测量系统MSA培训讲座

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测量系统分析MSA培训导师:胡建国2023/1/82大家好！

前面我们已经学习了质量管理体系需运用的部分质量管理方法和工具；本讲我们将开始学习测量系统分析MSA。祝大家学习成功！2023/1/83目录一相关术语名词二测量过程三测量系统分析的准备四计量型GageR＆R研究方法五、计数型测量系统分析2023/1/84一、相关术语名词标准接受的用于比较的基准用于判定接受与否的数据测量赋值给具体事物以表示他们之间关于特殊特性的关系量具任何用来获取测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格/不合格装置测量系统是用来对定量测量或定性评价的的仪器或量具、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。

2023/1/85位置变差准确度与真实值或接受的基准值之间的接近程度偏移测量结果的观测平均值与基准值的差值

2023/1/86稳定性某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差

位置变差2023/1/87

线性

量具预期工作范围内,偏移值的差值

2023/1/88幅度变差

重复性同一测评人,采用同一种仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差在既定的条件下连续的试验测量结果间的变差通常指设备变差(EV)仪器(量具)的能力或性能系统内变差重复性2023/1/89

再现性不同的测评人,采用相同的仪器,测量同一零件同一特性时测量平均值的变差用以产品/制程资格认定,误差可能来自测评人、设备、时间或方法通常指测评人变差AV系统间变差2023/1/810量具双双性GRRorGageR＆R量具重重复性性及再再现性性测量系系统能能力，，取决决于使使用方方法，，可能能包括括或不不包括括时间间的影影响。。基准值ABCGRR2022/12/2911测量数数据的的质量量稳定条条件下下运行行某一一测量量系统统得到到的多多次测测量结结果的的统计计特性性。统计特特性偏移和方差差。偏差太大或或变差太大大都将直接接导致低质质量的测量量数据。测量数据的的质量2022/12/2912测量系统检检出并如实实指示被测测特性中极极小变化的的能力。若不能测定定出过程的的变差，这这种分辨率率用于分析析是不可接接受的。若不能测定定出特殊原原因的变差差，这种分分辨率用于于控制是不不可接受的的。不可接受的的分辨率可可通过极差差图最好的的显示出来来。分辨辨率率2022/12/2913二、、测测量量过过程程测量量过过程程

一般过程输入输出操作需要控制的过程测量系统分析

测量过程决策2022/12/2914足够够的的分分辨辨率率（（10：1原则则））。。具有有统统计计稳稳定定性性，，亦亦即即测测量量系系统统的的变变差差只只能能是是普普通通原原因因而而非非特特殊殊原原因因造造成成的的。。测量量系系统统的的变变异异须须小小于于规规格格公公差差或或制制程程变变异异。。测量系统的统统计特性可能能随统计特性性的变化而变变化，若果真真如此，测量量系统变差应应小于制程变变差及公差带带两者中较小小者。测量系统统计计特性2022/12/2915测量系统变差差的产生原因因标准S环境E人/程序P仪器I工件W（如零件）测量系统变差2022/12/2916变异构成准确度(偏移)测量值变差重复性稳定性线性测评人变差(再现性)量具变差测量系统变差产品/制程变差2022/12/2917测量系统变差差的影响所有变异源的的总影响通常常称为测量系系统变差。2022/12/2918第一类错误(生产者风险/假判率):一个好的零件件有时被误判判为“不合格”对产品决策的的影响第二类类错误误(消费者者风险险/漏判率率):一个不不合格格的零零件有有时被被误判判为“合格”2022/12/2919对过程决策策的影响将普通原因因判断为特特殊原因将特殊原因因判断为普普通原因2022/12/2920测量系统统变差的的可能原原因偏移基准的误误差磨损的量量具仪器测量量非代表表性的特特性制造的仪仪器尺寸寸不对仪器没有有正确校校准测评人使使用仪器器不正确确稳定性（（是偏倚随随时间的的变化）仪器需要要校正，，减小校校正周期期正常的老老化仪器维护护不足仪器设计计或方法法问题2022/12/2921重复性仪器需要要维护；；量具应重重新设计计以提高高刚度；；夹紧及检检验点需需要改进进；存在过大大的零件件内变差差。再现性测评人需需要更好好的培训训如何使使用量具具仪器及及读数；；量具刻度度盘上的的读数不不清楚；；需要某种种夹具帮帮助测评评人提高高使用量量具的一一致性；；某些测量量系统没没有测评评人，若若所有的的部件均均由同一一设备处处理、固固定及测测量，那那么再现现性就为为零；当当使用了了不同的的工装，，那么再再现性就就表现为为工装间间变差。。2022/12/2922量具双性/GRR线性(量具预期工作作范围内,偏移值的差值)工作范围上限限/下限内仪器没有正确校准准磨损或损坏的的基准，基准准出现误差--最小或最大磨损的仪器或或夹紧装置仪器质量差—设计或一致性性不好仪器设计或方方法缺乏稳健健性应用错误的量量具环境—温度、湿度、、震动、清洁洁度2022/12/2923

