MSA（测量系统分析）培训教程

精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料系列教材测量系统分析（MSA）培训教材目录第Ⅰ章测量系统--------------------------------------------------------------------------------------2第Ⅱ章测量系统的基本要求---------------------------------------------------------------7第Ⅲ章测量系统的波动-------------------------------------------------------------------------11第四章测量系统研究的准备----------------------------------------------------------21第五章计量型测量系统研究----------------------------------------------------------24第六章计数型量具研究---------------------------------------------------------------------31第Ⅰ章测量系统引言现在人们大量使用测量数据来决定许多事情﹒●如依据测量数据来决定是否调整制造过程（利用统计控制过程）﹔●测量数据可以确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系。例如，推测一模制塑料件的关键尺寸与浇注材料温度有关系。这种可能的关系可通过回归分析进行研究﹔●利用测量数据来分析各种过程﹐理解各种过程﹔●了解测量数据的质量，质量高﹐带来的效益大﹔质量低﹐带来的效益低。测量数据的质量如果测量数据与标准值都很“接近”﹐这些测量数据的质量“高”﹔如果一些或全部测量结果“远离”标准值﹐这些数据的质量“低”。表征数据质量最通用的统计特性是偏倚和方差，所谓偏倚的特性﹐是指数据相对标准值的位置﹐而所谓方差的特性﹐是指数据的分布。低质量数据最普通的原因之一是数据变差太大。一组测量的变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的，如果这种交互作用产生太大的变差﹐那幺数据的质量会很低﹐以致这些数据是无用的，因为这一测量系统的变差﹐可能会掩盖制造过程中的变差﹒管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差，这时应着重于环境对测量系统的影响﹐以获得高质量的数据﹒如果数据的质量是不可接受的﹐则必须改进﹐通常是通过改进测量系统来完成﹐而不是改进数据本身。测量系统●测量的定义：赋值给具体事物以表示它们之间关于特性的（大小、高低）的关系。●赋值的过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。●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。●将测量过程看成一个特殊的制造过程是很有用的﹐它产生数字（数据）作为输出，这样可以用SPC的方法对测量系统进行控制。事物（产品）人员操作程序数据量具（测量结果）软件设备所以测量系统定义为赋值●测量系统﹕用来对被测特性赋值的操作﹑程序﹑量具﹑设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结构的整个过程。表征数据质量的统计指标●通常用偏倚和变差来表示测量数据质量的高低；●偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值，基准值﹐也称为可接受的基准值或标准值﹐一个基准值可以通过采用更高级别的测量设备（例如﹐计量实验室或全尺寸检验设备）进行多次测量，取其平均值来确定。如果偏倚相对比较大﹐查看这些可能的原因﹕(1)基准的误差﹔(2)磨损的零件﹔(3)制造的仪器尺寸不对﹔(4)仪器没有正确校准﹔(5)评价人员使用仪器不正确﹒基准值偏倚观测的平均值图1偏倚●变差σ：多次测量结果的变异程度，常用测量结果的标准偏差σ来表述。PV=5.15σ根据统计原理：x-3σ99.73%x+3σ从统计角度和经济（测量成本和控制过程成本）角度考虑，一般采用5.15σ来表示过程变差，他包括过程统计数据的99%。案例：一测量员对基准为L=0.80mm的样品进行重复测量10次，所得到的测量结果为：0.75/0.75/0.80/0.80/0.65/0.80/0.75/0.75/0.75/0.70，求偏倚和过程变差。1）X=∑XI（i=1到10）/10=0.75偏倚=X(平均值)—L=0.75—0.80=-0.052）变差σ=R/d2=0.80-0.65/3.078（从SPC的《控制图的常数和公式表》查得）=0.04873PV=5.15σ=5.15*0.04873=0.2509结果表明，有99%的测量结果在长度为0.25的区间内。第Ⅱ章测量系统的基本要求1、测量系统要有足够的分辨力选择或分析测量系统时，我们关心的是测量系统的分辨能力，即测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力——也称为分辨力。如果测量系统没有足够的分辨力，它可能不是识别过程变差或定量表示单个零件特性值的合适系统。如果不能测定出过程的变差﹐这种分辨力用于分析是不可接受的,如果不能测定出特殊原因的变差﹐它用于控制也是不可接受的﹒●分别率：测量系统识别被测特性中极小变化的能力案例：有一量具能识别0.01cm的变化，不能识别0.001cm的变化，现有两根轴，一根轴的长度为5.561，另一根的长度为5.562，问：用这个量具测量这两根轴轴所的值分别为？