MSA分析（PPT70页)

1测量系统分析培训(MSA)我们共同的课堂约定–请将手机调到静音或关掉–请勿任意走动、交谈、接听电话–保持教室宁静并按照座位就坐–请准时到课，不要随便走出测量(Measurement)对某具体事物赋予数字(或数值),以表示它们对于特定特性之间的关系.赋予数字的过程被定义为测量过程,而数值的指定被定义为测量值量具(Gage)是指任何用来获得测量的装置.经常是特别用在工厂现场的装置,包括通/止规(GO/NOGO)第一章术语/定义第一章术语/定义测量数据的质量在稳定条件下,使用某测量系统对某特定特性值进行多次测量,如果这些测量值与该特性值的参考值”接近”,那么数据的质量就称为”高”;同样,如果部份或所有的测量值与参考值相差”很远”,则称数据的质量很低.通常用描述测量数据质量的统计特性是某测量系统的偏倚(相对于参考值的位置)及变差(数据的分布宽度)测量系统(Measurementsystem)是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估,其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合;也就是说,用来获得测量结果的整个过程。第一章术语/定义真值(TrueValue)真值是被测零件的“实际值”,尽管该值不被知道且无法知道,但它是测量系统的目标,所有个别的值尽可能的(经济的)与该值接近.参考值常被当作真值的最佳近似值.第一章术语/定义可追溯性(Traceability)通过一个完整的比较链追溯到规定的参考标准(通常为国家或国际标准)的测量特性或标准值,都具有一定的不确定度.在工业界的许多情况,测量的可追溯性可能追溯到顾客和供方双方同意的参考值或一致的标准.第一章术语/定义生产用量具工作标准参考标准国际(国家)标准分辩力(Discrimination)是指一种测量仪器能够检测并忠实地显示相对于参考值的变化量.通常也被称为可读性或解析度.10:1规则:测量设备要能分辩出过程变差的至少十分之一以上.第一章术语/定义测量不确定度(Uncertainty)是国际上用来描述一测量值质量的术语.不确定度是测量可靠性的一种量化的表达.这种概念可简单的表达为:测量实际值=测量的观察值(结果)±U不确定度是测量值的范围、通过一个置信区间的定义、与测量结果相关,并预期包括测量的真值.MSA专注于理解某测量过程,确定这测量过程中误差的大小,并评估这测量系统是否适用于产品和过程的控制;MSA提升理解和改进(减小变差).第一章术语/定义测量系统分析测量系统分析是用于确定测量装置与零件变差或公差相比的误差。观测值=真值+测量误差总变差=产品变差+测量变差–在进行SPC前必须进行MSA。第一章术语/定义位置变差(LocationVariation)1.准确度(Accuracy):与真值或可接受的参考值“接近”的程度.2.偏倚(Bias):观测到测量的平均值与参考值之间的差值,是测量系统的系统误差所构成.第二章测量系统变差位置变差(LocationVariation)3.稳定性(Stability)随时间变化的偏倚值.别名:漂移(drift)※一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计上受控状态.第二章测量系统变差位置变差(LocationVariation)3.线性(Linearity):在量具工作量程内的偏倚变化量,是测量系统的系统误差所构成.第二章测量系统变差宽度变差(Widthvariation)1.精确度(Precision):每个重复读数之间的”接近”程度,是测量系统的随机误差所构成.2.重复性(Reproducility):一个评价人使用同一测量仪器,对同一零件的同一特性进行多次测量下的变差.通常称为E.V—设备变差(EquipmentVarition)第二章测量系统变差宽度变差(Widthvariation)3.