MSA测量系统分析理论知识课件

MeasurementSystemAnalysis测量系统分析1MeasurementSystemAnalysis1顾问：杨老师此MSA测量系统分析培训教材，内容整合了最新版全面的计数型、计量型、破坏型MSA分析理论及原理，供企业内部培训或个人学习参考。本人知识及编辑水平有限，读者在文中若有不足之处，敬请指正。因编辑本文花了较多精力，收取合理的财富值，请谅见。联络方式139.com2顾问：杨老师233为什么要做MSA?4为什么要做MSA?4这些因素亦会引致测量系统的变差为什么要做MSA?5这些因素亦会引致测量系统的变差为什么要做MSA?5定义和术语测量-赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。量具-任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。测量系统-用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。6定义和术语测量6定义和术语Bias(偏倚)-测量的观察平均值和基准值之间的差异MasterValue(Standard)BiasAverageValue7定义和术语Bias(偏倚)MasterValueBias定义和术语Repeatability(重复性)-由一位评价人多次用一种测量仪器测量同一零件的同一特性时所得的测量变差GoodRepeatabilityPoorRepeatability8定义和术语Repeatability(重复性)GoodR定义和术语Reproducibility(再现性)-由不同的评价人使用同一个量具测量一个零件的一个特性的产生的测量平均值的变差Inspector1Inspector3Inspector2Machine1Machine3Machine29定义和术语Reproducibility(再现性)Inspe定义和术语Stability(稳定性)是测量系统在某持续时间内测量同一基准或者零件的单一特性时获得的测量值总变差。Time1Time2MasterValue(Standard)10定义和术语Stability(稳定性)Time1Time定义和术语Linearity(线性)是在量具预期的工作量程内，偏倚值的差值BiasTrueValueTrueValue1TrueValue2TrueValue3TrueValue411定义和术语Linearity(线性)BiasTrueVa定义和术语GageR&R(GR&R)-测量系统重复性和再现性合成的评估12定义和术语GageR&R(GR&R)121313作测量系统研究的准备-续先计划将要使用的方法-通过使用工程决策;目视观察或量具研究来确定(考虑再现性会否影响)条件-评价人的数量,样品数量及重复读数次数;尺寸的关键性零件结构评价人的选择-评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选样品的选择14作测量系统研究的准备-续先计划将要使用的方法14样品的选择-能否获得代表生产过程的样品，样品必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围编号-必须对一个零件编号以便于识别分辨力-仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如：如果特性的变差为0.1，仪器应能读取0.01的变化确保测量方法-确保测量方法遵守规定的测量程序(测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布)15样品的选择15测量系统的变差种类“Accuracy”relatedterms:BiasLinearityStability“Precision”relatedterms:RepeatabilityReproducibilityWidthError宽度变差i.e.Spreadofmeasurement-Precision测量的分布-精密度LocationError

位置变差i.e.AveragemeasuredvalueVsActualvalue平均测量值Vs基准值16测量系统的变差种类“Accuracy”relatedte计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南1.取样品并建立相对于可溯源标准的基准值2.最理想可取预期测量的最低值,最高值和中程数的标准样品3.定期测量标准样品(天,周,等等)4.应在不同时间记录读数5.将数据按时顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上6.建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态(作图法)如果测量过程是稳定的,->数据可以用于确定测量系统的偏倚17计量型测量系统研究GuidelinefordetermiGuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南计量型测量系统研究除了控制图分析法,对稳定性还没有特別的数据分析或指数18GuidelinefordeterminingStab产生稳定性误差的可能原因：仪器磨损仪器校准不正确评价人操作设备不当气压调节失效仪器质量问题环境条件飘移－温度、湿度、洁净度、震动等计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南19产生稳定性误差的可能原因：计量型测量系统研究Guidelin稳定性分析练习某人用游标卡尺在五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）48.648.548.347.94646.948.848.749.448.948.35020稳定性分析练习某人用游标卡尺在五天内测得数据如下：（请分析此计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南1.取样品(最好n>=10);并建立相对于可溯源标准的基准值2.用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上3.相对于基准值将数据画在直方图,并确定是否存在特殊原因或出现异常21计量型测量系统研究GuidelinefordetermiGuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南4.使用数据分析法來评估测量偏倚是否可接受I:计算n读数的平均值计量型测量系统研究II:计算可重复性标准偏差22GuidelinefordeterminingBiasGuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南III:确定偏倚的t统计量值偏倚=观察测量的平均值-基准值

