测量系统分析课件

测量系统分析

（MSA）ISO五大核心工具之12021MSA定义测量系统分析

MeasurementSystemAnalysis定量研究测量系统的统计特性对其输出值的影响，并与认可的标准作比较，以便作出测量系统是否适用的明确判断强调仪器和人的影响22021MSA的意义过程变差32021MSA的意义总体变差的构成42021如果测量系统出现问题，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MSA的意义：标准：零件：仪器：人/程序：环境SWIPE量测数值分析输入输出可接受可能可接受需改善52021MSA的意义ISO/TS16949对MSA的要求

为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果存在的变差，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出的测量系统 所用的分析方法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致如果得到顾客的批准，也可采用其它分析方法和接收准则62021MSA的意义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，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72021确定所使用的数据是否可靠评估新的测量仪器将两种不同的测量系统进行比较对可能存在问题的测量系统进行评估确定并解决测量系统误差问题MSA的作用82021凡组织在控制计划中所提及的和/或顾客要求的所有监视和测量装置均要进行测量系统分析（MSA）新产品；因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改；常规产品（老产品/旧产品）；特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到的监视和测量装置必须进行测量系统分析（MSA）；只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测量系统分析（MSA），而对过程特性所使用到的监视和测量装置则不需要进行测量系统分析（MSA）MSA实施时机92021术语测量

赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程，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，包括用来测量合格／不合格的装置。102021术语测量系统

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、人员和环境的集合；用来获得测量结果的整个过程。112021狭义上常指“人”和“机”。即评价人（及其实施测量的方法）和直接用于测量的设备、仪器和量具。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122021测量误差的来源仪器方面：分辩力精密度(重复性)准确度(偏差)损坏不同仪器和夹具间的差异132021测量误差的来源不同检验者的差异(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142021测量误差的来源不同环境所造成的差异温度湿度振动照明腐蚀污染(油脂)152021测量误差的来源方法方面：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162021测量系统必须处于统计控制中

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测项目的改变而变化，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。

测量系统应有特性172021测量系统的质量 通常使用测量数据的统计特性来衡量：Discrimination分辨力Bias偏倚Repeatability重复性Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性测量误差的统计特性182021第一阶段

明白该测量过程并确定该测量系统是否满足组织的需要。 第一阶段试验主要有二个目的：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。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，以决定其使用的空间及环境。第二阶段

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”是其中的一种形式测量系统的评定阶段192021量具的分辩力（分辨率，可读性）量具的最小读数单位，由量具设计所决定的量具固有特性。系统检测和指示被测量特性最小变化的能力，也称为分辨率在兼顾成本及可行性条件下，量具应能识别被测特性的微小变化。分辨力（Discrimination）202021NDC分辨指数表明测量系统对一个特定的产品的可用性。提供测量系统在过程偏差的范围内可以精确测量的区分数。该数表明了一个测量过程检测产品偏差(过程偏移和改进)能力的好坏。Red

Yellow

Green510NDC分辨指数指南一种NDC分辨指数的直观表示：1category3categories6categories212021基准值Referencevalue观测平均ObservedAverage偏离偏倚（Bias）测量的平均值和实际值之间的偏差222021偏倚的可能原因仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好线性误差应用错误的量具不同的测量方法─设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境─温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误232021真值1观测值1倾斜小倾斜大真值2测定的下限范围测定的上限范围观测值2•