分级数目(ndc)

控制

分析只有下列条件下才可用于控制：与规范相比，过程变差较小；预期过程变差上的损失函数很平缓；过程变差主要原因导致均值偏移不能用于估算过程参数及指数；只能表明过程是否正在生产合格零件。依据过程分布可用半计量控制技术；可产生不敏感的计量控制图一般不用于估算过程参数及指数，因为它只提供粗略的估计。可用于计量控制图建议使用。分辨力对控制制和分析活动动的影响：一个数据分级2-4个数据分级5个或更多数据据分级2022/12/2924三测量系系统分析的准准备2022/12/29251.计划将要使使用的方法法例如通过工工程决策，，直接观察察或量具研研究决定，，是否测评评人在校准准或使用仪仪器时产生生影响；有有些测量系系统的再现现性可能忽忽略，例如如按键.2.测评人数量量、样品数数量、及重重复读数应应预先确定定：尺寸的关键键性-关键尺寸需需要更多的的样品和/或试验.零件规格-大而重的零零件可规定定较少样品品及较多试试验.3.测评人的选选择应从日日常操作该该仪器的人人中选出。。2022/12/29264.样品选择对对于适当的的研究非常常重要，且且取决于测测量系统研研究的设计计.5.对于产品的的控制，“符合/不符合产品品特定规格格”，样品的选选择无需覆覆盖整个规规格范围。。6.对于制程控控制，“过程稳定性性，方向及及自然变差差的符合情情况”，样品必须须从过程中中选取并代代表整个工工作范围。。7.仪器分辨率率应允许至至少直接读读取特性的的预期过程程变差的十十分之一。。8.确保测量方方法在按规规定的测量量步骤测量量特征尺寸寸。2022/12/2927分析的方式式非常重要要：测量应按随随机顺序，，以确保研研究过程中中生产的任任何漂移或或变化将随随机分布。。使用盲测测方式。设备读数应应估计到可可得到的最最接近的数数字，模拟拟设备应读读取最小刻刻度的一半半。研究工作应应由知其重重要性且仔仔细认真的的人进行。。每一位测评评人应采取取相同的方方法/步骤来获取取数据。2022/12/2928确定分分析结结果的的允许许误差差：允许标标准-位置误误差偏移和和线性性重新校校正或或偏移移修正正以最最小化化误差差允许标标准-幅度误误差低于10%-接受；；在10%与30%之间-根据应应用的的重要要性、、量具具成本本、维维修的费用用等，，可能能是接接受的的；高于30%-不接受受，测测量系系统必必须改改善；；明显的的分类类数量量(ndc)应大于于或等等于5。2022/12/2929四、计量型型GageR＆R研究方方法2022/12/2930平均值值极差差法：：分解成成重复复性及及再现现性,但是两两者无交互互作用用推荐的的方法法如下下:取多于于5个样品品(例如,n=10)代表了了实际际或预预期的的过程程变差差范围围；选取3个测评评人,给样品品编号号,该编号号测评评人并并不知知道；；让测评评人A随机测测量N个样品品并做做好记记录；；让测评评人B和C测量N个样品品并做做好记记录,彼此之之间不不知另另一个个人的的测量量结果果；打乱样样品的的顺序序,再次分分别由由三位位测评评人测测量并并记录录；2022/12/2931测评人系列#样件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

平均值

极差

B1

2

3

平均值

极差

C1

2

3

平均值

极差

GRR测量数数据收收集表表2022/12/2932样件(零件)平均值

x

Rp

R

GRR测量数数据收收集表表(续)2022/12/2933测评人系列#样件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

