MSA作业规范.pptx

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1、MSA作业规范作业规范 文件培训文件培训2010-6-6定义：定义：MSA（MeasurementSystemAnalysis）:即测量系即测量系统分析，使用数理统计和图表的方法对测量系统的统分析，使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分。量系统误差的主要成分。测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。赋予的值定义为测量值。测量仪器（计量

2、器具）：是指单独地或连同辅助设测量仪器（计量器具）：是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。备一起用以进行测量的器具。 正确了解测量系统与环境相互作用时的正确了解测量系统与环境相互作用时的变差和来源，利用均值、极差法、方差法对变差和来源，利用均值、极差法、方差法对测量系统的再现性、重复性、稳定性、线性、测量系统的再现性、重复性、稳定性、线性、偏倚进行分析，评价测量系统的有效性，使偏倚进行分析，评价测量系统的有效性，使测量系统可靠地服务于生产、检验。测量系统可靠地服务于生产、检验。 目的：目的：范围：范围： 适用于本公司所有检验、生产现场测量适用于本公司所有检验、生产现场测量系统分析。系

3、统分析。 内容：内容：1. 测量系统定义测量系统定义2. 测量系统的组成测量系统的组成3. 测量系统分析作用测量系统分析作用 4. 测量系统误差对测量结果的影响测量系统误差对测量结果的影响5. 测量系统分析需求判定测量系统分析需求判定6. 分析周期分析周期7. 分析评定的统计特性分析评定的统计特性 8. 计数型测量系统分析计数型测量系统分析 1. 1. 测量系统定义测量系统定义 测量系统测量系统 measuring systemmeasuring system 用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系 统。测量系统是与测量结果有关

4、的仪器、设备、软件、程、统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、程、 序、操作人员、环境的集合。序、操作人员、环境的集合。 测量设备测量设备 measuring equipmentmeasuring equipment 测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所 必需的资料的总称；必需的资料的总称；测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境2. 2. 测量系统的组成测量系统的组成3.3.测量系统分析作用测量系统分析作用 使测量系统受控，保证测量数据的质量。使测量系统受控，

5、保证测量数据的质量。 测量过程测量过程 I I 不好的零件永远被视为不好的零件不好的零件永远被视为不好的零件II II 可能做出潜在的错误决定可能做出潜在的错误决定III III 好零件永远被视为好零件好零件永远被视为好零件那么怎样才能做出尽可能正确的决策呢？那么怎样才能做出尽可能正确的决策呢？4. 4. 测量系统误差对测量结果的影响测量系统误差对测量结果的影响5. 5. 测量系统分析需求判定测量系统分析需求判定以下情况要做测量系统的分析：以下情况要做测量系统的分析：l用于关键过程检验的测量设备。用于关键过程检验的测量设备。l用于关键零部件检验的测量设备。用于关键零部件检验的测量设备。l新购的

6、用在关键工序，关键零部件检验的测量设备。新购的用在关键工序，关键零部件检验的测量设备。l与测量系统有关的顾客投诉。与测量系统有关的顾客投诉。l当认为测量结果有异常且必要时。当认为测量结果有异常且必要时。6. 6. 分析周期分析周期用于结果判定的测量设备每三个月进行用于结果判定的测量设备每三个月进行一次分析。一次分析。例如：耐压测试仪，接地电阻测试仪。例如：耐压测试仪，接地电阻测试仪。用于确定量值的测量设备每半年进行一用于确定量值的测量设备每半年进行一次分析。次分析。例如：卡尺，万用表。例如：卡尺，万用表。7. 7. 分析评定的统计特性分析评定的统计特性 F Bias 偏倚偏倚;F Linear

7、ity 线性线性 ;F Stability 稳定性；稳定性；F Repeatability 重复性重复性;F Reproducibility再现性再现性 。7.1 7.1 偏倚偏倚( (Bias)Bias)：基准值观测平均值 偏倚偏倚偏倚：是测量结果的偏倚：是测量结果的观测观测平均值平均值与与基准值基准值的差值。的差值。基准值的取得可以通过采基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值行多次测量，取其平均值来确定来确定。 7.1.1 7.1.1 造成过大偏倚的可能原因有造成过大偏倚的可能原因有: : 仪器需要校准 仪器、设备或夹具的磨损 使用了错误的

