质量管理体系五种核心工具MSA-新

上海伟众汽车科技有限公司质量管理体系五种核心工具培训教材MSA(第四版)测量系统分析MeasurementSystemsAnalysis2前言测量系统分析（MSA）是汽车行业在采用质量管理体系标准ISO/TS16949时所涉及的五种核心工具之一。本教材简明阐述了四个问题：何谓测量系统？为什么要对测量系统进行分析？对测量系统分析要分析什么？如何分析测量系统？3MSA第四版快速指南测量系统类型MSA方法基本的计量型极差法、均值与极差法、方差分析法、偏倚、线性、控制图法基本的计数型信号探测法、假设试验分析法-----交叉表法复杂的计量型极差法、均值与极差法、方差分析法、偏倚、线性、控制图法不可重复的（如：破坏试验）替代方法复合系统、量具或试验标准控制图法、方差分析法、回归分析法其他替代方法其他白皮书------登陆AIAG官方网站()4极差法是一种以修正的计量型量具研究方法，它能对测量变差提供一个快速的近似值，这方法只能对测量系统提供变差的整体情况，不能将变差分解成重复性和再现性，它通常用来快速地检查以验证GRR是否有变化。均值与极差法（X&R）是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的估计值的研究方法，与极差法不同，这种方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的部分：重复性和再现性，但不能确定它们两者的相互作用。方差分析法可以用来确定量具和评价者之间的互相作用（如果存在的话）。5一、何谓测量系统定义：是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合。也就是说，用来获得测量结果的整个过程。由这个定义可以将测量过程看作一个制造过程，其产生的输出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有用的，因为这样让我们明白已经说明的所有概念、原理、工具，这在统计过程控制中早已被证实它们的作用。检验本身就是一个过程（但是一个不增值的过程）。6一般过程输入操作输出测量过程标准▲人员▲（评价人）仪器▲测量分析决定（量具）数值工作件▲（零件）程序▲环境▲上海伟众汽车科技有限公司7二、为什么要对测量系统进行分析测量系统存在变差数据的质量取决于多次测量的统计特征，一般情况下，我们要求仪器的可视分辨力最多为公差范围的十分之一。多次测量结果的变异程度，形成了测量系统变差。高质量数据——对某一特定特性值进行多次测量的数值均与该特性的参考值“接近”。低质量数据——测量数据均与该特性的参考值相差“很远”。理想的测量系统——零偏倚、零变差。理想的测量系统不存在，为什么?由于测量系统变差源：标准、人员（评价人、）仪器（量具）、工作件（零件）、程序（方法）、环境的作用结果，使得观测到的过程变差值与实际的过程变差值不相等。88实际过程的变差生产用量具的变差σ2观=σ2实+σ2测由于变差源的作用结果因此:σ2观σ2实为此，我们要对测量系统进行分析，要识别测量系统的普通原因和特殊原因，以便采取决策措施，使测量系统的变差减小到最小程度，使得测量系统观测到的过程变差值尽可能接近和真实地反映过程的变差。这就要求，测量系统的最大（最坏）的变差必须小于过程变差或规范公差。式中:σ2观：观测到的过程标准差σ2实：实际的过程（零件）标准差σ2测:测量系统标准差观察过程的变差9三、对测量系统分析要分析什么数据的质量取决于处于稳定条件下进行操作的测量系统中，多次测量的统计特征：偏倚和变差。为此，我们引伸出如下一些术语：1测量：给某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们对于特定特性之间的关系。2量具：任何用来获得测量的装置，包括计量型量具和计数型量具。3测量系统：对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。4分辨力：一个仪器测量或输出的最小刻度单位。5基准值（参考值）：人为规定的可接受的值，常被用来替代真值使用。能够获得的，可用更高一级的量具或多次测量的平均值得到。6真值：某一物品的真实数值，不可知且无法知道的。10准确度（位置变差）和精密度（宽度变差）：7准确度：与真值或参考值“接近”的程度。8精密度：每个重复读数之间的“接近”的程度。上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么119偏倚（位置变差）：观测到的测量值的平均值与真值（基准值）之间的差值。偏倚是测量系统的系统误差所构成。偏倚观测平均值基准值上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么1210稳定性（位置变差）：别名：漂移。是测量系统在某个持续时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差。换句话说。稳定性是随时间变化的偏倚值。偏倚3偏倚2偏倚1时间参考值上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么1311线性（位置变差）：就是量具在正常工作量程内的偏倚变化量；是多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。偏倚2偏倚1值N值1观测的平均值基准值无偏倚上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么1412重复性EV（宽度变差）：是由一个评价人，采用同一种测量仪器，在固定的和已定义的测量条件下，连续（短期内）多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。我们可以把重复性看作设备变差:它是设备本身固有的变差或性能——仪器的变差，是从规定的测量条件下连续试验得到的普通原因变差。重复性上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么1513再现性AV（宽度变差）：由不同评价人，采用相同的测量仪器，对同一零件的同一特性进行多次测量平均值的变差。我们可以把再现性看作评价人变差。评价人A再现性评价人C评价人B操作者B操作者C操作者A再现性上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么GRR或量具的重复性和再现性：是测量系统重复性和再现性的合成评估。1614.测量不确定度：有关被测值的数值估计范围，相信真值被包括在该范围内。