MSA(詳細解釋)

1、測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis （第三版）（第三版） EDITOR:STEVEN XU目錄 （一）簡介； （二）發(fā)展史； （三）詳細解釋.課程前言 MSA的理論完全屬于統(tǒng)計學(xué)的范疇； 手冊已將純粹的理論與實際很好的聯(lián)系了起來； 本手冊并不覆蓋測量系統(tǒng)所有可能出現(xiàn)的情況，有些問題并沒有考慮到； 應(yīng)此，在遇到問題時應(yīng)及時與顧客的SQA部門或采購部門取得聯(lián)系，他們會對問題的解決提供必要的幫助.儀器檢驗如過時，立即召回不可遲。 大家應(yīng)樹立學(xué)好MSA的信心和決心，從思想上確立“MSA沒有什么了不起！”的觀念.MSA就是紙就是紙老虎！老虎?。ㄒ唬㎝SA簡介

2、 本手冊是在美國質(zhì)量協(xié)會(ASQ)汽車部和汽車工業(yè)行動集團(AIAG)主持下，由戴姆勒克萊斯勒、通用、福特汽車公司供方質(zhì)量要求特別工作組認可的測量系統(tǒng)分析(MSA)工作組工作組 編寫； 現(xiàn)在使用的是2002年3月頒布的MSA手冊第三版，是QS-9000的補充參考文件； 它是一門品質(zhì)管理的技術(shù)，并不僅限于汽車供應(yīng)鏈使用.（二）MSA發(fā)展史 MSA的技術(shù)部分由雪佛萊雪佛萊（CHEVROLET屬于GM汽車公司的一個分部）產(chǎn)品質(zhì)量保證部Kazen Mirkhani起草； 通用電器通用電器（General Electric）的R.W.Traver在1962年的ASQC會刊中發(fā)表論文，闡述關(guān)于計量計量型量

3、具型量具的研究結(jié)果，由Jim Mccaslin校對； 雪佛萊雪佛萊的Jim Mccaslin、Gregory Gruska、Tom Bruzell在1976年ASQC會刊中把上述概念擴展到計數(shù)型量具計數(shù)型量具研究和量具性能曲線量具性能曲線中； 上述技術(shù)由Bill Wiechec在1978年年6月月進行總結(jié)，出版了雪佛萊雪佛萊的測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析一書（手冊）； 以后手冊增加了內(nèi)容：奧茲莫比爾奧茲莫比爾（OLD SMOBILE是GM公司的子公司，生產(chǎn)Cadillac 凱迪拉克汽車）的Shery Hansen、Ray Benner編寫了ANOVA法和關(guān)于置信區(qū)間的內(nèi)容； 八十年代，雪佛萊雪佛萊

4、的Lary Marruffo、John Lazur修改了雪佛萊手冊，提出了新的測量系統(tǒng)章節(jié)并強化了一些概念，如：穩(wěn)定性、線性和方差（ANOVA）. GM統(tǒng)計評審委員會進行了最新的修改，增加了零件內(nèi)變差的標識和鑒定概念，并對統(tǒng)計穩(wěn)定性做了更全面的描述（三）MSA詳細解釋 第一章第一章 通用測量系統(tǒng)指南通用測量系統(tǒng)指南 MSA目的：目的： 選擇各種方法來評定測量系統(tǒng)的質(zhì)量。 被檢產(chǎn)品特性被檢產(chǎn)品特性 檢驗測量檢驗測量 數(shù)據(jù)測量結(jié)果數(shù)據(jù)測量結(jié)果 (輸輸 入入) (賦值過程賦值過程) (輸輸 出出) 受控：量具、儀器、檢測人員、程序、軟件受控：量具、儀器、檢測人員、程序、軟件 活動：測量、分析、校正活