whereIV:如果’0’落在围绕偏倚值1-置信区间以內,所得出的偏倚是可接受计量型测量系统研究23GuidelinefordeterminingBias计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南如果’0’落在围绕偏倚值1-α置信区间以內,所得出的偏倚是可接受(-0.1185<0<0.1319)Note:AcontrolchartmethodforBIASevaluation24计量型测量系统研究Guidelinefordetermi如果偏倚统计上偏大时,有以下可能原因:标准或基准值误差仪器磨损仪器测量了错误的特性仪器未得到完善的校准评价人设备操作不当,等计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南25如果偏倚统计上偏大时,有以下可能原因:计量型测量系统研究G偏倚分析练习某人用游标卡尺十五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）48.648.548.347.94646.948.848.749.448.948.35026偏倚分析练习某人用游标卡尺十五天内测得数据如下：（请分析此游计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南1.选择g>=5零件,它们的测量值能覆盖量具的操作范围2.测量每零件并记录其基准值之差值3.用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上4.计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚平均值27计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南5.在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚平均值28计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南6.用以下公式计算和出最佳拟合线和置信帶29计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南7.画出‘偏倚=0’,评估该图是否存在特殊原因和性的可接受性30计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南31计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南如果测量仪器的线性结果并非直线,有以下可能原因:标准或基准值误差仪器磨损仪器本身设计问题.仪器并未在整操作范围(上,下限)作全面的校准32计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南请确定该仪器的线性状况33计量型测量系统研究Guidelinefordetermi1.决定评价人,试检及样品的数量,这些组合根据需要而不同,但最佳是使用2–3个评价人,2-3次试检和5-10个样品2.选择评价人最好是从日常操作仪器的人中挑选3.填写GR&R表格上方所需资料,如:量具日期,公差要求,等4.如果10个样品,可以代表整个生产的范围5.为10个样品编号1-10,但不可被评价人看到样品号6.评价人A,以随机顺序测量10个样品3次,测量结果输入第一,二及三行7.让评价人B和C测量同样10个样品,而且他们之间不能看到彼此结果,再将结果输入表格上GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南341.决定评价人,试检及样品的数量,这些组合根据需要而不同,GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南35GuidelinefordeterminingGR&R所得量具变差:100(EV/TV)=25.98%所得评价人变差:100(AV/TV)=28%总变差(重复性及再现性):Sq.Rootof(EV2+AV2)=26.67%如量具所得出的GR&R分析结果是30%或少于30%,这里是有能力的及可作评价之用.GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南36所得量具变差:如量具所得出的GR&R分析结果是30%Guid1.将作业者分为A.B.C三者,取备测零件10个并编号，但作业者不能知道零件号码2.使用经校验之合格量具量测3.重复性量测(Measurementofrepeatability):使作业者A依随机顺序量测10个零件，并由另一观测者在记录表第一行填入量测数据4.再现性量测(MeasurementofReproducibility):请作业者B、C量测相同10个零件，但不使他们看到他们的量测值，将量测量值分别记录GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南371.将作业者分为A.B.C三者,取备测零件10个并编号，但GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南38GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南39GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南40GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南41GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南42GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南43GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南44GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南45GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南46GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南各因素占总变差(TV)的百分率之和不等到于100%!47GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南48GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南49GuidelinefordeterminingGR&R5050GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南WidthError-Repeatability&Reproducibility宽度变差-重复性及再现性-Under10%:acceptable10%以下:可接受-10%~30%:maybeacceptablebaseduponimportanceofapplication10%~30%:需视乎应用情况，仍可接受及使用-Over30%:notacceptable,needsforimprovement超过30%:不可接受，量具须改进51GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南AnalysisofGR&RStudiesGR&R分析如果重复性比再现性大,原因可能是:设备需要维护;量具需要重新设计增加刚度;测量的夹紧或定位需改进;零件内的变差过大如果再现性比重复性大,则可能的原因:评价人需要更好地接受培训;量具刻度盘校准不清晰52GuidelinefordeterminingGR&R计数型测量系统研究-计数型测量系属於测量系统中的一类，其测量值是一种有限的分级数，与结果是连读值的计量型测量系统原同。最常见的是通过/不通过量具(Go/NoGoGage)。由于这些方法不能量化测量系统变异性，只有当顾客同意的情况下才能使用。-计数型测量系统变差源应该通过人的因素和人机工程学研究的结果最小化。判断的风险可以用以下方法评价。

