MSA第四版讲议

MSA测量系统分析内容：•为什么要进行MSA？Why？；•什么是MSA？What？；•什么时候进行MSA？When？；•如何进行MSA？How？；目的：理解进行过程能力分析的重要性；掌握量测系统评估指数;掌握如何评估量测系统的分辨率为什么要进行MSA？我（你）的测量数据是可靠的吗？测量系统有足够的分辨力吗？两年内量具的结果能否保持一致？为什么不同的测量人员得到的结果不同，我应该相信谁？量具测量重复测量时结果也不尽相同，应该如何取值？……为什么要进行MSA？因此我们需要：通过一系列的科学方法——确保具有合适分辨力和小的测量系统误差的测量系统。什么是MSA？测量系统：指被测试特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，是用来获得测量结果的整个过程。量具：指任何用来获得测量结果的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。测量系统的分辨率：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）。误差：实际测量值(或测量平均值)与真值之间的差异，称为误差。若就误差的性质区分：系统性误差、随机性误差、重大误差什么是MSA？影响测量系统的因素:量具(Gage)人(People)测量技术(MeasurementTechnique)测量程序(MeasurementProcedure)软件(Software)环境(Environment)其它因素(OtherFactors)什么是MSA？测量系统的分辨率的意义：如果测量系统没有足够的分辨率，它不能识别过程变差以及定量表示单个零件的特性值；不适合的分辨率可以通过极差图方便地显示出来。请看下页的极差图？如何判断测量系统的分辨率是否足够？极差图什么是MSA？如何判断测量系统的分辨力是否足够？判断准则：当极差图显示可能只有一、二或三个极差值在控制限值内时，或可能4个极差值在控制限值内且超过四分之一以上的极差为零时，都反映了测量系统没有足够的分辨率/力。建议：可视分辨率最多是总过程的6σ（标准偏差）的十分之一（而不是公差范围的十分之一）。标准偏差公式：S=Sqrt[(∑(xi-x拨)^2)/（N-1）]公式中∑代表总和，x拨代表x的均值，^2代表二次方，Sqrt代表平方根。例：有一组数字分别是200、50、100、200，求它们的标准偏差。x拨=(200+50+100+200)/4=550/4=137.5S^2=[(200-137.5)^2+(50-137.5)^2+(100-137.5)^2+(200-137.5)^2]/(4-1)标准偏差S=Sqrt(S^2)什么是MSA？测量系统变差的分布特征：反映测量值相对于标准值的位置：偏倚(Bias)稳定性(Stability)线性(Linearity)反映测量值的分散程度—方差，也即R&R：重复性(Repeatability)再现性(Reproducibility)零件间变差什么是MSA？偏倚：测量结果的观测平均值与基准值的差值（也叫准确度）；基准值偏倚观测的平均值什么是MSA？偏倚较大，可能的原因：标准或基准值误差；检验校准程序仪器磨损；维护或修理制造的仪器尺寸不对；仪器测量了错误的特性；仪器校准不当；复查校准方法评价人员使用仪器不当；复查检验说明书仪器修正计算不正确量具偏倚的工作指南1.用标准值或高等级量具，如完全尺寸检验设备，获得可接受基准值2.用测量室或完全尺寸检验设备3.由同一评价人对同一零件作至少10次测量4.相对基准值作直方图，以判断是否存在特殊原因5.计算：读数的均值偏倚=观测值均值-基准值偏倚范例观测次数外径观测值Bias15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0均值(X-bar)=6.0067偏倚=观测均值-基准值=6.0067-6.0=0.0067标准偏差σr=(6.4-5.6)/3.553=0.22514均值的标准偏差==0.22514/(sqrt15)=0.05813t=0.0067/0.05813=0.115395%置信区间：-1.118500.1319结论：偏倚是可以接受的，同时假定实际使用不会导致附加变差源同一作业员对一个轴的外径作了15次测量，数据如下：,基准值为6.0，是一个基准值，即假定产品与原样一致。估计偏倚：均值的标准σb=:σr/√mt统计量：偏倚/σb95%偏倚置信区间｛［偏倚-(d2*σb*tα)/d2*］［偏倚＋(d2*σb*tα)/d2*］什么是MSA？稳定性：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；（或称飘移）时间1时间2稳定性什么是MSA？可利用平均值—极差控制图来研究稳定性XbarchartbyOperator32110.90.80.70.60.50.4UCL0.88CL0.807LCL0.735RchartbyOperator3210.120.110.10.090.080.070.060.050.040.030.020.010UCL0.125CL0.038LCL0什么是MSA？平均值失控表示：系统不再正确地测量（偏倚已经改变）可能的原因：需要校准等极差图失控表示：不稳定的重复性可能的原因：部件松动、气路堵塞、电压变化等量具稳定性分析量具稳定性工作指南1.使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本2.定期（天、周）对标准件作3至5次测量(根据测量系统的具体情况而定)3.把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出注：要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图4.根据通常的SPC要求作评估（稳定？）5.将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性什么是MSA？线性：量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。量程较低部分量程较高部分什么是MSA？