MSA培训教材培训资料课件

1测量系统分析

MeasurementSystemsAnalysis-MSA第一页，共七十七页。2第二页，共七十七页。3测量的重要性如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。

因此，要保证测量结果的准确性和可信度。PROCESS原料人机法环测量测量结果合格不合格测量第三页，共七十七页。4测量误差Y=x+ε測量值=真值(TrueValue)+測量誤差戴明說沒有真值的存在一致第四页，共七十七页。5为什么要进行测量系统分析即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等方面的原因，会带来测量误差。检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。满足ISO/TS16949标准的要求：ISO/TS16949:2009标准7.6.1规定：为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。第五页，共七十七页。6测量误差的来源仪器方面：Discrimination(分辩力)Precision精密度(Repeatability重复性)Accuracy准确度(Bias偏差)Damage损坏Differencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪器和夹具间的差异)第六页，共七十七页。7测量误差的来源不同检验者的差异Differenceinusebyinspector

(Reproducibility再现性)训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度指导书的误解第七页，共七十七页。8测量误差的来源不同环境所造成的差异（Differencesduetoenvironment）温度湿度振动照明第八页，共七十七页。9测量误差的来源方法方面：Differencesamongmethodsofuse测试方法测试标准材料方面：准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异第九页，共七十七页。10测量系统分析的目的运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。第十页，共七十七页。11测量系统的基本知识和概念术语测量系统及其统计特性分辨力、稳定性、偏倚、重复性、再现性、线性理想的测量系统测量系统的评定步骤和准备第十一页，共七十七页。12术语测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。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，包括用来测量合格／不合格的装置。测量系统：用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。

第十二页，共七十七页。13测量系统的组成测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境第十三页，共七十七页。14测量系统的统计特性

通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量：nDiscrimination分辨力(abilitytotellthingsapart);nBias偏倚;nRepeatability重复性;nReproducibility再现性;nLinearity线性;nStability稳定性。第十四页，共七十七页。15分辨力（率）别名：最小的读数的单位、测量分辨率、最小刻度极限或探测的最小极限，它是有设计所确定的固有特性，一个仪器测量或输出的最小刻度单位；

1：10比例法则，即测量设备的分辨率应把产品公差（和过程公差）分为10份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。第十五页，共七十七页。有效分辨率即对于一个特定的测量过程，测量系统对过程变差的灵敏性。一般以能使测量系统产生有用的测量输出信号时的最小输入值来表示。

16第十六页，共七十七页。17偏倚(Bias)：基准值观测平均值

偏倚偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确定。

第十七页，共七十七页。18重复性(Repeatability)重复性重复性是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。

第十八页，共七十七页。19再现性(Reproducibility)：再现性是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

再現性操作者B操作者C操作者A第十九页，共七十七页。20稳定性(Stability)：稳定性

时间1时间2稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。第二十页，共七十七页。21线性(Linearity)：量程基准值观测平均值

基准值线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值

第二十一页，共七十七页。22线性(Linearity)：观测的平均值

基准值无偏倚有偏倚第二十二页，共七十七页。23理想的测量系统n理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。第二十三页，共七十七页。24测量系统所应具有的特性：

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；测量系统的变异必须比制造过程的变异小；变异应小于公差带；测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一；测量系统统计特性可能随被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。

