MSA测量系统分析规范培训

1、测量系统分析MSAISO/TS 16949：2002技术规范培训五本参考手册之一日期：2006-12-30讲师：黄建平北京中标联企业管理顾问有限公司计量、检检定的定定义、目目的计量检定定:是指指为评定定计量器器具的计计量性能能、确定定其是否否合格所所进行的的全部工工作。目的:是是确保量量值的统统一，确确保量值值的溯源源性。主主要评定定的是计计量器具具的计量量性能，确定其其误差大大小、准准确程度度、寿命命、安全全等，结结论是确定该计计量器具具合格与与否，并具有法法制性。计量检检定本身身是国家家对测量量的一种种监督。测量系统统的定义义、目的的测量系统统：用来来获得表表示产品品或过程程特性的的数值的

2、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。分析的目目的：使使用数理理统计和和图表的的方法对对测量系系统的误误差进行行分析，以评估估测量系统统对于被被测量的的参数来来说是否否合适，并确定定测量系系统误差差的主要要成份。通过测量量系统分分析了解解所有生生产过程程中使用用的量具具的变差差，并对对不合格格的量具具进行分分析、改改进，提提高检验验、测量量、试验验数据的的真实性性和报告告的准确确性；减减少产品品在检验验、测量量、试验验过程中中误判的的可能性性。影响测量量结果的的因素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

3、于统计控制制中，这意味味着测量量系统中中的变差差只能是是由于普通原因因而不是由由于特殊殊原因造造成的。这可称称为统计计稳定性性。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。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分之一一。（精度要高高）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。（变差要小小）测量系统统所应具具有之统统计特性性MSA与16949标准及其其它配套套手册的的联

4、系在16949标标准中7.6.1测测量量系统分分析在在控控制计划划中提及及的测量量系统进进行统计计研究。在PPAP手册中规规定：对对新的或或改进的的量具、测量和和试验设设备应参参考MSA手册进行行变差研研究。APQP手册中，MSA为“产品品/过程程确认”阶段的的输出之之一。SPC手册指出出MSA是控制图图必需的的准备工工作。（计量）标准的的传递国际实验验室国家实验验室国家认可可的校准准机构内部实验验室生产现场场检测设备备制造厂厂国际标准准国家标准准地方标准准企业标准准企业标准准（计量）标准的的传递校准程序序：把测测量从它它的标准准值传递递到其它它测量系系统，用用来传递递测量的的程序被被称为“校

5、准”。通过过校准程程序，有有助于减减少有时时生产者者和顾客客之间的的测量结结果不一一致时而而产生的的矛盾。追溯性：通过应应用连接接标准等等级体系系的适当当标准程程序，使使单个测测量结果果与国家家标准或或国家接接受的测测量系统统相联系系。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：（在在使用测测量系统统之前）明确该该测量过过程并确确定该测测量系统统是否满满足我们们的需要要。第一一阶段评评定主要要有二个个目的：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。（是否稳定定？）发现哪种种环境因因素对测测量系统统有显著

6、著的影响响，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。（是否在正正确的使使用环境境中？）第二阶段段的评定定（在使用过过程中对对测量系系统进行行研究）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，应持续续具有恰恰当的统统计特性性。常见的就就是“量量具R&R”是其中的的一种型型式。（是否持续续地具有有恰当的的统计特特性？）测量系统统的三个个基本问问题是否具有有足够的的分辨力力？是否统计计稳定？统计特性性用于过过程控制制和分析析是否可可接受？分析分类类按照测量量参数的的统计特特性：计量型量量具（参参数）分分析：1.量量具的重重复性，2.量量具的再再现性，3.稳稳定性，4.偏偏

7、倚，5.线性性。计数型量量具（参参数）分分析：1.大大样法，2.小小样法（一般已不不用，淘淘汰）各项定义义偏倚: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均值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的差值，也就是是我们通通常所称称的“准准确度”各项定义义偏倚(Bias)线性：指指测量系系统在预预期的工工作范围围内偏倚的变变化。各项定义义各项定义义稳定性：指测量量系统在在某持续时间内测测量同一基准或零零件的单单一特性性时获得得的测量量值总变变差。各项定义义量具重复复性：指指同一个评价人人

8、，采用用同一种测量仪仪器，多多次测量量同一零件的同一特性时获获得的测测量值（数据）的变差差各项定义义量具再现现性：指指由不同的评价人人，采用用相同的的测量仪仪器，测测量同一一零件的的同一特特性时测测量平均均值的变变差。基准值：也叫标标准值，是一个个基准。它可以以通过采采用更高高级别的的测量设设备（例例如，计计量实验验室或全全尺寸检检验设备备）进行行多次测测量，取取其平均均值来确确定的。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。各项定义义分析时机机新生产之之产品PV(零件间变变差）有不同时时新仪器，EV（重复性）有不同同时新操作人人员，AV（再现性）有不

