MSA培訓(xùn)教材-完整版

1、MSAMSA一、MSA簡介 1.什么是MSA M: 指Measurement 測量 S: 指System 系統(tǒng) A: 指 Analysis 分析 MSA也就是對量測系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法!2.MSA 的重要性v 如果測量的方式不對，那么好的結(jié)果可能被測為壞的結(jié)果，壞的結(jié)果也可能被測為好的結(jié)果，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。PROCESS原料人機(jī) 法環(huán)測量測量結(jié)果好不好測量l 新生產(chǎn)的產(chǎn)品存在較大的產(chǎn)品變差（PV）; l 引進(jìn)新儀器時（EV）; l 測量操作更換新的人員時（AV）;l 易損耗之儀器必須注意其分析頻率 ;3.什么情況下做MSA通過測量用數(shù)字體現(xiàn)的數(shù)據(jù)，并不是總能代表事實(shí)。通過測量

2、用數(shù)字體現(xiàn)的數(shù)據(jù)，并不是總能代表事實(shí)。因此，有必要對數(shù)據(jù)的信賴性進(jìn)行確認(rèn)。因此，有必要對數(shù)據(jù)的信賴性進(jìn)行確認(rèn)。= 真實(shí)值真實(shí)值(實(shí)際產(chǎn)品變差實(shí)際產(chǎn)品變差)測量誤差測量誤差(測量變差測量變差 )測量值測量值(觀察的變差觀察的變差)4.測量值的組成要素低低質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響低質(zhì)量數(shù)據(jù)的普遍原因之一是變差太大一組數(shù)據(jù)中的變差多是由于測量系統(tǒng)及其環(huán)境的相互作用造成的。如果相互作用產(chǎn)生的變差過大，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會太低，從而造成測量數(shù)據(jù)無法利用。如：具有較大變差的測量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過程，因?yàn)闇y量系統(tǒng)的變差可能掩蓋制造過程的變差。v 理想的測量系統(tǒng)應(yīng)該是每次都能測出真實(shí)值。

3、v 測量系統(tǒng)的質(zhì)量通常僅僅取決于經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性： Bias 偏倚 Repeatability 重復(fù)性 Reproducibility 再現(xiàn)性 Linearity 線性 Stability 穩(wěn)定性6.MSA的統(tǒng)計(jì)屬性要觀察測量誤差的主要原因要觀察測量誤差的主要原因, “ “重復(fù)性重復(fù)性(repeatability)” 和和“ “再現(xiàn)性再現(xiàn)性(reproducibility)”. 要想解決實(shí)際要想解決實(shí)際PROCESS的波動，應(yīng)把握測量系統(tǒng)的波動，的波動，應(yīng)把握測量系統(tǒng)的波動，并把它與并把它與PROCESS波動分離波動分離. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 線性線性長期長期PROCESS波動波動短

4、期短期PROCESS波動波動樣品的樣品的 波動波動 實(shí)際實(shí)際PROCESS波動波動重復(fù)性重復(fù)性校正校正測量儀器波動測量儀器波動作業(yè)者波動作業(yè)者波動 (再現(xiàn)性再現(xiàn)性) 測量波動測量波動 觀察到的觀察到的PROCESS波動波動7.過程波動的主要來源Environme設(shè)備不穩(wěn)定性設(shè)備不穩(wěn)定性測量儀器測量儀器環(huán)境環(huán)境 方法方法配件磨損配件磨損電力不穩(wěn)定性電力不穩(wěn)定性 標(biāo)準(zhǔn)次序標(biāo)準(zhǔn)次序 測量系統(tǒng)變差測量系統(tǒng)變差濕度濕度清潔度清潔度震動震動電壓變化電壓變化氣溫變化氣溫變化材料材料 測量者測量者灰塵灰塵/噪音噪音標(biāo)準(zhǔn)材料標(biāo)準(zhǔn)材料量產(chǎn)材料量產(chǎn)材料良品材料良品材料不良材料不良材料保管保管/管理管理感覺感覺,氣氛