0。194

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

0。166

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

0。211

平均值0。447

0。6071。260

0。537

-0。853-0。1000。667-0。227

2。087-1。307

0。190

极差0。350。12

0。17

0。17

0。12

0。23

0。16

0。14

0。27

0。11

0。184B10。08

-0。47

1。19

0。01

-0。56

-0。20

0。47

-0。63

1。80

-1。68

0。001

20。25

-1。22

0。94

1。03

-1。20

0。22

0。55

0。08

2。12

-1。62

0。115

30。07

-0。68

1。34

0。20

-1。28

0。06

0。83

-0。34

2。19

-1。50

0。089

平均值0。133

-0。790

1。157

0。413

-1。013

0。027

0。617

-0。297

2。037

-1。600

0。068

极差0。18

0。75

0。40

1。02

0。72

0。42

0。36

0。71

0。39

0。18

0。513数字计算算：2022/12/2934C10。04

-1。38

0。88

0。14

-1。46

-0。29

0。02

-0，46

1。77

-1。49

（0。223）

2-0。11

-1。13

1。09

0。20

-1。07

-0。67

0。01

-0。56

1。45

-1。77

（0。256）

3-0。15

-0。96

0。67

0。11

-1。45

-0。49

0。21

-0。49

1。87

-2。16

（0。284）

平均值（0。073）（1。157）0。880

0。150

（1。327）（0。483）0。080

（0。503）1。697

（1。807）

-0。254

极差0。19

0。42

0。42

0。09

0。39

0。38

0。20

0。10

0。42

0。67

0。328样件(零件)平均值

0。169-0。851

1。099

0。367

-1。064

-0。1860。454

-0。3421。940

-1。571

0。001

3。511

0。342

0.4446

0.8816数字计算算(续)XRp2022/12/2935

0.52313n=样件

r=测量次数

0.70712

k2人0.2297

=

SQRT｛(Xdiff*K2)^2-(E.V.^2/nr)｝A.V.=

%A.V.=100(AV/TV)=20.%再现性—测评人偏差(A.V.)

0.59083

0.886220.2019

=

k1系列R*K1

E.V.=

%EV=100(EV/TV)=17.61%

重复性—设备偏差(E.V.)*SQRT表示可开平方，^2表示平方，K1/2/3为可查表的系数数字计算(续)2022/12/2936

1.1461

＝

T.V.=SQRT｛ＧＲＲ＾２＋ＰＶ＾２｝

0.314610总偏差(T.V.)

0.32499

0.33758

0.35347P.V.=Rp*k3=1.1046

%PV=100(PV/TV)=96.38%

0.37426样件偏差(P.V.)

0.4035

k3样件0.3058=

SQRT｛E.V.^2+A.V.^2｝

GRR=%GRR=100(GRR/TV)=26.68%

R&R(GRR)2022/12/2937测量系统有效效分辨率：ndc=1.41（PV/GRR）ndc=>5，可接受。2022/12/2938绘制极差图分分析：1.如果所有的极极差都受控，，则所有评价价人的工作状状态是相同的的。2.如果一个评价价人不受控,说明他的方法法与其他人不不同，应识别别并去除特殊殊原因.3.如果所有的评评价人都不受受控，则测量量系统对评价价人的技术很很敏感,需要改善以获获得有用的数数据。注:极差控制图用用于确定过程程是否受控.2022/12/2939绘制均值控控制图分析析：---计算均值控控制限UCLx=X+A2R=0.001+1.023※0.342=0.351（试验三次次）LCLx=X-A2R=0.001-1.023※0.342=-0.349---分析控制图图：均值图图均值图：：一半的均均值（每个评价价人对每个个零件多个个读数的均均值）以上点应在在控制限外外，说明测测量系统能能够探测零零件与零件件之间的变变差，并且且能够提供供对过程分分析和过程程控制有用用的信息。。如果少于于一半的均均值落在控控制限外，，则测量系系统缺乏足足够的分辨辨率或样本本不能代表表期望的过过程变差。。2022/12/2940GRR研究结果分分析：若重复性>再现性仪器需要维维护量具应重新新设计以提提高刚度夹紧及检验验点需要改改进存在过大的的零件内变变差若重复性<再现性测评人需要要更好的培培训如何使使用量具仪仪器及读数数量具刻度盘盘上的读数数不清楚需要某种夹夹具来帮助助测评人提提高使用量量具的一致致性%R&R＜10%可接受，10%≤%R&R≤30%时应依据量量具重要性性、成本及及维修费用用等决定是是否接受，，%R&R＞30%不能接受，，必须改进进。2022/12/2941五、计数型型测量系统统分析2022/12/2942小样样法法计数数型型测测量量系系统统是是把把零零件件与与某某些些指指定定限限值值相相比比较较，，不不能能得得到到实实际际数数值值，，只只能能指指示示该该零零件件被被接接收收还还是是拒拒收收。。此此类类测测量量系系统统可可采采用用小小样样法法进进行行分分析析.其具具体体方方法法是是通通过过取取20个零零件件来来进进行行。。由由两两位位评评价价人人以以一一种种能能防防止止评评价价人人偏偏倚倚的的方方式式两两次次测测量量所所有有零零件件，，在在选选取取20个零零件件中中，，一一些些零零件件会会稍稍许许低低于于或或高高于于规规范范限限值值。。分析析:如果果所所有有的的测测量量结结果果（（每每个个零零件件四四次次））一一致致则则接接受受该该量量具具，，否否则则应应改改进进或或重重新新评评价价该该量量具具。。如如果果不不能能改改进进该该量量具具，，则则不不能能被被接接受受并并且且应应找找一一个个可可接接受受的的替替