8、量具 量具或零件变形 不同的测量方法作业准备、加载、技巧 环境变化温度、湿度、振动、清洁 应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、 观测误差（易读性、视差）从现生产或检验过程中任取一样件。从现生产或检验过程中任取一样件。由全尺寸检验设备确定或用所分析测量设备测量由全尺寸检验设备确定或用所分析测量设备测量 被测特性被测特性10次，取其平均值做为准值。次，取其平均值做为准值。由选定的人按规定的测量方法，对样件测量由选定的人按规定的测量方法，对样件测量15 次并记录。次并记录。数据计算数据计算 A. 计算读数的平均值。计算读数的平均值。nxXnii17.1.2 7.1.2 偏倚取样分析方法偏倚取样分析

9、方法B. 计算可重复性标准偏差。计算可重复性标准偏差。 其中其中 可以从可以从MSA测量系统分析（第三版）附录测量系统分析（第三版）附录C中查到，中查到，g=1，m=n。 C. 确定偏倚的确定偏倚的t统计量。统计量。 偏倚偏倚 = 观测测量平均值观测测量平均值基准值基准值 ，t= 偏倚的不确定度偏倚的不确定度 *2)min()max(dxxiir重复性*2dnrbb偏倚b D置信区间的计算。置信区间的计算。 接受准则接受准则 如果如果0落在围绕偏倚值置信区间以内，即落在围绕偏倚值置信区间以内，即0在置在置 信区间低值和高值之间，偏倚在水平是可接受信区间低值和高值之间，偏倚在水平是可接受 的。的

10、。)(2/1 ,*22vbtdd偏倚7.1.37.1.3举例举例- -偏倚偏倚一个制造工程师在评价一个用来监控生产过程的新一个制造工程师在评价一个用来监控生产过程的新的测量系统。测量装置分析表明没有线性问题，所的测量系统。测量装置分析表明没有线性问题，所以工程师只评价了测量系统偏倚。在已记录过程变以工程师只评价了测量系统偏倚。在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而后这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而后这个零件由领班测量个零件由领班测量15次。次。 基准值基准值=6.0 偏倚偏倚1 5

11、.8 -0.22 5.7 -0.33 5.9 -0.14 5.9 -0.15 6.0 0.06 6.1 0.17 6.0 0.08 6.1 0.19 6.4 0.410 6.3 0.311 6.0 0.012 6.1 0.113 6.2 0.214 5.6 -0.415 6.0 0.06.46.36.26.16.05.95.85.75.643210C1Frequency用电子表格和统计软件，可获得直方图和数据分析。用电子表格和统计软件，可获得直方图和数据分析。 测量值偏倚研究偏倚研究偏倚研究分析偏倚研究分析n(m)均值 X标准偏差r均值的标准偏差b测量值156.0067.22514.05813

12、基准值= 6.00, =.05,g=1, d2*=3.35t统计量df显著t值(2尾)偏倚95偏倚置信区间低值高值测量值.115310.82.206.0067-.1185.1319因为因为0落在落在偏倚置信区间（偏倚置信区间（-0.1185-0.1185，0.1319)0.1319)内内, ,工程师工程师可以假设测量偏倚是可以接受的可以假设测量偏倚是可以接受的, ,同时假定实际使用不会同时假定实际使用不会导致附加变差源。导致附加变差源。偏倚研究的分析：偏倚研究的分析：如果偏倚从统计上非如果偏倚从统计上非0，寻找以下可能的原因：，寻找以下可能的原因：l 标准或基准值误差；标准或基准值误差；l 仪

13、器磨损。这在稳定性分析可以表现出，建议按计仪器磨损。这在稳定性分析可以表现出，建议按计 划维护或修整；划维护或修整；l 仪器制造尺寸有误；仪器制造尺寸有误；l 仪器测量了错误的特性；仪器测量了错误的特性；l 仪器未得到完善的校准，评审校准程序；仪器未得到完善的校准，评审校准程序；l 评价人设备操作不当，评审测量说明书等；评价人设备操作不当，评审测量说明书等；7.2 7.2 线线性性( (Linearity)Linearity)：量程量程基准值观测平均值 基准值线性：是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值线性：是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值 7.2 7.2 线线性性( (Linearit

14、y)Linearity)：观测的平均值 基准值无偏倚有偏倚7.2.1 7.2.1 线性取样分析方法线性取样分析方法 在测量系统的工作范围内随机选定五个零件。在测量系统的工作范围内随机选定五个零件。 用全尺寸检验设备或用所用析测量设备测量被测特性用全尺寸检验设备或用所用析测量设备测量被测特性10次，取其平均值做为基准值。次，取其平均值做为基准值。 一位评价人对每个零件测量一位评价人对每个零件测量10次，分别计算零件平均次，分别计算零件平均和偏倚并做记录。和偏倚并做记录。 计算计算 A计算每次测量的试样偏倚及试样偏倚均值。计算每次测量的试样偏倚及试样偏倚均值。ijijix（基准值）偏倚,mmjji