5、氣氛熟練度熟練度測量位置測量位置測量次數(shù)測量次數(shù)測量條件測量條件8.MSA變差的因果分析 用來獲得表示產(chǎn)品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為測量用來獲得表示產(chǎn)品或過程特性的數(shù)值的系統(tǒng)，稱之為測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)是與測量結(jié)果有關(guān)的系統(tǒng)。測量系統(tǒng)是與測量結(jié)果有關(guān)的儀器、設(shè)備、軟件、測儀器、設(shè)備、軟件、測量程序、測量人員、被測物品和環(huán)境量程序、測量人員、被測物品和環(huán)境的集合。的集合。 二、MSA相關(guān)術(shù)語1.測量系統(tǒng)定義12345好的分辨率好的分辨率12345差的分辨率差的分辨率 是指測量裝置能夠測量到最小可檢出的單位。測量刻度應(yīng)為產(chǎn)品規(guī)格或過程波動的十分之一。2.分辨率測量儀器分辨率測量儀器分辨率 （測量

6、儀器的分辨率必須小于或等于規(guī)范或過程誤差的10%）測量儀器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位?？纯聪旅娴牟考嗀和部件B，它們的長度非常相似。測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因?yàn)樯厦婵潭鹊姆直媛时葍蓚€部件之間的差異要大，兩個部件將出現(xiàn)相同的測量結(jié)果。第二個刻度的分辨率比兩個部件之間的差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測量結(jié)果。測量系統(tǒng)的有效分辨率（ discriminationdiscrimination）l要求不低于過程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一l零件之間的差異必須大于最小

7、測量刻度l不同數(shù)據(jù)分級(ndc)的計(jì)算為 零件的標(biāo)準(zhǔn)偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受儀器儀器 2平均值平均值真實(shí)值真實(shí)值平均值平均值儀器儀器 1儀器儀器 2 偏倚偏倚儀器儀器 1 偏倚偏倚某一物品理論上的真實(shí)值或參考值。測量值平均和真實(shí)值的差異。3.真實(shí)值4.偏倚（Bias)基準(zhǔn)值偏倚觀測的平均值測量數(shù)據(jù)五種類型測量數(shù)據(jù)五種類型偏倚料被測量的產(chǎn)品的特性值、過程參數(shù)等。它們的變化會影響偏倚。這個變差是我們最關(guān)注的，測量系統(tǒng)對它們越敏感越好。BIAS BIAS 測量結(jié)果的平均值與基準(zhǔn)值的差異測量結(jié)果的平均值與基準(zhǔn)值的差異. 基準(zhǔn)值（reference-value）是一個

8、預(yù)先認(rèn)定的參考標(biāo)準(zhǔn). 該標(biāo)準(zhǔn)可用更高一級測量系統(tǒng)測量的平均值來確定(例如：高一級計(jì)量室)X1=0.75mmX6=0.8mmX2=0.75mmX7=0.75mmX3=0.8mmX8=0.75mmX4=0.8mmX9=0.75mmX5=0.65mmX10=0.7mm同一操作者對同一工件測量10次如果參考標(biāo)準(zhǔn)是 0.80mm. 過程變差為0.70mm Bias = 0.75-0.8= -0.05% Bias=1000.05/0.70=7.1%表明表明 7.1% 的過程變差是偏倚的過程變差是偏倚 BIAS偏倚偏倚BIAS BIAS 實(shí)例實(shí)例= 0.75XXi=10某標(biāo)準(zhǔn)件，已知值為某標(biāo)準(zhǔn)件，已知值為2

9、5.4mm，某機(jī)械檢查工用精度為某機(jī)械檢查工用精度為0.025mm的游標(biāo)卡尺測量的游標(biāo)卡尺測量10次，測量結(jié)果如下：次，測量結(jié)果如下：25.42525.42525.40025.40025.37525.40025.42525.40025.42525.375把把10個測量值相加除以個測量值相加除以10，得到平均值：，得到平均值：25.4051mm偏倚等于平均值減去參考值：偏倚等于平均值減去參考值：25.405125.4000.0051mmq 計(jì)算偏倚舉例儀器儀器 1 : 線形性有問題線形性有問題. 測量單位測量單位0儀器儀器 2 : 線形性沒有問題線形性沒有問題. 0測量單位測量單位v線性是指量具