5、動：測量、分析、校正 適用范圍：適用范圍： 用于對每一零件能重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)。 測量和測量過程：測量和測量過程： 賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系； 賦值的過程定義為： 測量過程 賦予的值定義為：測量值 測量過程看成一個制造過程，它產(chǎn)生數(shù)字（數(shù)據(jù)）作為輸出。 量量 具：具： 任何用來獲得測量結(jié)果的裝置；經(jīng)常用來特指在車間的裝置；包括用來測量合格不合格的裝置。 測量系統(tǒng)：測量系統(tǒng)： 用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件、以及操作人員的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程。 測量變差：測量變差： 多次測量結(jié)果變異程度； 常用m表示； 也可用測量過程變差R&R表示(GRR)。

6、 注：注：測量過程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布；測量過程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布；R&R=5.15 m R&R=5.15m 99% 測量系統(tǒng)質(zhì)量特性：測量系統(tǒng)質(zhì)量特性： 測量成本； 測量的容易程度； 最重要的是測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性。最重要的是測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性。 常用統(tǒng)計特性：常用統(tǒng)計特性： 重復(fù)性（針對同一人，反映量具本身情況） 再現(xiàn)性（針對不同人，反映測量方法情況） 穩(wěn)定性 線性（針對不同尺寸的研究）注：對不同的測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計特性（相對于顧客的要求）。注：對不同的測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計特性（相對于顧客的要求）。 測量系統(tǒng)對其統(tǒng)計特性的基本要求：測量系統(tǒng)對其統(tǒng)計特性的基本要求： 測量系

7、統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中； 測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異??； 變異應(yīng)小于公差帶； 測量精度應(yīng)高于過程變異和公差帶兩者中精度較高者（十分之一）； 測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性隨被測項目的改變而變化時，其最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶中的較小者。 評價測量系統(tǒng)的三個問題：評價測量系統(tǒng)的三個問題： 有足夠的分辨力；（根據(jù)產(chǎn)品特性的需要） 一定時間內(nèi)統(tǒng)計上保持一致（穩(wěn)定性）； 在預(yù)期范圍（被測項目）內(nèi)一致，可用于過程分析或過程控制。（線性） 評價測量系統(tǒng)的試驗：評價測量系統(tǒng)的試驗： 確定該測量系統(tǒng)是否具有滿足要求的統(tǒng)計特性； 發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響； 驗證統(tǒng)計特性持續(xù)滿足要求（R&R）。 程序

8、文件要求：程序文件要求： 選擇待測項目和環(huán)境規(guī)范； 規(guī)定收集、記錄、分析數(shù)據(jù)的詳細說明； 關(guān)鍵術(shù)語和概念可操作的定義、相關(guān)標準說明、明確 授權(quán)。 包括：a. 評定，b. 評定機構(gòu)的職責(zé)，c. 對評定結(jié)果的處理方式及責(zé)任 第二章第二章 分析分析 / 評定測量系統(tǒng)的方法評定測量系統(tǒng)的方法 測量系統(tǒng)變差的類型：測量系統(tǒng)變差的類型： 偏偏 倚倚 重重 復(fù)復(fù) 性性 再再 現(xiàn)現(xiàn) 性性 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性 線線 性性老大：老大：MSA我搞定了！我搞定了！GRR(R&R) 偏偏 倚：倚： 定義：定義： 是測量結(jié)果的觀測平均值與基準值的差值,又稱為“準確度”。 注：基準值可通過更高級別的測量設(shè)備進行多次測量取平均

9、值。觀測的平均值偏倚基準值 確定方法：確定方法： 在工具室或全尺寸檢驗設(shè)備上對一個基準件進行精密測量； 讓一位評價人用正被評價的量具測量同一零件至少10次； 計算讀數(shù)的平均值。 偏倚原因：偏倚原因： 基準的誤差； 磨損的零件； 制造的儀器尺寸不對； 儀器測量非代表性的特性； 儀器沒有正確校準； 評價人員使用儀器不正確。重復(fù)性：重復(fù)性：定義：定義：是由一個評價人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。測量過程的重復(fù)性意味著測量系統(tǒng)自身的變異是一致的。確定方法：確定方法：采用極差圖；如果極差圖受控，則儀器變差及測量過程在研究期間是一致的；重復(fù)性標準偏差或儀器變差距(e)的

