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文档简介
测量系统分析MSA
第三版
汽车行业质量管理核心工具培训教材1一、概述述二、计量量型测量量系统分分析重复性和和再现性性分析方方法和接接收准则则偏倚分析析方法和和接收准准则线性分析析方法和和接收准准则稳定性分分析方法法和接收收准则三、计数数型测量量系统分分析小样法分分析方法法和接收收准则解析法分分析方法法和接收收准则课程大纲2测量系统统分析(MSA))一、概述述测量系统统的定义义为什么要要进行测测量系统统分析测量误差差的来源源和表达达测量系统统分析的的要求测量系统统的类型型测量系统统的统计计特性如何进行行测量系系统分析析策划3测量系统统的定义义4MSA定定义使用数理统计计和图表的方方法对测量系系统的分分辨率和和误差进进行分析析,以评评估测量量系统的的分辨率率和误差差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分。。测量系统统的误差差由稳定条件件下运行的测测量系统统多次测测量数据据的统计计特性::偏倚和变差来表征。。偏倚指测量数数据相对对于标准准值的位位置,包包括测量量系统的的偏倚((Bias)、、线性((Linearity)和稳稳定性((Stability);而而变差指测量数数据的分分散程度度,也称称为测量量系统的的R&R,包括括测量系系统的重重复性((Repeatability)和和再现性性(Reproducibility)。。测量系统统的分辨辨率应为为获得测测量参数数的过程程变差的的十分之之一5为什么要要进行MSA??在日常生生产中,,我们经经常根据据获得的的过程加加工部件件的测量量数据去去分析过程程的状态态、过程的能能力和监控过程程的变化;;那么,,怎么确确保分析析的结果果是正确确的呢??我们必必须从两两方面来来保证,,一是确确保测量量数据的的准确性性/质量量,使用用测量系统统分析(MSA)方法对获获得测量量数据的的测量系系统进行行评估;;二是确确保使用用了合适适的数据据分析方方法,如如使用SPC工具、试试验设计计、方差分析析、回归分析析等SPC((统计过过程控制制)和MSA((测量系统统分析)的应用用状况作作为衡量量供应商商提供稳稳定的符符合要求求的产品的能能力的重要参参考指标标。6制造过程程原辅料人机法环测量测量结果合格不合格为什么进进行测量系统统分析??测量测量存在在误差,,误差导导致误判判。要保证测测量结果果的准确确性和可可信度。。7测量系统统范例例如要测测量一个个柱的外外径,那那其测量量系统应应包括::—测量量项目—人员员—测量量仪器—进行行测量的的环境条条件作为测量量活动的的结果,,产生一一个数值值以表示示外径8测量系统统分析的的目的测量系统统分析的的目的是是确定所所使用的的数据是否否可靠测量系统统分析还还可以::评估新的的测量仪仪器将两种不不同的测测量方法法进行比比较对可能存存在问题题的测量量方法进进行评估估确定并解解决测量量系统误误差问题题9测量系统统分析的的目的测量成本本;测量的容容易程度度;最重要的的是测量量系统的的统计特特性。10Discrimination分分辨能能力Precision精精密密度((Repeatability重重复性))Accuracy准准确度((Bias偏偏差)Damage损损坏Differencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪仪器和夹夹具间的的差异))Differenceinusebyinspector不同使用用人员的的差异((Reproducibility再现性性)Differencesamongmethodsofuse(使用不不同的方方法所造造成差异异)Differencesduetoenvironment((不同同环境所所造成的的差异))测量误差差的来源源11Y=x++εε测量值==真真值(TrueValue)+测量量误差戴明说没有真值的存在在一致测量误差差如何表表达12不精密精密准确不准确••••••••••••••••••••••••••••••••••测量误差差如何表表达13数据的质质量如何评定定数据质质量—测测量结果果与“真真”值的的差越小小越好。。—数数据质量量是用多多次测量量的统计计结果进进行评定定。计量型数数据的质质量—均均值与真真值(基基准值))之差。。—方方差大小小。计数型数数据的质质量—对对产品特特性产生生错误分分级的概概率。14数据的质质量数据的质质量取决决于从处处于稳定定条件下下进行操操作的测测量系统统中,多多次测量量的统计计特性,,如:假假设使用用某一在在稳定条条件下操操作的测测量系统统对某一一特定特特性值进进行了几几次测量量,如果果这些测测量值均均与该特特性的参参考值““接近””),那那么,数数据的质质量被称称为“高高”;同同样,如如果部份份或所有有的测量量值与参参考值相相差“很很远”,,则数据据的质量量很“低低”15低质量数数据的原原因和影影响低质量数数据的普普遍原因因之一是是变差太太大一组数据据中的变变差多是是由于测测量系统统及其环环境的相相互作用用造成的的。如果相互互作用产产生的变变差过大大,那么么数据的的质量会会太低,,从而造造成测量量数据无无法利用用。如::具有较大大变差的的测量系系统可能能不适合合用于分分析制造造过程,,因为测量量系统的的变差可可能掩盖盖制造过过程的变变差。16有关测量量数据的的常见问问题什么是测测量?