測量系統(tǒng)分析PPT課件

.,1,測量系統(tǒng)分析MSA,.,2,測量系統(tǒng)分析（MSA）是汽車行業(yè)在采用質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS16949:2002時所涉及的五種核心工具之一。正確地選用與運(yùn)用測量系統(tǒng)，能保證較低的測量成本獲得高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)。幾個重要概念1.測量：賦值（或數(shù)）給具體物以來表示它們之間關(guān)于特定特性的關(guān)系。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。2.量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，經(jīng)常是特別用在工廠現(xiàn)場的裝置，包括通/止規(guī)。3.測量系統(tǒng)：是用來對被測量的儀器、夾具、軟件、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、人員、環(huán)境及假設(shè)的集合。用來獲得測量結(jié)果的整個過程。,.,3,一.何謂測量系統(tǒng)定義:是對測量單元進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y的特性進(jìn)行評估,其所使用的儀器或量具,標(biāo)準(zhǔn),操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境的集合。也就是說，用來獲得測量結(jié)果的整個過程。有這一定義可以將測量過程看作一個制造過程，其產(chǎn)生的輸出就是數(shù)值（數(shù)據(jù)）。該活動通常稱為檢驗(yàn)，就是通過適宜的標(biāo)準(zhǔn)和測量儀器來檢查過程參數(shù)，過程零件，裝配完的子系統(tǒng)或完工的最終的活動，從而使觀測者能夠確認(rèn)或否定該過程是在一個穩(wěn)定條件下運(yùn)行，其變差相對于顧客指定的目標(biāo)是否可以接受。測量及分析活動是一個過程。檢驗(yàn)本身就是一個過程。,.,4,一般過程輸入操作輸出標(biāo)準(zhǔn)人員（評估）儀器（量具）測量分析決定工作件（零件）數(shù)值程序環(huán)境,.,5,二.為什么要對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析1.測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于多次測量的統(tǒng)計(jì)特征:偏倚及變差,高質(zhì)量數(shù)據(jù):對某一特定特性值進(jìn)行多次測量的數(shù)值均于該特性的參考值接近。低質(zhì)量數(shù)據(jù):測量數(shù)據(jù)均與特性的參考值相差“很遠(yuǎn)”。理想的測量系統(tǒng)零偏倚，零變差。由于測量系統(tǒng)變差源：標(biāo)準(zhǔn)、人員（評價人）、儀器（量具）、工作件（零件）程序（方法）、環(huán)境的作用用結(jié)果，使得觀測到的過程變差值與實(shí)際的過程變差值不相等。,.,6,2.測量系統(tǒng)變差的影響由于測量系統(tǒng)會被不同的變差來源影響,相同零件的重復(fù)讀值不會有相同的產(chǎn)生和結(jié)果,每個讀值之間不同是因?yàn)槠胀ê吞厥庠蜃儾钤斐傻?。為了更好地理解測量系統(tǒng)誤差對產(chǎn)品決策的影響,考慮的案例是假設(shè)對某一個單一零件的多次讀值的所有變差是由于量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性引起的。也就是說，測量過程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，并且零偏倚量。無論何時任何零件的測量分布區(qū)域與規(guī)范限值重疊時有時會做出錯誤的決定。例如，如果出現(xiàn)以下情況，一個好的零件有時會被稱為“壞”的。對過程決策的影響a.將普通原因識別為特殊原因b.將特殊原因識別為普通原因,.,7,從另一個角度能力指數(shù)Cp看:公差范圍Cp=6將上述公式進(jìn)行替換可以得出觀測過程指數(shù)與實(shí)際過程指數(shù)之間的關(guān)系,如下(Cp)2觀=(Cp)2實(shí)+(Cp)2測例如:如果測量系統(tǒng)的Cp值為2,實(shí)際過程Cp必須大或等于1.79,才能得到1.33的計(jì)算值（觀測值）。如果測量系統(tǒng)Cp值本身只有1.33，則該過程需要沒有任何變差才能使觀測到的過程能力達(dá)到1.33，但這是一個不可能存在的情況。