MSA测量系统第三

测量系统分析——MSA第三版ISO/TS16949：2002参考手册培训北京中企联企业管理顾问有限责任公司MSA应用理念

请问：我公司的计量器具都经过校准？为什么要进行MSA？两个人测量结果不一致；公司和顾客测量结果不一致；不同的测量设备测量结果不一致；TS16949条款7.6.1要求测量系统分析;遗憾的是有些公司没有分析出结果，只是浪费了精力和纸张。测量系统的定义用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合。赋值：测量。赋予的值：就是测量的值。测量系统所应具有之统计特性

测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性

。测量系统的变差必须比制造过程的变差小

。正常情况变差应小于公差带

。测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一

。（精度要高）测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则测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

。（变差要小）MSA与16949标准及其它配套手册的联系在16949标准中7.6.1测量系统分析在控制计划中提及的测量系统进行统计研究。在PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。APQP手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。（计量）标准的传递

国际实验室国家实验室国家认可的校准机构企业实验室生产现场检测设备制造厂国际标准国际标准国际标准国际标准国际标准（计量）标准的传递

校准程序：把测量从它的标准值传递到其它测量系统，用来传递测量的程序被称为“校准”。通过校准程序，有助于减少有时生产者和顾客之间的测量结果不一致时而产生的矛盾。追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。测量系统的评定

测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第一阶段：（在使用测量系统之前）明确该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。第一阶段评定主要有二个目的：确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行

。（是否稳定？）发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境

。（是否在正确的使用环境中？）第二阶段的评定（在使用过程中对测量系统进行研究）目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性

