测量系统分析(MSA)管理办法

1/12 测量系统分析(MSA)管理办法文件编号编制/日期会签部门/职务签字/日期部门/职务签字/日期批准/日期首发日期生效日期测量系统分析(MSA)管理办法一、目的1.1为规范地进行测量系统分析工作，确保测量系统分析准确、有效，特制定本文件。1.2本文件适用于新的或改进后的，用于产品测试和测量中的测量系统分析工作的管理。二、范围适用于公司产品量测设备及量具的统计变差分析。三、术语和定义3.1MSA：即测量系统分析，对测量系统进行分析，目的是发现哪种因素对测量系统有显著影响，验证一个测量系统是否可行，并保持持续的恰当统计特性。3.2测量系统：系指用来获得测量结果的整体（包括：量具、测量者、测量方法等）。3.3“计量型”数据：测量后所给出的具体测量数值。3.4“计量型”测量系统分析的途径：包括“稳定性”、“重复性”、“再现性”、“偏倚”及“线性”（五性）的分析、评价。3.5稳定性：系指测量系统变差随时间变化的结果。3.6重复性：系指于测量某零件的某一特性时，一位测量者同一量具多次执行这一测量所获得的变差结果。3.7重复性：在确定的测量条件下，来源于连续试验的普通原因随机变差。3.8再现性：测量过程中由于正常条件改变所产生的测量均值的变差。系指于测量某零件的某一特性时，由不同测量者使用同一量具执行这一测量所获得的变差的结果。3.9偏倚：系指测量所得数值与基准值之间的差距。3.10线性：系指在量具预期工作量程内，各量测数据与相应基准值之间的差值（偏倚）之变化情况。3.11量具的分辨力：若被测特性的变差要求为0.01，测该量具应能读出0.001的变化（分辨能力），即：量具的分辨能力应至少能直接读取被测特性预期变差的十分之一。3.12计数型测量系统：属于测量系统中的一类，其测量值是一种有限的分级数。与结果是连续值的计量型测量系统不同。最常见的是通/止量具，只可能有两个结果。四、职责4.1品保部：负责制定并实施测量仪器及测量工具校验计划。4.2各使用部门负责使用仪器之变差分析（主要指重复性、再现性）及送校。4.3设备维修部负责测量设备（不包括工具）之维护保养；各使用部门负责测量工具之维护保养。五、工作流程5.1MSA计划的制订5.1.1MSA计划编制时间：产品在进行质量先期策划时，体现在控制计划中新的测量系统，按APQP工作流程编制MSA计划；批产后测量系统新投入或发生变化时，对测量系统分析，编制MSA计划，可体现为专项或年度计划。5.1.2MSA计划内容：对控制计划中所提到的测量系统进行分析，并确定实施方案、确定评价所使用的方法。测量系统根据工作原理的不同可分为计量型和计数型测量系统，针对不同的分类运用与之相适应的计算分析方法。5.2MSA准备工作5.2.1品质部根据选用的评价方法确定测试、测量人员人数，样品数目及试验次数，并对样品进行编号，关键的尺寸需较多样品或试验；体积庞大的或沉重的样品可要求较少样品和较多试验。5.2.2样品必须从过程中选取并代表整个工作范围，对样品进行编号以便于识别，但编号必须是随机的，要避免任何人为的偏向。5.2.3操作者对选中执行测量作业的人员按《测量系统分析》手册的要求进行操作培训。5.2.4执行测量作业的人员，均应经过必要的量具使用、维护训练，不致于出现因人员操作问题所造成的测量误差；拟执行分析的量具均已经过“校正”（于“校正有效期”之内），同时其分辨力亦能符合要求。5.2.5由测试、测量人员独立进行测试测量工作，测试测量过程中确保任一操作者不应得知其他操作者的测试测量结果，保证测试测量工作的独立性，以保证评价结果的正确。5.3测量系统分析流程取样→测量→收集数据→分析→判定→测量系统运用或改进、重新确定测量系统5.4测量系统分析运作办法5.4.1“计量型”测量系统的“稳定性”分析方法：5.4.1.1取样：可选择标准件作为测量样本（如：块规、标准样件等）。5.4.1.2测量执行者：该量具的现行使用者。5.4.1.3测量及收集数据：每天（或每班）对相关样本进行一次测量，且每次测量4遍（得一组数据），并记录数据；需要至少测量25组数据。5.4.1.4由品质人员使用Mintab软件输入数据并生成出—R控制图进行分析、判定，其判定准则如下：不能有点超出上、下控制线；不能有连续7点位于平均值一侧；不能有连续7点上升或下降；不能有显著多于2/3以上的描点位于控制线中间1/3区域；不能有显著少于2/3以下的描点位于控制线中间1/3区域。当有违背上述“判定准则”时，该量具的“稳定性”则不可接受（有待进行维修或更换）。