将一个未未知量与与一个已已知的或或已经接接受的参参照值进进行的比比较为什么我我们需要要测量数数据?我们使用用测量数数据来判判断产品品是否合合格,制制定有关关过程管管理的决决策。我接受这这件产品品吗?过程是很很好,还还是需要要进行调调整?我们对测测量数据据有什么么期望??准确性::数据必必须告诉诉我们真真相!重复性::重复测测量必须须产生同同样的结结果!再现性::结果不不应该受受检验员员的影响响。17什么是测测量仪器器?用来进行行测量的的任何仪仪器。什么是检检验员((或者鉴鉴定人))?使用测量量仪器进进行测量量的个人人或装置置测量系统统:不仅仅指量具具。测量系统统包括::人(及及其培训训)、过过程(测测量程序序)、设设备(量量具或测测量工具具)、系系统的控控制点、、及所有有这些因因素的相相互作用用。测量总偏偏差:总的观察察偏差==过程偏偏差+测量系统统偏差有关测量量数据的的常见问问题18测量是一一个能影影响所观观察值的的中心值值和偏差差的过程程。GR&R分析是是用来分分析测量量系统的的方法,,目的是是确定测测量某种种东西时时出现的的波动((误差))的大小小和类型型。将“测量量系统””看作是是会给测测量数据据带来额额外误差差的子过过程,其其目的就就是使用用误差尽尽可能小小的测量量过程。。任何观测测数据的的误差,,都是部部件的实实际误差差和测量量系统误误差的总总和。有关测量量数据的的常见问问题19数据分析析和使用用用测量系系统所收收集的数数据用于于:—控制过程程—评估影响响过程结结果的变变量及其其相互关关系利用数据据分析,,增进对对测量系系统中因因果关系系和对过过程的影影响的了了解把注意力力放在测测量系统统上,其其产生的的读数可可在每个个零件上上获得重重复,在在每个测测量人员员间获得得再现20标准的传传递国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认可的校准机构公司标准准企业的校校准实验室测量结果生产现场检测设备备制造厂21追溯性::通过应用用连接标标准等级级体系的的适当标标准程序序,使单单个测量量结果与与国家标标准或国国家接受受的测量量系统相相联系。。标准的传传递22使用一个个可追溯溯的标准准以提供供:—比较较的共同同点—测量量系统有有效性—测量量系统准准确性评评价—解决决零件间间的冲突突—最直直接的验验证指导导测量标准准23为了比较较的一个个一致认认可的值值,有时时也称为为:—可接接受的值值—常规规值—指定定值—最佳佳估算值值—标准准测量—测量量的标准准基准值基准件具有非常常精确制制定的一一个或更更多特性性的一种种材料或或物质,,用于于仪器的的校准、、测量方方法的评评估或给给材料赋赋值。24分辨力((率)::定义:指指测量系系统检出出并如实实指示被被测特性性中极小小变化的的能力------也称为为分辨率率.分辨率((力)的要求求:建议的要要求是可可视分辨辨率最多多是总过过程6σ(标准偏差差)的十十分之一一,而不是传传统的规规则,即可视分分辨率最最多为公公差范围围的十分分之一.25测量仪器器分辨率率(测量仪仪器的分分辨率必必须小于于或等于于规范或或过程误误差的10%))测量仪器器分辨率率可定义义为测量量仪器能能够读取取的最小小测量单单位。看看下面面的部件件A和部部件B,,它们的的长度非非常相似似。测量量分辨率率描述了了测量仪仪器分辨辨两个部部件的测测量值之之间的差差异的能能力。部件A部件B部件A部件BA=2..0B=2..0A=2..25B=2..00因为上面面刻度的的分辨率率比两个个部件之之间的差异要要大,两两个部件件将出现现相同的的测量结果。。第二个刻刻度的分分辨率比比两个部部件之间间的差异要小小,部件件将产生生不同的的测量结结果。26敏感度((Sensitivity))敏感度是是指能产产生一个个可检测测到(有有用的))输出信信号的最最小输入入。它是是测量系系统对被被测特性性变化的的回应。。敏感度度由量具具设计((分辨力力)、固固有质量量(OEM)、、使用中保保养,以以及仪器器操作条条件和标标准来确确定。它它通常被被表示为为一测量量单位。。影响敏感感度的因因素包括括:一个仪器器的衰减减能力操作者的的技能测量装置置的重复复性对于电子子或气动动量具,,提供无无漂移操操作的能能力仪器使用用所处的的条件,,例如::大气条条件、尘尘土、湿湿度27准确度((Accuracy))准确度((Accuracy))—测测量的的平均值值是否与与真值吻吻合?真值(TrueValue):理论上正正确的值值国际度量量衡标准准偏倚(Bias)测量值的的均值与与真值的的距离测量系统统持续地地偏离目目标系统错误误28描述测量量数据质质量的统统计特性性通常用来来描述测测量数据据质量的的统计特特性是某某测量系系统的偏倚(Bias)和变变差(variance)。被称为偏偏倚的统统计特性性指的是是数据值值相对于于参考((基准))值的位位置。被称为变变差的特特性指的的是数据据的分布布宽度。。29计量型测测量系统统计数型测测量系统统测量系统统的类型型测量系统统分为30测量系统统的统计计特性Repeatability重复性;;(precision精密度))Reproducibility再现性Bias偏倚(Accuracy准确性)统计特性性分为Linearity线性;Stability稳定性。。通常使用用测量数数据的统统计特性性来衡量量测量系系统的质质量!Discrimination分辨力31理想的测量系统统理想的测测量系统统在每次次使用时时:--应应只产生生“正确确”的测测量结果果。