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MSA－测量系统分析

MeasurementSystemsAnalysisMSA第三版快速指南

ThirdEditionFastGuide术语:测量:

赋值（或数）给具体物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值量具:用于获得测量的装置测量系统:是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测量数据的用途:产品控制过程控制特性之间的联系测量数据的质量:真值一个好的或高质量的测量具备哪些特点？一个差的或低质量的测量具备哪些特点？如何表征数据质量偏倚:位置方差:分布测量数据变差的来源(S、W、I、P、E):变差的普通原因和特殊原因理想的测量系统：零方差、零偏倚和错误分类零概率；用多次测量数据的统计特性来确定MS的质量测量数据的变差的统计特性:偏倚(Bias)重复性(Repeatability)再现性(Reproducibility)稳定性(Stability)线性（Linearity）相对于公差，对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域；ⅡⅡⅠⅠⅢ目标此处：Ⅰ坏零件总是坏的Ⅱ可能作出潜在的错误决定Ⅲ好零件总是好的对于产品状况，目标是最大限度地作出正确的决定，有两种选择：A、改进生产过程：减少过程变差，没有零件生产在Ⅱ区域；B、改进测量系统：减少测量系统误差从而减少区域的面积，所有零件都在Ⅲ区，从而风险降低。LSLUSL测量数据的变差:如果测量系统用于过程控制，测量系统的误差会掩盖制造过程本来的变差在进行过程分析之前必须先进行测量系统分析确保测量误差在接受的范围内在进行测量系统分析之前的概念和准备:分辨率:测量系统检测并如实指示被测特性的微小变化的能力。被测特性根据测量值分为不同的数据组，同一数据组内的零件之被测特性具有同样的数值。典型的,此能力的度量是看仪器的最小刻度值什么样的的分辨率率是可以以接受的的?分辨率:测量系统统检测并并如实指指示被测测特性的的微小变变化的能能力。被被测特性性根据测测量值分分为不同同的数据据组，同同一数据据组内的的零件之之被测特特性具有有同样的的数值。。典型的,此能力的的度量是是看仪器器的最小小刻度值值通用准则则是一个个量具的的分辨率率是所测测特性公公差/过程变差差的十分分之一分辨目录录数(ndc):测量特性性将根据据测量的的值而分分成不同同的目录录组,在一组内内的产品品具有一一样的值值.分辨目录录数如果过程变差相对于产品公差小许多,那么可以用于检测合格与不合格品可以用于控制图等控制1个数据组组2-4个数据组组大于等于于5个数据组组正态分布布MSA之前，应应区分测测量过程程是否呈呈正态分分布，因因为MSA是建立在正正态分布布基础之之上的对非正态态分布，，过程责责任者有有责任纠纠正这些些测量系系统的评价测量系统统分析前前的准备备:确定统计计特性和和分析方方法(如有些情情况下重重复性忽忽略)确定评价价人数量量样本数量量重复读数数的次数数评价人的的选择测量系统统分析前前的准备备:样本的选选择产品控制制情况:测量系统统的评定定是基于于特性的的公差,样本不必覆盖盖整个过过程范围围过程控制制情况(如SPC):获得在整整个操作作范围的的样本非非常重要要盲测每次读数数应到有有效位数数测量系统统分析结结果:位置误差差:通常情况况,如果偏移移或线性性误差明明显与零零有偏差差,或超过校校准程序要要求的最最大偏差差就不可可以接受受宽度误差差:小于10%可以接受受10%--30%基于测量量的重要要性、测测量装置置的成本本、维修的成本本等确定定是否可可以接受受大于30%不可以接接受Ndc大于等于于5计量型测测量系统统研究－－－－指指南确定稳定定性的指指南确定偏倚倚的指南南－独立立样本法法确定偏倚倚的指南南－控制制图方法法确定线性性的指南南确定重复复性和再再现性的的指南稳定性：：-选择在产产品生产产产品中中值附近近的零件件-定期（天天、周））测量标标准样本本3－5次，应在在不同时时间读数数以代表测测量系统统的实际际使用情情况，以以便反映映在一天天中预热热、周围环境境和其他他因素发发生的变变化-将数据按按时间顺顺序画在在均值极极差或均均值标准准差图上上-建立控制制限并用用标准控控制图分分析评价价失控或或不稳定定状态-如果测量量过程是是稳定的的，数据据可以用用于确定定测量系系统的偏偏倚和重复复性可能需要要试验设设计或其其他分析析解决问问题的技技术以确确定测量量系统稳定性性不足的的主要原原因。