質(zhì)量五大工具MSA培訓(xùn)資料

MSA－測量系統(tǒng)分析

MeasurementSystemsAnalysis第一頁，共四十四頁。MSA第三版快速指南

ThirdEditionFastGuide第二頁，共四十四頁。術(shù)語:測量:

賦值（或數(shù)）給具體物以表示它們之間關(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量具:用于獲得測量的裝置測量系統(tǒng):是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程第三頁，共四十四頁。測量數(shù)據(jù)的用途:產(chǎn)品控制過程控制特性之間的聯(lián)系第四頁，共四十四頁。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量:真值一個好的或高質(zhì)量的測量具備哪些特點？一個差的或低質(zhì)量的測量具備哪些特點？如何表征數(shù)據(jù)質(zhì)量偏倚:位置方差:分布第五頁，共四十四頁。測量數(shù)據(jù)變差的來源(S、W、I、P、E):第六頁，共四十四頁。變差的普通原因和特殊原因理想的測量系統(tǒng)：零方差、零偏倚和錯誤分類零概率；用多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定MS的質(zhì)量測量數(shù)據(jù)的變差的統(tǒng)計特性:偏倚(Bias)重復(fù)性(Repeatability)再現(xiàn)性(Reproducibility)穩(wěn)定性(Stability)線性（Linearity）第七頁，共四十四頁。相對于公差，對零件作出錯誤決定的潛在因素只在測量系統(tǒng)誤差與公差交叉時存在，下面給出三個區(qū)分的區(qū)域；ⅡⅡⅠⅠⅢ目標(biāo)此處：Ⅰ壞零件總是壞的Ⅱ可能作出潛在的錯誤決定Ⅲ好零件總是好的對于產(chǎn)品狀況，目標(biāo)是最大限度地作出正確的決定，有兩種選擇：A、改進生產(chǎn)過程：減少過程變差，沒有零件生產(chǎn)在Ⅱ區(qū)域；B、改進測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減少區(qū)域的面積，所有零件都在Ⅲ區(qū)，從而風(fēng)險降低。LSLUSL第八頁，共四十四頁。測量數(shù)據(jù)的變差:如果測量系統(tǒng)用于過程控制，測量系統(tǒng)的誤差會掩蓋制造過程本來的變差在進行過程分析之前必須先進行測量系統(tǒng)分析確保測量誤差在接受的范圍內(nèi)第九頁，共四十四頁。在進行測量系統(tǒng)分析之前的概念和準(zhǔn)備:分辨率:測量系統(tǒng)檢測并如實指示被測特性的微小變化的能力。被測特性根據(jù)測量值分為不同的數(shù)據(jù)組，同一數(shù)據(jù)組內(nèi)的零件之被測特性具有同樣的數(shù)值。典型的,此能力的度量是看儀器的最小刻度值第十頁，共四十四頁。什么樣的分辨率是可以接受的?分辨率:測量系統(tǒng)檢測并如實指示被測特性的微小變化的能力。被測特性根據(jù)測量值分為不同的數(shù)據(jù)組，同一數(shù)據(jù)組內(nèi)的零件之被測特性具有同樣的數(shù)值。典型的,此能力的度量是看儀器的最小刻度值通用準(zhǔn)則是一個量具的分辨率是所測特性公差/過程變差的十分之一分辨目錄數(shù)(ndc):測量特性將根據(jù)測量的值而分成不同的目錄組,在一組內(nèi)的產(chǎn)品具有一樣的值.