MSA测量系统分析课件-002.ppt

1、2023-2-11MSA测量系统分析pptMSA-测量系统分析测量系统分析pptMSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt

2、测量系统分析的目的测量系统分析的目的 现在普遍依据测量数据来决定是否调整制造过程，因此应用以数据为基础的方法的收益，很大程度上决定于所用测量数据的质量。测量数据质量是由在稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性确定。例如：假定用在稳定条件下运行的某测量系统，得到某一特性的多次测量数据。如果这些测量数据与这一特性的标准值都很“接近”，那么可以说这些测量数据的质量“高”，反之则认为“低”。MSA测量系统分析pptMSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目

3、测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt测量测量:赋值（或数）给具体物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值量具量具:用于获得测量的装置测量系统测量系统:是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt标准：标准：测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt分辨率：分辨率：测量系统检测并如实指示被测特性的微小变化的能力。被

4、测特性根据测量值分为不同的数据组，同一数据组内的零件之被测特性具有同样的数值。测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念AvgR.140.143.137.134.135.1378.009.138.143.143.145.146.1430.008.139.133.147.148.149.1432.015.143.141.137.138.140.1398.006.142.142.145.135.136.1400.010单位：单位：0.001英寸英寸AvgR.14.14.14.13.14.138.01.14.14.14.14.15

5、.142.01.14.13.15.15.15.144.02.14.14.14.14.14.1400.14.14.14.14.14.1400单位：单位：0.01英寸英寸不适当的分辨率导致错误的圆整不适当的分辨率导致错误的圆整MSA测量系统分析ppt基准值基准值真值真值测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt误差：误差：定义：定义：测量时，实际测量值（或测量平均值）与测量时，实际测量值（或测量平均值）与真值之间的差异，称为真值之间的差异，称为“误差误差”；公式：误差公式：误差 =测量值测量值 -真值真值 分类：若就误差的性质区分，一般可分为，其分类：若就误差的性质区分，

6、一般可分为，其特质如下图特质如下图 ：系统性误差：系统性误差：随机性误差：随机性误差：重大误差（粗大误差）：重大误差（粗大误差）：测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt人人为为疏疏忽忽气流气流辐射辐射噪声噪声尘埃尘埃仪器仪器环境环境观察观察温度温度归零归零负载负载水平水平磨耗磨耗混用混用干扰干扰振动振动压力压力湿度湿度记忆力记忆力读取读取视差视差量量具具误误用用标准件标准件分辨率分辨率迟滞现象迟滞现象测量误差测量误差重大误差重大误差系统性误差系统性误差随机性误差随机性误差MSA测量系统分析ppt测量数据的质量测量数据的质量:真值 基准值 一个好的或高质量的测量具备

7、哪些特点？一个差的或低质量的测量具备哪些特点？如何表征数据质量的统计特性偏倚：位置方差：分布测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念MSA测量系统分析ppt测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念正正 确确错错 误误精精 确确不精确不精确位置位置分布分布MSA测量系统分析ppt测量系统分析的项目测量系统分析的项目偏倚（Bias）稳定性（Stability）线性（Linearity）重复性（Repeatability）再现性（Reproducibility）MSA测量系统分析ppt偏倚偏倚（BiasBias）偏倚的定义为对一个被测特性的多次测量值的平均值与基准值的差值 测量系统的系统误差

8、造成MSA测量系统分析ppt稳定性稳定性（StabilityStability）稳定性（或飘移），是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值的总变差 偏移随时间的变化一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控稳定性稳定性时间时间2时间时间1MSA测量系统分析ppt当用量具在工作范围上测量不同大小的特性时，其偏倚可能是不同的。测量系统的线性便是表征在量具的工作范围内其偏倚变化规律的一个统计特性。测量系统的系统误差造成线性线性（LinearityLinearity）MSA测量系统分析ppt重复性重复性（RepeatabilityRepeatability）重复性定义：同一评价人