10、在其工作范圍內(nèi)偏倚的變化規(guī)律。v在全部測量范圍內(nèi)，測量值和基準(zhǔn)值的差異保持穩(wěn)定，說明其線性好。5.線性測量數(shù)據(jù)五種類型測量數(shù)據(jù)五種類型線性線性是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。小偏倚觀測的平均值基準(zhǔn)值觀測的平均值基準(zhǔn)值大偏倚范圍較低的部分范圍較高的部分觀測的平均值基準(zhǔn)值有偏倚無偏倚時間時間2時間時間 1時間時間 1時間時間 2真實(shí)值真實(shí)值真實(shí)值真實(shí)值時間時間 3時間時間 3v是指隨時間變化的偏倚值。v根據(jù)時間的推移測量結(jié)果互不相同時，說明該測量系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性。6.穩(wěn)定性測量數(shù)據(jù)五種類型測量數(shù)據(jù)五種類型穩(wěn)定性測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一樣本或產(chǎn)品的單一特性時獲得的測量值總變差。時間1時間

11、2穩(wěn)定性v 由一個人使用同一量具，對同一被測特性進(jìn)行多次重復(fù)測量 所得結(jié)果之間的偏差，即為測量系統(tǒng)的重復(fù)性。真實(shí)值真實(shí)值平均平均好的重復(fù)性好的重復(fù)性平均平均差的重復(fù)性差的重復(fù)性7.重復(fù)性測量數(shù)據(jù)五種類型測量數(shù)據(jù)五種類型重復(fù)性機(jī)量具在完全相同的條件下，重復(fù)工作，每次結(jié)果（數(shù)據(jù)）都不一樣，構(gòu)成重復(fù)性誤差。量具制造的越精密這個誤差越小，但永遠(yuǎn)不可能是零。如果有特殊原因（量具失常）發(fā)生，誤差立即變大，因此要進(jìn)行控制，只允許有普通原因存在。發(fā)現(xiàn)特殊原因，應(yīng)采取措施予以排除。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變差。重復(fù)性重復(fù)性v 由不同的人使用同一量具，對同一被測特性進(jìn)

12、行多次重復(fù)測量 所得結(jié)果之間的偏差，即為測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性。真實(shí)值真實(shí)值好的再現(xiàn)性好的再現(xiàn)性作業(yè)者作業(yè)者 1差的再現(xiàn)性差的再現(xiàn)性作業(yè)者作業(yè)者 2作業(yè)者作業(yè)者 3作業(yè)者作業(yè)者 1作業(yè)者作業(yè)者 2作業(yè)者作業(yè)者 38.再現(xiàn)性測量數(shù)據(jù)五種類型測量數(shù)據(jù)五種類型再現(xiàn)性 人授權(quán)的量具操作者（又稱評價人），評價人之間差異構(gòu)成再現(xiàn)性，只有當(dāng)測量高度自動化，操作僅需按一下開關(guān)，這項(xiàng)變差為零。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。操作者B操作者C操作者Av 現(xiàn)有硬度為5.0（真實(shí)值）的材料.v 方法1得到的測量值是 : 3.8, 4.4, 4.2, 4.0v 方法2得到的測量值

13、是 :6.5, 4.0, 3.2, 6.3v 哪一個方法更正確 ? v 哪一個方法更精密 ? v 應(yīng)首先的方法是 ? 其理由是? 例例 題題1）計(jì)劃要使用的方法；2）確定評價人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)；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整個工作范圍；5）儀器的分辨力應(yīng)允許至少讀取特性的預(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.測量系統(tǒng)研究準(zhǔn)備1）測量必須按照隨機(jī)隨機(jī)順序進(jìn)行；2）不應(yīng)讓評價人知道正在檢查零件的編號；3）測量讀數(shù)應(yīng)估計(jì)到可得到的最接近的數(shù)字；4）研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行

