MSA測(cè)量系統(tǒng)分析的差異

1、測(cè)量系統(tǒng)分析 (MSA)Measurement System Analysis 制定: 王惠志MSA基基本來源源1、MSA與QS-9000關(guān)系、TS16949的關(guān)關(guān)系。2、MSA與SPC關(guān)關(guān)系。第1章測(cè)測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)介紹1.一概述、目目的、術(shù)術(shù)語1.1.1概述述我們知道道，一個(gè)個(gè)製程的的狀況必必須經(jīng)由由測(cè)量來來獲取相相關(guān)資訊訊，因此此量測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)將會(huì)會(huì)決定製製程是否否應(yīng)被調(diào)調(diào)整，如如果統(tǒng)計(jì)計(jì)結(jié)果，製程超超出管制制界限，即製程程能力不不足時(shí)，則須對(duì)對(duì)製程作作某些調(diào)調(diào)整，否否則，製製程將會(huì)會(huì)在無調(diào)調(diào)節(jié)的狀狀態(tài)下運(yùn)運(yùn)作。測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)據(jù)的另一一用途是是可以檢檢視二個(gè)個(gè)或更多多變異彼彼此之間間是否存存在某種種關(guān)

2、係性性，如塑塑膠件的的尺寸將將與進(jìn)料料溫度有有關(guān)。因此，測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)據(jù)的品質(zhì)質(zhì)對(duì)於製製程分析析結(jié)果佔(zhàn)佔(zhàn)有相當(dāng)當(dāng)重要的的因素，為了確確保分析析結(jié)果不不致對(duì)製製程誤判判，就必必須重視視數(shù)據(jù)的的品質(zhì)。量測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)品質(zhì)與與製程是是否在穩(wěn)穩(wěn)定狀況況下所獲獲得的多多種量測(cè)測(cè)有關(guān)，若在穩(wěn)穩(wěn)定狀況況下所獲獲得某一一特性的的量測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)，其其結(jié)果”近似於於”該特特性的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，則數(shù)據(jù)據(jù)品質(zhì)可可謂”高高”；若若某些或或全部數(shù)數(shù)據(jù)偏離離標(biāo)準(zhǔn)值值甚遠(yuǎn)，則數(shù)據(jù)據(jù)品質(zhì)可可謂”低低”。常常用於表表示數(shù)據(jù)據(jù)品質(zhì)高高低的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性性有偏差差與方差差，所謂謂偏差是是指量測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)平平均值與與標(biāo)準(zhǔn)值值之差異異；所謂謂方差則則是指量量測(cè)數(shù)據(jù)

3、據(jù)本身之之間差異異。如果果數(shù)據(jù)品品質(zhì)是不不可接受受，則必必須加以以改進(jìn)，然而這這常常應(yīng)應(yīng)改進(jìn)量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)本身，而非改改進(jìn)數(shù)據(jù)據(jù)。目的本篇的目目的在於於說明評(píng)評(píng)價(jià)量測(cè)測(cè)系統(tǒng)品品質(zhì)之準(zhǔn)準(zhǔn)則，雖雖然也可可以運(yùn)用用在其他他量測(cè)系系統(tǒng)上，但主要要還是以以使用在在工業(yè)界製程的量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)為主。（且特性數(shù)數(shù)據(jù)可重複讀讀取。）術(shù)語測(cè)量（Measurement）：對(duì)某具體體事物賦賦予數(shù)據(jù)據(jù)，以表表示他們們對(duì)於特特定特性性之間的的關(guān)係。賦予數(shù)數(shù)據(jù)的過過程稱為為量測(cè)過過程，而而數(shù)據(jù)稱稱為量測(cè)測(cè)值。量具（Gage）：任一可用用以量測(cè)測(cè)之設(shè)備備，通常常是用以以特別稱稱呼使用用在生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)者者，包括括GO/NO-GO設(shè)備

4、。測(cè)量系統(tǒng)（MeasurementSystem）：操作、準(zhǔn)準(zhǔn)則、量量具和其其他設(shè)備備、軟體體及指定定之一群群待量測(cè)測(cè)之集合合，經(jīng)由由完整程程序而取取得量測(cè)測(cè)值。偏差：所所謂偏差差是指量量測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)平均值值與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值之差差異。極差：所謂謂方差則則是指量量測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)本身之之間差異異。最大減減去最小小的。均值:它它是是樣本的的算術(shù)平平均值。X中位數(shù):樣本方差差:表示示數(shù)據(jù)波波動(dòng).數(shù)數(shù)據(jù)與樣樣本均值值的差的的平方和和除以(樣本-1).樣本標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差:表表示數(shù)據(jù)據(jù)波動(dòng).變異系數(shù)數(shù):為了了比較不不同的指指標(biāo)波動(dòng)動(dòng),需要要排除數(shù)數(shù)據(jù)量綱綱的影響響.因而而常用變變異系數(shù)數(shù),它是是樣本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差與與樣本均均值的比比.例