--每每次测量量结果总总应该与与一个标标准值相相符。--一一个能产产生理想想测量结结果的测测量系统统,应具具有零方方差、零偏偏倚和所所测的任任何产品品错误分分类为零零概率的的统计特性。32测量系统统分析((MSA)—MSA用于分析析测量系系统对测测量值的的影响—强调仪器和人人的影响我们对测测量系统统作试验验,以确确定系统统的统计计特性值值与可接接受的标标准作比比较测量系统统分析33测量系统统评定的的两个阶阶段第一阶段段(使用用前)—确定统计计特性是是否满足足需要??—确认环境境因素是是否有影影响?第二阶段段(使用用过程))—确定是否否持续地地具备恰恰当的统统计特性性?34评价测量量系统的的基本问问题是否有足足够的分分辨力和灵敏度度?10比1规则:测量设备备要能分分辨出公公差或过过程变差差的至少少十分之之一以上上。是否具备备时间意意义的统统计稳定定?统计特性性是否在在期望的的范围内内具备一一致性,,用于过过程控制制和分析析是否可可接受??所有的变变差总和和是否在在一个可可接受的的测量不确确定度的水平?35MSA目标测量不确确定度一个特性性的估计计真值所所处的范范围,这这类数据据可表达达为一系系列测量量值的统统计分布布、标准准差、概概率、百百分比及及实测值值与真值值的差,,在控制制图或曲曲线图表表上的点点等。36测量不确确定度测量不确确定度是是给组成成测量系系统的变变量赋值值的所有有可能性性的总和和(百分分率)。。总的可能能性应衡衡量并且且要与在在进行的的测量的的重要性性和关键键性相相一致。。根据测量量系统分分析而作作出的决决定包括括:—使用用现有的的系统,,同时考考虑它的的测量不不确定度度—改进进系统以以控制产产生变差差的因子子。—考虑虑其他具具有更高高级别的的分辨率率和能力力的测量量系统(这通通常会花花更多的的资金,,但您的的MSA数据将将帮助你你确定并并证实适适当的资资源。))37测量系统统的不确确定度第第一次是是通过校校准过程程而产生生。校准允许许对测量量仪器、、测量系系统或标标在尺上上的刻度度值等的的指示示的误差差的评价价。基准件本本身,校校准过程程和环境境以及校校验人员员也都对对测量不不确定度度有影响响。这就是要要经鉴定定合格的的和/或或有资格格的实验验室以及及你应接接受对你你的测量量、检验验和实验验设备要要做或已已做校准准的数据据的益处处的原因因。测量不确确定度与与校准38盲测法在实际测测量环境境下,在在操作者者事先不不知正在在对该测测量系统统进行评评定的条条件下,,获得测测量结果果。向传统观观念挑战战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。评价测量量系统的的关键注注意点39测量系统统的变差差测量过程程的构成成因子及及其相互互作用,,产生测测量结果果的变差差人员量具材料环境方法测量值变变差40环境如何何影响测测量结果果温度变化化引起热热胀冷缩缩,使同同一零件件的同一一特性产产生不同同的读数数光线不足足防碍正正确的读读数刺眼的光光导致读读数不正正确受时间影影响的材材料—-如铝、塑塑料及玻玻璃湿度影响响污染—-如电磁、、灰尘等等41测量仪器器如何影影响测量量结果测量仪器器的分类类,如尺尺、游标标卡尺测量仪器器的准确确度和精精确度偏倚和线线性重复性和和再现性性稳定性42测量值并并不总是是精确的的测量系统统的变差差影响每每个测量量值和根根据这些些测量数数据所作作的判定定测量系统统的误差差或分为为五类::偏倚、、重复性性、再现现性、稳稳定性和和线性必须在使使用一个个测量系系统前知知道其测测量变差差43MSA的应用建立新量量具的适适用性和和可接受受性标准准把一个量量具和另另一个量量具作比比较评估可疑疑的量具具量具维修修前后的的性能比比较计算测量量系统变变差确定制造造过程可可接受性性管理和改改进测量量过程44测量系统统分析的的要求关键词有有那些??45实施要点点说明对控制计计划中列列入的测测量系统统要进行行测量系系统分析析。测量分析析方法及及接受准准则应与与测量系系统分析析参考手手册一致致。经顾客批批准,可可以采用用其它方方法及接接受准则则。PPAP手册中中规定::对新的的或改进进的量具具、测量量和试验验设备应应参考MSA手手册进行行变差研研究。APQP手册,,MSA为“产产品/过过程确认认”阶段段的输出出之一。。SPC手手册指出出MSA是控制制图必需需的准备备工作。。ISO//TS16949:2002与MSA46实施要点点说明标识、监监视与测测量设备备及其校校准状态态确定量具具准确度度和精确确度当量具被被发现处处于非校校准状态态时,应应对其以以前的测测量结果果重新进进行确认认确保所有有的量具具的搬运运、保护护、清洁洁、维护护和存放放校准记录录应包括括个人量量具应用MSA手册册中规定定的方法法ISO//TS16949:2002与MSA47概念形成成和批准准设计确认认样件量产策划产品开发发和设计计过程开发发和设计计产品和过过程确认认策划生产Production评估反馈馈和改善善测量系统统分析策划划试产项目批准准测量系统统分析如何进行行测量系系统分析析策划量产过程程中,定定期策划划和实施施测量系系统分析析48如何进行行测量系系统分析析策划1、在新产品品策划过过程中,,APQP小组根据据试生产产控制计划划制定《《测量系系统分析析计划》》。2、批量量生产过过程中,,责任部部门根据据批量生生产控制计划划制定《《测量系系统分析析计划》》。