第二十四页，共七十七页。25计量型测量系统研究-指南第二十五页，共七十七页。26测量系统研究的淮备由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有必要的，因为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。由于每一零件将被测量若干次，必须对每一零件编号以便识别。第二十六页，共七十七页。27取样的代表性不具代表性的取法具代表性的取法第二十七页，共七十七页。28测量系统研究的淮备仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001的变化。确保测量方法(即评价人和仪器)在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。第二十八页，共七十七页。29决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录稳定性分析的做法第二十九页，共七十七页。30稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录决定要分析的测量系统由控制计划当中挑选，需要进行分析的仪器。一般典型包含了产品特性测量仪器以及过程特性测量仪器。测量风险愈高的仪器要愈优先分析。第三十页，共七十七页。31稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录选取一标准样品控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性取出对产品特性或过程特性有代表性的样本。针对样本使用更高精密度等级的仪器进行精密测量十次，加以平均，做为参考值。第三十一页，共七十七页。32稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录请现场测量人员连续测量25组数据，每次测量2~5次。记录下这些数据。一般而言初期的25组数据最好在短的时间内收集，利用这些数据来了解仪器的稳定状况。可能的频次如：每小时1组；每天1组；每周1组。第三十二页，共七十七页。33稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录将数据输入到excel中。计算每一组的平均值计算每一组的R值。计算出平均值的平均值计算出R的平均值。第三十三页，共七十七页。34稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录计算控制界限平均值图：Xbarbar+-A2Rbar,XbarbarR值图：D4Rbar,Rbar,D3Rbar划出控制界限将点子绘上先检查R图，以判定重复性是否稳定。再看Xbar图，以判定偏移是否稳定。第三十四页，共七十七页。35稳定性分析决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量2~5次输入数据到EXCEL的Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定进行判定，和采取相应措施保留记录后续持续点图、判图如果前面的控制图是稳定的，那么就可以将此控制界限做为控制用控制界限。我们后续就固定时间，使用同样的样本、同样的测量仪器，同样的测量人员。此时由于样本、仪器、人都是固定的，所以如果绘出来的图形有异常，一般就代表仪器有问题，要进行相应的处理。异常的判定采用点、线、面原则识别异常因素异常的处理R图失控，表明不稳定的重复性，可能什么东西松动、阻塞、变化等。X-BAR失控，表明测量系统不再正确测量，可能磨损，可能需重新校准.第三十五页，共七十七页。36稳定性分析范例10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.4第三十六页，共七十七页。37子组内样本数A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.671150.2230.3481.652控制图系数表第三十七页，共七十七页。38R&R分析的做法决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第三十八页，共七十七页。39R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录决定要分析的测量系统由控制计划当中挑选，需要进行分析的仪器。一般典型包含了产品特性测量仪器以及过程特性测量仪器。测量风险愈高的仪器要愈优先分析。第三十九页，共七十七页。40R&R分析选择十个可以代表制程变化的产品，一般此项产品的变化，最好能够覆盖产品的变化范围比较好。选择可以代表实际现场测量的操作测量人员。每一个测量人员针对每一个产品重复测量2~3测量风险愈高的仪器要愈优先分析。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十页，共七十七页。41R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录请现场人员对十个产品重复测量2~3次。在测量时，要使用盲测的原则，侦测出人员平常测量时的无意识错误，才能真正估计出在正式测量时的误差。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十一页，共七十七页。42R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录将各项的测量数据输入到excel的档案当中。输入数据时要注意有效读数，只取到最小读数，如果要估读，只能估读一半。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十二页，共七十七页。43R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录计算出R&R的结果一般利用此项的excel表格可以得到以下的结果：AV:人员的变异EV:仪器的变异PV：产品的变异TV：总变异R&R%：重复性和再现性所占的比例。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十三页，共七十七页。44R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录判定：R&R%<10%，良好，可以接受。10%<R&R%<30%，可能可以接受，可能不可以接受，依据测量特性的重要性，以及目前制程的cpk能力来决定。R&R>30%，不可以接受。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十四页，共七十七页。45R&R分析决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录保留记录各项的R&R的记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，以有效证明公司的测量仪器其测量能力是足够的。决定要分析的测量系统选取十个可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求输入数据到EXCEL的R&R表格中计算出R&R的结果进行判定，和采取相应措施保留记录第四十五页，共七十七页。46R&R练习PARTREADING1READING210.650.6021.001.0030.850.8040.850.9550.550.4561.001.0070.950.9580.850.8091.001.00100.600.70操作者A第四十六页，共七十七页。47R&R练习PARTREADING1READING210.550.5521.050.9530.800.7540.800.7550.400.4061.001.0570.950.9080.750.7091.000.95100.550.50操作者B第四十七页，共七十七页。48R&R练习PARTREADING1READING210.500.5521.051.0030.800.8040.800.8050.450.5061.001.0570.950.9580.800.8091.051.05100.850.80操作者C第四十八页，共七十七页。49均值-极差法；进行量测系统之分析法：a)

将样品编号，并避免编号被认出；b)

校下量规，即确认准确度没问题；c)

找三人任意不按顺序做量测；d)

取10个样品供3人量测；e)

进行GRR计算，参考例题。第四十九页，共七十七页。50均值-极差法；均值极差法(Xbar&R)是一种可提供测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分—重复性和再现性，而不是他们的交互作用。进行研究尽管评价人数量、试验次数和零件数是可变的，但我们下面的讨论反映了研究中条件的优化。详细的程序是：1、获得一个样本零件数n大于5，应代表实际的或期望的过程变差范围；2、选择评价人为A，B，C等。零件的号码从1到n，评价人不能看到零件编号。第五十页，共七十七页。513、如果是正常测量系统的一部分，应校准量具。让评价人A以随机的顺序测量n个零件，将测量结果输入第8行。4、让评价人B和C测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，输入数据到第13行和18行。5、用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第9，14，19行，在适当的列记录数据，如果需要试验3次，重复循环并输入数据到10，15，20行。6、如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让评价人A测量所有的10个零件输入数据于第8行，然后评价人A以不同的顺序读数，记录结果于第9，10行，让评价人B，C同样做。依公式计算并作成控制图或直接用表计算即可。