5.4.2“计量型”测量系统的“重复性”和“再现性”分析方法：5.4.2.1取样：从现行产品中取样，共取10个产品（零件）；5.4.2.2测量执行者：选三位专业从事测量的人员，编号为A、B、C，且使用同一个量具（拟用于分析的量具）；5.4.2.3测量及收集数据：测量人A以随机顺序测量10个零件，另两测量人一人记录、一人校对，将测量结果填入“量具重复性和再现性数据表”(见附表一)第1行。测量人B和C测量同样的10个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果。一人记录、一人校对，输入数据到第6和11行。用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第2，7，12行。在适当的列记录数据。例如如果第一测量的是第7号零件，那么将结果记录在标示着零件7的列。重复循环并输入数据到3，8，13行。5.4.2.4用Minitab软件进行量具重复性和在线性分析：将测量出的数据值登录在Minitab的表中，并使用Minitab量具研究功能自动生成，重复性再现性相关图表。5.4.2.5《量具重复性和再现性数据表》手段填写计算方式:第1，2，3行中最大的读数减去最小的读数；结果记入第5行。用同样方法处理6，7，8行和11，12，13行，将结果记入对应第10，15行；求第5行的总和除以零件样本的数量，得到第一个评价人试验的极差均值a用同样方法处理第10，15行得到b和c；将第5，10，15（a，b，c）行的数据记到第17行。将其求和再除以评价人数，结果记为（所有极差的均值）；将（平均值）输入到19和20行，乘以D4得到上下控制限。注意如果做2次试验，D4为3.27。单个极差的上控制限（UCLR）记到第19行。试验少于7次时，下控制限（LCLR）为0；对于任何大于计算的UCLR值的极差读数，使用原来的评价人和零件重新读数，或者晚剔除那些值，基于新的样本容量重新计算和UCLR值。纠正造成失控的特殊原因。如果用先前讨论过的控制图作图或分析数据，这种情况已经被修正了，在这里就不会出现；求这些行（第1，2，3，6，7，8，11，12和13行）的和。用每行的总和除以样本零件数。将计算值输入最右边标有“平均值”的列；将行1，2，3的均值加起来，用总数除以试验次数，将结果输入第4行a格中。第6，7，8和11，12，13行重复同样的计算，将结果输入第9，14行的相应b，c格中；将第4，9，14行的最大和最小的均值输入第18行对应位置，确定他们的差值，将差值填入第18行标有DIFF的位置以确定差异；对于每个零件的每次试验的测量值求和，用总和除试验次数（试验次数乘以评价人数）。将结果输入第16行零件均值格内；用最大的零件均值减去最小的零件均值，将结果输入到第16行标有RP格中，表示零件均值的极差；将计算的结果值，DIFF，RP转记到提供的报告表格栏中；在表格左边标以“测量单元分析”的列进行计算；在表格右边标以“总变差%”的列进行计算；检查结果确认没有发生错误。5.4.2.6《量具重复性和再现性报告》填写计算：将上述计算的结果值，DIFF，RP转记到报告表格栏中：在表格左边标以“测量单元分析”的列进行计算；在表格右边标以“总变差%”的列进行计算；检查结果确认没有发生错误。5.4.2.7作图分析:作均值图分析：每个评价人对每个零件多个读数的均值由评价人画于均值图中，并标以零件号码为代码，以确定评价人之间的一致性；将通过极差均值确定的全部均值和控制限制画出。均值图的结果提供测量系统的“可用性”指示。控制限内部区域表示的是测量灵敏度（“噪声”）。因为研究中使用的零件子组代表过程变差，大约一半或更多的均值应落在控制限以外。如果数据显示出这种图形，那么测量系统应该能够充分探测零件-零件之间的变差并且测量系统能够提供过程分析和过程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外边，则测量系统缺乏足够的分辨率或样本不能代表期望的过程变差。作极差图分析：极差控制图用于确定过程是否受控。在包括平均极差和控制限的标准化的极差图上画出由每个评价人对每个零件测量的多个读数范围。如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同的。如果一个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同。如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善以获得有用的数据。