5、:計(jì)算算以下列列數(shù)據(jù)均均值、極極差、中中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)方方差、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差：56789例：請(qǐng)說說明以下下兩組數(shù)數(shù)據(jù)哪組組變異較較大105mm106mm108mm102mm104mm1500m1495m1490m1510m1505m數(shù)量類型型：一是定性性數(shù)據(jù)，如果總總體X的的取值只只按一定定特征或或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)進(jìn)行分類類，那么么這種數(shù)數(shù)量便是是定性數(shù)數(shù)量。如如：產(chǎn)品品按標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)分為一一等品，二等品品，等外外品。二、定量量數(shù)據(jù)計(jì)量數(shù)數(shù)據(jù)：如如果總體體X的取取值是通通過某種種量具、儀器的的測(cè)定獲獲得，這這種數(shù)據(jù)據(jù)是計(jì)量量數(shù)據(jù)，它們可可以取某某一區(qū)間間中的一一切實(shí)數(shù)數(shù)。直徑徑、溫度度等等。計(jì)數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)：如如果總體體X的

6、取取值是通通過數(shù)數(shù)數(shù)的方法法獲得的的，它們們往往只只能是取取非負(fù)整整數(shù)。如如：不合合格品數(shù)數(shù)、鑄件件上氣泡泡數(shù)。測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)分析：在量測(cè)過過程中所所得到的的量測(cè)測(cè)值絕絕不會(huì)是是真值值，因?yàn)榱苛繙y(cè)者所所讀取的的數(shù)據(jù)包包含了真值以及量量測(cè)的變異量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)分析(MSA)提提供一種種系統(tǒng)性性的方法法，以鑑別出出整體的的製程變變異中，有多少是是來自於於量測(cè)系系統(tǒng)的變變異觀察值=實(shí)際值+量測(cè)誤差差為什麼要要進(jìn)行量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)分析確認(rèn)目前前的量測(cè)測(cè)系統(tǒng)是是否可接接受獲得精確確的量測(cè)測(cè)資料找出量測(cè)測(cè)系統(tǒng)的的變異源源確認(rèn)改善善量測(cè)系系統(tǒng)的方方向透過量測(cè)測(cè)系統(tǒng)收收集流程程中所有有的資訊訊透過量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)收集流流程中所

7、所有的資資訊，同同時(shí)也依依據(jù)它作作為系統(tǒng)統(tǒng)修正的的依據(jù)透透過量測(cè)測(cè)系統(tǒng)收收集流程程中所有有的資訊訊，同時(shí)時(shí)也依據(jù)據(jù)它作為為系統(tǒng)修修正的依依據(jù)透過量測(cè)測(cè)系統(tǒng)收收集流程程中所有有的資訊訊，同時(shí)時(shí)也依據(jù)據(jù)它作為為系統(tǒng)修修正的依依據(jù)測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)特性測(cè)量與與分析活活動(dòng)是“黑盒子子”。測(cè)量與與分析活活動(dòng)是一一個(gè)過程程。用來分分析確定定測(cè)量系系統(tǒng)的質(zhì)質(zhì)量好壞壞，測(cè)量量系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生多次次測(cè)量結(jié)結(jié)果，我我們通常常稱為“統(tǒng)計(jì)特特性”。理想測(cè)測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)特性零方方差、零零倚倚、對(duì)所測(cè)測(cè)的任何何產(chǎn)品錯(cuò)錯(cuò)誤分類類為零概概率。統(tǒng)計(jì)特特性用于于定義好好測(cè)量系系統(tǒng)：有足夠夠分辨力力、靈敏敏度。10-1法則（十進(jìn)位位法則）