15、i1,偏倚偏倚B用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带。用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带。 对于最佳拟合线，用公式：对于最佳拟合线，用公式： 其中：其中： 基准值基准值 偏倚平均值偏倚平均值 =斜率斜率 baxyiiixiy 22)(1)1(xgmxyxgmxya截距xayb对于给定的对于给定的x0， 水平置信带是：水平置信带是： 低值：低值： 高值：高值： 22gmyxaybysiiii)()(1(2/ 12202/1 , 20sxxxxgmtaxbigm)()(1(2/12202/1 , 20sxxxxgmtaxbigmC在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值在线性图上画出单值

16、偏倚和相关基准值的偏倚均值 及及“偏倚偏倚=0线线”。接受准则及不合格处理接受准则及不合格处理 “偏倚偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内。如果测线必须完全在拟合线置信带以内。如果测量量 系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或两系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或两 项同时进行来再校准以达到项同时进行来再校准以达到0偏倚。如果偏倚在测量偏倚。如果偏倚在测量 范围内不能被调整到范围内不能被调整到0，只要测量系统保持稳定，仍，只要测量系统保持稳定，仍 可用于产品可用于产品/过程的控制，但不能进行分析，直到测过程的控制，但不能进行分析，直到测 量系统达到稳定。量系统达到稳定。7.2.27

17、.2.2举例举例- - 线性线性 一名工厂主管希望对过程采用新测量系统。一名工厂主管希望对过程采用新测量系统。作为作为PPAP41的一部分需要评价测量系统的线性。的一部分需要评价测量系统的线性。基于已证明的的过程变差，在测量系统操作是量基于已证明的的过程变差，在测量系统操作是量程内选择了程内选择了5个零件。每个零件经过全尺寸检验个零件。每个零件经过全尺寸检验测量以确定其基准值。然后由领班分别测量每个测量以确定其基准值。然后由领班分别测量每个零件零件12次。研究中零件是被随机选择的。次。研究中零件是被随机选择的。 用电子表格和统计软件，得到线性图用电子表格和统计软件，得到线性图 7.3 7.3

18、稳定性稳定性( (Stability)Stability)：稳定性 时间1时间2稳定性：是测量系统在某持续稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总相同特性时获得的测量值的总变差。变差。7.3.17.3.1造成不稳定性的可能因素有造成不稳定性的可能因素有: :仪器需要校准仪器、设备或夹具的磨损维护保养不好空气、动力、液体、腐蚀、 尘土、清洁不同的测量方法作业准备、加载、技巧环境变化温度、湿度、振动、清洁应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、 观测误差（易读性、视差）7.3.2 7.3.2 稳定性取样分析方法稳定性取样分析方法 选取一

19、个标准或样本。选取一个标准或样本。 每天由一位评价人测量标准件或样本每天由一位评价人测量标准件或样本5次，记录测次，记录测量数据并计算极差和均值。量数据并计算极差和均值。 共采集共采集20组数据，据此计算并确定控制限，看其组数据，据此计算并确定控制限，看其 是否有超越控制限或有不稳定的趋势。是否有超越控制限或有不稳定的趋势。 计算均值（计算均值（ ）和极差（）和极差（R）。）。 XnXXnii1最小值最大值XXR将均值、极差画在控制图上。将均值、极差画在控制图上。计算控制限。计算控制限。接受准则。接受准则。 无超出控制限的点。无超出控制限的点。 RDUCLR4RDLCLR3RAXUCLX2RA

20、XLCLX27.3.37.3.3举例举例- -稳定性稳定性为了确定一个新的测量装置稳定性是为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受，工艺小组在生产工艺中程数附否可以接受，工艺小组在生产工艺中程数附近选择了一个零件。这个零件被送到测量实近选择了一个零件。这个零件被送到测量实验室，确定基准值为验室，确定基准值为6.01.。组每平班测量这。组每平班测量这个零件个零件5次，共测量次，共测量4周（周（20个子组）。收集个子组）。收集所有数据以后，所有数据以后，X&R图就可以做出来了图就可以做出来了（见图（见图9） 7.4 7.4 重重复复性性( (Repeatability)Repeatability