再现性(Reproducibility):不同评价人采用相同的量具,测量同一个零件的,同一个特性的测量平均值的变差.第二章测量系统变差系统变差(SystemVariation)1.能力(Capability)短期内读数的变化量2.性能(Performance)长期读数的变化量,以总变差为基础.3.不确定度(Uncertainty)有关被测值的数值估计范围,相信真值都被包括在该范围内.第二章测量系统变差变差来源与所有过程类似,测量系统的变差来源是由于普通原因和特殊原因造成的.为了控制测量系统的变差:1.识别潜在的变差来源2.消除(如有可能的话)或监控这些变差的来源.S.W.I.P.E被用来表示一个普遍化的测量系统为了达成被要求的目标,有六个必要因素.可以考虑作为整个测量系统的一个误差模型.S:标准W:工作件(零件)I:仪器P:人/程序E:环境第二章测量系统变差测量系统研究目的获得测量系统与所处环境有相互作用时,其产生的测量变差的类型和结果的讯息,应用这种研究可提供:●接受一新测量设备的准则●一个测量装置与另一个测量装置的比较●评价一个疑似不充分量具的依据●测量设备维修前后的比较●为计算过程变差以及生产过程可接受程度的必要构成元素●描绘量具性能曲线必要的信息.量具性能曲线是指接受某●一零件真值的概率.第三章计量型测量系统的研究●TS16949要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验装置进行测量系统分析。测量系统研究的准备1.计划所使用的方法:有些量测系统可以忽略再现性的影响,例如:只需按一下按钮,测量结果就可以打印出来的测量系统2.应该事先确定评价人的人数,抽样零件的数量,及重复读数的数量等(注意:考虑尺寸的关键性,零件的形态)3.评价人应该从那些正常操作该仪器的人员中选择第三章测量系统分析和研究第三章测量系统分析和研究测量系统研究的准备4.样品的选择:能代表生产过程变差的样品5.仪器应该有足够的分辩力,例如:如果过程变差为0.01,则量测设备应该读出0.001的变化量.确保测量方法是测量特性的尺寸,并遵循已定义的测量程序.稳定性研究步骤:1.取得一样件并建立其可追溯到相关标准的参考值.2.以一定的周期基础(每天、每周)测量基准件三到五次3.将数据按时间顺序画在X&R图或X&S控制图上4.结果分析--------图示法建立控制限,使用控制图分析法来评价是否有不受控或不稳定的情况.第三章测量系统分析和研究稳定性研究范例为了确定某一新测量仪器的稳定性是否为可接受,过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值的一个零件.该零件被送到了测量实验室,经测量其参考值确定为6.01.小组每班测量该零件5次,共测了四周(20个子组);收集到所有数据后,画出了X&R图.从控制图分析表明测量过程处于稳定状态,因为没有明显可见的特殊原因结果发生第三章测量系统分析和研究用于稳定性分析的控制图第三章测量系统分析和研究6.3UCL=6.267LCL=5.746CL=6.021子组010206.26.16.05.95.85.7样件平均UCL=1.010LCL=0CL=0.4779样件极差0.50.01.0造成不稳定的可能因素:◎仪器需要校准,缩短校准周期◎仪器或设备或夹具的磨损◎正常的老化或损坏◎维护保养不好---空气,动力,液体,过滤器,腐蚀,尘土,清洁◎基准的磨损或损坏,基准的误差◎不适当的校准或使用基准设定◎仪器质量不好---设计或符合性◎仪器缺少稳健的设计或方法◎不同的测量方法—作业准备,载入,夹紧,技巧◎环境变化—温度,湿度,振动,清洁◎错误的假设,应用的常数不对◎应用—零件数量,位置,操作者技能.疲劳,观测误差(易读性,视差)第三章测量系统分析和研究偏倚研究步骤:1.取得一个样件,并且建立其与可追溯到相关标准的参考值.(可以在工具室里测量该零件n≥10次,并计算这n个读值的平均值,将该平均值视为参考值)2.让一个评价者以正常方式测量样件n≥10次3.