MSA培训教材课件

测量系统分析(MSA)

2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件课程大纲：测量系统分析的意义和目的；测量系统分析的定义：测量系统、量具、测量、测量过程；测量系统分析的基础知识：1）、测量系统的统计特性：偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性、分辨力2）、理想的测量系统3）、测量系统的共同特性4）、测量系统的评定步骤和准备计量型测量系统的分析方法1）、偏倚2）、稳定性3）、重复性和再现性（量具R&R分析）极差法、均值-极差法、4）、线性计数型测量系统的分析方法交叉评价表法

范例：MSA控制程序，常用MSA分析表单和分析软件2024/1/262精选课件第一章测量系统分析的意义2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件測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2024/1/264精选课件測量誤差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(線性)2024/1/265精选课件为什么要进行测量系统分析由于人、机、料、法、环、测等五方面的原因，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。2024/1/266精选课件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。2024/1/267精选课件测量系统分析的对象

ISO/TS16949:2002标准7.6.1规定：应进行适当的统计研究工作，分析各种测量和试验设备系统测量结果的变差。这一要求应适用于控制计划中提到的所有的测量系统。针对可重复读数的测量系统。2024/1/268精选课件第二章基本概念和知识2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件测量系统的基本知识和概念测量系统及其统计特性分辨力、稳定性、偏倚、重复性、再现性、线性术语理想的测量系统

测量系统的共同特性测量系统的评定步骤和准备2024/1/2610精选课件术语测量：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。

2024/1/2611精选课件测量系统的组成

测量系统人机料标准环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性测量标准、操作程序测量的环境2024/1/2612精选课件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(Accuracy准确性);nRepeatability重复性(precision精密度);nReproducibility再现性;nLinearity线性;nStability稳定性。2024/1/2613精选课件分辨力（率）：定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。2024/1/2614精选课件分辨力一個數據分級n控制：只有下列条件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

过程变差的主要原因导致均值偏移

n

分析：

对过程参数及指数的估计不可接受。只能表明过程是否正在生产合格零件。

2024/1/2615精选课件分辨力2~4個數據分級n控制：只有下列条件才可用于控制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

分析：一般来说对过程参数及指数的估计不可接受。

只提供粗劣的估計。2024/1/2616精选课件分辨力5個或更多個個數據分級控制：只有下列條件才可用於控制可用於計量控制圖分析：建議使用2024/1/2617精选课件损失函数即参数偏离目标值后产生的损失；偏差下限d目标值T偏差上限c损失函数L(X)=K×(X-T)2K=C/d22024/1/2618精选课件分辨率（力）的要求建议的要求是过程总变差6σ的十分之一(特殊特性)，五分之一(非特殊特性)。传统是公差范围的十分之一(特殊特性)或五分之一(非特殊特性)。2024/1/2619精选课件偏倚(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。

2024/1/2620精选课件重复性(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。

2024/1/2621精选课件再现性(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A2024/1/2622精选课件稳定性(Stability)：稳定性

时间1时间2稳定性(或飘移)：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。2024/1/2623精选课件线性(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

2024/1/2624精选课件线性(Linearity)：观测的平均值

基准值无偏倚有偏倚2024/1/2625精选课件测量系统的分析

测量系统的变差类型：

偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性测量系统特性可用下列方式来描述：位置：稳定性、偏倚、线性。宽度或范围：重复性、再现性。2024/1/2626精选课件位置和宽度

位置寬度位置寬度标准值2024/1/2627精选课件理想的测量系统

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。

2024/1/2628精选课件IDEALMEASUREMENTSYSTEM真值真值2024/1/2629精选课件“好”的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；测量系统的变差必须比制造过程的变差小；测量系统的变差应小于公差带；有足够的分辨率。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；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。

2024/1/2630精选课件测量系统的评定时机

第一阶段：明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的：1）、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。

2）、发现那种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的环境要求。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。

