MSA培训教材(下载)

测量系统分析MSA第三版汽车行业质量管理核心工具培训教材2一、概述二、计量型测量系统分析重复性和再现性分析方法和接收准则偏倚分析方法和接收准则线性分析方法和接收准则稳定性分析方法和接收准则三、计数型测量系统分析小样法分析方法和接收准则解析法分析方法和接收准则课程大纲测量系统分析(MSA)一、概述测量系统的定义为什么要进行测量系统分析测量误差的来源和表达测量系统分析的要求测量系统的类型测量系统的统计特性如何进行测量系统分析策划4测量系统的定义术语定义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。量具任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格／不合格的装置。测量系统用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、方法、夹具、软件、人员、环境的集合；用来获得测量结果的整个过程。5MSA定义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。测量系统的误差由稳定条件下运行的测量系统多次测量数据的统计特性：偏倚和变差来表征。偏倚指测量数据相对于标准值的位置，包括测量系统的偏倚（Bias）、线性（Linearity）和稳定性（Stability）；而变差指测量数据的分散程度，也称为测量系统的R&R，包括测量系统的重复性（Repeatability）和再现性（Reproducibility）。测量系统的分辨率应为获得测量参数的过程变差的十分之一6为什么要进行MSA？在日常生产中，我们经常根据获得的过程加工部件的测量数据去分析过程的状态、过程的能力和监控过程的变化；那么，怎么确保分析的结果是正确的呢？我们必须从两方面来保证，一是确保测量数据的准确性/质量，使用测量系统分析（MSA）方法对获得测量数据的测量系统进行评估；二是确保使用了合适的数据分析方法，如使用SPC工具、试验设计、方差分析、回归分析等SPC（统计过程控制）和MSA（测量系统分析）的应用状况作为衡量供应商提供稳定的符合要求的产品的能力的重要参考指标。7制造过程原辅料人机法环测量测量结果合格不合格为什么进行测量系统分析？测量测量存在误差，误差导致误判。要保证测量结果的准确性和可信度。8测量系统范例例如要测量一个柱的外径，那其测量系统应包括：—测量项目—人员—测量仪器—进行测量的环境条件作为测量活动的结果，产生一个数值以表示外径9测量系统分析的目的测量系统分析的目的是确定所使用的数据是否可靠测量系统分析还可以：评估新的测量仪器将两种不同的测量方法进行比较对可能存在问题的测量方法进行评估确定并解决测量系统误差问题10测量系统分析的目的测量成本；测量的容易程度;最重要的是测量系统的统计特性。11Discrimination分辨能力Precision精密度(Repeatability重复性)Accuracy准确度(Bias偏差)Damage损坏Differencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪器和夹具间的差异)Differenceinusebyinspector不同使用人员的差异(Reproducibility再现性)Differencesamongmethodsofuse(使用不同的方法所造成差异)Differencesduetoenvironment(不同环境所造成的差异)测量误差的来源12Y=x+ε测量值=真值(TrueValue)+测量误差戴明说没有真值的存在一致测量误差如何表达13不精密精密准确不准确••••••••••••••••••••••••••••••••••测量误差如何表达14数据的质量如何评定数据质量—测量结果与“真”值的差越小越好。—数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。计量型数据的质量—均值与真值（基准值）之差。—方差大小。计数型数据的质量—对产品特性产生错误分级的概率。15数据的质量数据的质量取决于从处于稳定条件下进行操作的测量系统中，多次测量的统计特性，如：假设使用某一在稳定条件下操作的测量系统对某一特定特性值进行了几次测量，如果这些测量值均与该特性的参考值“接近”），那么，数据的质量被称为“高”；同样，如果部份或所有的测量值与参考值相差“很远”，则数据的质量很“低”16低质量数据的原因和影响低质量数据的普遍原因之一是变差太大一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境的相互作用造成的。如果相互作用产生的变差过大，那么数据的质量会太低，从而造成测量数据无法利用。如：具有较大变差的测量系统可能不适合用于分析制造过程，因为测量系统的变差可能掩盖制造过程的变差。17有关测量数据的常见问题什么是测量？将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进行的比较为什么我们需要测量数据？我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。我接受这件产品吗？过程是很好，还是需要进行调整？我们对测量数据有什么期望？准确性：数据必须告诉我们真相！重复性：重复测量必须产生同样的结果！再现性：结果不应该受检验员的影响。18什么是测量仪器？用来进行测量的任何仪器。什么是检验员（或者鉴定人）？使用测量仪器进行测量的个人或装置测量系统：不仅指量具。测量系统包括：人（及其培训）、过程（测量程序）、设备（量具或测量工具）、系统的控制点、及所有这些因素的相互作用。测量总偏差：总的观察偏差=过程偏差+测量系统偏差有关测量数据的常见问题19测量是一个能影响所观察值的中心值和偏差的过程。GR&R分析是用来分析测量系统的方法，目的是确定测量某种东西时出现的波动（误差）的大小和类型。将“测量系统”看作是会给测量数据带来额外误差的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的测量过程。任何观测数据的误差，都是部件的实际误差和测量系统误差的总和。有关测量数据的常见问题20数据分析和使用用测量系统所收集的数据用于：—控制过程—评估影响过程结果的变量及其相互关系利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对过程的影响的了解把注意力放在测量系统上，其产生的读数可在每个零件上获得重复，在每个测量人员间获得再现21标准的传递国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认可的校准机构公司标准企业的校准实验室测量结果生产现场检测设备制造厂22追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。