。常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式

。（是否持续地具有恰当的统计特性？）测量系统的三三个基本问题题是否具有足够够的分辨力？？是否统计稳定定？统计特性用于于过程控制和和分析是否可可接受？各项定义量具:任何用来获得得测量结果的的装置，包括括用来测量合合格/不合格格的装置。测量系统：用用来获得表示示产品或过程程特性的数值值的系统，称称之为测量系系统。测量系系统是与测量量结果有关的的仪器、设备备、软件、程程序、操作人人员、环境的的集合。量具重复性：：指同一个评评价人，采用用同一种测量量仪器，多次次测量同一零零件的同一特特性时获得的的测量值（数数据）的变差差。量具再现性：：指由不同的的评价人，采采用相同的测测量仪器，测测量同一零件件的同一特性性时测量平均均值的变差。。稳定性：指测测量系统在某某持续时间内内测量同一基基准或零件的的单一特性时时获得的测量量值总变差。。偏倚:指同一一操作人员使使用相同量具具，测量同一一零件之相同同特性多次数数所得平均值值与采用更精精密仪器测量量同一零件之之相同特性所所得之平均值值之差，即测测量结果的观观测平均值与与基准值的差差值，也就是是我们通常所所称的“准确确度”线性：指测量量系统在预期期的工作范围围内偏倚的变变化。基准值：也叫叫标准值，是是一个基准。。它可以通过过采用更高级级别的测量设设备（例如，，计量实验室室或全尺寸检检验设备）进进行多次测量量，取其平均均值来确定的的。分析时机新生产之产品品PV(零件间变差））有不同时新仪器，EV（重复性）有不不同时新操作人员，，AV（再现性）有不不同时易损耗之仪器器必须注意其其分析频率。盲测法、向传传统观念挑战战在实际测量环环境下，在操操作者事先不不知正在对该该测量系统进进行评定的条条件下，获得得测量结果。。长期存在的把把测量误差只只作为公差范范围百分率来来报告的传统统，是不能面面临未来持续续改进的市场场挑战。测量系统建议议的可视分辨辨率小于测量过程程变差的1/10，不是是公差宽度的的1/10。。分辨率的定义义：测量系统统检出并如实实指出被测定定特性微小变变化的能力。。R&R之分析决定研究主要要变差形态的的对象.于过程中随机机抽取被测定定材料需属统统一过程.选2-3位操作员在不不知情的状况况下使用校验验合格的量具具分别对10个零件进行测测量,测试人员将操操作员所读数数据进行记录录,研究其重复性性及再现性(作业员应熟悉悉并了解一般般操作程序,避免因操作不不一致而影响响系统的可靠靠度)，同时评估量量具及对不同同操作员熟练练度.针对重要特性性(尤指是有特殊殊符号指定者者)所使用量具的的精确度应是是被测量物品品公差的1/10,(即其最小刻度度应能读到1/10过程变差或规规格公差较小小者;如:过程中所需量量具读数的精精确度是0.01m/m,则测量应选择择精确度为0.001m/m),以避免量具的的鉴别力不足足，一般之特特性者所使用用量具的精确确度应是被测测量物品公差差的1/5。试验完后,测试人员将量量具的重复性性及再现性数数据进行计算算(R&R数据表),(R&R分析报告),依公式计算并并作成R控制图或直接接用表计算即即可R&R之分析结果分析:当重复性(EV)变差值大于再再现性(AV)时.量具的结构需需再设计增强强.量具的夹紧或或零件定位的的方式(检验验点)需加以以改善.量具应加以保保养.当再现性(AV)变差值大于重重复性(EV)时.作业员对量具具的操作方法法及数据读取取方式应加强强教育,作业标准应再再明确订定或或修订.可能需要某些些夹具协助操操作员,使其更具一致致性的使用量量具.量具与夹治具具于入厂校验验及送修纠正正后须再做测测量系统分析析,并作记录.测量系统R&R分析析(均值———极差法)这里介绍常用用的均值———极差法，用用来研究测量量系统的双性性：R&R。。研究R&R的前提是测量量系统已经过过校准，而且且其偏倚、线线性及稳定性性已经过评价价并认为可接接受。以下举一典型型情况说明此此方法1确定M名操作者A、B、C………，选定N个被测零件，，按1、2、、……，编号号。被选定零零件尽可能反反映整个过程程的变差。1.1测取取数据：A以随机顺序测测取所有数据据并记录之，，B、C在不知他人测测量结果的前前提下，以同同样方法测量量各零件的数数据并记录之之。再以随机顺序序重复上述测测量r次(如2~3次)。2数据处理理2.1极差差计算2.2均值值计算3结果分析析以下计算的变变差均以99%的正态概概率为基础，，即变差=5.15σ。3.1重复性3.2再现现性3.3测量量系统双性（（R&R）3.4零件件变差零件数N2345678910K33.652.702.302.081.931.821.741.671.623.5总变变差3.6各变变差占总变差差的百分比%AV=AV/TVX100%%R&R=R&R/TVX100%%PV=PV/TVX100%%EV=EV/TVX100%应同时时将EV、、AV、R&R各值与与公差差带宽宽度比比较，，得出出各变变差占占公差差带的的百分分比。。%R&R可接受受的条条件是是：<10%可可接受受；10~30%———有条件件可接接受；；>30%———不不可接接受，，应改改进。。数值<10%的的误差差测量量系统统可接接受.10%<数数值<30%的的误差差测量量系统统可接接受或或不接接受,决决定于于该测测量系系统之之重要要性,量量具成成本、、修理理所需需之费费用等等因素素，可可能是是可接接受的的.数值>30%的的误差差测量量系统统不能能接受受,须须予予以改改进.进进行各各种分分析发发现问问题并并改正正，必必要时时更换换量具具或对对量具具重新新进行行调整整,并并对对以前前所测测量的的库存存品再再抽查查检验验,如如发发现库库存品品已超超出规规格应应立即即追踪踪出货货，通通知客客户,协协调处处理对对策.量具重重复性性和再再现性性(R&R)的可接接受性性准则则：均值图图判定定准则则（50%法则则）必须有有一半半或一一半以以上的的值在在限值值外，，则测测量过过程能能检测测出零零件间间的变变差。。习题：：XYZ公司根根据控控制计计划中中要求求针对对游标标卡尺尺作R&R分析，，选定定3名名操作作者A、B、C，选定10个个被测测零件件，按按1、、2、、………10编号号，其其所测测结果果均记记录在在表17-2中中，请请根据据该表表所测测结果果计算算：EV=?,AV=?,R&R=?,PV=?,TV=?,%EV=?,%AV=?,%R&R=?,%PV=?,根据%R&R的计算算结果果请判判定此此游标标卡尺尺是否否符合合要求求？