8、測(cè)量量系統(tǒng)的的統(tǒng)計(jì)特特性是受受控的。測(cè)量系系統(tǒng)的變變異性與與公差相相比必須須小。測(cè)量系系統(tǒng)的變變異性與與總變差差相比必必須小。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(連接接國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和私私人公司司、科研研機(jī)構(gòu)等等)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(從一一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)傳遞到到二級(jí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))工作標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(從二二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)傳遞到到工作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))變差源變差源普普通原因因特殊原原因控制測(cè)量量系統(tǒng)變變差步驟驟：識(shí)別潛潛在的變變差源排除（可能時(shí)時(shí)）或監(jiān)監(jiān)控這些些變差源源六個(gè)基本本要素S標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)W工件件（零件件）I儀器器P人/程序E環(huán)境境量測(cè)系統(tǒng)的變異PersonWork pieceStandardInstrumentEnvironment量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)變異的的來源

9、:S.W.I.P.E.測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)變異性性的影響響1、對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品決策策的影響響2、對(duì)過過程決策策的影響響3、新過過程的接接受測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)分析2.1概述評(píng)估一量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)時(shí)，應(yīng)應(yīng)確定三三項(xiàng)基本本問題。(A)本量測(cè)系系統(tǒng)是否否具備適適當(dāng)?shù)蔫a鑑別力？(B)是否具有有全時(shí)的的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)穩(wěn)定性？(C)量測(cè)誤差差(變異異)是否否微??？2.1.1鑑別別力量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)並真實(shí)實(shí)地表示示被測(cè)特特性很小小變化之之能力，稱為鑑鑑別力。如最小小的量測(cè)測(cè)刻度太太大而不不足以辨辨別製程程變異，則為鑑鑑別力不不足。鑑鑑別力不不足的象象徵將會(huì)會(huì)在R-CHART上顯現(xiàn)出出來，因因此，若若使用鑑鑑別力不不足的量量測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)所表現(xiàn)現(xiàn)的R-

10、CHART，將可能造造成型I誤差。測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)變差的的類型1、偏倚倚2、重復(fù)復(fù)性3、再現(xiàn)現(xiàn)性4、穩(wěn)定定性5、線性性重復(fù)性又稱為為量具變變異，是是指用同同一種量量具，同同一位作作業(yè)者，當(dāng)多次次量測(cè)相相同零件件之指定定特性時(shí)時(shí)所得之之變異，以公式式表示如如下：EV=，%EV100（EVTV）公式說明明：1.EV為重復(fù)性性，TV為全變異異。2.為所所有作業(yè)業(yè)者執(zhí)行行多次量量測(cè)所得得之變異異平均值值。3.K1為再現(xiàn)性性之係數(shù)數(shù)，與量量測(cè)次數(shù)數(shù)有關(guān)。4.TV為全變異異，TV=如果量測(cè)測(cè)系統(tǒng)再再現(xiàn)性不不足，可可能原因因是：l零件內(nèi)部（抽樣樣樣本）：形狀、位置、表面光光度、錐錐度、樣樣本的一一致性。l儀器內(nèi)部

11、：維修、磨損、設(shè)備或或夾具的的失效、品質(zhì)或或保養(yǎng)不不好。l標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：品質(zhì)、等級(jí)、磨損。l方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)準(zhǔn)備、技技巧、歸歸零、固固定夾持持、點(diǎn)密密度的變變異。l評(píng)價(jià)者內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)經(jīng)驗(yàn)、操操作技能能或培訓(xùn)訓(xùn)、意識(shí)識(shí)、疲勞勞。l環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度度、濕度度、振動(dòng)動(dòng)、清潔潔的小幅幅度波動(dòng)動(dòng)。l錯(cuò)誤的假假設(shè) 穩(wěn)定定，適當(dāng)當(dāng)?shù)牟僮髯?。l缺乏穩(wěn)健健的儀器器設(shè)計(jì)或或方法，一致性性不好。l量具誤用用。l失真（量量具或零零件）、缺乏堅(jiān)堅(jiān)固性。應(yīng)用零件數(shù)量量、位置置、觀測(cè)測(cè)誤差（易讀性性、視差差）。再現(xiàn)性又稱為為作業(yè)者者變異，是指不不同作業(yè)業(yè)者以相相同量具具量測(cè)相相同產(chǎn)品品之特性性時(shí)，量量測(cè)平均均值之變