21、)重复性重复性：是由重复性：是由一个一个评价人，采评价人，采用用一种一种测量仪器，多次测量测量仪器，多次测量同同一一零件的零件的同一同一特性时获得的测特性时获得的测量量值变差。值变差。 7.4.2 7.4.2 重复性取样分析方法重复性取样分析方法从生产或检验过程中选取从生产或检验过程中选取10件样品，选择三名件样品，选择三名 经常进行该测量的评价人进行评价。经常进行该测量的评价人进行评价。每位评价人对零件测三次并记录测量结果。每位评价人对零件测三次并记录测量结果。计算极差均值，和控制限（计算极差均值，和控制限（UCLR、LCLR） 并画出，确定数据是否受控。并画出，确定数据是否受控。 UCLR

22、 LCLR=式中：式中：n为零件数量，为零件数量，r 为试验次数，为试验次数，D3、D4按控制图按控制图常数选取。常数选取。nrRiR/4DR3DR重复性或测量设备变差的估计：重复性或测量设备变差的估计： d2* d2*按平均极差分布选取。按平均极差分布选取。 计算重复性计算重复性EV，EV5.15 。 e/Re7.5 7.5 再现性再现性( (Reproducibility)Reproducibility)：再现性：是由再现性：是由不同不同的评价人，的评价人，采用采用相同相同的测量仪器，测量的测量仪器，测量同同一一零件的零件的同一同一特性时测量平均特性时测量平均值值的变差。的变差。 再現性操

23、作者操作者B B操作者操作者C C操作者操作者A 7.5.2 7.5.2 再现性取样分析方法再现性取样分析方法 从生产或检验过程中选取从生产或检验过程中选取10件样品，选择三名经件样品，选择三名经常进行该测量的评价人进行评价。常进行该测量的评价人进行评价。 每位评价人对零件测量三次并记录测量结果。每位评价人对零件测量三次并记录测量结果。 计算评价人平均值的极差计算评价人平均值的极差R0和总平均值和总平均值RP= max min （ A+ B+ C）3 式中：式中： A、 B、 C为为A、B、C评价人平均值。评价人平均值。 XXXXXXXXX计算重复性和再现性计算重复性和再现性RR 计算测量系统

24、标准偏差（计算测量系统标准偏差（ ）：）： =计算测量系统变有效期或测量设备计算测量系统变有效期或测量设备RR： RR=5.15 m202emm计算零件间的标准偏差计算零件间的标准偏差 ： RPd2* 式中：式中：RP 零件均值计算的极差值。零件均值计算的极差值。 计算总过程标准偏差计算总过程标准偏差 ： =计算总过程变差计算总过程变差TV： TV5.15计算计算%RR： %RR= 100%=RRTV100% ppt22mptttm/7.5.3 7.5.3 判断可接收性判断可接收性测量系统是否满足的准则决定于测量系统变差占零件测量系统是否满足的准则决定于测量系统变差占零件容差或产品过程变差的百

25、分比，判断如下：容差或产品过程变差的百分比，判断如下： 小于小于10的误差测量系统可接受；的误差测量系统可接受； 10至至30的误差基于应有的重要性、测量设备的的误差基于应有的重要性、测量设备的成本、维修成本等可能是可接受的；成本、维修成本等可能是可接受的； 大于大于30的误差认为不可接受，应努力改进测量系的误差认为不可接受，应努力改进测量系统。统。8.8.计数型测量系统分析计数型测量系统分析 l从过程中随机选取从过程中随机选取50个零件，以获得涵盖了整个零件，以获得涵盖了整 个过程范围的零件；确认各零件的状态并进行个过程范围的零件；确认各零件的状态并进行 编号。编号。l使用使用3名评价人（操

26、作者），每位评价人对每个名评价人（操作者），每位评价人对每个 零件测量零件测量3次并记录。次并记录。(0或或1)l计算、生成评价者与评价者交叉表和评价者与计算、生成评价者与评价者交叉表和评价者与 参考交叉表。参考交叉表。接收准则接收准则A.A.KappaKappa值值0.75,0.75,则表示一至性好（最大的则表示一至性好（最大的KappaKappa值值=1.0=1.0）；）；B.B.KappaKappa值值0.75,0.75,则表示一至性不好则表示一至性不好( (当当KappaKappa值值0.400.40时时, ,不能接受不能接受) ) C.C.测量系统接受性判断：测量系统接受性判断：决定测量系统决定测量系统有效性有效性错误率错误率错误警报率错误警报率评价者的可接受性评价者的可接受性90%2%5%可接受边缘的边缘评价可接受边缘的边缘评价者者可能需要改进可能需要改进80%5%10%不可接受的评价者不可接受的评价者需要改进需要改进80%5%10%Kappa-测评人之间的一致性程度指标测评人之间的一致性程度指标20102010年上半年年上半年MSAMSA实施细则：实施细则：20102010年年MSAMSA计划：计划：感谢大家！感谢大家！