假设检验分析HypothesisTestAnalysis-最适当的分析是用量具性能曲线(GPC-GagePerformanceCurve)将测量系统变差量化。53计数型测量系统研究-计数型测量系属於测量系统中的一类，其测量计数型测量系统研究HypothesisTestAnalysis假设检验分析Cross-TabMethod交叉表方法Thisexampleisusing3appraisers,3trials,50parts.此例使用了3个评价人,3次测检和50个样品Thismethodisusedtocompareeachofappraiserstotheothers这方法是用作比较评价人之间的一致水平54计数型测量系统研究HypothesisTestAnaly计数型测量系统研究计算评价人自己保持一致与评价人之间的一致性注:Kappaisameasureofinter-rateragreement(i.e.howtheextentifagreementamongtheappraisersinthisexample).Ageneralruleofthumbisthefollowings:-Kappa是一个评价人之间的一致性的测量值一般通用的经验法则是大于0.75表示好的一致性(最大为1);小于0.4表示一致性差-Kappa>0.75,indicategoodtoexcellentagreement(wheremax.kappais1)-Kappa<0.40,indicatepooragreement55计数型测量系统研究计算评价人自己保持一致与评价人之间的一致性再计算评价人与基准值的一致性计数型测量系统研究56再计算评价人与基准值的一致性计数型测量系统研究56计算测量系统/量具的有效性‘Effectiveness’计数型测量系统研究57计算测量系统/量具的有效性‘Effectiveness’计数计数型测量系统研究数据分析及总结58计数型测量系统研究数据分析及总结58TheEnd!谢谢您参加本次课程TheEnd!谢谢您参加本次课程59MeasurementSystemAnalysis测量系统分析60MeasurementSystemAnalysis1顾问：杨老师此MSA测量系统分析培训教材，内容整合了最新版全面的计数型、计量型、破坏型MSA分析理论及原理，供企业内部培训或个人学习参考。本人知识及编辑水平有限，读者在文中若有不足之处，敬请指正。因编辑本文花了较多精力，收取合理的财富值，请谅见。联络方式139.com61顾问：杨老师2623为什么要做MSA?63为什么要做MSA?4这些因素亦会引致测量系统的变差为什么要做MSA?64这些因素亦会引致测量系统的变差为什么要做MSA?5定义和术语测量-赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。量具-任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。测量系统-用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。65定义和术语测量6定义和术语Bias(偏倚)-测量的观察平均值和基准值之间的差异MasterValue(Standard)BiasAverageValue66定义和术语Bias(偏倚)MasterValueBias定义和术语Repeatability(重复性)-由一位评价人多次用一种测量仪器测量同一零件的同一特性时所得的测量变差GoodRepeatabilityPoorRepeatability67定义和术语Repeatability(重复性)GoodR定义和术语Reproducibility(再现性)-由不同的评价人使用同一个量具测量一个零件的一个特性的产生的测量平均值的变差Inspector1Inspector3Inspector2Machine1Machine3Machine268定义和术语Reproducibility(再现性)Inspe定义和术语Stability(稳定性)是测量系统在某持续时间内测量同一基准或者零件的单一特性时获得的测量值总变差。Time1Time2MasterValue(Standard)69定义和术语Stability(稳定性)Time1Time定义和术语Linearity(线性)是在量具预期的工作量程内，偏倚值的差值BiasTrueValueTrueValue1TrueValue2TrueValue3TrueValue470定义和术语Linearity(线性)BiasTrueVa定义和术语GageR&R(GR&R)-测量系统重复性和再现性合成的评估71定义和术语GageR&R(GR&R)127213作测量系统研究的准备-续先计划将要使用的方法-通过使用工程决策;目视观察或量具研究来确定(考虑再现性会否影响)条件-评价人的数量,样品数量及重复读数次数;尺寸的关键性零件结构评价人的选择-评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选样品的选择73作测量系统研究的准备-续先计划将要使用的方法14样品的选择-能否获得代表生产过程的样品，样品必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围编号-必须对一个零件编号以便于识别分辨力-仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如：如果特性的变差为0.1，仪器应能读取0.01的变化确保测量方法-确保测量方法遵守规定的测量程序(测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布)74样品的选择15测量系统的变差种类“Accuracy”relatedterms:BiasLinearityStability“Precision”relatedterms:RepeatabilityReproducibilityWidthError宽度变差i.e.Spreadofmeasurement-Precision测量的分布-精密度LocationError

位置变差i.e.AveragemeasuredvalueVsActualvalue平均测量值Vs基准值75测量系统的变差种类“Accuracy”relatedte计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南1.取样品并建立相对于可溯源标准的基准值2.最理想可取预期测量的最低值,最高值和中程数的标准样品3.定期测量标准样品(天,周,等等)4.应在不同时间记录读数5.将数据按时顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上6.建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态(作图法)如果测量过程是稳定的,->数据可以用于确定测量系统的偏倚76计量型测量系统研究GuidelinefordetermiGuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南计量型测量系统研究除了控制图分析法,对稳定性还没有特別的数据分析或指数77GuidelinefordeterminingStab产生稳定性误差的可能原因：仪器磨损仪器校准不正确评价人操作设备不当气压调节失效仪器质量问题环境条件飘移－温度、湿度、洁净度、震动等计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingStability确定稳定性的指南78产生稳定性误差的可能原因：计量型测量系统研究Guidelin稳定性分析练习某人用游标卡尺在五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）48.648.548.347.94646.948.848.749.448.948.35079稳定性分析练习某人用游标卡尺在五天内测得数据如下：（请分析此计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南1.取样品(最好n>=10);并建立相对于可溯源标准的基准值2.用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上3.相对于基准值将数据画在直方图,并确定是否存在特殊原因或出现异常80计量型测量系统研究GuidelinefordetermiGuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南4.使用数据分析法來评估测量偏倚是否可接受I:计算n读数的平均值计量型测量系统研究II:计算可重复性标准偏差81GuidelinefordeterminingBiasGuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南III:确定偏倚的t统计量值偏倚=观察测量的平均值-基准值