49MSA分分析时机机新生产之之产品PV(零零件)有有不同时时新仪器,,EV((设备))有不同同时新操作人人员,AV(人人员)有有不同时时校准周期期(文件件规定))。50如何进行行测量问问题分析析?对测量变变差及其其对造成成总变差差的了解解是解决决基础问问题的基基本步骤骤。当测测量系统统的变差差超过所所有其他他变量时时,必须须在使用用系统其其余部分分进行工工作之前前分析和和解决这这些问题题。在某某些情况况下,测测量系统统的变差差被忽视视或忽略略了。当当所记录录的变差差实际上上是由测测量装置置造成时时,把过过程本身身作为注注意的重重点就可可能导致致时间和和资源的的浪费。。51如何进行行测量问问题分析析?识别问题题当测量系系统工作作时,无无论任何何过程,,清楚地地定义问问题是重重要的。。对于测测量问题题,它可可以用准确度、变差、稳定性等形式来来体现。。要做的的重要事事情是努努力将测测量变差差与过程程变差相相分离((可以立立足于过过程,而而不是测测量装置置做出这这个判断断)。52如何进行行测量问问题分析析?测量系统统和过程程的流程程图评审所有有已有的的测量系系统和过过程流程程图。这这将导致可能能要对测测量和它它们与测测量过程程的相互互关系的的已知和和未知的的信息进进行讨论论。因果图复审所有有已有的的有关测测量系统统的因果果图。这这在某些些情况下下就可能能解决问问题或部部分解决决问题。。同样,,这也会会引起对对已知和和未知的的信息进进行讨论论。应该该用专业业知识来来初步识识别那些些对问题题影响最最大的变变量。53如何进行行测量问问题分析析?计划—实实施—研研究—措措施(PDSA)计划各种种试验、、收集数数据、建建立稳定定性、作作各种假假设并加加以证实实,一直直到获得得适当的的解决。。解决方法法和对纠纠正的验验证将各步骤骤和解决决方法文文件化以以对决定过程程作出记记录。进进行初步步研究以确认认解决方方法。这这可以用用试验设计的的形式来来验证。。54过程变差差剖析长期过程变差差短期抽样产生生的变差差实际过程程变差稳定性线性重复性准确度量具变差差操作员造造成的变变差测量误差差过程变差差观测值值“重复性性”和和“再再现性””是测测量误差差的主要要来源再现性过程变差差55测量系统统的规划划(一))由APQP小组根据据被测量量特性的的重要程程度确定定测量系系统。同同时考量量:产品规范范是什么么?预期期的过程程变差是是多少??需要什什么样的的分辨率率?量具需要要怎样的的操作方方式?需需要操作作者具备备哪些技技能?怎怎样培训训?如何测量量?是否否人工测测量?在在哪里测测量?零零件的位位置和固固定是否否是可能能的变差差来源??接触测测量还是是非接触触测量??测量如何何被校准准?校准准频率??谁来校校准?56测量系统统规划((二)测量生命命周期的的考量::随着时时间的不不同,对对过程了了解及过过程的改改进,测测量方法法可能改改变。如:为了了建立稳稳定的和和有能力力的过程程,可能能开始对对一个产产品特性性测量,,透过测测量了解解直接影影响产品品特性的的关键过过程特性性,这种种了解意意味着对对产品特特性的信信息依赖赖少了,,可以减减少抽样样计划并并简化测测量方法法。最后后,可能能只监测测极少数数的零件件,只要要过程被被维护着着或测量量和监控控。测量的程程度是依依赖着对对过程理理解的程程度。57测量系统统开发检检查清单单的建议议要素本清单应应该根据据测量系系统的情情况和类类型进行行修改。。最终检查查清单的建立应应该是顾客和供供方合作的结结果。58第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题被测特性性是什么么?特性性的类别别是什么么?是机机械上的的特性吗吗?是动动态的还还是静态态的?是是一项电电的特性性吗?其其零件内内部变差差大吗??测量过程程的结果果(输出出)将被被应用的的目的是是什么??生产改改进、生生产监控控、实验验室研究究、过程程审核、、出货检检验、进进货检验验、对D.O..E的回回应?谁将使用用该过程程?操作作者、工工程师、、技术员员、检验验员、审审核员??培训要求求:操作作者、维维修人员员、工程程师;教教室、应应用实习习、在职职训练、、学徒期期间。59第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题变差的原原因是否否已被识识别?透透过小组组、头脑脑风暴法法、渊博博的过程程知识、、因果图图或矩阵阵图等方方法建立立一个误误差模型型.是否展开开了测量量系统的的FMEA?弹性的或或专用的的测量系系统:测测量系统统可以是是固定的的、专用用的还是是弹性的的,是否否有测量量不同类类型零件件的能力力:例如如爪型量量具、夹夹紧量具具、三坐坐标座标标测量仪仪等。弹弹性的量量具价格格较贵,,但从长长远来看看能节约约成本。。60第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题接触式或或非接触触式:可可靠性、、特性的的类型、、抽样计计划、成成本、维维护保养养、校准准、人员员技能要要求、兼兼容性、、环境、、速度、、探头的的类型、、零件的的变形、、影像处处理,以以上内容容可能由由控制计计划和测测量的频频率来确确定(全全接触式式量具在在连续抽抽样时可可能会过过度磨损损)。整整个表面面接触的的探头、、探头的的类型、、空气回回流喷嘴嘴、影像像处理与与光学比比较仪等等。