游标卡尺尺是否符符合要求求？27稳定性分分析之执执行:选取一个个样品,并建立可可追溯标标准之真真值或基基准值,若无样本本则可从从生产线线中取一一个落在在中心值值域的零零件,当成标准准值,且应针对对预期测测试值的的最低值值，最高高值及中中程数的的标准各各取得样样本或标标准件,并对每个个样本或或标准件件单独测测量并绘绘制控制制图.(所以可能能是须做做三张控控制图来来管制仪仪器之高高、中、低各端端，但一一般而言言，只需需做中间间值那个个就可以以了)28定期(时时、天

12、、周)对对标准件件或样本本测量35次.注意,决定样本本量及频频度的考考虑因素素应包括括要求多多长时间间重新校校正或修修理次数数,测量系统统使用的的频度与与操作环环境(条件)等.将测量(数据)值标记记在X-RCHART或XSCHART上.计算管制制界限, 确定定每个曲曲线的控控制限并并按标准准图判断断失控或或不稳定定状态。稳定性分分析之执执行:29计算标准准差,并与测量量过程偏偏差相比比较,以评估测测量系统统的重复复性是否否适于应应用。不可以发发生此项项之标准准差大于于过程标标准差之之现象，如果有有发生此此现象，代表测测量之变变异大于于制程变变异，此此项仪器器是不可可接受的的。稳定性分分析之执执

13、行:30稳定性之之判定：稳定性性之判定定一般之之方式和和控制图图之判定定方式是是一致的的(一)不可以有有点子超超出控制制界限，(二)不可以有有连续三三点中有有二点在在A区或A区以外之之位置，(三)不可以有有连续五五点中有有四点在在B区或B区以外之之位置，稳定性分分析之执执行:31(三)不可有连连续八点点在控制制图之同同一侧，(四)不可以有有连续七七点持续续上升或或下降之之情形；如果有以以上之情情形，代代表仪器器已不稳稳定，须须做维修修或调整整，维修修及调整整完后须须再做校校正以及及稳定性性之分析析。稳定性分分析之执执行:32偏倚分析析之执行行:独立取样样法:选取一个个样品,并建立可可追溯标标准

14、之真真值或基基准值,若无样本本则可从从生产线线中取一一个落在在中心值值域的零零件,当成标准准值,且应针对对预期测测试值的的最低值值，最高高值及中中程数的的标准各各取得样样本或标标准件,每个样本本都要求求单独分分析，并并对每个个样本或或标准件件测量10次,计算其平平均值,将其当成成“基准值”.由一位作作业者以以常规方方式对每每个样本本或标准准件测量量10次.并计算出出平均值值,此值为“观测平均均值”.33计算偏倚倚:偏倚=观观察平平均值基准值制程变差差= 6如果需要要一个指指数，把把偏倚乘乘以100再除除以过程程变差(或公差差)，就就把偏倚倚转化为为过程变变差(或或公差)的百分分比，偏偏倚占过过

15、程变差差的百分分比计算算如下：偏倚%=100(偏偏倚)/过程变变差偏倚占公公差百分分比采用用同样方方法计算算，式中中用公差差代替过过程变差差。偏倚分析析之执行行:34针对偏倚倚之部份份，判定定之原则则为：重要特性性部份其其偏倚%须=10%；一般特性性其偏倚倚%须30%；应依据据仪器之之使用目目的来说说明其接接受之原原因。其偏倚%大于30%者，此项项仪器不不适合使使用。偏倚分析析之执行行:35偏倚较大大的可能能原因：标准或基基准值误误差，检检验校准准程序。仪器磨损损，主要要表现在在稳定性性分析上上，应制制定维护护或重新新修理的的计划。制造的仪仪器尺寸寸不对。仪器测量量了错误误的特性性。仪器校准准