稳定性性分析析之执执行(Stability)获取一一样本本并确确定其其相对对于可可追溯溯标准准的基基准值值,若无样样本则则可从从生产产线中中取一一个落落在中中心值值域的的零件件当成成标准准值,并指定定它作作为标标准样样本进进行稳稳定性性分析析。定期(时、、天、、周)对标标准件件或样样本测测量3～5次.注意,决定样样本量量及频频度的的考虑虑因素素应包包括要要求多多长时时间重重新校校正或或修理理次数数,测量系系统使使用的的频度度与操操作环环境(条件)等.将测量量(数数据)值标标记在在X-RCHART或X–SCHART上.计算控控制界界限,确确定每每个曲曲线的的控制制限并并按标标准图图判断断失控控或不不稳定定状态态。计算标标准差差,并与测测量过过程偏偏差相相比较较,以评估估测量量系统统的重重复性性是否否适于于应用用.不可以以发生生此项项之标标准大大于过过程标标准差差之现现象，，如果果有发发生此此现象象，代代表测测量之之变异异大于于过程程变异异，此此项仪仪器是是不可可接受受的。稳定性性之判判定：：稳定定性之之判定定一般般之方方式和和控制制图之之判定定方式式是一一致的的，(一)不可以以有点点子超超出控控制界界限，，(二)不可有有连续续七点点在控控制图图之同同一侧侧，(三)不可以以有连连续七七点持持续上上升或或下降降之情情形（（含相相等的的相邻邻点））；（（四））明显显的非非随机机图形形；（（五））相对对中心心线，，数据据过于于集中中或分分散。。如果果有以以上之之情形形，代代表仪仪器已已不稳稳定，，须做做维修修或调调整，，维修修及调调整完完后须须再做做校正正以及及稳定定性之之分析析。偏倚分分析之之执行行(Bias)独立取取样法法:获取一一样本本并确确定其其相对对可追追溯标标准的的基准准值,若无样样本则则可从从生产产线中中取一一个落落在中中心值值域的的零件件,当成标标准值值。（（且应应针对对预期期测试试值的的最低低值、、最高高值及及中程程数的的标准准各取取得样样本或或标准准件，，每个个样本本都要要求单单独分分析，，并对对每个个样本本或标标准件件测量量10次,计算其其平均均值,将其当当成“基准值值”.）由一位位作业业者以以常规规方式式对每每个样样本或或标准准件测测量10次.并计计算算出出平平均均值值,此值值为为“观测测平平均均值值”.计算算偏偏倚倚:偏倚倚=观观察察平平均均值值–基准准值值过程程变变异异=6σ如果果需需要要一一个个指指数数，，把把偏偏倚倚乘乘以以100再再除除以以过过程程变变差差(或或公公差差)，，就就把把偏偏倚倚转转化化为为过过程程变变差差(或或公公差差)的的百百分分比比，，偏偏倚倚占占过过程程变变差差的的百百分分比比计计算算如如下下：：偏倚倚%=100[(偏偏倚倚)/过过程程变变差差]偏倚倚占占公公差差百百分分比比采采用用同同样样方方法法计计算算，，式式中中用用公公差差代代替替过过程程变变差差。。偏倚倚(Bias)分析析实实例例已知知：：基基准准值值=0.8mm，，零件件过过程程变变差差=0.7mm一位位评评价价人人对对样样件件测测量量10次次结结果果（（以以mm为单单位位））0.750.750.800.800.650.800.750.750.750.70X=Σx10=107.5=0.75mm偏倚倚=0.75-0.8=-0.05偏倚倚占占过过程程变变差差百百分分比比=0.05/0.70=7.1%偏倚倚判判定定原原则则：：MSA第三三版版P77如果果测测量量系系统统的的偏偏倚倚或或线线性性误误差差明明显显的的异异于于零零或或超超过过该该量量具具校校准准程程序序中中所所确确定定的的最最大大容容许许误误差差,则则该该测测量量系系统统为为不不可可接接受受.如果果偏偏倚倚较较大大，，查查找找以以下下可可能能的的原原因因：：标准准或或基基准准值值误误差差，，检检验验校校准准程程序序。。仪器器磨磨损损，，主主要要表表现现在在稳稳定定性性分分析析上上，，应应制制定定维维护护或或重重新新修修理理的的计计划划。。制造造的的仪仪器器尺尺寸寸不不对对。。仪器器测测量量了了错错误误的的特特性性。。仪器器校校准准不不正正确确，，复复查查校校准准方方法法。。评价价人人员员操操作作仪仪器器不不当当，，复复查查检检验验方方法法。。仪器器修修正正计计算算不不正正确确。。线性性分分析析之之执执行行(Linear)独立立取取样样法法:针对对产产品品所所须须使使用用之之范范围围，，利利用用标标准准件件或或产产品品样样本本(一般般区区分分为为五五个个等等分分，，其其范范围围须须包包括括产产品品之之规规格格公公差差之之范范围围)来做做仪仪器器之之线线性性分分析析，，如如果果是是采采用用标标准准件件须须有有真真值值，，如如果果是是使使用用产产品品样样本本时时，，则则这这些些的的产产品品样样本本须须先先经经精精密密测测量量十十次次以以上上，，再再予予以以平平均均，，以以此此当当做做是是「「真真值值」」或或「「基基准准值值」」。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=6σ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:MSA第三版P77如果测量量系统的的偏倚或或线性误误差明显显的异于于零或超超过该量量具校准准程序中中所确定定的最大大容许误误差,则则该测量量系统为为不可接接受.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么好好或多么么坏，它它只能指指示该零零件被接接受还是是拒收。。计数型测测量系统统由于这些些方法没没有量化化测量系系统变差差,应该该只有在在顾客同同意的条条件下才才能使用用.50个零零件,3个人人测量3次.判异准则则:Kappa值大大于0.75则则表示有有很好的的一致性性;kappa值小于于0.40则表表示一致致性不好好.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。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。第一步驟选取零件件。最根根本的是是已知研研究中所所用零件件的基准准值。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)。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1≤a≤19。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