61第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题环境:灰灰尘、水水分、湿湿度、温温度、振振动、噪噪音、电电磁干扰扰、大气气流动、、空气杂杂质等。。实验室室、工场场、办公公室等。。在小且且严格的的公差下下以微米米为单位位的测量量系统中中,以及及在影像像处理、、光学系系统、超超音波仪仪器等环环境中,,环境成成为一个个关键的的问题。。对线上上自动反反馈类型型的测量量也是一一个影响响因素。。切削油油、切削削碎屑及及极端温温度也会会成为问问题。是是否清洁洁环境的的要求??62第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题测量及固固定点::使用几几何尺寸寸与公差差清晰地地定义固固定位置置和夹紧紧点,以以及在零零件的什什么部位位进行测测量。固定方法法:不固固定或夹夹紧零件件。零件方位位:主体体的位置置或其它它的位置置。零件准备备:在测测量之前前,零件件是否应应该清洁洁、储油油、温度度稳定等等。感测器的的位置::从主定定位器或或定位系系统的取取向角度度与距离离?63第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题相关问题题1—备备份的量量具:在在工场内内或不同同工场之之间是否否需要备备份的((或多个个)量具具支持??制造的的考虑、、测量误误差的考考虑、维维修的考考虑、标标准是哪哪个的考考虑?如如何才能能使每个个考虑问问题均符符合要求求?相关问题题2—方方法差异异:在可可接受的的实施和和操作极极限内,,由不同同的测量量系统设设计对同同一产品品/过程程进行测测量的测测量误差差结果((例如::CMM对手工工量具或或开放式式设定量量具的测测量结果果)。64第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题自动或手手动:线线上、线线外、操操作者依依赖性。。破坏性和和非破坏坏性(Nondestructive,NDT)测量量:例如如,拉力力试验、、盐雾试试验、电电镀/涂涂装的厚厚度、硬硬度、尺尺寸测量量、影像像处理、、化学分分析、应应力、耐耐久性、、冲击、、扭力、、扭矩、、焊接强强度、电电特性等等。潜在的测测量量程程:可能能的测量量尺寸大大小和期期望的量量程。65第1类要要素:与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题有效的分分辨率::对应用用在一特特殊的应应用场的的可接受受性,如如测量对对物理变变化是否否敏感((探测过过程或产产品误差差的能力力)?敏感度::最小输输入量的的信号能能产生一一个可探探测的输输出(可可辨别的的)信号号,测量量装置对对应用这这种情况况的可接接受性??敏感度度是由量量具的固固有设计计和质量量(OEM)、、使用期期间的维维护和操操作条件件所决定定。66第2类要要素:与与测量系系统制造造有关的的问题((设备备、标准准、仪器器)是否已在在系统设设计中针针对变差差来源的的识别??设计评评审;验验证和确确认。校准和控控制系统统:推荐荐的校准准计划和和设备审审核及其其文件。。频率、、内部或或外部、、参数、、生产过过程中的的验证检检查。输入要求求:机械械的、电电子的、、液压的的、真空空的、波波动抑制制器、干干燥器、、滤清器器、作业业准备和和操作问问题、隔隔离、解解析度和和灵敏度度。输出要求求:类比比或数位位、文件件和记录录、档案案、保存存、存取取、备份份。成本:开开发、采采购、安安装、操操作和培培训的预预算要素素。67第2类要要素:与与测量系系统制造造有关的的问题((设备备、标准准、仪器器)预防性维维护:形形式、计计划、成成本、人人员、培培训、文文件。可维修性性:内部部和外部部、场所所、支持持程度、、回应时时间、服服务配件件的可取取得性、、标准零零件清单单。人机工程程学(Ergonomics):在在长时间间的装载载和操作作设备过过程中,,人员不不被伤害害的能力力。测量量装置的的设计应应讨论需需要着重重在测量量系统与与操作者者之间的的相互关关系。安全的考考虑:人人员、操操作、环环境、切切断。贮存及场场所:建建立对测测量设备备的贮存存及场所所的要求求。隔离离、环境境、安全全、取得得性(接接近)有有关的问问题。测量周期期时间::测量一一个零件件或特性性需要多多长时间间?测量量周期要要与过程程和产品品控制合合并。68第2类要要素:与与测量系系统制造造有关的的问题((设备备、标准准、仪器器)是否有任任何对过过程流程程、批次次完整性性、记录录、测量量和零件件回复的的干扰??材料搬运运:是否否需要特特殊的支支架、支支撑夹具具、搬运运设备或或其它物物料搬运运设备来来放置被被测零件件或对测测量系统统本身??环境问题题:是否否有特殊殊的环境境要求、、条件、、限制等等影响本本测量过过程或临临近的过过程?是是否要求求特殊的的排气??是否有有必要控控制温度度或湿度度?湿度度、振动动、噪音音、电磁磁干扰、、清洁??是否有任任何特别别的可靠靠性要求求或考虑虑?设备备是否能能够在任任何时间间下维持持其状况况?在生生产使用用之前是是否需要要进行验验证?备用配件件:共享享清单、、适当的的供应和和订购系系统、可可取得性性、导入入期的理理解与说说明。是是否有足足够的安安全库存存(轴承承、软管管、皮带带、开关关、插座座、阀等等)?69第2类要要素:与与测量系系统制造造有关的的问题((设备备、标准准、仪器器)使用者说说明书::夹紧顺顺序、清清洁程度度、数据据解释、、图表、、目视辅辅具、易易于理解解的。