结果分析----图示法画出这些数据据相对于参考值的直方图.使用专业知识评审这直方图,从而确定是否存在任何特殊原因或异常点.如果不存在,继续分析.对n＜30时,对任何的解释或分析时,要能特别注意.第三章测量系统分析和研究偏倚研究结果分析---数值法4.计算n个读值的平均值:X=∑Xi/n5.计算重复性标准差:σ重复性=公式中d2可从查表确定,取g=1,且m=n.(g:子组的数量,m:子组的大小)最大值(Xi)-最小值(Xi)d2第三章测量系统分析和研究nn=1偏倚的研究6.确定偏倚的t统计值偏倚=观测到的平均测量值—参考值σb=σr/√nt=7.如果0落在偏倚值附近的1-α置信度界线内,则偏倚在α水准上是可以接受的.偏倚-「σb〔tv,1-α/2〕」≤0≤偏倚+「σb〔tv,1-α/2〕」公式中:v可以查表得到,tv,1-α/2可以利用标准t分布表中查到※如果α置信度水准不是使用预设值0.05(95%置信度),则应该得到顾客的同意.偏倚σb第三章测量系统分析和研究偏倚研究范例一个制造工程师对一个已证明没有线性误差,且基于一份已文件化的过程变差描述来评价测量系统偏倚:在该测量系统操作范围内选取了一个零件,通过对该零件进行了全尺寸测量来确定它的参考值,然后由主要操作者测量该零件15次.数据如下:第三章测量系统分析和研究偏倚研究数据表测量次数序号测量值(参考值=6.00)偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0第三章测量系统分析和研究通过使用散布图和统计软件,得到了直方图和数值分析结果频率5.66.26.36.45.96.06.15.85.701234偏倚研究的直方图第三章测量系统分析和研究数值分析结果第三章测量系统分析和研究n(m)平均值X标准差σr平均值的标准误差,σb测量值156.00670.225140.05813参考值=6.00,α=0.05,g=1,d2=3.55统计的t值df显著的t值偏倚偏倚的95%置信度区间下限上限测量值0.115310.82.2060.0067-0.12150.1319由于0落在偏倚置信度区间内(-0.1215,0.1319),该测量系统偏倚是可以接受的,在实际使用时不会带来额外的变差来源.偏倚研究的分析如果偏倚在统计上不等于0,检查是否存在以下原因:●基准件或参考值有误,检查制定标准件的程序●仪器磨损(会在稳定性分析中呈现出来)●仪器产生错误的尺寸●仪器所测量的特性有误●仪器没有经过适当的校准(对校准程序进行评审)●评价者使用仪器的方法不正确(对作业指导书评审)●仪器纠正的指令错误如果偏倚不能调整到零,通过变更程序(如:对每个读值根据偏倚进行修正)还可能继续使用该测量系统,但要取得顾客同意.第三章测量系统分析和研究线性研究步骤1.由于存在过程变差,选择g≥5个零件,使这测量涵盖这量具整个工作量程.2.对每个零件进行全尺寸测量,从而确定其参考值,并确定涵盖了这量具的工作量程3.让经常使用该量具的操作者测量每个零件m≥10次(要随机选取零件,从而减少评价人对测量中偏倚的”记忆”结果分析----图示法4.计算零件每次测量的偏倚,以及每个零件的偏倚平均值.偏倚i,j=Xi,j—(参考值)i;再计算:第三章测量系统分析和研究j=1mm偏倚=∑偏倚i,j线性研究5.在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚及偏倚的平均值(参见图)6.应用以下公式,计算并画出最合适的线及该线的置信度区间.对最合适的线,用公式:式中Xi=参考值,Yi=偏倚平均值,以及第三章测量系统分析和研究∑x-(∑x)/(gm)22∑xy-(∑x∑y/(gm))a==斜率(slope)Y=axi+bb=y-ax=中心(intercept)对于一个已知的x0,α置信区间为:上限:下限:式中:b+ax-｛t(gm-2),(1-α)/2〔1/(gm)+s*√(x0-x)/∑(xi-x〕｝22b+ax+｛t(gm-2),(1-α)/2〔1/(gm)+s*