,.,8,再比如：當(dāng)RR為10%時，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.96當(dāng)RR為20%時，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.71當(dāng)RR為30%時，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.28可以看出，Cp觀由1.96到1.28之間的區(qū)別就是由于測量系統(tǒng)的不同所造成。為此，我們要對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析，要識別測量系統(tǒng)的普通原因和特殊原因，以便采取決策措施，使測量系統(tǒng)的變差減小到最小程度，使的測量系統(tǒng)觀測到的過程變差值盡可能接近和真實(shí)地反映過程的變差值。這就要求，測量系統(tǒng)的最大（最壞）的變差必須小于過程變差或規(guī)范公差。,.,9,三.對測量系統(tǒng)分析要分析什么1.前面我們談到,數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于處于穩(wěn)定條件下進(jìn)行操作的測量系統(tǒng)中,多次測量的統(tǒng)計(jì)特征:偏倚和變差。為此,我們引伸出如下一些術(shù)語。位置變差偏倚:觀測到的測量值的平均值與參考值之間的變差。準(zhǔn)確度:與真值(或參考值)接近的程度。穩(wěn)定性:別名:漂移,隨時間變化的偏移值。線性:在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量。寬度變差精確度:每一個重復(fù)讀數(shù)之間的接近程度。重復(fù)性E.V:一個評價人,同一種儀器,同一零件的某一特性在固定的和已定義的測量條件下,連續(xù)(短期內(nèi))多次測量中的變差。(設(shè)備變差),.,10,再現(xiàn)性AV:不同評價人,同一種儀器,同一零件的某一特性的測量平均值的變差。(評價人變差)GRR或量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性:是重復(fù)性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計(jì)算。,.,11,2.對測量系統(tǒng)研究分析可供：接受新測量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。兩個測量裝置的比較。測量設(shè)備維修前后的比較，計(jì)算過程變差及生產(chǎn)過程可接受性的水平。繪制量具性能曲線。3.評價一個測量系統(tǒng)需考慮：具有足夠的分辨力和靈敏度。10比1規(guī)則，測量設(shè)備要能分辨出公差或過程變差的至少十分之一以上。測量系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，應(yīng)處于受控狀態(tài)，即測量系統(tǒng)中的變差只能由普通原因造成。統(tǒng)計(jì)特性在預(yù)期的范圍內(nèi)一致，并滿足測量目的。,.,12,4.測量系統(tǒng)變差的五種型式1）偏倚測量觀察平均值與物體采用精密儀器測量的標(biāo)準(zhǔn)平均值之差之。偏倚常常被稱為“準(zhǔn)確度”。2）重復(fù)性同一評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的數(shù)據(jù)的變差。3）再現(xiàn)性不同評價人，采用相同測量儀器測量同一零件的同一特性時數(shù)據(jù)均值的變差。4）穩(wěn)定性測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一零件的某一特性所獲得數(shù)據(jù)的總變差。5）線性量具在預(yù)期工作范圍內(nèi)，偏倚的變化。,.,13,四.重復(fù)性和再現(xiàn)性分析(GRR)平均值和極差法(R)是一種可同時對測量系統(tǒng)提供重復(fù)性和再現(xiàn)性的估計(jì)值的研究方法。進(jìn)行研究，程序如下：1）取得一個能代表過程變差實(shí)際或預(yù)期范圍的樣本，為n5個零件的樣本。2）給評價人編號為A、B、C，并將零件從1到n進(jìn)行編號，但零件編號不要讓評價人看到。3）對量具進(jìn)行校準(zhǔn)，讓評價人A隨機(jī)順序測量幾個零件，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表中。,.,14,4）讓評價人B和C依次測量這一樣的n個零件，不要讓他們知道別人的讀數(shù)，然后將結(jié)果分別記錄在數(shù)據(jù)表中。