第五十一页，共七十七页。52n=零件数量(以10个零件为例)a=评价人（以3个为例）r=评价次数（以3次为例）第五十二页，共七十七页。53分别计算ABC三个人的均值和极差；XbarA=(X1+X2+X3)/3XbarbarA=(XbarA1+…..+XbarA10)/10Ra=Max(X1….X3)-Min(X1….X3)RbarA=(Ra1+Ra2+…..+Ra10)/10第五十三页，共七十七页。54XbarB=(X1+X2+X3)/3XbarbarB=(XbarA1+…..+XbarA10)/10RB=Max(X1….X3)-Min(X1….X3)RbarB=(Ra1+Ra2+…..+Ra10)/10第五十四页，共七十七页。55XbarC=(X1+X2+X3)/3XbarbarC=(XbarA1+…..+XbarA10)/10RC=Max(X1….X3)-Min(X1….X3)RbarC=(Ra1+Ra2+…..+Ra10)/10第五十五页，共七十七页。56Rbarbar=(RbarA+RbarB+RbarC)/3XBARdiff=MAX(XBARBARa,XBARBARB,XBARBARC)---MIN(XBARBARa,XBARBARB,XBARBARC)XP1(零件均值)=（XA1+XA2+XA3+XB1+XB2+XB3+XC1+XC2+XC3）/9RP(零件均值的极差)=MAX(XP1…XP10)-MIN(XP1…XP10)第五十六页，共七十七页。57重复性—设备变差（EV）EV=Rbarbar*K1实验次数为2时，K1=0.8862实验次数为3时，K1=0.5908第五十七页，共七十七页。58再现性—评价人的变差（AV）AV=（XDIFF×K2）2-（EV2/（nr））N=零件个数，r=实验次数评价人为2时，K2=0.7071评价人为3时，K2=0.5231第五十八页，共七十七页。59重复性和再现性—GRRGRR2=EV2+AV2第五十九页，共七十七页。60零件变差—PVPV=RP*K3当零件个数为10个时，K3=0.3146第六十页，共七十七页。61总变差—TVTV=GRR2+PV2第六十一页，共七十七页。62%GRR=100%*(GRR/TV)ndc=1.41*（PV/GRR）第六十二页，共七十七页。63%R&R接受准则：a.%R&R<10%可接受。b.10%≤%R&R≤30%，通知由工程部门或APQP小组依据量具的重要性、成本及维修费用，决定是否接受。c.%R&R>30%不能接受，必须改进。

必要时更换量具或对量具重新进行调整,并对以前所测量的库存品再抽查检验,如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户,协调处理对策.d.ndc≥5第六十三页，共七十七页。64结果分析:当重复性(EV)大于再现性(AV)时，原因可能是：：

仪器需要保养；量具应重新设计；量具的夹紧或零件定位的方式需要改进；当再现性(AV)大于重复性(EV)时：

评价人员需要更好的培训如何使用量具及数据读取方式；量具刻度盘上的刻度不清楚；需要某些夹具协助评价人员来提高使用量具的一致性。第六十四页，共七十七页。65那些情况不适用GRR？因为作GRR时必须使用同一样本反复量测，因此只要有任何样本无法被反复量测，那么基本上即不适用GRR，这一类的情况中尤其以破坏性测试为最明显，因为样本实际上已无法被反复测试。因此凡是破坏性测试，原则上均不适用GRR，近年来虽有讨论用代用特性来做GRR的替代方案，但争议颇多，所以若要使用替代方案时，请务必小心谨慎。

第六十五页，共七十七页。66该优先使用GRR的状况有那些前提？原则上该优先使用GRR的情况均应有下列前题：1.本质上是非破坏性之量测数值。2.该量测特性之制程能力Cp值明显不足。

在此状况下我们就必须运用GRR深入探究此时的制程能力是产品之真象或假象？若GRR<10%则表示问题出在产品本身，反之若GRR>30%那就表示量测系统不够精确，因而扭曲了产品的真值，这时我们就应立刻着手改善量测系统，改善时可参考下面的鱼骨图，找出回题症结，再予以克服，以改善GRR。

第六十六页，共七十七页。67第六十七页，共七十七页。68从长期来看GRR可如何加以运用？GRR可持续运用在下列领域或时机：

1.新量具可借助GRR来建立有效的验收系统。

2.新进检测人员可借助GRR来建立公允的合格认证系统。

3.配合Cpk不断导引研发更价廉而堪用的测试设备。

4.若遇到产品规格大幅加严时则必须立即警觉必须将测试设备升级，以免误判了新产品的真实性能。

第六十八页，共七十七页。计数型MSA研究第六十九页，共七十七页。计数型MSA计数型测量系统分析的作用:由于计数型缺点的判定容易受人为因素的影响,因此,计数值测量系统的分析主要在于评估一个检验员本身的一致性(重复检验一个产品判定是否一致);不同检验员之间的一致性(不同检验员检验同一产品判定是否一致),检验员的正确性(检验员判定正