14、；5）每一位評價人在整個研究過程中應(yīng)采用相同的測量方法；3.測量系統(tǒng)研究注意事項(xiàng)測量系統(tǒng)分析(試生產(chǎn))階段 階段一：理解測量過程，確定它是否滿足要求？ 第一階段是驗(yàn)證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范要求。發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素是否對系統(tǒng)有顯著影響。 第一階段驗(yàn)證的內(nèi)容主要是偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性等試驗(yàn)分析。測量系統(tǒng)分析(批量生產(chǎn))階段 階段二：隨著時間推移，測量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？ 第二階段是對變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而說明測量系統(tǒng)是持續(xù)可信的，或隨著時間的推移，測量系統(tǒng)是否出現(xiàn)變壞的信號。 主要確定“量具的R&R”。通常做為校準(zhǔn)、維修計(jì)量工作的一部分。1）測量必須按照隨機(jī)隨機(jī)

15、順序進(jìn)行；2）不應(yīng)讓評價人知道正在檢查零件的編號；3）測量讀數(shù)應(yīng)估計(jì)到可得到的最接近的數(shù)字；4）研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行；5）每一位評價人在整個研究過程中應(yīng)采用相同的測量方法；3.測量系統(tǒng)研究注意事項(xiàng)v計(jì)量型計(jì)量型MSA1)穩(wěn)定性-均值極差法;2)偏倚-獨(dú)立樣本法;3)偏倚-均值極差法;4)線性-一元線性回歸法;5)GRR-均值極差法;6)GRR-Crossed ANOVA;7)GRR-Nested ANOVA;v計(jì)數(shù)型計(jì)數(shù)型MSA1)解析法;2)交叉表法;3)信號探測法;測量系統(tǒng)分析方法分類v 確定某一測量儀器的穩(wěn)定性是否為可接受。v 同一評價人對同一樣品進(jìn)行多次測量的情況

16、。通過對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出分析結(jié)論。1）穩(wěn)定性均值極差法1.計(jì)量型MSA(穩(wěn)定性均值極差法）a) 取得包含1個零件的樣本，選取了生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個零件。（不能給評價人看到）b) 指定1位操作人員在不知情的狀況下使用校驗(yàn)合格的量具，共測了5周（25個子組）以上個零件進(jìn)行測量, 并重復(fù)3次，將操作員所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄, 研究其設(shè)備的穩(wěn)定性。c) 試驗(yàn)完后, 測試人員將量具測出數(shù)據(jù)計(jì)算均值、極差和控制限，并作成均值極差控制圖。d) 計(jì)算結(jié)果均值、極差及控制限等。2）分析步驟計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)值。v 前提條件: 只有當(dāng)測量系統(tǒng)處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定狀態(tài)時,進(jìn)行偏倚研究才有意義。v 什么是偏倚-獨(dú)立

17、樣件法? 利用一個標(biāo)準(zhǔn)樣件對量測系統(tǒng)進(jìn)行偏倚的分析方法。1）偏倚獨(dú)立樣本法2.計(jì)量型MSA(偏倚獨(dú)立樣本法）a) 取得一個標(biāo)準(zhǔn)樣件,并確定其參考值。參考值=XT(注:如不能取得標(biāo)準(zhǔn)值,則選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)件作為基準(zhǔn)件,將其用更精密的儀器測量該零件N10次,取平均值作為參考值)b) 讓一名評價人以正常方式測量樣件N10次,并記錄結(jié)果。c) 畫直方圖：畫出數(shù)據(jù)相對于參考值的直方圖,根據(jù)專業(yè)知識判斷是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常.如果不存在,繼續(xù)分析,當(dāng)n30%,則表明系統(tǒng)不可接受。& 10%GRR%30,系統(tǒng)可接受亦可不接受。& GRR%90%;& 評價人和參考值相比較的正確百分比90%;& 所有評價人一致的百分比90%;& 所有評價人和標(biāo)準(zhǔn)一致的百分比90%;q 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?為了更深層次地對裝有水的杯子的水深度進(jìn)行研究，決定對水為了更深層次地對裝有水的杯子的水深度進(jìn)行研究，決定對水深度進(jìn)行深度進(jìn)行MSA