线性图其中：x:基准值y:偏倚y=a+bx，b：斜率什么是MSA？线性的表达方式：线性回归直线的拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系.线性=|斜率|×（过程变差）%线性=100[线性/过程变差]拟合优度（R2）用来推断偏倚与基准值之间的线性关系,其取值范围为[0,1],越接近于1表示线性关系越强。注意:线性是由最佳拟合直线的斜率而不是拟合优度的值确定的，一般地，斜率越低，量具线性越好。量具线性分析量具线性工作指南1.选择可在测量系统不同工作范围作测量的5-8个零件2.用完全尺寸检验设备确定每个零件的基准值3.由一个评价人和同一量具测量所有零件4.每个零件重复m≥10次测量5.结果分析—作图法（参见偏倚分析）6.计算零件的偏倚和偏倚均值。7.将计算出的偏倚由小到大排序8.以偏倚均值(Y-轴)对基准值(X轴)建立散点图9.线性由这些点的最佳拟合直线的斜率确定。一般说来，斜率越小表示线性越好10.计算量具的线性指数什么是MSA？测量系统非线性的可能原因：在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；最小或最大值校准量具的误差；磨损的仪器；仪器固有的设计特性；……什么是MSA？重复性：由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值的变差。主要反映：量具变异。重复性什么是MSA？重复性的计算公式：)),(%.(99,15.5)(.,)(222可从附表一中查得量乘以评价人数量及零件数依赖于试验次数布测量结果的代表正态分为仪器变差或重复性为重复测量的平均极差式中的估计为变差重复性标准偏差或仪器gmddREVRdRe什么是MSA？产生重复性的一般原因：仪器自身；零件在仪器中位置变化。什么是MSA？极差控制图分析重复性如果所有极差都受控，则仪器变差和测量过程在研究期间是一致的；如果一名评价人失控，那么他的方法与其他人不同；如果所有评价人都失控，则必须改进测量技术；什么是MSA？再现性：由不同的评价人，采用同一个的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。主要反映:人的变异评价人A评价人C评价人B什么是MSA？再现性的表达方式：再现性的标准偏差：σo=Ro/d2(Ro为评价人最大平均值减去最小平均值)。再现性AV=5.15Ro/d2。(d2的值取决于评价人的人数m和参与计算的极差的个数g=1,可从附表一中查得)由于量具变差影响了该估计值，必须通过减去重复性部分来调整。调整后的再现性的标准偏差：σo=AV/5.15.,:])()15.5([]15.5[222试验次数零件数量式中校正过的再现性rnnrdRAVeo什么是MSA？再现性研究：均值控制图（评价人对每个零件的平均值绘制而成）如果只有30%或少于一半的平均值在限值外，则测量系统不足以检测出零件间变差。注意：控制限以重复性误差为基础而不是零件间变差。什么是MSA？重复性与再现性之间比较：如果重复性＞再现性：仪器需要维护；量具应重新设计来提高刚度；夹紧和检验点需要改进；存在过大的零件内变差；如果再现性＞重复性：评价人需要更好的培训如何使用量具和读数量具刻度盘上的刻度不清楚；需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性什么是MSA？零件间变差：由同一或不同的评价人，采用同一个的测量仪器，测量不同零件的同一特性时零件测量平均值的变差。零件间标准偏差：σp=Rp/d2（Rp为样品平均值极差）。零件间变差：PV=5.15Rp/d2。(d2取值取决于量具研究使用的零件数m和参与计算的极差个数g=1，可从附表一中查得)。什么是MSA？好的测量系统应该具备：统计稳定性：只有正常原因没有异常原因测量系统的变差过程的变差测量的分辨率=1/10*[5.15*过程变差]线性较好保证测量结果的一致性;什么是MSA?测量系统R&R计算公式%100/%:%100]/&[&%:%100/%:%100/%:TVPVPVTVRRRRTVAVAVTVEVEV差的百分比零件间变差占总过程变变差的百分比测量系统变差占总过程过程变差的百分比测量系统的再现性占总过程变差的百分比测量系统的重复性占总tpmtmoemTVRR15.515.5&2222总过程变差总过程标准偏差测量系统变差测量系统标准偏差量具R&R分析量具R&R工作指南1.在测量系统使用者中选出2-3个评价人2.抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差3.把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见4.如果测量程序文件中有规定，则对量具作校准5.由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察员记录测量结果6.由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得的读数7.重复第5和第6步，用不同的随机组合测量8.对每个评鉴员的读数计算均值和极差9.用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值10.计算表示设备变差的重复性11.计算表示评鉴人员变差的再现性12.计算GR&R并转换成百分比13.计算零件变差并转换为百分比14.计算总变差测量系统的接受准则偏倚：95%置信度下，0落在置信区间内（注意:不再是10%）线性：“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内GR&R低于10%—测量系统可接受；10%至30%—根据应用的重要性、量具成本和维修的费用等可能是可接受的；大于30%—测量系统需要改进。ndc≥5什么时候进行MSA？传统上:根据经验制造商建议无科学的方法太短资源浪费不必要的活动太长采取不正确的测量系统的危险度增大什么时候进行MSA？测量系统研究准备计划要使用的方法；确定评价人的数量、样品数量及重复读数次数；从日常操作该仪器的人中挑选评价人；样品必须从过程中随机选取并代表整