9、，采用同一测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差 在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差 通常指E.V.-设备变差 仪器（量具）的能力或潜能 系统内变差 基准不是必须的 影响所有的随机测量结果MSA测量系统分析ppt再现性再现性（ReproducibilityReproducibility）由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差 通常指A.V.评价人变差 系统间（条件）变差 包括重复性、实验室、环境及评价人影响再现性再现性操作者操作者A操作者操作者B操作者操作者CMSA测量系

10、统分析pptGRR或量具或量具R&R 量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性合成的评估 测量系统能力 测量系统变差的短期评估，如：“GRR”包括图形 测量系统性能 测量系统变差的长期评估，长期控制图法MSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt测量标准体系测量标准体系国家标准国家标准一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准准确度下降、成本降低、对环境准确度下

11、降、成本降低、对环境更加稳健更加稳健公司标准公司标准由公司的计量由公司的计量部门保持和使部门保持和使用用工作标准，也称为生产标准，由工作标准，也称为生产标准，由生产人员保持和使用，用来校准生产人员保持和使用，用来校准在生产设备中使用的测量系统在生产设备中使用的测量系统MSA测量系统分析ppt合格的测量系统合格的测量系统足够的分辨率和灵敏度 为了测量的目的，相对于过程变差和规范控制限，测量的增量应该很小。通常所知的十进位或10-1法则，表明仪器的分辨率应把公差（过程变差）分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。测量系统应该是统计受控的 在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于不同原

12、因而不是特殊原因造成的。这可称为统计稳定性且最好由图形法评价MSA测量系统分析ppt合格的测量系统合格的测量系统产品控制要求 对于产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性的公差评价测量系统过程控制要求 对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并且与制造过程变差相比要小。MSA测量系统分析ppt理想的测量系统理想的测量系统理想的测量系统：零方差、零偏倚和错误分类零概率；用多次测量数据的统计特性来确定测量系统的质量测量数据的变差的统计特性:偏倚(Bias)稳定性(Stability)线性（Linearity）重复性(Repeatability)再现性(Reproducibil

13、ity)MSA测量系统分析ppt相对于公差，对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域；目标目标此处：坏零件总是坏的可能作出潜在的错误决定好零件总是好的对于产品状况，目标是最大限度地作出正确的决定，有两种选择：A、改进生产过程：减少过程变差，没有零件生产在区域；B、改进测量系统：减少测量系统变差从而减少区域的面积，所有零件都在区，从而风险降低。LSLUSLMSA测量系统分析ppt测量过程示意图测量过程示意图 设备设备（量具：制造误差（量具：制造误差)人员人员（熟练程度、认真程度、读数等（熟练程度、认真程度、读数等差别差别)原材料原材料（被测对象：内部差

14、别（被测对象：内部差别)操作规程操作规程 环境环境（温度、湿度、灰尘、振动（温度、湿度、灰尘、振动)共共同同作作用用输出输出顾客测量值顾客测量值MSA测量系统分析ppt变差源变差源测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由普通原因和特殊原因造成。为了控制测量系统变差：识别潜在的变差源排除（可能时）或监控这些变差源MSA测量系统分析ppt测量系统变差测量系统变差MSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测

15、量系统的分析MSA测量系统分析ppt测量的分类测量的分类计量型数据：可以用数字表达的质量特性数据。如：厚度、压力、长度等计数型数据：只能给出定性的结果的检测数据。如：用通过/不通过量规检测孔，只能告诉通过/不通过，而不能告诉孔的大小的具体数值。MSA测量系统分析ppt如何获得数据如何获得数据 检查检查 测量测量 试验试验包括感官包括感官MSA测量系统分析ppt分析时机分析时机新生产的产品，PV有不同时，如试生产；新仪器，EV有不同时；新操作人员，AV有不同时；易损耗之仪器必須注意其分析频率；客户要求的频次。MSA测量系统分析ppt分析的步骤分析的步骤如何进行量测系统分析？如何进行量测系统分析？