10、估計為Rd2*；儀器變差或重復(fù)性將為5.15Rd2* 或4.65 R； 注（假定為兩次重復(fù)測量，評價人數(shù)乘以零件數(shù)量大于15）此時代表正態(tài)分布測量結(jié)果的99.極差圖失控：極差圖失控：調(diào)查識別為失控不一致性原因加以糾正；例外：當(dāng)測量系統(tǒng)分辨率不足時。重復(fù)性 再現(xiàn)性：再現(xiàn)性： 定義：定義： 是由不同的評價人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。 確定方法：確定方法： 確定每一評價人所有平均值； 從評價人最大平均值減去最小的得到極差(R0)來估計； 再現(xiàn)性的標準偏差(0)估計為R0d2*； 再現(xiàn)性為5.15R0d2* 或3.65 R0； 代表正態(tài)分布測量結(jié)果的99%。操作者

11、操作者A操作者操作者A操作者操作者A再現(xiàn)形再現(xiàn)形 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 定義：定義： 是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。時間1時間2穩(wěn)定性 零件間變差：零件間變差： 定義：定義： 零件間固有的差異； 不包含測量的變差。 確定方法：確定方法： 使用均值控制圖： 子組平均值反映出零件間的差異； 零件平均值的控制限值以重復(fù)性誤差為基礎(chǔ)，而不是零件間 的變差； 如果子組平均值都在這些限值之內(nèi)，則說明零件間變差隱蔽 在重復(fù)性中，因為測量變差支配著過程變差，如果這些零件 用來代表過程變差，則此測量系統(tǒng)用于分析過程是不可以的； 如果越多的平均值落在限值之外，該測量越有用。

12、 （注：非受控，50以上為好；即：R圖受控，X圖大部分點在界外） 測量系統(tǒng)標準差：測量系統(tǒng)標準差： m= (e2 +0 2) 零件之間標準偏差的確定：零件之間標準偏差的確定： 可由測量系統(tǒng)研究的數(shù)據(jù)或由獨立的過程能力研究決定 確定每一零件平均值； 找出樣品平均值極差(RP)； 零件間標準偏差(P)估計為RPd2*； 零件間變差PV為5.15RPd2* 或3.65 RP； 代表正態(tài)分布的99測量結(jié)果。 總過程變差標準偏差：t= (p 2 +m 2 ) ； 則零件間標準偏差：P (t 2 -m 2 ) ； 與測量系統(tǒng)重復(fù)性及再現(xiàn)性相關(guān)的容差的百分比 R&R=5.15*m 容差* 100； 產(chǎn)品尺寸

13、的數(shù)：p/m*1.41或1.41(PV/R&R)確定。 PV=5.15p TV=5.15T 線線 性：性： 定義：定義： 是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。 觀測的平均值觀測的平均值基準值基準值偏移較少偏移較大有偏移無偏移基準值觀測的平均值注：注：在量程范圍內(nèi)，偏倚不是基準值的線性函數(shù)。不具備線性的測量系統(tǒng)不是合格的，需要校正。 確定方法：確定方法： 在測量儀器的工作范圍內(nèi)選擇一些零件； 被選零件的偏倚由基準值與測量觀察平均值之間的差 值確定； 最佳擬合偏倚平均值與基準值的直線的斜率乘以零件 的過程變差是代表量具線性的指數(shù)； 將線性乘以100然后除

14、以過程變差得到“%線性”。 非線性原因：非線性原因： 在工作范圍上限和下限內(nèi)儀器沒有正確校準； 最小或最大值校準量具的誤差； 磨損的儀器； 儀器固有的設(shè)計特性。第三章第三章 測量系統(tǒng)研究程序測量系統(tǒng)研究程序1.準備工作：準備工作：1）先計劃將要使用的方法；2）確定評價人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)： 關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和或試驗； 大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗；3）從日常操作該儀器的人中挑選評價人；4）樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍；5）儀器的分辨力應(yīng)允許至少直接讀取特性的預(yù)期過 程變差的十分之一；6）確保測量方法（即評價人和儀器）在按照規(guī)定的 測量步驟測量特征尺寸。2.測量