whereIV:如果’0’落在围绕偏倚值1-置信区间以內,所得出的偏倚是可接受计量型测量系统研究82GuidelinefordeterminingBias计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南如果’0’落在围绕偏倚值1-α置信区间以內,所得出的偏倚是可接受(-0.1185<0<0.1319)Note:AcontrolchartmethodforBIASevaluation83计量型测量系统研究Guidelinefordetermi如果偏倚统计上偏大时,有以下可能原因:标准或基准值误差仪器磨损仪器测量了错误的特性仪器未得到完善的校准评价人设备操作不当,等计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingBias确定偏倚的指南84如果偏倚统计上偏大时,有以下可能原因:计量型测量系统研究G偏倚分析练习某人用游标卡尺十五天内测得数据如下：（请分析此游标卡尺的稳定性状况基准值为48）48.648.548.347.94646.948.848.749.448.948.35085偏倚分析练习某人用游标卡尺十五天内测得数据如下：（请分析此游计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南1.选择g>=5零件,它们的测量值能覆盖量具的操作范围2.测量每零件并记录其基准值之差值3.用同一评价人,以正常方法测量样品10次以上4.计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚平均值86计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南5.在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚平均值87计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南6.用以下公式计算和出最佳拟合线和置信帶88计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南7.画出‘偏倚=0’,评估该图是否存在特殊原因和性的可接受性89计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南90计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南如果测量仪器的线性结果并非直线,有以下可能原因:标准或基准值误差仪器磨损仪器本身设计问题.仪器并未在整操作范围(上,下限)作全面的校准91计量型测量系统研究Guidelinefordetermi计量型测量系统研究GuidelinefordeterminingLinearity确定线性的指南请确定该仪器的线性状况92计量型测量系统研究Guidelinefordetermi1.决定评价人,试检及样品的数量,这些组合根据需要而不同,但最佳是使用2–3个评价人,2-3次试检和5-10个样品2.选择评价人最好是从日常操作仪器的人中挑选3.填写GR&R表格上方所需资料,如:量具日期,公差要求,等4.如果10个样品,可以代表整个生产的范围5.为10个样品编号1-10,但不可被评价人看到样品号6.评价人A,以随机顺序测量10个样品3次,测量结果输入第一,二及三行7.让评价人B和C测量同样10个样品,而且他们之间不能看到彼此结果,再将结果输入表格上GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南931.决定评价人,试检及样品的数量,这些组合根据需要而不同,GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南94GuidelinefordeterminingGR&R所得量具变差:100(EV/TV)=25.98%所得评价人变差:100(AV/TV)=28%总变差(重复性及再现性):Sq.Rootof(EV2+AV2)=26.67%如量具所得出的GR&R分析结果是30%或少于30%,这里是有能力的及可作评价之用.GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南95所得量具变差:如量具所得出的GR&R分析结果是30%Guid1.将作业者分为A.B.C三者,取备测零件10个并编号，但作业者不能知道零件号码2.使用经校验之合格量具量测3.重复性量测(Measurementofrepeatability):使作业者A依随机顺序量测10个零件，并由另一观测者在记录表第一行填入量测数据4.再现性量测(MeasurementofReproducibility):请作业者B、C量测相同10个零件，但不使他们看到他们的量测值，将量测量值分别记录GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南961.将作业者分为A.B.C三者,取备测零件10个并编号，但GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南97GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南98GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南99GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南100GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南101GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南102GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南103GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南104GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南105GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南各因素占总变差(TV)的百分率之和不等到于100%!106GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南107GuidelinefordeterminingGR&RGuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南108GuidelinefordeterminingGR&R10950GuidelinefordeterminingGR&R确定GR&R的指南WidthError-Repeatability&Reproducibility宽度变差-重复性及再现性-Under10%