测量系统分析MSA

1測量系統分析MeasurementSystemsAnalysis(MSA)讲师：吕小萍2測量以确定量值為目的的一組操作.–那些用預設的標准比較實物有多少單位的過程.–測量結果由一個數位和一個標準的測量單位構成。–測量結果是測量過程的輸出。3測量數據的品質測量數據的品質與在穩定的作業狀況下，由一個測量系統獲得的多個測量值的統計特性有關。–參考值（ReferenceValue）—一個作為比較參考的被認同的值–如果某一特性的測量值[接近]它的標準值，則稱此一數據的品質為[高]。–如果某一特性的測量值[遠離]它的標準值，則稱此一數據品質為[低]。4測量系統用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設備、軟件以及操作人員的集合;用來獲得測量結果的整個過程.簡單說來,就是与測量有關的一組相關的資源,活動和影響.5顧客顧客管理職責資源管理輸入實現產品輸出測量在質量管理体系中的地位量度、分析、改進持續改善質量管理體系滿意要求產品6測量在質量管理体系中的地位7制程控制8測量數据分辨率:測量系統檢出並如實指示被測特性中最小變化的能力一般的(ISO9000)要求是:分辨率需達到公差帶的十分之一到三分之一.9准确:數據的中心与標准值相近.精确:數据的變差小,集中于某點附近.測量數据好的測量數据:零偏倚零錯誤分類率10測量系統•應有特性:–處于統計控制中–系統的變异比待測物的變异小–系統的變异比待測物的公差小–系統精度(分辨率)高于待測物變异或公差精度–統計特性可能隨待測項目的變化而變化11測量系統•統計控制示意12測量系統•分辨率要求:–識別產品的好坏–識別制程的變異,不斷改善–是過程變異的十分之一–考慮一個產品,其規格為10±0.5,而產品測量使用直尺,其讀數為10,10,10,…..,這樣的測量系統有問題嗎?13用直尺測量的資料用遊標卡尺測量的資料X=1X6=X=1X6=X=2X7=X=2X7=X=3X8=X=3X8=X=4X9=X=4X9=X=5X10=X=5X10=計算：用直尺用遊標卡尺測量結果平均值；參考值（由培訓師提供）測量結果平均值與參考值之差？你的測量平均值等於參考值嗎？14測量系統變異類型与位置有關:偏倚穩定性線性与寬度有關:再現性再生性15偏倚(Bias)是測量結果的觀測平均值与基准值的差值(基准是采用更高級別的檢測設備得到的一致認可的數据)16偏倚1)首先用較高准确度的設備對基准件進行測量十次,計算平均值,得到基准值Xr.2)再讓評价人用待評价設備測量基准件至少十次以上,得到平均值Xbar.3)偏倚Bias＝Xbar－Xr4)偏倚%Bias%＝[Bias/過程變差]*100%17穩定性(Stability)是測量系統在某持續時間內測量同一基准或零件的單一特性時獲得的測量值總變差18穩定性1)選擇基准件(1-3件)2)定時(每天/星期)測量基准件(3/5次)3)根据測量數据制定Xbar-R圖4)觀察數据是否處于統計制程控制5)計算標准偏差Sigma=Rbar/d26)將標准偏差与過程變化標准偏差比較.19線性(Linearity)是在量具預期的工作范圍內,偏倚值的差值.20線性1)選擇處于測量系統工作范圍的部分零件,例如5~10件2)利用高准确度設備測量其基准值Xir.3)評价人使用待評价設備對每個零件測量12次(隨机抽取),得出零件平均值Xibar4)計算每個測量點的偏倚Biasi=Xibar-Xir5)劃出Xir-Xibar線性相關圖,計算線性斜率21線性y=b+axx---基准值y---Biasa---斜率a={Sum(xy)-Sum(x)*Sum(y)/n}/{Sum(x2)-[Sum(x)]2/n}b=Sum(y/n)-a*Sum(x/n)線性=斜率*過程變差擬合优度R2={Sum(xy)-Sum(x)Sum(y)/n}2/{[Sum(x2)-Sum(x)2/n]*[Sum(y2)-Sum(y)2/n]}22再現性(Repeatability)是由一個評价