16、建立必要之程序书、指导书文件，以管制所有量测系统维持在正常及最佳状态。制定计划：选择分析对象/分析项目/分析时间，确定抽样方法；须有合格之分析人员，待分析之量具，以及必要之环境。搜集足够之数据，再依据所使用之分析记录执行分析作业。盲测数据分析结论判定此量测系统是处于可接受、勉强接受或不能接受。MSA测量系统分析ppt测量系统分析的项目测量系统分析的项目偏倚（Bias）稳定性（Stability）线性（Linearity）重复性（Repeatability）再现性（Reproducibility）零件变异（Part Variation）MSA测量系统分析ppt偏倚偏倚（BiasBias）偏倚的定

17、义为对一个被测特性的多次测量值的平均值与基准值的差值 测量系统的系统误差造成MSA测量系统分析ppt偏倚偏倚（BiasBias）(例1)1位作业者测量1个零件10次，测量值如下所示：X1=0.75X6=0.80 X2=0.75X7=0.75 X3=0.80X8=0.75 X4=0.80X9=0.75 X5=0.65X10=0.70 测量平均值VA=Xi/10=0.75，已知该零件之真值VT为0.8mm，零件的制造过程变差0.70mm(制程变差=6)则Bias=VA-VT=0.750.80=-0.05%Bias100（Bias/制造过程变差）100(0.05/0.70)=7.1%MSA测量系统分

18、析ppt稳定性稳定性（StabilityStability）稳定性又称为漂移（Drift），是指不同时间测量值之变异，此量测之方式可有两种：1.以相同标准件在不同时间量测同一量具所得之变异。2.以相同量具在不同时间量测同一零件所得之变异。稳定性可右图面图形表示：稳定性稳定性时间时间2时间时间1MSA测量系统分析ppt稳定性稳定性（StabilityStability）稳定性又称为漂移（Drift），是指不同时间测量值之变异，此量测之方式可有两种：1.以相同标准件在不同时间量测同一量具所得之变异。2.以相同量具在不同时间量测同一零件所得之变异。稳定性可右图面图形表示：稳定性稳定性时间时间2时间时

19、间1MSA测量系统分析ppt当用量具在工作范围上测量不同大小的特性时，其偏倚可能是不同的。测量系统的线性便是表征在量具的工作范围内其偏倚变化规律的一个统计特性。测量系统的系统误差造成线性线性（LinearityLinearity）MSA测量系统分析ppt线性线性（LinearityLinearity）作业者测量5个不同零件，其真值分别为2.00mm，4.00mm，6.00mm，8.00mm及10.00mm，每个零件测量12次，如下页所示：0.600.400.200-0.20-0.40-0.602.004.006.008.0010.00(偏倚值)(真值)回归线MSA测量系统分析ppt线性线性（L

20、inearityLinearity）0.600.400.200-0.20-0.40-0.602.004.006.008.0010.00(偏倚值)(真值)回归线MSA测量系统分析ppt重复性重复性（RepeatabilityRepeatability）重复性定义：同一评价人，采用同一测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差 在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差 通常指E.V.-设备变差 仪器（量具）的能力或潜能 系统内变差 基准不是必须的 影响所有的随机测量结果MSA测量系统分析ppt重复性重复性（RepeatabilityRepeatability）重复性又称为量具变异，

21、是指用同一种量具，同一位作业者，当多次量测同一零件之指定特性时所得之变异，以公式表示如下：EV=，%EV100（EVTV）公式说明：EV为重复性，TV为全变异。为所有作业者执行多次量测所得之变异平均值。K1为重复性之系数，与量测次数有关。TV为全变异，TV=MSA测量系统分析ppt重复性重复性计算计算A测的所有样品测的所有样品的总平均值的总平均值XA。同样方法计算同样方法计算RB,XB,RC,Xc对每个样品由三个人所测得的对每个样品由三个人所测得的9个测试值求平均值，个测试值求平均值，计算这些均值的极差计算这些均值的极差Rp计算计算A对每个样品三次对每个样品三次测试结果的极差，测试结果的极差，

