MSA理论及实用-培训教程

1测量系统分析MeasurementSystemsAnalysisMSA培训教材理论及实用篇2顾客顾客管理职责资源管理输入实现产品输出测量在质量管理体系中的地位量度、分析、改进持续改善质量管理体系满意要求产品3实施MSA的目的和意义在产品的质量管理中，数据的使用是极其频繁和相当广泛的，产品质量管理的成败与收益在很大程度上决定于所使用数据的质量，所有质量管理中应用的统计方法都是以数据为基础建立起来的。为了获得高质量的数据，必须对产生数据的测量系统要有充分的理解和深入的分析。在QS9000（或ISO/TS16949等）汽车业质量体系中，均具有针对测量系统分析的强制性要求，亦即：企业除应对相关量具（或测量仪器）执行至少每年一次的定期校正以外，还必须对其实施必要的测量系统分析（即：MSA）。MSA的目的是：汽车整车厂（顾客）认为汽车零组件生产厂家若仅针对量具定期校正，并不能确保产品最终的测量品质，校正只能代表该量具在特定场合（如校正场所）的某种偏倚状况，尚不能完全反映出该量具在生产制造现场可能出现的各种变差问题；因此，对于汽车零组件生产企业来说，为避免可能存在的潜在零件质量问题及顾客车辆可能因此而被召回的风险，必须对相关的测量系统进行分析。MSA目前除了已被汽车零组件生产企业所应用之外，同时也被广泛运用于其他行业。4实施MSA的范围按照TS16949：20027.6.1测量系统分析的要求，凡是控制计划中提及的测量系统都要进行测量系统分析。5基础篇6课程内容（基础篇）MSA的重要性测量系统分析的对象测量系统误差来源测量基础术语测量系统统计特性理想的测量系统测量系统应有的特性测量系统变异性的影响7MSA的重要性如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。制程原料人机法环测量测量结果好不好测量8MSA分析的对象QS-90004.11.4为分析再各种测量和实验设备系统测量结果中表现的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统。此项要求就是包含控制计划中提及的产品特性和过程特性。9测量误差y=x+ε测量值=真值(TrueValue)+测量误差真值存在吗？一致性10真值测量过程的目标是零件的“真”值，希望任何单独读数都尽可能地接近这一读值(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。然而，通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的“基准”值，使用较高级别分辨率的测量系统的结果，且可溯源到NIST，可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代，这些术语通常互换使用。11MSA误差来源12测量系统变异－因果图13测量系统的组成量具：任何用来获得测量结果的裝置。测量系统：量具(equipment)测量人員(operator)被测量工件(parts)程序、方法(procedure,methods)上述几点的交互作用14测量误差的来源1仪器方面：Discrimination(分辩力)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)15测量误差的来源2不同检验者的差异Differenceinusebyinspector(Reproducibility再现性)训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度指导书的误解16测量误差的来源3不同环境所造成的差异（Differencesduetoenvironment）温度湿度振动照明腐蚀污染(油脂)17测量误差的来源4方法方面：Differencesamongmethodsofuse测试方法测试标准材料方面（被测量的工件）：准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异18测量基础术语19关于测量测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的值定义测量值。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；用来获得测量结果的整个过程。20数据计量型数据：一组条件下观察结果的集合，是连续的(一个量值和测量单位)计数型数据：离散的属性数据或计数数据如：成功／失败好／坏通过／不通过等统计数据21标准用于比较的可接受的基准；用于接受的准则；已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受；基准值。22分辨力、可读性、分辨率最小的读数单位、刻度限度；由设计决定的固有特性；测量或仪器输出的最小刻度；1:10经验法则（过程变差与公差较小者）。23准确度观测值和可接受基准值之间一致的接近程度。偏倚观测值和可接受基准值之差。稳定性偏倚随时间的变化，又称漂移。线性整个正常操作范围内，偏倚的改变。位置变差24校准在规定的条件下，建立测量装置和已知基准值和不确定度的可溯源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。校准周期两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量装置的校准参数被认定为有效的。25精密度重复读数之间彼此的接近程度。重复性EV设备变差-仪器（量具）的能力或潜能，四同。再现性AV人的变差-人、环境（时间）、方法的误差，三同。一致性重复性随时间变化的程度。影响一致性的因素是变差的特殊原因宽度变差均一性正常操作范围内，重复性的变化（重复性的一致性）。26量具R&R一个测量系统的EV重复性和AV再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。27测量系统误差用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。28零件变差PV与测量系统分析有关，对一个稳定过程零件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时间的变差。总变差TVGR&R和PV合成变差的估计。29溯源性在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念，溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是：测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确度的不间断的比较链相联系。30测量不确定度1不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量。简单的表达式：真值=观测到的测量(结果)±UU=扩展不确定度。扩展不确定度是测量过程中合成标准误差Uc，乘以一个代表所希望的置信范围中的正态分布的分布系数(K)。ISO/IEC测量中不确定度指南确定了足以代表正态分布的95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2，U=KUc。31测量不确定度2合成标准误差Uc包括了在测量过程中变差的所有重要组成部份。在大多数情况下，按着本手册完成的测量系统分析的方法可以用来定量确定测量不确定度的众多来源。简单的表达式被定量表示为：Uc2=σ2偏倚+σ2GRR+σ2稳定性+σ2一致性+σ2其它定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所预计的准确度是适宜的。32测量不确定度和MSA区别测量不确定度和MSA的主要区别是：MSA的重点是了解测量过程，确定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充份性。MSA促进了解和改进(减少变差)。不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并希望包括测量真值。33不确定度和测量误差区别测量值概率分布曲线均值+3+3真值1测量误差不确定度范围34测量系统统计特性35测量系统的统计特性Bias偏倚(Accuracy准确性)Repeatability重复性(precision)Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性36偏倚(Bias)基准值观测平均值偏倚偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。基准值（真值）的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。37造成过份偏倚的可能原因仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好线性误差应用错误的量具不同的测量方法─设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境─温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误38重复性(Repeatability)EV重复性指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差（四同）39重复不好的可能原因零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。违背假定：稳定、正确操作仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好应用错误的量具量具或零件变形，硬度不足应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差)40再现性(Reproducibility)AV由不同操作人员，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（三同一异）再现性41再现性不好的可能潜在原因零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响违背研究中的假定仪器设计或方法缺乏稳健性操作者训练效果应用─零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)42线性是指量具在预期作用范围内偏倚值的差异。与仪器的量程有关。基准值较小的偏倚较大的偏倚测量平均值(低量程)基准值测量值无偏倚有偏倚线性(Linearity)基准值测量平均值(高量程)43线性误差的可能原因仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护—通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；—设计或一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法—设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响—温度、湿度、震动、清洁度；其它—零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。44稳定性(Stability)稳定性时间1时间2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总变差。45不稳定的可能原因仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护─通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法─装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化─温度、湿度、振动、清洁度违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、