2024/1/2631精选课件第三章计量型测量系统的分析方法2024/1/2632精选课件分析方法的选择变差来源分析方法备注量具偏倚人、量具重复性/再现性环境稳定性不同量程线性2024/1/2633精选课件一、稳定性分析2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件稳定性分析的目的1、发现那种环境因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的环境要求；2、确定测量系统合理的校准周期；2024/1/2635精选课件稳定性分析步骤（1）获取一样本,必要时确定其相对于可追溯标准的基准值。如果不能得到，则选择一个落在产品测量中程数的产品零件，并指定它作为标准样本进行稳定性分析。可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样本。建议对各样本单独测量并做控制图。（2）确定测量的频率(天/周/月)和样本容量(3～5次),定期测量基准样品。样本容量和频率应基于对测量系统的了解。因素包括要求多长时间重新校准或维修，测量系统使用的频率，以及操作条件如何重要。读数应在不同时间读取以代表测量系统实际使用的情况。这些还包括预热，环境或其它在一天内可能变化的因素；

2024/1/2636精选课件（3）将测量值标记在Xbar-RCHART或Xbar–SCHART上；（4）计算控制界限,并对失控或不稳定作评估；（5）结果分析Ⅰ、如果控制图不受控，代表仪器已不稳定，此测量系统是不可接受的，须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性的分析。Ⅱ、如果控制图受控，此测量系统是可以接受的。稳定性分析2024/1/2637精选课件控制图的判读超出控制界限的点：出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据

UCLCLLCL異常異常2024/1/2638精选课件控制图的判读

n链：有下列现象之一即表明过程已改变连续7点位于平均值的一侧连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。

UCLCLLCL2024/1/2639精选课件控制图的判读明显的非随机图形：应依正态分布来判定图形，正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。

UCLCLLCL2024/1/2640精选课件范例：10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.42024/1/2641精选课件2024/1/2642精选课件二、偏倚分析

2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件1、偏倚分析的运用条件当测量误差主要来源于量具时；2024/1/2644精选课件2、偏倚分析步骤：1、选取一个样本,也可以选择标准样品；2、测定“基准值”；通常可在工具室用高一精度级别的量具对一个基准件进行精密测量≥10次，计算平均值，“均值”即作为“基准值”。

3、让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件n次（n≥10次）。2024/1/2645精选课件4、结果分析---作图法将测量值画成直方图；判定是否异常第一种：正常型特点：中间高，两旁低，有集中趋势2024/1/2646精选课件非正常分布形态锯齿型切边型双峰型偏态型高原型离岛型2024/1/2647精选课件5、结果分析——数据法

（1）计算测量平均值X(bar)；（2）计算可重复性偏差σr；

σr＝[max(xi)-min(xi)]/d2*；d2*,可查附表1得到；2024/1/2648精选课件（3)计算偏倚的t统计量；偏倚=观测平均值–基准值σb=σr/√nt=偏倚/σb(4)判定：如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内，偏倚在α水平可以接受。即2024/1/2649精选课件备注:tv,1-α/2为”显著t值”,通过查表可查得.2024/1/2650精选课件三、重复性和再现性分析方法有：极差法；均值-极差法；方差分析ANOVA。2024/1/2651精选课件(一)、均值-极差法

2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件测量系统研究的淮备1、应预先确定评价人的数量（2~3人），评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。；2、确定样品数量（10个）并选取样品，并编号；选择样品应考虑的因素如下：

尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和/或试验，原因是量具研究评价所需的置信度。零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。样品必须从过程中选取并代表其在整个生产过程中产品变差的全部范围。可能会每一天取一个样本，持续若干天才能满足此要求。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。3、确定每个评价人重复读数次数（2~3次）。2024/1/2653精选课件取樣的代表性不具代表性的取法具代表性的取法2024/1/2654精选课件4、让每位评价人按照规定的测量步骤进行测量，记录测量结果。测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人员不应知道正在检查零件的编号，以避免可能的偏倚。但是进行研究的分析人员应知道正在检查那一零件，并记下数据。在设备读数中，读数应估计到可得到的最接近的数字。如果可能，读数应取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度为0.0001，则每个读数的估计应圆整为0.00005。分析工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。2024/1/2655精选课件5、试验完后,分析人员将量具的重复性及再现性数据进行计算如附件2(R&R数据表和R&R分析报告),依公式计算并作成控制图或直接用表计算即可；

2024/1/2656精选课件1、%R&R接受准则——数据判定a.%R&R<10%可接受。b.10%≤%R&R≤30%，通知由制造部或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。GR&R的接受准则2024/1/2657精选课件GR&R的接受准则2、%R&R接受准则——控制图判定