可可取得性性、适当当的陈列列。文件:工工程图面面、诊断断分析、、使用者者手册、、语言等等。校准:与与可接受受的标准准进行比比较;可可接受的的标准的的可取得得性和费费用。建建议的频频率、培培训要求求、停机机时间的的要求。。贮存:是是否有与与测量装装置贮存存有关的的特别要要求或考考虑?隔隔离、环环境、防防止损坏坏/窃盗盗等。防错:已已知的测测量程度度错误是是否容易易由操作作者更正正(非常常容易??)数据据输入、、设备误误用、防防错。70第3类要要素:与与测量系系统实施施有关的的问题((过程))支持:由由谁来支支持测量量过程??实验室室技术人人员、工工程师、、生产、、维护保保养、与与外部签签订保养养合同??培训:为为了使用用和维护护本测量量过程,,需要为为操作者者/检验验人员//技术人人员/工工程师提提供哪些些培训??时间、、资源和和费用。。谁来培培训?在在什么时时间进行行培训??导入期期要求??与测量量过程的的实际使使用相协协调。数据管理理:如何何管理从从本测量量过程输输出的数数据?人人工、电电脑化、、汇总法法、汇总总频率、、评审方方法、评评审频率率、顾客客的要求求、内部部的要求求。可取取得性、、储存、、存取、、备份、、安全。。数据的的解释。。71第3类要要素:与与测量系系统实施施有关的的问题((过程))人员:是是否需要要聘请人人员以支支持这测测量系统统?成本本、时间间、可取取得性有有关的问问题。目目前的或或新的。。改进方法法:由谁谁来对测测量过程程进行经经常性的的改进??工程师师、生产产人员、、维护保保养人员员?使用用什么评评价方法法?是否否有一系系统以识识别需要要的改进进?长期稳定定性:长长期性研研究的评评估方法法、形式式、频率率、需求求。漂移移、磨损损、污染染、操作作的完整整性。长长期误差差是否能能够被测测量、控控制、理理解、预预测?特别的考考虑:检检验人员员的特质质、体能能限制或或健康问问题:色色盲、视视力、身身体强度度、疲劳劳、耐力力、人机机工程。。72连续变量量测量系系统分析析分辨率偏移?““准确性性”(居中性性—均值)线性性??稳定性??校准?“精确性性”(R&R)(离散性性—偏差)OKOKOKOK73测量系统统分析(MSA))二、计量量型测量系统统分析重复性和和再现性分析方法法和接收收准则偏倚分析方法法和接收收准则线性分析方法法和接收收准则稳定性分析方法法和接收收准则74重复性和和再现性性分析重复性(Repeatability)定义:重复性是是由一个评价人,,采用一种测量仪器器,多次次测量同一零件的同一特性时获获得的测测量值变变差。也也叫(precision精密度))测量过程程的重复复性意味味着测量量系统自自身的变变异是一一致的。。重复性75重复性和和再现性性分析代表什么么?76重复性和和再现性性分析ab——77操作者B操作者C操作者A重复性和和再现性性分析再现性(Reproducibility))定义:再现性是是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。。再现性78重复性和和再现性性分析代表什么么?代表什么么?79重复性和和再现性性分析XDIFF_Xa_Xb_Xc_EV2XDIFF*K2n=零件数r=试验次数数80R&R之之分析要要求:决定研究究主要变变差形态态的对象象.使用极差差法或均值极差差法和方差法法方法对对量具进进行分析析。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.选2-3位操作作员在不不知情的的状况下下使用校校验合格格的量具具分别对对10个个零件进进行测量量,测试人员将操操作员所所读数据据进行记记录,研研究其其重复性性及再现现性(作业员应应熟悉并并了解一一般操作作程序,,避免免因操作作不一致致而影响响系统的的可靠度度)同时评评估量具具对不同同操作员员熟练度度.重复性和和再现性性分析81重复性和和再现性性分析82取样的代表性性不具代表表性的取取法具代表性的取法重复性和和再现性性分析如何选择择样本??8384重复性和和再现性性分析85重复性和和再现性性分析86重复性和和再现性性分析注注意事项项:针对重要要特性((尤指是是有特殊殊符号指指定者))所使用用量具的的精确度度应是被被测量物物品公差差的1//10,,(即即其最小小刻度应应能读到到1/10过程程变差或或规格公公差较小小者;如如:过过程中中所需量量具读数数的精确确度是0.01m/m,则则测量应应选择精精确度为为0.001m/m)),以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。重复性和和再现性性分析87重复性和和再现性性分析88重复性和和再现性性分析结果分析当重复性性大于再再现性时时,原因因可能是是:--仪器器需要保保养;--量具具需要重重新设计计增加刚刚度;--测量量的夹紧紧或定位位方式需需要改进进;--零件件内的变变差过大大。当再现性性大于重重复性时时,原因因可能是是:--评价价人需要要培训如如何使用用量具及及数据读取方式式。--量具具刻度盘盘上的刻刻度不清清楚。--需要要某些夹夹具协助助评价人人来提高高使用量具的一一致性。。