举例－稳稳定性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，，工艺小小组在产产品中值值数附近近选择了了一个零零件，实实验室测测量结果果是6.01。小组每每班测量量这个零零件5次，共测测量4周（20个子组））。收收集所有有数据后后均值极极差图就就作出来来了。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的特殊殊原因。。(TheX-Rcontrolchartinthenextpage.)偏倚－独独立样本本法：取样本并并建立可可溯源的的标准值值。在工工具室测测量把其其当作““基准值值”。让一个评评价人，，以通常常方法测测量样本本10次以上。。相对与基基准值将将数据画画出直方方图并评评价，用用专业知知识确定定是否存在在特殊原原因或出出现异常常。如果果没有，，继续分分析，对对于n小于等于于30时的解释释或分析析，应当当特别谨谨慎。计算n个读数的的均值偏倚＝观观测测量量平均值值－基准准值偏倚研究究的分析析如果偏倚倚从统计计上非0，寻找以以下可能能的原因因：标准和基基准值误误差，检检查标准准程序仪器磨损损，这在在稳定性性分析可可以表现现出，建建议按计计划维护护或修整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，，评审测测量指导导书仪器修正正运算不不正确线性-择不少于于5个覆盖量量具操作作范围的的零件；；-确认其基基准值；；-由仪器操操作者随随机测量量（盲测测）每个个零件m≥10次。-计算每次次测量的的偏倚及及偏倚均均值；-在线性图图上画出出单值偏偏倚和相相关基准准值的偏偏倚均值值-用下面等等式计算算和画出出最佳拟拟合线和和置信带带最佳拟合合直线,xi=基准值，，yi=偏倚平均均值对于给定定的x0,αα水平置信信带是：：重复性和和再现性性常用方法法有：均值极差差法：是是一种可可提供可可对测量量系统重重复性和和再现性性两个特性作作估计评评价的方方法。与与极差法法不同，，这种方方法可以以将测量系统统的变差差分成两两个部分分，而不不是他们们的交互互作用。。收集数据据（零件件数可超超过10，最好大大于15，可以减减少抽样变变差和结结果的风风险），，完成GRR数据表。。均值图：：可以确确定评价价人之间间的一致致性（一一半以上上的点超出控制线线）极差图：用用于确定过过程是否受受控。如果果所有的极极差都受控（趋势分分析不适用用），则所所有评价人人的工作状状态都是相相同的。如果果一个人不不受控，说说明他的方方法与其他他人不同。。如果所有评评价人都不不受控，则则测量系统统对评价人人的技术很很敏感，需需要改善。。其它图形如如链图、散散点图、震震荡图、误误差图、归归一化直方图、均值值－基准值值图、比较较图等数值的计算算重复性(设备变差)EV再现性(评价人变差差)AV重复性和再再现性R&R=AV2+EV2零件变差PV总变差TV=R&R2+PV2%R&R=R&R/TV%R&R=R&R/TV用于过程的的控制的测测量，如SPC%R&R=R&R/Tolerance用于产品控控制的测量量，如100%检验、抽样样检验%R&R=20%%R&R=40%%R&R=100%产品公差（Tolerance）LSLUSL测量系统变变差％R&R=10%%R&R=20%%R&R=50%过程实际变变差产品公差过程变差如果重复性性比再现性性大，原因因可能是：：设备需要要维护、量具需要重重新设计增增加刚度、、测量的夹夹紧或定位位需要改进、零件内内的变差过过大；如果再现性性比重复性性大，原因因可能是：：评价人需需要更好地接受如何何使用测量量仪器和度度数培训、、量具刻度度盘校准部部清晰。反应措施：：位置误差：：再校准调零宽度误差：：重新校准量具的维护护量具的改进进设计夹具的调整整岗位操作培培训…例:游标卡尺测测量一金属属零部件的的长度1.分析变差的的来源。主要变差来来源：a.人员读数，，手势，方方法b.卡尺本身游游隙2.选择恰当的的方法参考方法：：重复性和和再现性分分析。（前前提偏倚已已在控制范范围内。））