TS16949 MSA training teaching materials

测量系统分析MSA1测量系统分析MSA培训教材测量系统分析MSA2目录MSA与ISO/TS16949一、通用测量系统指南1.1MSA手册的目的1.2术语1.3什么是测量系统1.4什么是数据的质量1.5标准的传递1.6测量系统评定的两个阶段1.7评价测量系统的三个基本问题二、评定测量系统的程序2.1测量系统研究的目的2.2测量系统特性及变差类型和定义2.3测量系统的分析2.3.1测量系统分析的目的2.3.2测量系统分辨力2.3.3测量系统的稳定性2.3.4测量系统的偏移2.3.5测量系统的重复性与再现性2.3.6测量系统的线性三、计量型测量系统研究指南3.1测量系统研究准备3.2测量系统分析实施流程图3.3确定偏倚用指南3.4确定重复性和再现性指南3.5计量型――方差分析法（ANOVA）四、计数型测量系统研究指南4.1计数型――短期研究（小样法）4.2计数型――长期研究（大样法）测量系统分析MSA3ISO/TS16949与MSA要求条文ISO/TS16949技术规范7.6.1为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。(如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究)。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。要点说明对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。ISO/TS16949手册强调要有证据证明上述要求已达到。PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。APQP手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。一、通用测量系统指南1.1MSA手册的目的━介绍MSA方法，主要用于工业界的测量系统━不作为所有测量系统分析的概念，主要的焦点是对每个零件能重复读数的测量系统。━对于其它形式的测量系统可提供参考。1.2术语━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。━测量过程：赋值过程定义为测量过程。━测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系。1.3什么是测量系统？━测量过程人→设备→材料→测量系统→数据方法→环境→输入输出图1－1测量系统分析MSA4━测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。━测量系统应具备的特性：处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。测量系统的变异性(Variability)小于过程变异性。测量系统的变异性小于技术规范界限。测量增量(increments)小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。当被测项目变化时，测量系统统计特性的最大变差小于过程变差和规范宽度较小者。1.4什么是数据的质量?━数据的用途：测量数据的使用以前更频繁、更广泛。看是否调整制造过程现在普遍依据测量数据来决定。确定两个或多个变量之间是否存有某种显著关系。━数据的类型计量型数据Variabledata计数型数据Attributedata━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（偏倚、公差）。━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。━可以用精度和准确度来表示数据的质量。精密度：指多次重复测量用一个量时各测量值之间彼此相符合的程度，它表示测量过程中随机误差的大小，常用标准差表示。准确度：指多次测量的平均值与直值相符合的程度，它表征测量系统中系统误差的大小，常用绝对误差表示，即就是偏倚。精密度与准确度分别对应着变差与偏倚。例：精密度低（变差大）精密度高（变差小）准确度低（偏倚大）准确高（偏倚小）测量系统分析MSA5练习一举出贵公司的一个测量系统，分析影响其数据变差的因素。（小组共同完成）1.5标准的传递━标准传递等级系统国际标准国家标准地方标准公司标准测量结果图1－2标准的传递━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。━校准程序：用来传递测量的程序。1.6测量系统评定的两个阶段━第一阶段（使用前）确定测量系统是否具有所需要的统计特性。确认环境因素是否对测量系统有影响？基准值偏倚较小国家实验室国家认可的校准机构企业的校准实验室生产现场检测设备制造厂测量数据变差仪器：精度、校准、读数系统等材料本身波动、温度、湿度等人、方法经验、读数、体力、精神状态、判断力等校准测量方法：适当性等环境：温度、湿度、振动、光线、辐射、电磁、防静电等测量系统分析MSA6━第二阶段（使用过程）确定是否持续地具备恰当的统计特性？通常作为该机构正常的校准程序。1.7评价测量系统的三个基本问题━评价测量系统确定三个基本问题是否有足够的分辨力？是否在一定时间内统计稳定？统计性能在预期范围内是否一致，统计特性用于过程控制和分析是否可接受？━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系统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。二、评定测量系统的程序2.1测量系统研究可提供━接受所测量设备的准则；━一种测量设备与另一种的比较；━评价怀疑有缺陷的量具的校准；━维修前后测量设备的比较；━计算过程变差所需的方法，以及生产过程的可接受性水平；━作出量具特性曲线（GPC）的必要信息。2.2测量系统特性及变差类型和定义类型定义图示分辨力（分辨能力）Discrimination(Resolution)测量系统检出并如实指示被测特性中微小变化的能力。偏倚Bias是测量结果的观测平均值与基准值的差值。