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•线性（Linearity）偏倚的大小变化基準值無偏倚量測值偏倚242021线性差的可能原因仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护—通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；—设计或一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法—设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响—温度、湿度、震动、清洁度；其它—零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。252021测量值时间轴真值真值测量值测量值真值稳定性（Linearity）偏倚的时间变化262021稳定性差的可能原因仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护─通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法─装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化─温度、湿度、振动、清洁度违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误272021再现性（Repeatability）不同的人使用同一设备测量同一特性时偏倚的变化282021再现性差的可能原因标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。违背研究中的假定仪器设计或方法缺乏稳健性操作者训练效果应用─零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)292021重复性（Reproducibility）同一个人使用同一设备重复测量同一特性时偏倚的变化302021重复性差的可能原因零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。违背假定：稳定、正确操作仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好应用错误的量具量具或零件变形，硬度不足应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差)312021计量型MSA计量型位置分析离散分析稳定性分析偏倚分析线性分析重复性分析再现性分析稳定性分析322021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录332021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：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342021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录自生产现场抽取样本：一般是取在制程中间的产品。拿取此产品到更高精密的测量设备，测量十次，加以平均，取得参考值。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。352021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录现场人员测量：现场人员：指的是实际在现场从事测量工作的人员，由他们来进行测量，才能真正了解公司测量的偏差是多少。重复测量十五次，记录其值。362021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录将数据输入到excel的档案中，或者是minitab中：excel：我们来计算平均值，标准差，以及平均值的标准差。平均值使用的语法：average标准差的语法为：stdev(结果分析作图法)相对于基准值将数据划出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析。372021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录计算t值，并加以判定t值的计算法：利用(平均值-标准值)／平均值的标准差。tα=是指用来判定是否有明显偏差的基准，其和自由度有关，一般典型的α=0.05如果t>tα就代表有明显的偏移。如果t<tα就代表没有明显的偏移。382021偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录结果判定如果t<tα就代表没有明显的偏移。此是可以接受的。如果t>tα就代表有明显的偏移。此时就要再看其所受的影响。我们利用偏差／公差，或偏差／过程变化范围来了解其受影响的比例，如果比例比较高时那么就可能仪器要停用或者修理。392021稳定性分析的做法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，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录402021稳定性分析的做法自控制计划中去寻找需要分析的测量系统，主要的考虑来自：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決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄412021稳定性分析的做法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。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄422021稳定性分析的做法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。決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄432021稳定性分析的做法将数据输入到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。決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄442021稳定性分析的做法计算控制界限平均值Xbar图R值图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。若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，进行偏差检定，看是否有偏差。若控制图稳定，可以利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄452021稳定性分析的做法后续持续点图、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。決定要分析的測量系統選取一標准樣本，取值參考值請現場測量人員連續測量25組數據每次測量2~5次輸入數據到EXCEL，Xbar-R表格中計算控制界限，並用圖判定是否穩定後續持續點圖，判圖保留記錄462021线性分析的做法决定要分析的测量系统抽取代表制程的4~5样本每个样品精测，取值参考值请现场测量人员测量12次输入数据到EXCEL表格中计算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加补正值或调整保留记录472021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。线性一般是在制程变异范围比较宽，只做单点的偏差分析，可能担心不足时使用。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法482021抽取代表制程变异范围的样品，4~5个此时一般由现场当中取出。最好能覆盖最大值和最小值。针对取出的样品进行精测利用更高等级的测量设备进行测量十次，将十次的值进行平均，将此平均值做为参考值。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法492021请现场测量人员测量每一样本12次测量人员应当是能够代表实际测量的人员。同一样品请测量人员重复测量12次。记录下测量数据。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法502021输入数据到EXCEL表格中输入已经得到的测量数据。利用EXCEL的资料分析工具中的回归工具进行相应的计算。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法512021计算截距t值，斜率t值利用EXCEL的资料分析工具中的回归工具进行相应的计算。我们直接看各项的t检定结果，以及看p值。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法522021是否合格，是否要加补正值或调整检查截距的t值是否大于tα，如果是大于tα，则代表有明显的截距问题。或则可以直接看p值，如果p<0.05也就是代表有明显的截距问题。检查斜率的t值是否大于tα，如果是大于tα，则代表有明显的斜率问题。或则可以直接看p值，如果p<0.05也就是代表有明显的斜率问题。如果截距是明显的，那么先看其截距百分比，以决定其是否要加补正值。如果斜率是明显的，那么先看其斜率百分比，以决定是否要对斜率进行处理。決定要分析的測量系統抽取代表制程的4~5樣本每個樣品精測，取值參考值請現場測量人員測量每一樣本12次輸入數據到EXCEL表格中計算截距t值，斜率t值是否合格，是否要加補正值或調整保留記錄线性分析的做法532021重复性和再现性的分析量具的双性——GRR一般不单独评价重复性和再现性，而评估其综合指数GRRGRR是对重复性和再现性合成变差的评估。GRR是测量系统内部（量具）和测量系统之间（操作者）的方差之和

σ2GRR=σ2再现性+σ2重复性542021GageR&R方法用来评价测量系统变异满足整个制程变异的程度，也是对制程改进分析的最好方法。Xbar–R:假设部品和测量者之间没有交互作用之后进行分析(传统的方法)ANOVA:部品和测量者之间存在交互作用的情况交互作用没有意义时两种方法的结果都差不多,但是交互作用有意义时可用ANOVAMethod552021GageR&R

方法应用GageR&RXbar-R方法ANOVAGageR&R(Nested)GageR&R(Crossed)连续型

Data离散型

DataNested:不可以反复测量的Data(例:破坏检查)Crossed:可以反复测量的

DataANOVA562021异常原因调查及采取措施GageR&RStudy实行Xbar-RChart参照管制状态？GR&R评价产品的合格與否

判定重要(%Tolerance)製程管制用(%StudyVar)满足%R&R基准评价测量系统的NDC識別力满足区别力基准适合判定

&运营采取措施后再测定或者删除数据GageRunChart制作区分对重复性和再现性的统计值后参照研讨提高量具精度的方案查明原因及改善NoNoNoDATA采集50%以上要超过