16、不正确确，复查查校准方方法。评价人员员操作仪仪器不当当，复查查检验方方法。仪器修正正计算不不正确。36线性分析析之执行行独立取样样法:针对产品品所须使使用之范范围，利利用标准准件或产产品样本本(一般区分分为五个个等分，其范围围须包括括产品之之规格公公差之范范围)来做仪器器之线性性分析，如果是是采用标标准件须须有真值值，如果果是使用用产品样样本时，则这些些的产品品样本须须先经精精密测量量十次以以上，再再予以平平均，以以此当做做是真真值或或基准准值。由一位作作业者以以常规方方式对每每个样本本或标准准件测量量10次.并计算出出平均值值,此值为“观察平均均值”.37计算偏倚倚:偏倚=观察平均均值基准值

17、过程变差差= 6绘图:X轴=基准值Y轴=偏倚其方程式式为:y=a+bx再分别计计算其截距，斜斜率，拟拟合优度度，线性性，线性性%等线性分析析之执行行38線性=(斜率)*(過程變差差)%線性=100%線性過過程變差差=100%(斜率)线性分析析之执行行Linest, SlopeInterceptCorrel39判定:针对重要要特性其其线性度度%5%一般特性性其线性性度%10%以上者判判为不合合格，此此项之仪仪器不适适合使用用。线性分析析之执行行40测量系统统为非线线性的可能原因因：在工作范范围内上上限或下下限内仪仪器没有有正确校校准最小或最最大值校校准量具具的误差差磨损的仪仪器仪器固有有的设计计

18、特性41何谓计数数型量具具就是把各各个零件件与某些些指定限限值相比比较，如如果满足足限值则则接受该该零件，否则拒拒收。计数型量量具不能能象计量量型量具具指示一一个零件件多幺好好或多幺幺坏，它它只能指指示该零零件被接接受还是是拒收。42小样法之之做法先选取二二十个零零件来进进行。选取二位位评价人人以一种种能防止止评价人人偏倚的的方式两两次测量量所有零零件。在选取二二十个零零件时，必须有有一些零零件稍许许高或低低于规范范限值。所有的测测量结果果(每个零件件测四次次)一致则接接受该量量具，否否则应改改进或重重新评价价该量具具，如果果不能改改进该量量具，则则不能被被接受并并且应找找到一个个可接受受之替

19、代代测量系系统。43典型的计计数型量量具研究究小样法法的表格格：44大样法对于某计计数型量量具，用用量具特特性曲线线(GPC)的概念来来进行量量具研究究，GPC是用于评评价量具具的重复复性和偏偏倚。这种量具具研究可可用于单单限值和和双限值值量具。对于双限限值量具具，假定定误差是是线性一一致的，只需检检查一个个限值。45大样法之之做法一般地，计数型型量具研研究包括括获得多多个被选选零件的的基准值值。这些些零件经经过多次次(m)评价，连连同接受受总次数数(a)，逐个零件件地记录录，从这这些结果果就能估估计重复复性和偏偏倚。46第一步驟驟选取零件件。最根根本的是是已知研研究中所所用零件件的基准准值。

20、应应尽可能能按实际际情况等等间隔选选取八个个零件，其最大大和最小小值应代代表该过过程范围围八个零件件必须用用量具测测量m=20，并记录接接受的次次数(a)。47第二步驟驟对于整个个研究，最小的的零件必必须a=0，最大的零零件a=20，记录接受受的次数数(a)。其余1a19。如果不满满足这些些准则，必须用用量具测测量更多多的已知知其基准准值的零零件(X)。直到满足足上述条条件。如果最小小值零件件的a0，那幺选取取越来越越小的零零件所评评价直至至a=048如果，最最大值零零件的a20,那么选取取越来越越大的零零件并评评价直至至a=20。如果六个个零件不不满足1a19，在全范围围内的选选取点选选取额外外零件，这些点点可选在在量具研研究已测测量的零零件测量量中间点点。第三步驟驟49计算各个个零件的的接收概概率：50偏倚(Bias)之計算51偏倚是否否