●足够的分辨力是指：○测量系统的波动必须比制造过程的波动小，最多为后者的1/10；○测量系统的波动必须比公差限小，最多为公差限的1/10；即：σ≤min(σ1/10，d/10)其中：σ1：制造过程的标准差；d：表示公差限只有选上述两者中最小的一个测量系统才有条件接受。2、测量系统在规定的时间内保持统计稳定性●评价测量系统是否保持统计稳定性可以用X—R控制图；（与统计过程控制区别的是：选定标准样品在一定时间内经常反复的测量此标准样品，用测量值做控制图，考察其稳定性）做X—R的步骤：①选标准样品，并按选定的时间（如1次/天或1次/周或1次/月）对同一位置重复测量3到5次；②计算均值（X）和极差（R）；③计算上下控制限④分析控制图上有无异常现象出现；⑤消除异常原因，测量过程认为是稳定的，则可：σ=R/d2PV=5.15σ（用PV来判定过程的波动是否可以接受）⑥持续使用控制图，防止因零件老化、使用者更换出现的系统不能正常工作的现象。●保持测量系统的稳定性主要明确三个问题：①测量系统稳定的外部条件是什么？如有些测量系统在使用前需要预热5分钟才能使用②受控的测量系统是否σ较大？受控的测量系统不一定可以接受，σ越大，PV越大，即过程变差大，此时要分析原因。有些测量系统对周围环境的交互作用太敏感，则要改善测量系统对环境的敏感性。③测量系统的稳定性能够保持多长时间？用更高一级测量系统定期对其进行校准。3、测量系统要具有线性●测量系统的线性：偏倚应是基准值的线性函数。每个测量系统都有一个量程，如某温度计它的量程为：20℃到50℃。如果要求生产厂商生产的温度计从测量20℃到测量50℃的测量偏倚都是一样的是合理的。但可要求生产厂商生产的温度计在测量较低的温度（20℃）时偏倚较小，在量程较大的部分（50℃）测量时偏椅较大。但在温度计量程范围内偏椅不能跳跃式上升，而是线性“”逐渐上升。基准值基准值偏倚较小偏倚较大观测的平均值观测的平均值范围的较低部分范围的较高部分图2线性●线性=|a|×过程变差pv（也称线性指数，用它来表示量具的线性程度，计算的结果越小表示线性程度越好。）●线性指数可以看作偏倚的变差如果测量系统为非线性﹐查找这些可能原因﹕①在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；②最小或最大值校准量具的误差；③磨损的仪器；④仪器固有的设计特性。线性案例：某工厂领班对确定某测量系统的线性感兴趣，基于该过程变差，在测量系统工作范围内选定五个零件，通过全尺寸检验设备测量每个零件以确定它们的基准值，然后一位评价人对每个零件测量12次。零件随机抽取，每个零件平均值与偏倚平均值的计算如下“表1”所示，零件偏倚由零件平均值减去零件基准值计算得出。偏倚与基准值之间的交点标汇见“图3”，最佳拟合这些点的线性回归直线及该直线的拟合优度（R2）计算如下：y=b+ax式中﹕x＝基准值y＝偏倚a＝斜率∑y∑xy-(∑x---)na=———————————=-0.1317(∑x)2∑x2—————nyxb=∑----a×(∑--)=0.7367nn∑y〔∑xy-∑x---〕nR2=——————————————————=0.98(∑x)2(∑y)2〔∑x2-(-----)〕×〔∑y2-(-------)〕nn偏倚=b+ax=0.7367–0.1317×（基准值）线性=|斜率|×（过程变差）=0.1317×6.00=0.79％线性=100[线性／过程变差]=13.17%拟合优度（R2）=0.98斜率越低﹐量具线性越好﹔相反斜率越大﹐量具线性越差。零件12345试验次数基准值2.004.006.008.0010.0012.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基准值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.5表1量具数据一览表低名义高1.201.000.800.60偏0.40倚0.20-0.00-0.20-0.40-0.604.006.008.0010.00基准值图3线性图第Ⅲ章测量系统的波动测量系统波动的主要原因是量具和操作者；方法：分别考察量具、操作者和零件间引起的波动。1、重复性定义：重复性是由一个评价人﹐采用同一种测量仪器﹐多次重复测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差，记为EV，叫做量具的重复性。重复性图4重复性测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。由于仪器自身以及零件在仪器中的位置的变化导致的测量变差是重复性误差的两个一般原因。由于子组重复测量的极差代表了这两种变差，则表示极差图将显示测量过程是一致的，即极差图上显示是受控的。当极差图不受控时应该识别原因（或者是量具本身有问题、或者是使用人使用不当、或者是量具分别率不够）并加以纠正。考虑重复性的步骤：①考察测量过程是否稳定（极差图是否受控）；②计算量具的重复性EV=5.15σe(σe为测量过程中因重复性引起的标准偏差)σe=R/d2*（R为平均极差）d2*（m,g）（m为重复测量的次数g为操作人数乘以零件个数，也等于极差个数）重复性示例有两位操作者用同一个量具重复测量5个零件，每一个零件重复测量三次，所测结果如下：评价人1评价人2零件试验1234512345121722021721421621621621621622022162162162122192192162152122203216218216212220220220216212220XX平均值216.3218.0216.3212.7218.3216.3218.3217.3215.7213.3220.0216.9极差1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.0表2数据表则：m=3,g=5ⅹ2=10根据“平均极差分布的d2*值”表（新版教材P173）可查：d2*（3，10）=1.71573σe=R/d2*EV=5.15σe=5.15R/d2*=5.15R/1.72=2.99R计算R