89重复性和和再现性性分析如何计算算重复性性EV、再现性AV、重复性和和再现性性GRR、、零件变差差PV、总变差TV%、%GRR、NDC??90重复性和和再现性性分析重复性EV=**K1再现性AV重复性和和再现性性GRR==零件变差差PV=Rp*K3总变差TV=%GRR==(GRR//TV))*100%数据分级级数NDC==1.41(PV/GRR))EVAVGRRPV—EV2XDIFF*K291重复性和和再现性性分析案案例92偏倚定义义:测量结果果的观测测平均值值与基准准值之间间的差异异。又称为““准确度度”。注:基准准值可通通过更高高级别的的测量设设备进行行多次测测量取平平均值。。偏倚分析析基准值偏倚基准值观测平均均值93偏倚分析析偏倚分析步骤骤:1、分析人员员负责选选择一个个落在生生产测量量中的中中程数的的生产零零件作为为偏倚分分析的标标准样本本。2、在工工具室测测量这个个零件n≥10次,并并计算这这n个读读数的均均值。把把均值作作为“基基准值””。3、让一一个评价价人,以以通常方方法测量量样本10次以以上。4、相对对于基准准值将数数据画出出直方图图。评审审直方图图,用专专业知识识确定是是否存在在特殊原原因或出出现异常常。5、计算n个个读数的的均值。。94偏倚分析析偏倚分析步骤骤:6、计算重复复性标准准偏差((d2*可以从附附录C中中查到,,g=1,m==n)::7、确定确定偏倚倚的t统统计量:偏倚=观观测测量量平均值值-基基准值值8、根据偏倚倚分析接接收准则则判定测测量系统统是否可可以接收收,如果不接收,,分析原原因并采采取措施施。偏倚95子组数((g)子组容量量(m)d2*附录C:96偏倚分析析偏倚分析接收收准则::如果0落落在围绕绕偏倚值值1-α置信区间间以内,,偏倚在在α水平是可可接受的的。d2,d2*和v可以以在附录录C中查查到,g=1,,m=n,在在标准t表中可可查到。。α水平是不不是用默默认值0.05(95﹪置信度度)时必须须得到顾顾客的同同意。97举例-偏偏倚分析析一个制造造工程师师在评价价一个用用来监控控生产过过程的新新的测量量系统。。测量装装置分析析表明没没有线性性问题,,所以工工程师只只评价了了测量系系统的偏偏倚。在在已记录录过程变变差基础础上从测测量系统统操作范范围内选选择一个个零件作作为偏倚分析析的标准准样本。这个零零件经全全尺寸检检验测量量确定了了其基准准值。而而后这个个零件由由现场领领班测量量15次次,数据据如下。。偏倚分析析98偏倚研究究数据非曲直基准值=6.0偏倚15..8--0..225..7--0..335..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偏倚分析析99用电子表表格或统统计软件件,可获获得直方方图和数数据分析析:测量值偏倚分析析100偏倚分析析分析结论论:因为0落落在偏倚置信信区间((-0..1185,0.1319))内,工工程师判定测量量系统的的偏倚可可以接收收。101偏倚分析析案例102偏倚分析析结果分析如果偏倚倚从统计计上非0,寻找找以下可可能的原因::--标准或基基准值误误差;--仪器磨损损,建议议按计划划维护或或修整;;--仪器制造造尺寸有有误;--仪器测量量了错误误的特性性;--仪器未得得到完善善的校准准,评审审校准程程序;--评价人设设备操作作不当,,评审测测量说明明书等。。103量程基准值观测平均均值基准值线性(Linearity))定义:线性是在在测量设设备正常常操作范范围内,,偏倚值值的差值值。观测平均均值线性分析析104观测平均均值基准值线性分析析无偏倚有偏倚105线性分析析106线性分析析对于最佳拟合直线,用公式:yi=axi+bXi=基准值
yi=偏倚平均值斜率——107线性分析析低值高值α水平下的的置信带带计算公公式是::—108线性分析析109线性分析析-举例例一名工厂厂主管希希望对过过程采用用新测量量系统。。作为PPAP的一部份份,需要要评价测测量系统统的线性性。基于于已证明明的过程程变差,,在测量量系统操操作量程程内选择择了五个个零件。。每个零零件经过过全尺寸寸检测测测量确定定了基准准值。然然后由领领班分别别测量每每个零件件12次(测量量中零件件是随机机选择的的)。线性分析析110线性分析析线性分析析数据111线性分析析线性分析析-中间间结果112线性分析析线性分析析图分析结论论:因为“偏倚=0”线没有完全在拟合线置信带以内,测量系统统的线性性不能接接收。。113线性分析析114Minitab数据表线性分析析115116线性分析析117线性分析析输入C1输入C2输入C3最后点OK118分析结论论:因为“偏倚=0”线没有完全在拟合线置信带以内,测量量系统的的线性不不能接收收。119造成线性性误差的的可能原原因有::仪器需要要校准,,缩短校校准周期期仪器,设设备或夹夹具的磨磨损维护保养养不好—空气,,动力,,液体,,过滤器器,腐蚀蚀,尘土土,清洁洁基准的磨磨损或损损坏,基基准的误误差—最最小/最最大不适当的的校准((没有涵涵盖操作作范围))仪器质量量不好──设计或或符合性性120造成线性性误差的的可能原原因有::应用了错错误的量量具不同的测测量方法法—作业业准备,,夹紧,,技巧随着测量量尺寸不不同,((量具或或零件))变形量量不同环境─温温度,湿湿度,振振动,清清洁应用—零零件数量量,位置置,操作作者技能能,疲劳劳,观测测误差((易读性性,视差差)121时间1时间3稳定性(Stability))定义:是测量系系统在某某持续时间间内测量同一基准或零零件的相同特性时获获得的测测量值的的总变差差。稳定性分分析时间2稳定性122稳定性分分析123稳定性分分析124稳定性分分析—举举例为了确定定一个新新的测量量装置稳稳定性是是否可以以接受,,工艺小小组在生生产工艺艺中程数数附近选选择了一一个零件件作为稳定定性分析析的标准准样本。