22、然后计算然后计算10 个样品个样品的极差的均值的极差的均值RAMSA测量系统分析ppt重复性重复性（RepeatabilityRepeatability）(例例2)三位作业者对三位作业者对10个零件分别量测，每个零件量测两次，数值如个零件分别量测，每个零件量测两次，数值如下表所列下表所列 MSA测量系统分析ppt重复性重复性（RepeatabilityRepeatability）MSA测量系统分析ppt再现性再现性（ReproducibilityReproducibility）由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（

23、时间）或方法的误差 通常指A.V.评价人变差 系统间（条件）变差 包括重复性、实验室、环境及评价人影响再现性再现性操作者操作者A操作者操作者B操作者操作者CMSA测量系统分析ppt再现性再现性（ReproducibilityReproducibility）(例例2)2)同例同例1 1，亦是三位作业者，亦是三位作业者1010个零件分別测量，每个零件测量两次，如下个零件分別测量，每个零件测量两次，如下表：表：MSA测量系统分析ppt再现性再现性（ReproducibilityReproducibility）MSA测量系统分析ppt零件变异零件变异（Part VariationPart Variat

24、ion）MSA测量系统分析ppt能力指数能力指数Cp-GRR对能力指数对能力指数CP的影响的影响例如，如果测量系统Cp指数是2，为了计算的（观测）指数为1.33,实际过程需要Cp大于或等于1.79。如果测量系统Cp本身是1.33，最终结果也要求是1.33，那么过程必须完全没有变差，这显然是一个不可能的条件。在采购时使用的（高等级）测量系统的GRR为10%且实际过程Cp为2.0的情况下，在采购时观测过程Cp将为1.96。这一过程是在生产中用生产量具研究时，将会观测到更大的变差（如，较小的Cp）。例如，如果生产量具的GRR为30%且实际过程Cp仍是2.0，那么观测的过程Cp为1.71。最坏的假想情

25、况是如果生产用量具不具备资格却被使用了如果测量系统的GRR实际为60%（但不知到这个事实），那么观测的Cp将是1.20。MSA测量系统分析ppt能力指数能力指数Cp-GRR对能力指数对能力指数CP的影响的影响MSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt计量型量测系统分析方法计量型量测系统分析方法 偏倚分析：独立样本法 控制图法 稳定性分析 线性分析 重复性和再现性分析（

26、GRR）极差法 均值极差法 方差分析法（ANOVA）MSA测量系统分析ppt偏倚独立样本法：取样本并建立可溯源的标准值。在工具室测量把其当作“基准值”。让一个评价人，以通常方法测量样本10次以上。相对与基准值将数据画出直方图并评价，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于n小于等于30时的解释或分析，应当特别谨慎。计算n个读数的均值偏倚观测测量平均值基准值MSA测量系统分析ppt举例稳定性 为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受，工艺小组在产品中值数附近选择了一个零件，实验室测量结果是6.01。小组每班测量这个零件5次，共测量4周（20个子组）。收集所有数据后均值

27、极差图就作出来了。控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没有出现明显的特殊原因。(The X-R control chart in the next page.)MSA测量系统分析ppt偏倚研究的分析如果偏倚从统计上非0，寻找以下可能的原因：标准和基准值误差，检查标准程序 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 仪器制造尺寸有误 仪器测量了错误的特性 仪器未得到完善的校准，评审校准程序 评价人设备操作不当，评审测量指导书 仪器修正运算不正确MSA测量系统分析ppt线性-择不少于5个覆盖量具操作范围的零件；-确认其基准值；-由仪器操作者随机测量（盲测）每个零件m10次。-计算每