人,采用一种測量儀器,多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差23再生性(Reproducibility)是由不同的評价人,采用相同的測量儀器,測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差24R&R极差法(Range法)1)采用兩個評价者測量數個零件(一般5個零件以上),得到Xa,Xb2)計算每個零件的測量极差Ri=Xa-Xb3)計算平均极差Rbar=Sum(Ri)/n4)計算測量變差GR&R=5.15*Rbar/d25)計算%GR&R=[GR&R/過程變差]*100%(見學員教材P.25)25R&R均值和极差法(Average&Range法)1)采用多個評价者測量數個零件(一般5個零件以上)2)讓評价者多次測量每個零件(不知編號),記錄結果.3)對數据進行再生性和再現性分析.(見學員教材P.26-43)26R&R均值和极差法(Average&Range法)再現性(Repeatability)-原理:評价者多次測量同一物品的差距即再現性實際上是設備的變异引起-用多個人多個產品統計平均值代表性更高EV=(Rbar)bar*K1(K1是常數)27R&R均值和极差法(Average&Range法)再生性(Reproducibility)-原理:每個評价者測量同一物品的差距即再生性實際上是人的操作的變异引起-用多個人多個產品統計平均值最大差距代表-考慮消除再現性影響AV={[(Xbar)DIFF*K2]2-[EV2/nr]}1/2(K2是常數)28R&R均值和极差法(Average&Range法)產品/制程變差-原理:測量值的變化范圍-使用多人平均值的變化范圍(去除測量者差异)PV=Rp*K3(K3是常數)總變差TV=[(GR&R)2+PV2]1/2如已知過程變差Sigma,也可TV=5.15*Sigma29R&R均值和极差法(Average&Range法)EV%=(EV/TV)*100%AV%=(AV/TV)*100%%R&R=(R&R/TV)*100%%PV=(PV/TV)*100%注意:各因素占總變差的百分數和不等于100%30GR&R研究1)在測量系統的穩定性不足或不知的情況下進行GR&R的研究是毫無意義的2)樣品必須從過程中選取並代表其整個工作范圍3)評价者的測量是盲測,否則因為心理作用而使結果偏差4)Xbar-R圖需与計算前進行分析A)R圖應受控B)Xbar圖應有一半或更多落在控制限之外.31GR&R研究誤差在10%以下測量系統可以接受誤差在10%—30%之間考慮到應用的重要性、量規的成本、維修費用等因素,可能也可以接受。誤差超過30%測量系統需要改善，盡力找出問題所在並加以改正。32計數型量具研究計數型量具僅將物品/制程的特性与指定限制值比較,而結果僅有接受或拒收兩种.例如:一般的外觀檢查對色金屬探測儀針規33計數型量具研究(短期方法)1)選擇2位評价者,20個待測物(有合格,也有不合格)2)每個人對待測物測量2次(不知編號)3)如果所有測量結果一致則接受該系統,否則應改進或從新評价該系統.34GO/NO—GO量規資料零件測量者1測量者2123456789101112131415161718192035計數型量具研究(長期方法)1)在制程變化范圍內選擇8個待測物2)每個待測物用量具測量20次,紀錄每個待測物合格次數a3)最小待測物的a=0,最大待測物的a=204)其它6個待測物的a介于1到19之間,如果不符,選取額外測量點.5)計算各待測物的接收概率Pa6)繪制Pa正態概率圖,計算再現性R36計數型量具研究(長期方法)Pa=(a+0.5)/m當a/m0.5,a0Pa=(a-0.5)/m當a/m0.5,a20Pa=0.5當a/m=0.5偏倚Bias=XT(Pa=0.5)-下限再現性R=[XT(Pa=0.995)-XT(Pa=0.005)]/1.08t=(31.1*Bias)/R當t＞2.093時,偏倚明顯偏离零37