这个零零件被送送到测量量实验室室,确定定基准值值为60.1。。小组每每班测量量这个零零件5次次,共测测量4周周(20个子组组)。收收集所有有数据后后做出Xbar&R图图,请分分析稳定定性是否否可以接接收?分析结论论:控制图分分析显示示,测量量过程是是稳定的的,因为为没有出出现明显显可见的的特殊原原因影响响。稳定性分分析125稳定性分分析的均均值-极极差图稳定性分分析126稳定性分分析127Minitab数据表稳定性分分析第1组数数据第2组数数据第3组数数据第n组数据第..组数据128129稳定性分分析130输入C1输入子组组的数据数数最后点OK131稳定性分分析分析结论论:控制制图显示示测量过过程稳定定,所所以测量量系统的的稳定性性可以接接收。132测量系统统分析(MSA))三、计数数型测量系统统分析小样法分析方法法和接收收准则风险分析析法(假假设检验验)分析方法法和接收收准则解析法分析方法法和接收收准则计数量型型测量系系统概述述133计数型测测量系统统属于测测量系统统中的一一类,其其测量值值是一种种有限的的分级数数,与结结果是连连续值的的测量系系统不同同。最常常见的是是通过//不通过过量具,,只可能能有两个个结果。。其它计计数型测测量系统统,例如如可视标标准,结结果可以以形成5~7个个不同的的分级。。这些要要用计数数型方法法进行分分析。任何测量量系统都都存在风风险,由由于最大大的风险险来自于于分区的的边界,,最适当当的分析析是采用用量具性能能曲线将测量系系统变差差进行量量化。计数型测测量系统统概述134为了遏制制行动,,项目小小组选择择了一个个计数型型量具,,把每个个零件同同一个特特性的限限定值进进行比较较。如果果零件满满足限定定值就接接受这个个零件,,反之拒拒绝零件件。多数数这种类类型的量量具以一一套标准准零件为为基础进进行设定定接收与与拒绝。。这个计计数型量量具不能能指出一一个零件件有多好好或多坏坏,只能能指出零零件可接接受或拒拒绝(如如2个分分级)。。LSLUSL0.500.600.40
I
IIIIIIII图:“灰色””区域与与测量系系统有关关系计数型测测量系统统概述135计数型MSA--小样法分分析136计数型MSA--小样法分分析137计数型MSA--假设检验验分析138A与B的交叉表表计数型MSA--假设检验验分析使用交叉叉表比较较每个评评价人之之间的差差异。139B与C的交叉表表计数型MSA--假设检验验分析140A与C的交叉表表计数型MSA--假设检验验分析141注:①有有效性::是指评评价人评评价零件件时,将将好的零零件(参参考1,,在公差差0.45~0.545之内内)判为为好的,,将坏的的零件((参考0,超出出0.45~0.545范围围的)判判为坏的的,其得得到正确判别别零件数数除以评评价人总总评价零零件数即为有效效性百分分比;②错误率率:是指指评价人人将坏的零件件判为好好零件的的次数除以对坏坏的零件件的总评评价次数数的百分分比;③错误警警报率::是评价价人将好的零件件判为坏坏的零件件的次数数除以对好好零件的的总评价价次数的的百分比比。在本例中中,根据据参考值值(即参参考1))在公差差范围内内的好零零件共有有34件件,评价价人对每每个零件件评价3次,共共102次。(参考0)坏零零件(即即超出公公差范围围的)共共有16件,评评价人对对每个零零件评价价3次,,共48次。计数型MSA--假设检检验分析析142计数型MSA--假设检检验分析析143这些结果果显示::各个评评价者对对于该测测量系统统,在有有效性、、错误率率与错误误警报率率上都有有不同程程度的结结果。在在所有三三个项目目中,没没有一位位评价者者可接受受的。是否需要要为这过过程更改改接受标标准?这这些风险险可以被被接受吗吗?评价价者是否否需要更更好的培培训?测测量系统统的环境境可不可可以被改改善?重要的是是:顾客客对这测测量系统统与其研研究结果果会有何何看法??顾客原原本预期期的情况况是什么么?顾客是否否接受这这些风险险?计数型MSA--假设检检验分析析144
kappa设计这些些表的目目的是确确定评价价人之间间意见一一致的程程度。为为了确定定评价一一致的水水平,小小组用科科恩的kappa来测测量两个个评价人人对同一一目标评评价值的的一致程程度。Kappa是一一个评价价人之间间一致性性的测量量值,检检验是否否沿对角角线格子子中的计计数(接接收比率率一样的的零件))与那些些仅是偶偶然的期期望不同同。设::po=对对角线单单元中观观测值的的总和;;pe=对角线单单元中期期望值的的总和。。则:kappa=((po--pe))/(1-pe)。计数型MSA--假设检验验分析145案例─kappaKappa是测测量而不不是检验验。其大大小用一一个渐进进的标准准误差构构成的t统计量量决定。。一个通通用的经经验法则则是kappa大于0.75表示好好的一致致性(Kappa最最大为为1);;小于0.4表表示一致致性差,,计算结结果如下下:计数型MSA--假设检验验分析146案例─kappa结果果说明::分析表明明所有的的评价人人之间表表现出的的一致性性好。在此分析析中有必必要确定定评价人人之间是是否存在在差异。。但是分分析并未未告诉我我们测量量系统区区分不合合格的与与合格的的零件的的能力。。在分析析中,
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