12、變異，以以公式表表示如下下：AV=%AV100（AVTV）公式說明明：1.AV為再生性性，TV為全變異異。2.為不不同作業(yè)業(yè)者所量量測(cè)之平平均值之之最大值值與最小小值之差差異。3.K2為再生性性之係數(shù)數(shù)，與作作業(yè)者之之人數(shù)有有關(guān)。4.為為被量測(cè)測(cè)之零件件數(shù)目如果測(cè)量量系統(tǒng)再再生性不不足，可可能原因因是：l零件之間（抽樣樣樣本）：使用相相同的儀儀器、操操作者和和方法測(cè)測(cè)量A、B、C零件類型型時(shí)的平平均差異異。l儀器之間：在相同同零件、操作者者和環(huán)境境下使用用A、B、C儀器測(cè)量量的平均均值差異異。注意意：在這這種情況況下，再再現(xiàn)性誤誤差通常常還混有有方法和和/或操操作者的的誤差。l標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量

13、量過程中中，不同同的設(shè)定定標(biāo)準(zhǔn)的的平均影影響。l方法之間：由於改改變測(cè)量量點(diǎn)密度度、手動(dòng)動(dòng)或自動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或或夾緊方方法等所所造成的的平均值值差異。l評(píng)價(jià)者（操作者者）之間：評(píng)價(jià)者者A、B、C之間由於於培訓(xùn)、技巧、技能和和經(jīng)驗(yàn)所所造成的的平均值值差異。推薦在在為產(chǎn)品品和過程程鑑定和和使用手手動(dòng)測(cè)量量?jī)x器時(shí)時(shí)使用這這種研究究方法。l環(huán)境之間：在經(jīng)過過1、2、3等等時(shí)段所所進(jìn)行的的測(cè)量，由於環(huán)環(huán)境週期期所造成成的平均均值差異異。這種種研究常常用在使使用高度度自動(dòng)化化測(cè)量系系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品和過過程的鑑鑑定。l研究中的的假設(shè)有有誤。l缺乏穩(wěn)健健的儀器器設(shè)計(jì)或或方法。l操作者培培訓(xùn)的有有效性。應(yīng)用零

14、零件數(shù)量量、位置置、觀測(cè)測(cè)誤差（易讀性性、視差差）。再現(xiàn)性作業(yè)者作業(yè)者b作業(yè)者cl零件之間（抽樣樣樣本）：使用相相同的儀儀器、操操作者和和方法測(cè)測(cè)量A、B、C零件類型型時(shí)的平平均差異異。l儀器之間：在相同同零件、操作者者和環(huán)境境下使用用A、B、C儀器測(cè)量量的平均均值差異異。注意意：在這這種情況況下，再再現(xiàn)性誤誤差通常常還混有有方法和和/或操操作者的的誤差。如果測(cè)量量系統(tǒng)再再生性不不足，可可能原因因是：l標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量量過程中中，不同同的設(shè)定定標(biāo)準(zhǔn)的的平均影影響。l方法之間：由於改改變測(cè)量量點(diǎn)密度度、手動(dòng)動(dòng)或自動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或或夾緊方方法等所所造成的的平均值值差異。l評(píng)價(jià)者（操作者者）之

15、間：評(píng)價(jià)者者A、B、C之間由於於培訓(xùn)、技巧、技能和和經(jīng)驗(yàn)所所造成的的平均值值差異。推薦在在為產(chǎn)品品和過程程鑑定和和使用手手動(dòng)測(cè)量量?jī)x器時(shí)時(shí)使用這這種研究究方法。l環(huán)境之間：在經(jīng)過過1、2、3等等時(shí)段所所進(jìn)行的的測(cè)量，由於環(huán)環(huán)境週期期所造成成的平均均值差異異。這種種研究常常用在使使用高度度自動(dòng)化化測(cè)量系系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品和過過程的鑑鑑定。l研究中的的假設(shè)有有誤。l缺乏穩(wěn)健健的儀器器設(shè)計(jì)或或方法。l操作者培培訓(xùn)的有有效性。應(yīng)用零零件數(shù)量量、位置置、觀測(cè)測(cè)誤差（易讀性性、視差差）。偏移又稱稱為準(zhǔn)確確度（Accuracy），是指量測(cè)測(cè)平均值值與真值值之差值值。而真真值可藉藉由較高高等級(jí)之之量具量量測(cè)數(shù)次次之