28、次测量的偏倚及偏倚均值；-在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值-用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带MSA测量系统分析ppt重复性和再现性常用方法有：均值极差法：是一种可提供可对测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。与极差法不同，这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分，而不是他们的交互作用。MSA测量系统分析ppt 收集数据（零件数可超过10，最好大于15，可以减少抽样变差和结果的风险），完成GRR数据表。均值图：可以确定评价人之间的一致性（一半以上的点超出控制线）极差图：用于确定过程是否受控。如果所有的极差都受控（趋势分析不适用），则所有评价人的工作状态都是相同的。如果

29、一个人不受控，说明他的方法与其他人不同。如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善。其它图形如链图、散点图、震荡图、误差图、归一化直方图、均值基准值图、比较图等MSA测量系统分析ppt 数值的计算重复性(设备变差)EV再现性(评价人变差)AV重复性和再现性R&R=零件变差PV总变差TV=%R&R=R&R/TV%R&R=R&R/TV 用于过程的控制的测量，如SPC%R&R=R&R/Tolerance 用于产品控制的测量，如100%检验、抽样检验MSA测量系统分析ppt 如果重复性比再现性大，原因可能是：设备需要维护、量具需要重新设计增加刚度、测量的夹紧或定位需要改进、零件内

30、的变差过大；如果再现性比重复性大，原因可能是：评价人需要更好地接受如何使用测量仪器和度数培训、量具刻度盘校准部清晰。MSA测量系统分析ppt反应措施：位置误差：再校准 调零宽度误差：重新校准 量具的维护 量具的改进设计 夹具的调整 岗位操作培训 MSA测量系统分析ppt例例:游标卡尺测量一金属零部件的长度游标卡尺测量一金属零部件的长度 1.分析变差的来源。分析变差的来源。主要变差来源：主要变差来源：a.人员读数，手势，方法人员读数，手势，方法 b.卡尺本身游隙卡尺本身游隙 2.选择恰当的方法选择恰当的方法参考方法：重复性和再现性分析。参考方法：重复性和再现性分析。（前提偏倚已在控制范围内。）（

31、前提偏倚已在控制范围内。）MSA测量系统分析ppt EV,AV及R&R之接受标准如下:数值10%，测量系统可接受.10%30%，测量系统不能接受,须予以改进.必要时更换量具或对量具重新进行调整,并对以前所量测的库存品再抽查检验,如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户,协调处理对策.MSA测量系统分析ppt课程大纲测量系统分析的目的测量系统分析的目的测量和测量系统基本概念测量和测量系统基本概念测量系统的特性测量系统的特性测量系统分析项目测量系统分析项目测量系统分析的方法测量系统分析的方法计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析MSA测量系统分析ppt 计数型测量系统是测量系统中的一种，其测

32、量值是一种有限的分级数，最常见的是通过/不通过量具，其它如视觉标准，分成57个不同的等级（很好，好，一般，差，很差）不在本册讨论 这种测量系统最大的风险来自于分区的边界，最适当的方法是用量具性能曲线GPC将处理系统变差量化 两种风险分析方法 假设检验分析、信号探测理论 计数型测量系统变差源应通过人的因素及人机工程学的研究结果最小化计数型测量系统分析法计数型测量系统分析法MSA测量系统分析ppt 试验条件：20个零件、2个评价人、每人测量2次 接收准则：必须一致 样本选择准则？计数型测量系统分析法计数型测量系统分析法MSA测量系统分析ppt 不能重复测量的测量系统分析（如破坏性检验，动态测量等）考虑零件内变差更复杂的测量系统分析更复杂的测量系统分析MSA测量系统分析pptMSAMSA在质量管理体系中的应用在质量管理体系中的应用使用时机使用时机与与APQPAPQP、SPCSPC、PPAPPPAP的关系的关系与质量管理体系的关系与质量管理体系的关系MSA测量系统分析ppt 并不是所有产品和过程特性都需要测量系统分析。简单地测量工具被排除在外，但一个基本准则是看特性是否在控制计划中被识别或该特性在确定产品或过程是否可接受时的重要性，2023-2-11MSA测量系统分析ppt