标准的传递23使用一个可追溯的标准以提供：—比较的共同点—测量系统有效性—测量系统准确性评价—解决零件间的冲突—最直接的验证指导测量标准24为了比较的一个一致认可的值，有时也称为：—可接受的值—常规值—指定值—最佳估算值—标准测量—测量的标准基准值基准件具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。25分辨力（率）：定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力----也称为分辨率.分辨率（力）的要求:建议的要求是可视分辨率最多是总过程6σ(标准偏差)的十分之一,而不是传统的规则,即可视分辨率最多为公差范围的十分之一.26测量仪器分辨率（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%）测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的差异要大，两个部件将出现相同的测量结果。第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差异要小，部件将产生不同的测量结果。27敏感度（Sensitivity）敏感度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信号的最小输入。它是测量系统对被测特性变化的回应。敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。它通常被表示为一测量单位。影响敏感度的因素包括：一个仪器的衰减能力操作者的技能测量装置的重复性对于电子或气动量具，提供无漂移操作的能力仪器使用所处的条件，例如：大气条件、尘土、湿度28准确度(Accuracy)准确度(Accuracy)—测量的平均值是否与真值吻合?真值(TrueValue):理论上正确的值国际度量衡标准偏倚（Bias)测量值的均值与真值的距离测量系统持续地偏离目标系统错误29描述测量数据质量的统计特性通常用来描述测量数据质量的统计特性是某测量系统的偏倚（Bias）和变差（variance）。被称为偏倚的统计特性指的是数据值相对于参考（基准）值的位置。被称为变差的特性指的是数据的分布宽度。30计量型测量系统计数型测量系统测量系统的类型31测量系统的统计特性Repeatability重复性；(precision精密度)Reproducibility再现性Bias偏倚(Accuracy准确性)统计特性分为Linearity线性；Stability稳定性。通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量！Discrimination分辨力32理想的测量系统理想的测量系统在每次使用时：--应只产生“正确”的测量结果。--每次测量结果总应该与一个标准值相符。--一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。33测量系统分析（MSA）—MSA用于分析测量系统对测量值的影响—强调仪器和人的影响我们对测量系统作试验，以确定系统的统计特性值与可接受的标准作比较测量系统分析34测量系统评定的两个阶段第一阶段（使用前）—确定统计特性是否满足需要？—确认环境因素是否有影响？第二阶段（使用过程）—确定是否持续地具备恰当的统计特性？35评价测量系统的基本问题是否有足够的分辨力和灵敏度？10比1规则:测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。是否具备时间意义的统计稳定？统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制和分析是否可接受？所有的变差总和是否在一个可接受的测量不确定度的水平?36MSA目标测量不确定度一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。37测量不确定度测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可能性的总和（百分率）。总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和关键性相一致。根据测量系统分析而作出的决定包括：—使用现有的系统，同时考虑它的测量不确定度—改进系统以控制产生变差的因子。—考虑其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系统(这通常会花更多的资金，但您的MSA数据将帮助你确定并证实适当的资源。)38测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产生。校准允许对测量仪器、测量系统或标在尺上的刻度值等的指示的误差的评价。基准件本身，校准过程和环境以及校验人员也都对测量不确定度有影响。这就是要经鉴定合格的和/或有资格的实验室以及你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已做校准的数据的益处的原因。测量不确定度与校准39盲测法在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。向传统观念挑战长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。评价测量系统的关键注意点40测量系统的变差测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差人员量具材料环境方法测量值变差41环境如何影响测量结果温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足防碍正确的读数刺眼的光导致读数不正确受时间影响的材料—-如铝、塑料及玻璃湿度影响污染—-如电磁、灰尘等42测量仪器如何影响测量结果测量仪器的分类，如尺、游标卡尺测量仪器的准确度和精确度偏倚和线性重复性和再现性稳定性43测量值并不总是精确的测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作的判定测量系统的误