15、順序：測量順序：測量應(yīng)按照隨機順序；評價人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號；研究人應(yīng)知道正在檢查零件的編號，并相應(yīng)記下 數(shù)據(jù)； 即：評價人A，零件1，第一次試驗 評價人B，零件2，第二次試驗讀數(shù)就取至最小刻度的一半；研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細認真的人員進行；每一位評價人應(yīng)采用相同的方法（包括所有步驟） 來獲得讀數(shù)。 3.計量型測量系統(tǒng)研究指南：計量型測量系統(tǒng)研究指南： A. 確定穩(wěn)定性指南：確定穩(wěn)定性指南： 獲得一樣本，并確定其相對于可追溯標準的基 準值； 定期（天、周）測量基準樣品35次； 在x&R 或x&S控制圖中標繪數(shù)據(jù)； 確定每個曲線的控制限并按標準曲線圖判斷失 控或不穩(wěn)定狀態(tài)； 計算測量

16、結(jié)果的標準偏差并與測量過程偏差相 比較，確定測量系統(tǒng)穩(wěn)定性是否適于應(yīng)用。B.確定偏倚指南：確定偏倚指南：獨立樣本法：獨立樣本法：獲取一樣本并確定其相對可追溯標準的基準值；讓一位評價人以通常的方法測量該零件10次；計算這10次讀數(shù)的平均值；通過該平均值減去基準值來計算偏倚： 偏 倚 觀測平均值基準值 過程變差 6極差 偏 倚 偏 倚 / 過程變差C.確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南：確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南：常用方法：極差法、均值和極差法方差分析法等。極差法：極差法：極差法是一種改進的計量型量具研究方法，可迅速提供一個測量變異的近似值。 例如： 使用兩名評價人和五個零件進行分析： 零件零件 評價人評價人A

17、評價人評價人B 極差（極差（AB） 1 0.85 0.80 0.05 2 0.75 0.70 0.05 3 1.00 0.95 0.05 4 0.45 0.55 0.10 5 0.50 0.60 0.10 平均極差（R）Ri/5=0.35/5=0.07 GR&R=5.15( R)/d2*=5.15(0.07)/1.19=0.303 過程變差0.40 %GR&G=100GR&G/過程變差1000.303/0.40=75.5% 均值和極差法：均值和極差法： 均值和極差法是一種提供測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估計的數(shù)學(xué)方法。 重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因：重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因： 儀器需要維護； 量具應(yīng)重新設(shè)計

18、來提高剛度； 夾緊和檢驗點需要改進； 存在過大的零件變差。 再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因：再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因： 評價人需要更好的培訓(xùn)如何使用量具儀器和讀數(shù)； 量具刻度盤上的刻度不清楚； 需要某種夾具幫助評價人提高使用量具的一致性。研究方法研究方法(1)取包含10個零件的一個樣本，代表過程變差的實際或預(yù)期范圍；(2)指定評價人A、B和C，并按1至10給零件編號 （評價人不能看到數(shù)字）；(3)如果校準是正常程序中的一部分，則對量具進行校準；(4)讓評價人A隨機測量10個零件，由觀測人記錄結(jié)果填入第1行， 讓評價人B和C隨機測量這10個零件，由觀測人記錄結(jié)果填入第 6、11行，三人測量時應(yīng)互相不看對方

19、的數(shù)據(jù)；(5)使用不同的隨機順序重復(fù)上述操作過程；(6)數(shù)值計算：(7)從第1、2、3行的最大值減去它們中的最小值；把結(jié)果記入第5 行。在第6、7和8行，11、12和13行重復(fù)這一步驟，并將結(jié)果 記錄在第10和15行；(8)把填入第5、10和15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)；(9)將第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量，得到第一個評價人的 測量平均極差Ra。同樣對第10和15行的數(shù)據(jù)進行處理得到 Rb和Rc；(10)將第5、10和15行的數(shù)據(jù)（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第17行， 將它們相加并除以評價人數(shù)，將結(jié)果記為R （所有極差的平均值）；(11)將R（平均值）記入第19和20行并與D3和D4相乘得到控制 下限和上限。注意：如果進行2次試