第十一頁，共四十四頁。分辨目錄數(shù)如果過程變差相對于產(chǎn)品公差小許多,那么可以用于檢測合格與不合格品可以用于控制圖等控制1個數(shù)據(jù)組2-4個數(shù)據(jù)組大于等于5個數(shù)據(jù)組第十二頁，共四十四頁。正態(tài)分布MSA之前，應(yīng)區(qū)分測量過程是否呈正態(tài)分布，因為MSA是建立在正態(tài)分布基礎(chǔ)之上的對非正態(tài)分布，過程責(zé)任者有責(zé)任糾正這些測量系統(tǒng)的評價第十三頁，共四十四頁。測量系統(tǒng)分析前的準(zhǔn)備:確定統(tǒng)計特性和分析方法(如有些情況下重復(fù)性忽略)確定評價人數(shù)量樣本數(shù)量重復(fù)讀數(shù)的次數(shù)評價人的選擇第十四頁，共四十四頁。測量系統(tǒng)分析前的準(zhǔn)備:樣本的選擇產(chǎn)品控制情況:測量系統(tǒng)的評定是基于特性的公差,樣本不必覆蓋整個過程范圍過程控制情況(如SPC):獲得在整個操作范圍的樣本非常重要盲測每次讀數(shù)應(yīng)到有效位數(shù)第十五頁，共四十四頁。測量系統(tǒng)分析結(jié)果:位置誤差:通常情況,如果偏移或線性誤差明顯與零有偏差,或超過校準(zhǔn)程序要求的最大偏差就不可以接受寬度誤差:小于10%可以接受10%--30%基于測量的重要性、測量裝置的成本、維修的成本等確定是否可以接受大于30%不可以接受Ndc大于等于5第十六頁，共四十四頁。計量型測量系統(tǒng)研究－－－指南確定穩(wěn)定性的指南確定偏倚的指南－獨立樣本法確定偏倚的指南－控制圖方法確定線性的指南確定重復(fù)性和再現(xiàn)性的指南第十七頁，共四十四頁。穩(wěn)定性：-選擇在產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)品中值附近的零件-定期（天、周）測量標(biāo)準(zhǔn)樣本3－5次，應(yīng)在不同時間讀數(shù)以代表測量系統(tǒng)的實際使用情況，以便反映在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其他因素發(fā)生的變化-將數(shù)據(jù)按時間順序畫在均值極差或均值標(biāo)準(zhǔn)差圖上-建立控制限并用標(biāo)準(zhǔn)控制圖分析評價失控或不穩(wěn)定狀態(tài)-如果測量過程是穩(wěn)定的，數(shù)據(jù)可以用于確定測量系統(tǒng)的偏倚和重復(fù)性可能需要試驗設(shè)計或其他分析解決問題的技術(shù)以確定測量系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的主要原因。第十八頁，共四十四頁。舉例－穩(wěn)定性為了確定一個新的測量裝置穩(wěn)定性是否可以接受，工藝小組在產(chǎn)品中值數(shù)附近選擇了一個零件，實驗室測量結(jié)果是6.01。小組每班測量這個零件5次，共測量4周（20個子組）。收集所有數(shù)據(jù)后均值極差圖就作出來了。控制圖分析顯示，測量過程是穩(wěn)定的，因為沒有出現(xiàn)明顯的特殊原因。(TheX-Rcontrolchartinthenextpage.)第十九頁，共四十四頁。偏倚－獨立樣本法：取樣本并建立可溯源的標(biāo)準(zhǔn)值。