其中基准值可以通过更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确认。基准值偏倚观测的平均值测量系统分析MSA7稳定性Stability在某种持续时间内测量同一基准或零件单一特性时获得的测量值总变差。稳定性时间2时间1线性Linearity在量具的预期工作范围内偏倚值的差值。观测的平均值无偏倚基准值重复性Repeatability同一评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得测量值变差。再现性Reproducibility不同评价人，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操作者B操作者C操作者A再现性图2－12.3测量系统的分析2.3.1对测量系统分析的目的━更好地了解变差的来说，这些来源可以影响系统产生的结果，可使我们能定量表示和传递特定的测量系统的局限性。━用来描述测量系统变差的分布可以赋予下列特性：位置：稳定性、偏倚、线性。宽度或范围：重复性、再现性2.3.2分辨率━分辨率：测量系统检出并如实指示被测特性中极少变化的能力。如果：测量系统没有足够的分辨力，不能识别过程变差。如果不能测出过程变差，这种分辨力用于分析是不可接受的如果不能测出特殊原因的变差，它用于控制是不可接受的（见图2－2）测量系统分析MSA8控制只有下列条件才可用于控制：与规范相比过程变差较小预期过程变差上的损失函数很平缓过程变差的主要原因导致均值偏移分析对过程参数及指数估计不可接受只能表明过程是否正在产生合格零件依据过程分布可用半计量控制技术可产生不敏感的计量控制图一般来讲对过程参数及指数的估计不可接受只提供粗劣的估计可用于计量控制图建议使用图2－2不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响1个数据分级2－4个数据分级5个或更多个数据分级测量系统分析MSA9不可接受的分辨力可能会在极差图上出现。（见图2－3）不适合的分辨力可通过极差图最好的显示出来。尤其是当极差图中显示可能只有一、二或三个极差值在控制限值内时，这种测量正是分辨力不足情况下进行的。如果极差图显示可能4个极差值在控制限值内且超过四分之一以上的极差为空，则该测量系统的分辨力·建议的可视分辨率6σσ――过程的标准差（不是公差宽度的1/10）·分辨率不足对控制图的影响平均（X）0.1440.1400.1360.0100R平均（X）10≤0.0200.14555（UCL）控制上限0.13571（LCL）控制下限极差0.01810（UCL）控制上限最小测量单位为0.001英寸(in)数据控制图(a)0.1375（LCL）控制下限控制上限0.1431（UCL）－0.1440.1400.136R极差控制上限（UCL）0.0102－0.02－0(b)最小测量单位为0.001英寸(in)数据控制图最小测量单位为0.01英寸（in)数据控制图测量系统分析MSA10测量边正是在分辨力不足情况下进行的。━为了得到足够的分辨力，建议的可视分辨率是总过程的6（标准偏差）的十分之一，即106，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。练习二例举贵公司几种测量系统计量型3种特性量具名称特性变差量具分析率计数型1种特性量具名称技术规范判定准则2.3.3测量系统的稳定性━两种稳定性测量系统稳定性概念：对于检定零件或标准随着时间变化系统偏倚的总变差。统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差，而没有特殊原因变差。━评价测量系是否保持统计稳定性可用x－R控制图，因为测量系统可以看成一个制造过程，因此用于判断过程稳定性的各过程控制图都可用来评价测量系统的稳定性。差别在于不是从生产线上随时抽样品作控制图，而是选定标准件或标准样品在一定时间内经常反复地测量此标准件或标准样品，用测量值作控制图，观察稳定性。具体操作如下：选定标准件或标准样品，在选定的时间点上，（如每日一次，或每周一次等）对其进行重复测量，如每次测量3－5次。计算平均值（X）和极差（R），并在控制图上标出。计算X图和R图的上下控制限，并在控制图上画出。分析控制图上有无异常现象出现。消除由异常原因而产生的异常后，测量过程被认为是统计稳定的，这时可估计该测量系统的过程标准差：2/ˆdR━在观察测量系统稳定性时，还要明确如下三个问题：测量系统稳定的外部条件是什么？若测量系统已近到稳定状态，但该系统的标准差或过程变差都较大，而还要设法减小系统的标准差。测量系统分析MSA11━一个测量系统的稳定性能保持多长时间？利用控制图评价测量系统稳定性保持基准件或标准样件极差图（或标准差图）出现失控时，表明存在不稳定的重复性。均值图出现失控时，表明测量系统不再正确的测量（偏移已经改变）。测量系统稳定性分析实例（见图2－4）需要一个周期（不少于半年），试生产时不能做，稳定性是长期研究的一部分。有一点超出控制限，从第七周开始出现中心限下的链在偏倚，可能需要校准测量系统。R图没有失控信号，通过估计过程时间的变差（量具的稳定性），我们可以定量的表示过程的稳定性，给定测量过程标准差，估计为384.0693.1/65.0/2dR测量系统的偏倚评价测量系统偏倚准备得到一个零件可接受的基准值是必要的，通常在工具完成或全尺寸检验设备上完成。原基准值从这些读数中获得，然这些基准值与R＆R研究中的评价人的观测平均（定为CBXX、、AX，进行比较。如果上述过程不能对所有样件进行测量，可采用下列方法：1)在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量；零件编号零件名称（产品）操作（过程）上、下偏差操作者机器量具测量单位零点值日期时间12345总计平均值　　X极差　　R备注0.60.70.60.80.80.60.30.60.70.60.60.70.80.90.50.60.748.4048.5348.200.80.30.81.20.50.21.048.4748.4348.5048.3048.4348.3048.4048.4748.4748.5348.4348.93144.604