Xbar管制界限.NDC≥5GageR&R

方法流程572021准备事项短期方法长期方法(通常)测量者数2名3名样本数量5个10个测量次数测量者别各1次测量者别各2次或者3次赋予编号以及随机化对各个样本赋予编号,每次测量都要随机排列.确认测量位置及方法把测量位置标识在样本,让所有的测量者都要熟悉同样的测量方法.选择评价方法虽然迅速但是重复性和再现性被混合可以区分重复性和再现性的误差.可以得到有关误差原因的情报.GageR&R数据采集582021步骤1.选定代表製程长期变动的10个樣本2.量测儀器的校正3.让第一个作业者对所有樣本任意顺序各做一次量测(BlindMeasurement)4.让第二个作业者按同样地方法实施(所有作业者相同)5.以同样的方法按必要的次数重复量测6.得到的DATA输入Minitab并进行分析GageR&R方法步骤592021樣本一般为10个，能代表製程的散布。假如樣本只选定接近製程平均的时，量测能力评价指标将会比实际不好。

假如樣本的选定在比工程散布宽范围寬时，量测能力评价指标将会比实际好。

樣本反映制品的实际散布(製程变異)时才有意义。样本选定602021%Contribution=×100%%GRR(=%StudyVariation)=×100%%Tolerance=×100%NDC識別指數=Round{

×1.41}部品散布(σp)量测散布(σMS)

评价指标σ2MSσ2TotalσMSσTotal5.15×σMSTolerance*Tolerance=USL-LSLGageR&R评价指标612021

评价标准%StudyVar

或%Tolerance为10%以上时，首先区分评价重复性和再现性后，查明各个受影响的原因，并采取措施。

区分%Contribution%GRR(%StudyVariation)或%ToleranceNDC辨别指數良好<1%<10%>10费用/考虑重要性1~10%10~30%5~9不可使用>10%>30%<4GageR&R评价标准622021A）、当重复性（EV）变差值大于再现性（AV）时，可采取下列措施：a）、增强量具的设计结构。b）、改善量具的夹紧或被测量产品定位的使用方式（检验点）。c）、对量具进行维护和保养。B）、当再现性（AV）变差值大于重复性（EV）时，可采取下列措施：a）、再明确订定或修改作业标准，加强操作员对量具的操作方法和数据读取方式的技能培训。b）、可能需要采用某些夹具协助操作员，以提高操作量具的一致性。c）、量具经维修校准合格后再进行%R＆R分析。

GageR&R结果分析632021计数型MSA计数型假设检验法信号分析法风险分析法642021风险分析法的做法652021风险分析法的做法662021风险分析法的做法672021风险分析法的做法682021风险分析法的做法692021风险分析法的做法702021风险分析法的做法712021信号分析法的做法决定要分析的测量系统选取二十个左右可以代表制程的样本以及挑选现场实际测量人员2~3人请现场人员对二十个产品连续重复测量2~3次，记得盲测的要求精测每一个产品的实际值连同测量结果输入到EXCEL的信号分析法表格中计算出信号分析法的结果，求得R&R进行判定，和采取相应措施保留记录722021信号分析法的做法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。只判定好或不好，通或不通的仪器。決定要分析的測量系統選取二十個左右可以代表製程的樣本以及挑選現場實際測量人員2~3人請現場人員對二十個產品連續重複測量2~3次，記得盲測的要求精測每一個產品的實際值連同測量結果輸入到EXCEL的信號分析法表格中計算出信號分析法的結果，求得R&R進行判定，和採取相應措施保留記錄732021信号分析法的做法选择二十个左右可以代表制程的样品此样品必须包含合格和不合格的产品，临界附近的产品最好要有。一般要覆盖以下的产品明显可以判定小于规格的产品。分类符号”-”模糊地带产品”x”明显可以判定合格的产品”+”明显可以判定大于规格的产品”-”。现场实际测量人员2~3人以实际在现场工作人员为主。決定要分析的測量系統選取二十個左右可以代表製程的樣本以及挑選現場實際測量人員2~3人請現場人員對二十個產品連續重複測量2~3次，記得盲測的要求精測每一個產品的實際值連同測量結果輸入到EXCEL的信號分析法表格中計算出信號分析法的結果，求得R&R進行判定，和採取相應措施保留記錄742021信号分析法的做法执行测量让每一个员工对此二十个左右的样品进行测量判定，每一个产品最少要测二次以上，才可以了解每一个人的重复性的情况。记录下数据。決定要分析的測量系統選取二十個左右可以代表製程的樣本以及挑選現場實際測量人員2~3人請現場人員對二十個產品連續重複測量2~3次，記得盲測的要求精測每一個產品的實際值連同測量結果輸入到EXCEL的信號分析法表格中計算出信號分析法的結果，求得R&R進行判定，和採取相應措施保留記錄752021信号分析法的做法精测每一个产品的实际值对所收集的二十个标本，拿到更高精度等级的仪器进行测量，重复测量十次，做为其参考值。并记录其结果到Excel档案中将各个人员的测量结果输入到excel档案中。并自行判定其是什么的符号”-