均值图——（1）一半以上的点应落在控制限以外，代表测量系统具有足够的分辨率；如果没有一半以上的点应落在控制限以外，代表测量系统没有足够的分辨率；（2）均值图显示出评价人之间应没有明显的差别；极差图——运用控制图判读原则，极差图控制图应受控；代表所有评价人的工作状态是相同的，可以接受；3、

%R&R接受准则——分级数判定

ndc=1.41(PV/GR&R)≥52024/1/2658精选课件结果分析:当重复性(EV)大于再现性(AV)时，原因可能是：：

仪器需要保养；量具应重新设计来提高刚度增强；量具的夹紧或零件定位的方式需要改进；存在过大的零件变差。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。2024/1/2659精选课件2024/1/2660精选课件2024/1/2661精选课件2024/1/2662精选课件2024/1/2663精选课件子組內樣本數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

2024/1/2664精选课件（二）、极差分析法：

典型的极差法使用两名评价人和五个零件进行分析，在这个分析中，每个评价人测量每个零件一次，每个零件的极差是评价人A获得的测量结果与评价人B的测量结果的绝对值，利用这些数据来计算R&R，但这种方法，无法分解成是仪器的误差或是人的误差。2024/1/2665精选课件示例：零件评价人A评价人B极差(A-B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.102024/1/2666精选课件計算2024/1/2667精选课件CaseStudyPARTREADING1READING210.650.6021.001.0030.850.8040.850.9550.550.4561.001.0070.950.9580.850.8091.001.00100.600.70操作者A2024/1/2668精选课件CaseStudyPARTREADING1READING210.550.5521.050.9530.800.7540.800.7550.400.4061.001.0570.950.9080.750.7091.000.95100.550.50操作者B2024/1/2669精选课件CaseStudyPARTREADING1READING210.500.5521.051.0030.800.8040.800.8050.450.5061.001.0570.950.9580.800.8091.051.05100.850.80操作者C2024/1/2670精选课件（三）、方差分析法ANOVA：方差分析法中，变差分为4类：零件、评价人、量具、零件与评价人的交互作用；优点（与均值-极差法相比）：1、适用于任何试验调试；2、更精确地估计方差；3、可以从试验数据中分离出更多的信息；缺点：计算复杂，需借助计算软件；对分析人员要求高；2024/1/2671精选课件ANOVAMETHOD2024/1/2672精选课件ANOVAMETHOD2024/1/2673精选课件ANOVAMETHOD2024/1/2674精选课件ANOVAMETHOD2024/1/2675精选课件ANOVAMETHOD2024/1/2676精选课件线性分析：

1、在测量仪器的工作范围内选择一些零件可确定线性。2、确定每个零件的基准值。正如在偏倚分析中一样，零件的基准值可由工具室或全尺寸检验设备确定。3、在操作范围内选取的那些零件由一个或多个评价人测量，确定每一零件的观察平均值，基准值与观察平均值之间的差值为偏倚，要确定各个被选零件的偏倚。2024/1/2677精选课件零件号12345

基准值246810124.168102246810324681042468105246810624681072467.910824681092468101024681011246810122.0246.1810观测平均值

2。00167

4。00833

6。00833

7。99833

10偏倚

0。00167

0。00833

0。00833

0。00167

0范例2024/1/2678精选课件线性分析4、线性图就是在整个工作范围内的这些偏倚与基准值之间描绘的。如果线性图显示可用一根直线表示这些标绘点，则偏倚与基准值之间的最佳线性回归直线表示两个参数之间的线性。线性回归直线的拟合优度R2确定偏倚与基准值是否有良好的线性关系。偏倚

y基准值

x无偏倚有偏倚2024/1/2679精选课件计算偏倚:偏倚=觀測平均值–基准值绘拟合直线:X軸=基准值Y軸=偏倚平均值其方程式為:y=ax+b再分別計算其截距，斜率，2024/1/2680精选课件公式2024/1/2681精选课件结果判定：“偏倚0线”必须完全在拟合线置信带内。2024/1/2682精选课件计数型测量系统的分析方法2024/1/26重庆曰博企业管理顾问有限公司精选课件计数型量具：

就是把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限件则接受该零件否则拒收。

计数型量具只能指示该零件被接受或拒收。计数型测量系统的分析方法有：假设检验分析---交叉评价表法