在工具室測量把其當(dāng)作“基準(zhǔn)值”。讓一個評價人，以通常方法測量樣本10次以上。相對與基準(zhǔn)值將數(shù)據(jù)畫出直方圖并評價，用專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)分析，對于n小于等于30時的解釋或分析，應(yīng)當(dāng)特別謹慎。計算n個讀數(shù)的均值偏倚＝觀測測量平均值－基準(zhǔn)值第二十頁，共四十四頁。偏倚研究的分析如果偏倚從統(tǒng)計上非0，尋找以下可能的原因：標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)值誤差，檢查標(biāo)準(zhǔn)程序儀器磨損，這在穩(wěn)定性分析可以表現(xiàn)出，建議按計劃維護或修整儀器制造尺寸有誤儀器測量了錯誤的特性儀器未得到完善的校準(zhǔn)，評審校準(zhǔn)程序評價人設(shè)備操作不當(dāng)，評審測量指導(dǎo)書儀器修正運算不正確第二十一頁，共四十四頁。線性-擇不少于5個覆蓋量具操作范圍的零件；-確認其基準(zhǔn)值；-由儀器操作者隨機測量（盲測）每個零件m≥10次。-計算每次測量的偏倚及偏倚均值；-在線性圖上畫出單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的偏倚均值-用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶第二十二頁，共四十四頁。最佳擬合直線,xi=基準(zhǔn)值，yi=偏倚平均值對于給定的x0,α水平置信帶是：第二十三頁，共四十四頁。重復(fù)性和再現(xiàn)性常用方法有：均值極差法：是一種可提供可對測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性兩個特性作估計評價的方法。與極差法不同，這種方法可以將測量系統(tǒng)的變差分成兩個部分，而不是他們的交互作用。第二十四頁，共四十四頁。收集數(shù)據(jù)（零件數(shù)可超過10，最好大于15，可以減少抽樣變差和結(jié)果的風(fēng)險），完成GRR數(shù)據(jù)表。均值圖：可以確定評價人之間的一致性（一半以上的點超出控制線）極差圖：用于確定過程是否受控。如果所有的極差都受控（趨勢分析不適用），則所有評價人的工作狀態(tài)都是相同的。如果一個人不受控，說明他的方法與其他人不同。如果所有評價人都不受控，則測量系統(tǒng)對評價人的技術(shù)很敏感，需要改善。其它圖形如鏈圖、散點圖、震蕩圖、誤差圖、歸一化直方圖、均值－基準(zhǔn)值圖、比較圖等第二十五頁，共四十四頁。數(shù)值的計算重復(fù)性(設(shè)備變差)EV再現(xiàn)性(評價人變差)AV重復(fù)性和再現(xiàn)性R&R=AV2+EV2零件變差PV總變差TV=R&R2+PV2%R&R=R&R/TV%R&R=R&R/TV用于過程的控制的測量，如SPC%R&R=R&R/Tolerance用于產(chǎn)品控制的測量，如100%檢驗、抽樣檢驗第二十六頁，共四十四頁。%R&R=20%%R&R=40%%R&R=100%產(chǎn)品公差（Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差％R&R=10%%R&R=20%%R&R=50%過程實際變差產(chǎn)品公差過程變差第二十七頁，共四十四頁。