9、同同时易损耗之之仪器必必须注意意其分析析频率。盲测法、向传统统观念挑挑战在实际测测量环境境下，在在操作者者事先不知知正在对该该测量系系统进行行评定的的条件下下，获得得测量结结果。长期存在在的把测测量误差差只作为为公差范范围百分分率来报报告的传传统，是是不能面面临未来来持续改改进的市市场挑战战。测量系统统建议的的可视分分辨率小于测量量过程变变差的1/10，不是是公差宽宽度的1/10。分辨率的的定义：测量系系统检出出并如实实指出被被测定特特性微小小变化的的能力。偏倚分析析之执行行(Bias)独立取样样法:获取一样样本并确确定其相相对可追追溯标准准的基准准值,若无样本本则可从从生产线线中取一一个落在

10、在中心值值域的零零件,当成标准准值。（且应针针对预期期测试值值的最低低值、最最高值及及中程数数的标准准各取得得样本或或标准件件，每个个样本都都要求单单独分析析，并对对每个样样本或标标准件测测量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”.计算偏倚倚:偏倚=观观察平平均值基准值过程变异异= 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，偏偏倚占过过程变差差的百分分比计算算如下：偏倚%=100(偏偏倚)/

11、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(Bias)分析实例例已知：基基准值=0.8mm，零件过程程变差=0.7mm一位评价价人对样样件测量量10次次结果（以mm为单位）0.750.750.800.800.650.800.750.750.750.70X=x10=107.5=0.75mm偏倚=0.75-0.8=-0.05偏倚占过过程变差差百分比比=0.05/0.70=7.1%判定: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

12、30%者，此项项仪器不不适合使使用。如果偏倚倚较大，查找以以下可能能的原因因：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。线性分析析之执行行(Linear)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

13、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”.计算偏倚倚:偏倚=观察平均均值基准值过程变差= 6绘图:X轴=基准值Y轴=偏倚其方程式式为:y=a+bx再分别计计算其截截距，斜斜率，拟拟合优度度，线性性，线性性%等公式判定: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。如果测量量系统为为非线性性，查找找以下可可能原因因：在工作范范围内上上限或下下限

14、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特性稳定性分分析之执执行(Stability)获取一样样本并确确定其相相对于可可追溯标标准的基基准值,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成标准值值,并指定它它作为标标准样本本进行稳稳定性分分析。定期(时时、天、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.计算控制制界限, 确定定每个曲曲线的控

15、控制限并并按标准准图判断断失控或或不稳定定状态计算标准准差,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大于过过程标准准差之现现象，如如果有发发生此现现象，代代表测量量之变异异大于过过程变异异，此项项仪器是是不可接接受的。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)不可有连连续七点点在控制制图之同同一侧，(三)不可以有有连续七七点持续续上升或或下降之之情形（含相等等的相邻邻点）；（四）明显的的非随机机图形；（五）相对中中心线，数据过过于集中中或分散散。如果

16、果有以上上之情形形，代表表仪器已已不稳定定，须做做维修或或调整，维修及及调整完完后须再再做校正正以及稳稳定性之之分析。R&R之分析（重复性性和再现现性）决定研究究主要变变差形态态的对象象.于过程中中随机抽抽取被测测定材料料需属统统一过程程.选2-3位操作员员在不知知情的状状况下使使用校验验合格的的量具分分别对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)，同时评评估量具具及对不不同操作作员熟练练度.针对重要要特性(尤指是有有特殊符符号指定定者)所使用量量具的精

17、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。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(R&R数据表),(R&R分析报告告),依公式计计算并作作成R控制图或或直接用用表计算算即可R&R之分析结果分析析:当重复性性(EV)变差值大大于再现现性(AV)时.量具的结结构需再再设计增增强.量具的夹夹紧或零零

18、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.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.量具与夹夹具于入入厂校验验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.测量系统统R &R分析(均值极差法)这里介绍绍常用的的均值极差差法，用用来研究究测量系系统的双双性：R &R。它也称大大样法(Long Method)。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经经过

19、评价价并认为为可接受受。以下举一一典型情情况说明明此方法法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)。2 数据据处理2.1极极差计计算2.2均值计算算3 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重复性3.2再现性3.3测量系统统双性（R &R）3.4零件变差差零件数N2

20、345678910K33.652.702.302.081.931.821.741.671.623.5总变差3.6各变差占占总变差差的百分分比%AV=AV/TVX100%R&R=R&R/TVX 100%PV=PV/TVX100%EV=EV/TVX100%应同时将将EV、AV、R&R各值与公公差带宽宽度比较较，得出出各变差差占公差差带的百百分比。%R&R可接受的的条件是是：30%不不可接受受，应改改进。有效分辨辨率（ndc）必须大于于等于5。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. 进行行各种分分析发现现问题并并改正，必要时时更换量量

21、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，通通知客户户,协协调处理理对策.量具重复复性和再再现性(R&R)的可接受受性准则则：均值图判判定准则则（50%法则）必须有一一半或一一半以上上的值在在限值外外，则测测量过程程能检测测出零件件间的变变差。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，其所测测结果均均记录在在表17-2中中，请根根据该表表所测结结果计算算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根据%R&