5）用不同的隨機(jī)測量順序重復(fù)以上循環(huán)，將數(shù)據(jù)記錄在適當(dāng)?shù)臋谖恢校绻枰M(jìn)行三次測量，則重復(fù)以上循環(huán)，并將數(shù)據(jù)記錄在各相應(yīng)欄位中。6）按表格進(jìn)行填寫、計(jì)算。,.,15,五.計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)是一種測量數(shù)值為一有限的分類數(shù)量的測量系統(tǒng),最常見的是通/止規(guī)量具。計(jì)數(shù)型量具的最大風(fēng)險區(qū)位于分類的邊界區(qū)下限上限第類區(qū)：壞零件永遠(yuǎn)是壞零件。第類區(qū)：可能作出錯誤決定，好的判壞，壞的判好。第類區(qū)：好零件永遠(yuǎn)是好零件。,.,16,范例某生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，其能力指數(shù)CPK=0.5這是不可接受的。產(chǎn)品的公差為0.450.545，因?yàn)檫^程正生產(chǎn)不合格產(chǎn)品，于是要求用一量具進(jìn)行分揀。研究該量具：從過程中隨機(jī)送取50個零件表中的參數(shù)值在一開始還沒有被確定使用三名評價人每位評價人對每個零件測量3次測量結(jié)果填入表內(nèi),.,17,1.關(guān)于期望值的計(jì)算：在A與B的交叉表中。1）評價總次數(shù)=（好零件數(shù)+壞零件數(shù)）32）A與B都為好的期望值=（A為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評價總次數(shù)。3）A為好而B為壞的期望值=（A為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評價總次數(shù)。4）A為壞而B為好的期望值=（A為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評價總次數(shù)。5）A與B都為壞的期望值=（A為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評價總次數(shù)。同理計(jì)算A與C和B與C的各期值。,.,18,2.關(guān)于KAPPA（一致性）的計(jì)算KAPPA=(PoPe)/(1Pe)Po=在對角欄框中，觀測比例的總和Pe=在對角欄框中，期望部分的總和A與B的一致性在A與B的交叉表中Po=A與B都為好的觀測次數(shù)/評價總次數(shù)+都為壞的觀測次數(shù)/評價總次數(shù)Pe=A與B都為好的期望值/評價總次數(shù)+都為壞的期望值/評價總次數(shù)A與B的一致性=同理計(jì)算A與C和BC的一致性,.,19,3.計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)分析結(jié)果判別準(zhǔn)則,.,20,本例中，將已得到的所有信息進(jìn)行匯總，得到以下結(jié)論：注：有效性：是指評價人評價零件時，將好零件判為好零件，將壞零件判為壞零件。其得到正確判別零件數(shù)除以評價人總評價數(shù)的百分。,.,21,錯誤率:是指評價人將壞零件判為好零件的次數(shù)除以對壞的零件的總評價次數(shù)的百分比。錯誤警報率：是指評價人將好的零件判為壞的零件的次數(shù)除以好零件的總評價次數(shù)的百分比。在本例中，根據(jù)參考值在公差范圍內(nèi)的好零件共34件，評價人對每個零件評價3次，共102次。壞零件共有16件，評價人對每個零件評價3次，共48次。這些結(jié)果顯示，各個評價者對于該測量系統(tǒng)，在有效性、錯誤率與錯誤警報率上都有不同程度的結(jié)果，在所有三個項(xiàng)目中，沒有一位可接受的。,.,22,六.對測量系統(tǒng)進(jìn)行研究分析了這么辦與其它所有過程一樣,測量系統(tǒng)受隨機(jī)的和系統(tǒng)的變差來源的影響,這些變差是由普通原因和特殊(無次序的)原因造成的。為了提高測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，必須使測量系統(tǒng)變差盡可能減小，重要的是識別變差來源，消除和降低變差源的影響。針對測量系統(tǒng)的“五性”研究分析，識別影響“五性”的變差源。1.