测量系统变差的类型（对测量系统分析的五性）：位置变差宽度变差偏倚重复性稳定性再现性线性对测量系统研究分析可供：接受新测量设备的标准两个测量装置的比较测量设备维修前后的比较，计算过程变差及生产过程可接受性的水平绘制量具性能曲线上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么17当评估一个测量系统必须考虑三个基本问题：1、具有足够的分辨力和敏感度。测量的增量应该小于测量目的相应的过程变差或规范限。通常被称为10比1规则，也就是说测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。2、测量系统必须是稳定的，应处于统计受控状态，。这意味着在重复测量条件下，测量系统中的变差只能由普通原因造成，而不能由特殊原因造成。3、统计的特性（误差）要一直保持在期望的范围内，并且以满足测量的目的（产品控制或过程控制）：●为了产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值。●为了过程控制，测量系统地变差应该能小于制造过程变差，并能证明具有有效的解析度。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统18上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统测量系统研究的准备在控制计划中，确定使用的测量系统。在APQP第三阶段要制定测量系统分析计划，第四阶段实施测量系统分析，1、编制测量系统分析计划,通常研究对象是“控制计划”当中涉及的测量系统。2、确定评价人的人数、抽样零件的数量，及重复读数的数量等。3、评价人的选择应从日常操作该仪器的人中选择。4、样件的选择考虑MSA研究、测量系统的目的，及代表该生产过程的零件样本的可获得性。5、测量仪器应该有足够的分辨力，特性直接被读出的值至少是预期过程变差的十分之一。6、确保测量方法（如评价人和仪器）是测量特性的尺寸，并遵循已定义的测量程序。7、记录仪器刻度的最小单位。对于类比式装置，可记录最小刻度或灵敏度与分辨力极限的一半8、盲测。19变差的来源：普通原因和特殊原因。SWIPE——标准（S）、工作件（W）（即零件）、仪器（I）、人/程序（P）、环境（E）测量问题分析1、识别问题2、识别小组3、测量系统和过程流程图4、因果图5、PDSA循环（计划、实施、研究、行动）6、可能的解决方法及纠正的证明7、将变更制度化下面对简单测量系统的推荐实施方法介绍的范例，主要变差源是由于仪器（量具/设备）、人（评价者）和方法（测量程序）造成的。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统20计量型测量系统研究——指南1.确定偏倚得指南——独立样件法1)取得一个样件，并且建立起与可追溯到相关标准的参考值。如果不能得到这参考值，选择一件落在生产测量范围中间的生产件，并将他指定为偏倚分析的基准件。在计量实验室里测量该零件n≥10次，并计算这n个读值的平均值作为“参考值”。2)让一个评价者以正常方式测量样件≥10次。3)结果分析——数值法上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统214)计算n个读值的平均值XnX＝∑xi/ni=15)计算重复性标准差（σ重复性或称σr）σ重复性=max（xi）－min（xi）d2*式中：d2*可以从d2*表中查到。此时，g=1，m=n6)计算偏倚偏倚=观测到的平均测量值（X）－参考值7)计算平均值的标准误差σbσb=σr/√n上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统228)确定偏倚的t统计值ｔ＝偏倚／σb9)确定置信度，一般要求为95%（即ɑ=0.05）偏倚－d2[σb(tv,1-a/2)]/d2*≤０≤偏倚＋d2[σb(tv,1-a/2)]/d2*式中：Ｖ、d2、d2*可以从d2*表中查到。tv,1-a/2可以利用标准分ｔ布表中查到。如果0落在偏倚值附近的１－ɑ置信度界限内，则偏倚在水准上是可接受的。就是0落在“+”、“-”之间，可接收，否则拒收。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统23造成过大的偏倚的原因;仪器需要校准不适当的校准或调整仪器、设备或夹具磨损仪器质量不良基准的磨损或损坏线性误差使用了错误的量具不同的测量方法—作业准备、技巧测量的特性不对变形（量具或零件）环境—温度、湿度、振动、清洁错误的假设，应用的常数不对应用—零件的数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）在校准过程所使用的测量程序（如：使用“基准”），应该尽可能地与正常操作的测量程序一致。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统242．确定稳定性的指南1)取得一样件建立起可追溯到相关标准的参考值。如果无法取得这样件，则选择一件落在生产测量范围中间的生产零件，作为基准样件以进行稳定性分析。希望拥有位于预期测量结果的下限、上限和中限位置的三个基准件。要求对每种基准件单独的进行测量和画控制图。2)以一定的周期基础（每天/每周）测量基准件3~5次，抽样的数量和频率考虑因素包括重新校准或维修的频次、使用频次、操作条件等。3)将数据按时间顺序画在X－R控制图上4)分析控制图，如没有明显可见的特殊原因结果发生，则表明该测量过程处于稳定状态，可接受。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统25稳定性——范例为了确定某一新测量仪器的稳定性是否可接受，过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值的一个零件。该零件在计量测试室经n≥10次测量，并计算这N个读值得平均值为6.01为其参考值。小组每班测量该零件5次，共测了四周（20个子组）。收集所有数据以后，控制图就可以做出来了（见附图)控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没有出现明显可见的特殊原因影响。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统26上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统样本均值稳定性的均值-极差图6.36.26.16.05.95.85.7UCL=6.2976.021LCL=5.74601020XX1.00.50.0UCL=1.0100.4779LCL=