5.4.2.8结果分析及根据结果采取相应措施：品质人员根据“量具重复性和再现性报告”表(见附表二)上计算出的EV、AV、GRR、PV、TV及前四者所占的百分比以及分级数ndc,按如下三种情况分析：当测量系统%GR﹠R≤10%时，表示测量系统可接受；当测量系统10%≤%GR﹠R≤30%时应基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本等方面来考虑是否可接受，若不能接受，相关人员应及时进行原因分析，并按《纠正和预防措施程序》提出纠正措施，限期整改、验证和重新进行分析，直至符合要求；当测量系统%GR﹠R≥30%时，表求该测量系统不符合要求，相关人员应及时进行原因分析，并按《纠正和预防措施程序》提出纠正措施，限期整改、验证和重新进行分析，直至符合要求。5.4.3“计量型”测量系统的“线性”和“偏倚”的分析方法：5.4.3.1取样：取5个大小不一的零件或标准件（如：块规、标准样件等）；其中：最小测量特性≤该量具正常作业预计的最小测量值；最大测量特性≥该量具正常作业预计的最大测量值。5.4.3.2测量者：该量具的使用者。5.4.3.3基准值Xi的确定：对各样品测10次，求得其平均值，以作为“基准值”；若为标准件（如块规等），可直接取其标准值。5.4.3.4测量：由选定的测量者对每个样品（共5个）各测量12次，并记录结果。5.4.3.5品质人员对上述测量数据进行汇总和计算：各样品零件公差或计算出6б；各样品基准值Xi；各样品测量数据（12个）之平均值Mi；各样品偏倚平均值Yi=MiXi；各样品“偏倚%”=100*Yi/过程变差（“过程变差”可使用6б或各样品的零件公差）。线性计算：%线性=［∑Xi*Yi(∑Xi*Yi/n)］/［∑Xi2/n(∑Xi)2/n］*100%（或直接在电脑上使用Minitab计算得出）。5.4.3.6分析、判定：“偏倚”判定准则：偏倚%≤10%：可用于测量重要特性；偏倚%≤30%：可用于测量一般特性；偏倚%＞30%：该量具不可接受。“线性”判定准则：线性%≤5%：该量具可接受；线性%≤10%：应根据该测量的重要程度决定是否可接受；线性%＞10%：该量具不可接受。5.4.4“计数型”测量系统假设检验分析法：5.4.4.1取样：随机地从过程中抽取50个零件样件，以获得覆盖过程范围的零件，并编号(注：不能让测量人看到零件编号)。5.4.4.2测量者：品质处或产品生产线专业从事测量的人员3名,编号为A、B、C。5.4.4.3检具：已校准合格的检具（如通/止量具），主观判断的接收或拒绝等。5.4.4.4测量记录：测量人A以随机顺序检测50个零件，另两测量人一人记录、一人校对，将测量结果填入A-1列“计数型研究数据记录单”(见附表三)；接受为1，拒绝为0。测量人B和C测量同样的50个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，一人记录、一人校对，输入数据到B-1列和C-1列。用不同的随机测量顺序重复该上述循环，分别输入数据到A-2、B-2、C-2、A-3、B-3、C-3各列，并在适当的行记录数据，例如如果测量的是第20号零件，那么将结果记录在标示着零件20的行。5.4.5测量数据汇总和计算：计算A-1=1而且B-1=1的次数A11B11（也就是说在检查的50个零件中，A和B在他们第一次检查时对A11B11个零件都判为1）。计算A-2=1而且B-2=1的次数A12B12；计算A-3=1而且B-3=1的次数A13B13；总计：三次检查中A=1且B=1的次数A1B1=A11B11+A12B12+A13B13，将数据填入“A*B交叉表”（附表四）。重复上述a～d的步骤，分别计算A=0且B=0的次数A0B0，分别计算A=1且B=0的次数A1Bo，分别计算A=0且B=1的次数AoB1，填入“A*B交叉表”。总计次数计算：Ao=AoBo+AoB1，A1=A1Bo+A1B1，Bo=AoBo+A1Bo，B1=AoB1+A1B1。期望次数的计算：期望次数=总列数×（总行数/总数之和）例如：在总计150次中，A有50次判断为0，那么在B判断为0的47次中，有多少机会判断为0呢？47×（50/150）=16.7同理可得：47×（100/150）=31.3103×（50/150）=34.2103×（100/150）=68.7。示例A与B交叉表B总计01A0次数44650期望的次数16.734.350.01次数397100期望的次数31.368.7100.0总计次数47103150期望的次数47.0103.0150.0Kappa系数的计算：Kappa=(Po-Pe)/(1-Pe)式中Po=对角线单元中观测值的总和/检查总次数；Pe=对角线单元中期望值的总和/检查总次数；上例中：Po=（44+97）/150=0.94；Po=(16.7+68.7)/150=0.56；Kappa=(0.94-0.56)/(1-0.56)=0.86。重复上述步骤，可得