如果重復(fù)性比再現(xiàn)性大，原因可能是：設(shè)備需要維護、量具需要重新設(shè)計增加剛度、測量的夾緊或定位需要改進、零件內(nèi)的變差過大；

如果再現(xiàn)性比重復(fù)性大，原因可能是：評價人需要更好地接受如何使用測量儀器和度數(shù)培訓(xùn)、量具刻度盤校準(zhǔn)部清晰。第二十八頁，共四十四頁。反應(yīng)措施：位置誤差：再校準(zhǔn)調(diào)零寬度誤差：重新校準(zhǔn)量具的維護量具的改進設(shè)計夾具的調(diào)整崗位操作培訓(xùn)…第二十九頁，共四十四頁。例:游標(biāo)卡尺測量一金屬零部件的長度

1.分析變差的來源。主要變差來源：

a.人員讀數(shù)，手勢，方法

b.卡尺本身游隙

2.選擇恰當(dāng)?shù)姆椒▍⒖挤椒ǎ褐貜?fù)性和再現(xiàn)性分析。（前提偏倚已在控制范圍內(nèi)。）第三十頁，共四十四頁。計量型數(shù)據(jù)的均值-極差法均值-極差（X-R）法是確定測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)學(xué)方法，步驟如下：1選擇三個測量人（A,B,C）和10個測量樣品。測量人應(yīng)有代表性，代表經(jīng)常從事此項測量工作的QC人員或生產(chǎn)線人員10個樣品應(yīng)在過程中隨機抽取，可代表整個過程的變差，否則會嚴重影響研究結(jié)果。2校準(zhǔn)量具3測量，讓三個測量人對10個樣品的某項特性進行測試，每個樣品每人測量三次，將數(shù)據(jù)填入表中。試驗時遵循以下原則：盲測原則1：對10個樣品編號，每個人測完第一輪后，由其他人對這10個樣品進行隨機的重新編號后再測，避免主觀偏向。盲測原則2：三個人之間都互相不知道其他人的測量結(jié)果。4計算第三十一頁，共四十四頁。計算A測的所有樣品的總平均值XA。同樣方法計算RB,XB,RC,Xc對每個樣品由三個人所測得的9個測試值求平均值，計算這些均值的極差Rp計算A對每個樣品三次測試結(jié)果的極差，然后計算10個樣品的極差的均值RA第三十二頁，共四十四頁。測量系統(tǒng)分析R=(RA+RB+RC)/3XDIFF=Max{XA,XB,XC}-Min{XA,XB,XC}重復(fù)性--設(shè)備變差EV=RK1

再現(xiàn)性--測驗人變差A(yù)V=(XDIFF

K2)2-(EV2/nr)過程變差PV=RPK3R&R=(EV2+AV2)總變差TV=(R&R2+PV2)%EV=EV/TV%AV=AV/TV%R&R=R&R/TV%PV=PV/TVP/T=R&R/Tolerancen=樣品個數(shù)r=每個人對每個樣品的試驗次數(shù)rK1234.563.05K2233.652.70測試人數(shù)nK3789101.821.741.671.62K1=5.15/d*2*AV計算中，如根號下出現(xiàn)負值，AV取值0第三十三頁，共四十四頁?？ǔ叩腞&R研究

Excel運算第三十四頁，共四十四頁。StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)

TotalGageR&R1.85E-020.09544918.8719.09Repeatability1.42E-020.07300614.4414.60Reproducibility1.19E-020.06148612.1612.30Part-to-Part9.64E-020.49664698.2099.33TotalVariation9.82E-020.505735100.00101.15Numberofdistinctcategories=7Minitab計算GR&RXbar-R均值極差法注：使用同組數(shù)據(jù)Discrim98.218.9=sspms==**.227.3第三十五頁，共四十四頁。%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)

TotalGageR&R0.0004594.53Repeatability0.0002312.28Reproducibility0.0002282.25Operator0.0001171.16Operator*PartNo0.0001111.09Part-To-Part0.00967095.47TotalVariation0.010129100.00StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)

TotalGageR&R0.0214300.11036621.2922.07Repeatability0.0152020.07829215.1115.66Reproducibility0.0151050.07778915.0115.56Operator0.0108340.05579310.7611.16Operator*PartNo0.0105250.05420510.4610.84Part-To-Part0.0983360.50643097.71101.29TotalVariation0.1006440.518317100.00103.66NumberofDistinctCategories=6Minitab計算GR&R-ANOVA法第三十六頁，共四十四頁。

%R&R

Results<5% 很好￡10% 好10%–30% 可以接受，視被測量特性的重要程度和 測量成本等因素而定。>30% 測量系統(tǒng)需要改進GageR&R判斷原則第三十七頁，共四十四頁。計數(shù)型測量系統(tǒng)是測量系統(tǒng)中的一種，其測量值是一種有限的分級數(shù)，最常見的是通過/不通過量具，其它如視覺標(biāo)準(zhǔn)，分成5－7個不同的等級（很好，好，一般，差，很差）不在本冊討論這種測量系統(tǒng)最大的風(fēng)險來自于分區(qū)的邊界，最適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ怯昧烤咝阅芮€GPC將處理系統(tǒng)變差量化兩種風(fēng)險分析方