计量型数据据的均值值-极差法均值-极差（X-R）法是确定定测量系统统的重复性性和再现性性的数学方方法，步骤骤如下：1选择三个测测量人（A,B,C）和10个测量样品品。测量人应有有代表性，，代表经常常从事此项项测量工作作的QC人员或生产产线人员10个样品品应在过程程中随机抽抽取，可代代表整个过过程的变差差，否则会会严重影响响研究结果果。2校准量具3测量，让三三个测量人人对10个样品的某某项特性进进行测试，，每个样品品每人测量量三次，将数数据填入表表中。试验验时遵循以以下原则：：盲测原则1：对10个样品编号号，每个人人测完第一一轮后，由由其他人对对这10个样品进行行随机的重重新编号后后再测，避避免主观偏偏向。盲测原则2：三个人之之间都互相相不知道其其他人的测测量结果。。4计算计算A测的所有样样品的总平均值值XA。同样方法计计算RB,XB,RC,Xc对每个样品品由三个人人所测得的的9个测试值求求平均值，，计算这些均均值的极差差Rp计算A对每个样品品三次测试结果的的极差，然后计算10个样品的极差的均均值RA测量系统分分析R=(RA+RB+RC)/3XDIFF=Max{XA,XB,XC}-Min{XA,XB,XC}重复性--设备变差EV=RK1再现性--测验人变差差AV=(XDIFFK2)2-(EV2/nr)过程变差PV=RPK3R&R=(EV2+AV2)总变差TV=(R&R2+PV2)%EV=EV/TV%AV=AV/TV%R&R=R&R/TV%PV=PV/TVP/T=R&R/Tolerancen=样品个数r=每个人对每每个样品的的试验次数数rK1234.563.05K2233.652.70测试人数nK3789101.821.741.671.62K1=5.15/d*2*AV计算中，如如根号下出出现负值，，AV取值0卡尺的R&R研究Excel运算StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R1.85E-020.09544918.8719.09Repeatability1.42E-020.07300614.4414.60Reproducibility1.19E-020.06148612.1612.30Part-to-Part9.64E-020.49664698.2099.33TotalVariation9.82E-020.505735100.00101.15Numberofdistinctcategories=7Minitab计算GR&RXbar-R均值极差法法注：使用同同组数据Discrim98.218.9=sspms==**.227.3%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)TotalGageR&R0.0004594.53Repeatability0.0002312.28Reproducibility0.0002282.25Operator0.0001171.16Operator*PartNo0.0001111.09Part-To-Part0.00967095.47TotalVariation0.010129100.00StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.0214300.11036621.2922.07Repeatability0.0152020.07829215.1115.66Reproducibility0.0151050.07778915.0115.56Operator0.0108340.05579310.7611.16Operator*PartNo0.0105250.05420510.4610.84Part-To-Part0.0983360.50643097.71101.29TotalVariation0.1006440.518317100.00103.66NumberofDistinctCategories=6Minitab计算GR&R-ANOVA法%R&RResults<5%很好£10%好10%––30%可以接受，，视被测量量特性的重重要程度和和测量成本等等因素而定定。>30%测量系统需需要改进GageR&R判断原则计数型测量量系统是测测量系统中中的一种，，其测量值值是一种有有限的分级级数，最常常见的是通通过/不通过量具具，其它如如视觉标准准，分成5－7个不同的等等级（很好好，好，一一般，差，，很差）不不在本册讨讨论这种测量系系统最大的的风险