造成過大的偏倚的原因有：儀器需要校準(zhǔn)儀器、設(shè)備或夾具磨損基準(zhǔn)的磨損或損壞不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或調(diào)整儀器質(zhì)量不良線性誤差,.,23,使用了錯誤的量具不同的測量方法作業(yè)準(zhǔn)備，夾緊，技巧測量的特性不對變形（量具或零件）環(huán)境溫度，濕度，振動，清潔錯誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對應(yīng)用零件的數(shù)量，位置，操作者技能，疲勞，觀測誤差（易讀性，視差）在校準(zhǔn)過程所使用的測量程序（如：使用“基準(zhǔn)”），應(yīng)該盡可能地與正常操作的測量程序一致。,.,24,2.造成不穩(wěn)定的可能因素有:儀器需要校準(zhǔn),縮短校準(zhǔn)周期儀器,設(shè)備或夾具的磨損正常的老化或損壞維護(hù)保養(yǎng)不好空氣,動力,液體,過濾器,腐蝕,塵土,清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞,基準(zhǔn)的誤差不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或調(diào)整儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法不同的測量方法作業(yè)準(zhǔn)備,夾緊,技巧變形(量具或零件)環(huán)境變化溫度,濕度,振動,清潔錯誤的假設(shè),應(yīng)用的常數(shù)不對應(yīng)用零件數(shù)量,位置,操作者技能,疲勞,觀測誤差(易讀性視差),.,25,3.造成線性誤差的可能原因有:儀器需要校準(zhǔn),縮短校準(zhǔn)周期儀器,設(shè)備或夾具的磨損維護(hù)保養(yǎng)不好空氣,動力,液體,過濾器,腐蝕,塵土,清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞,基準(zhǔn)的誤差最小/最大不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)(沒有涵蓋操作范圍)儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法應(yīng)用了錯誤的量具不同的測量方法作業(yè)準(zhǔn)備,夾緊,技巧隨著測量尺寸不同,(量具或零件)變形量不同環(huán)境溫度,濕度,振動,清潔錯誤的假設(shè),應(yīng)用的常數(shù)不對應(yīng)用零件數(shù)量,位置,操作者技能,疲勞,觀測誤差(易讀性視差),.,26,4.造成重復(fù)性的可能原因有:零件內(nèi)部(抽樣樣本):形狀,位置,表面粗糙,錐度,樣本的一致性儀器內(nèi)部:維修,磨損,設(shè)備或夾具的失效,質(zhì)量或保養(yǎng)不好標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部:質(zhì)量,等級,磨損方法內(nèi)部:作業(yè)準(zhǔn)備,技巧,歸零固定,夾持,點(diǎn)密度的變差評價人內(nèi)部:技巧,位置,缺乏經(jīng)驗(yàn),操作技能或培訓(xùn),意識,疲勞環(huán)境內(nèi)部:對溫度,濕度,振動,清潔的小幅波動錯誤的假設(shè)穩(wěn)定,適當(dāng)?shù)牟僮鲀x器一致性不好量具誤用失真(量具或零件),缺乏堅(jiān)固性應(yīng)用零件數(shù)量,位置,觀測誤差(易讀性,視差),.,27,5.造成再現(xiàn)性的可能原因有:零件之間(抽樣樣本):使用相同的儀器,操作者和方法測量A、B、C零件類型時的平均差異儀器之間：在相同零件，操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測量的平均值差異標(biāo)準(zhǔn)之間：在測量過程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響方法之間：由于改變測量點(diǎn)密度，手動/自動系統(tǒng)，歸零固定或夾緊方法等所造成的平均值差異評價人（操作者）之間：評價人A、B、C之間由于培訓(xùn)，技巧，技能和經(jīng)驗(yàn)所造成平均值差異環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時段所進(jìn)行的測量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用于使用高度自動化測量系統(tǒng)對產(chǎn)品和過程的鑒定。,.,28,研究中的假設(shè)有誤缺乏文件的儀器設(shè)計(jì)或方法操作者培訓(xùn)的有效性應(yīng)用零件數(shù)量，位置，觀測誤差（易讀性視差)注：傳統(tǒng)上將再現(xiàn)性稱為“評價人之間”的變差。手動儀器通常的確受操作者技能的影響。但是對于操作者不是