16、平均均值而得得，偏移移可以下下面圖形形表示：TA偏移(準(zhǔn)準(zhǔn)確度)VT：真值VA：量測(cè)平均均值(例3)1位作作業(yè)者量量測(cè)1個(gè)個(gè)零件10次，量測(cè)值值如下所所示：X1= 0.75X6=0.80X2= 0.75X7=0.75X3= 0.80X8=0.75X4= 0.80X9=0.75X5= 0.65X10 =0.70測(cè)量測(cè)平平均值VA=Xi/10=0.75，已知該零零件之真真值VT為0.8mm，零件之製製程變異異為0.70mm則Bias=VA-VT=0.750.80= -0.05%Bias100（Bias/製程變異異）100(0.05/0.70)=7.1%如果量具具偏性較大，則可能能原因是是:l儀器需

17、要要校準(zhǔn)l遺棄、設(shè)設(shè)備或夾夾具磨損損l基準(zhǔn)的磨磨損或損損壞，基基準(zhǔn)偏差差l不適當(dāng)?shù)牡男?zhǔn)或或使用基基準(zhǔn)設(shè)定定l儀器品質(zhì)質(zhì)不良設(shè)設(shè)計(jì)或符符合性l線性誤差差l使用了錯(cuò)錯(cuò)誤的量量具l不同的量量測(cè)方法法 作作業(yè)準(zhǔn)準(zhǔn)備、載載入、夾夾緊、技技巧l測(cè)量的特特性不對(duì)對(duì)l變形（量量具或零零件）l環(huán)境 溫度度、濕度度、振動(dòng)動(dòng)、清潔潔l錯(cuò)誤的假假設(shè)，應(yīng)應(yīng)用的常常數(shù)不對(duì)對(duì)應(yīng)用零件數(shù)量量、位置置操作者者技能、疲勞、觀測(cè)誤誤差（易易讀性、視差）穩(wěn)定性又又稱為漂漂移（Drift），是指不同同時(shí)間量量測(cè)值之之變異，此量測(cè)測(cè)之方式式可有兩兩種：1.以相同標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件在在不同時(shí)時(shí)間量測(cè)測(cè)同一量量具所得得之變異異。2.以相相同量具具在

18、不同同時(shí)間量量測(cè)同一一零件所所得之變變異穩(wěn)定定性可下下面圖形形表示：穩(wěn)定性時(shí)間1時(shí)間2如果量測(cè)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性不不足，可可能原因因是：l儀器需要要校準(zhǔn)，縮短校校準(zhǔn)週期期l儀器、設(shè)設(shè)備或夾夾具的磨磨損l正常的老老化或損損壞l維護(hù)保養(yǎng)養(yǎng)不好空空氣、動(dòng)動(dòng)力、液液體、過過濾器、腐蝕、塵土、清潔l基準(zhǔn)的磨磨損或損損壞，基基準(zhǔn)的誤誤差l不適當(dāng)?shù)牡男?zhǔn)或或使用基基準(zhǔn)設(shè)定定l儀器品質(zhì)質(zhì)不好設(shè)設(shè)計(jì)或符符合性l儀器缺少少穩(wěn)健的的設(shè)計(jì)或或方法l不同的量量測(cè)方法法 作作業(yè)準(zhǔn)準(zhǔn)備、載載入、夾夾緊、技技巧l變形（量量具或零零件）l環(huán)境變化化 溫溫度、濕度、振動(dòng)、清潔l錯(cuò)誤的假假設(shè)，應(yīng)應(yīng)用的常常數(shù)不對(duì)對(duì)l應(yīng)用 零件件數(shù)量、位

19、置、操作者者技能、疲勞、觀測(cè)誤誤差（易易讀性、視差）線性是指指量具在在使用範(fàn)範(fàn)圍內(nèi)偏偏移（準(zhǔn)準(zhǔn)確度）差異之之分佈狀狀況。作業(yè)者量量測(cè)5個(gè)個(gè)不同零零件，其其真值分分別為2.00mm，4.00mm，6.00mm，8.00mm及10.00mm，每個(gè)零件件量測(cè)12次，如下頁頁所示：吾人可由由上圖得得到迴歸歸線如下下：（或或由計(jì)算算機(jī)求出出a，b）y =abx其中b =a =y-bx=0.7367(y，x分別為y及x之平均值值)R2=(R2為迴歸線線之GoodnessofFit)如果線性性不佳，可能原原因是：l儀器需要要校準(zhǔn)，縮短校校準(zhǔn)週期期l儀器、設(shè)設(shè)備或夾夾具的磨磨損l維護(hù)保養(yǎng)養(yǎng)不好空空氣、動(dòng)動(dòng)力、液液體、過過濾器、腐蝕、塵土、清潔l基準(zhǔn)的磨磨損或損損壞，基基準(zhǔn)的誤誤差 最小小最大