MSA(实用篇)

1MSA（实用篇）•概念•公式•原理•操作方法•判定准则•改进措施•应用软件2MSA测量系统分析M:Measurement测量S:Systems系统A:Analysis分析1、基本术语、定义1.1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测量装置；包括用来测量合格/不合格的装置。1.2测量过程：确定量值的一组操作。1.3计量确认：为确保测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作。1.4测量设备：为实现测量过程所必须的测量仪器、软件、测量标准、标准物质或辅助设备或它们的组合。1.5计量特性：能影响测量结果的可区分的特性。1.6计量职能：组织中负责确定并实施测量控制体系的职能。1.7测量控制体系：为完成计量确认并持续控制测量过程所必须的一组相关联或相互作用的要素。1.8测量：为赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。1.9测量系统：用来对被测特性定量测定或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。根据定义，一个测量过程可以看成一个制造过程，它产生数值（数据）作为输出。这样看待测量系统是有用的，因为这可以使我们运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。2、可操作的定义32.1标准：一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的基础；是一个可接受的模型。它可能是一件人工制品或总效果（各种仪器、程序等），由某一权力机构确定和建立，作为数量、重量、范围、值或质量的测量规则（MSAP38）。ISO的标准定义：为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同和重复使用的规则，指导原则或特性文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。2.2基准：用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。2.3校准标准：在进行定期校准中作为基准的标准，用来减轻按照试验室基准标准来进行的校准工作负担（替代基准）。2.4参考标准：一般在给定位置（计量室、恒温室）可得到的最高计量质量标准，在这个位置进行的测量，都是以此标准为最终参照。2.5工作标准：在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是也许可以用作传递标准。2.6传递标准：用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的文件进行比较的标准。2.7检查标准：一个非常类似设计测量过程的测量人工制品，不过它本身比被评价的测量过程更稳定。2.8参考值：参考值也称为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工制品或总效果值作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值而定：a.由较高级的测量设备得到的几个测量平均值确定；b.法定值：由法律定义和强制执行；c.理论值：根据科学原理而得；d.给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作而得；e.同意值：根据由科学或工程组主持下的合作实验工作而得；由用户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义；4f.协议值：由有关各方明确一致同意的值。………………2.9真值：真值是零件的“实际”测量值，虽然这个值是不知道的，并且是不可知的，但是它是测量过程的目标。任何人测量读值都是可能（经济地）接近这个值。2.10测量和试验设备：完成一次测量所必需的所有的测量仪器、测量标准、基准、材料以及辅助设备。3、测量系统必须考虑三个基本问题3.1测量系统必须显示足够的灵敏性；①足够的分辨力“十分之一”；②有效的分辨率，在一定的应用及环境下具有灵敏性。3.2测量系统必须是稳定的。变差的原因只是普通原因，而不是特殊原因。3.3统计特性（误差）在预期的范围内一致，并足以满足测量的目的（产品控制或过程控制）4、影响测量结果的因素55、测量系统误差可分为5种类型5.1位置变差a.偏移b.稳定性c.线性65.2宽度/范围变差a.重复性b.再现性6、测量系统的评定（二个阶段）测量系统的评定通常分为两个阶段。6.1第一个阶段明确该测量的过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。这一阶段有两个目的：①确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。※统计特性：a.测量系统必须处于统计控制中，变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成的，亦可称之为统计稳定性。普通原因：指的是造成随时间的推移具有稳定的且可重复分布的过程中的许多7变差的原因。存在普通原因过程是稳定的。特殊原因：指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们的出现时造成整个过程的分布的改变。存在特殊原因过程是不稳定的。b.变差小于公差带，小于过程变差。c.测量精度是过程变差和公差带中精度较高者的十分之一。②发现并确定那些环境对因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用空间及环境。6.2第二个阶段验证一个测量系统是可行的，应持续具有恰当的统计特性。常用的评定方法是量具R&R即GR&R。如果顾客还有其它特殊要求应严格按顾客要求进行。7、测量系统评定的时机7.1新产品与老产品PV（零件变差PartVariety）有所不同时，在提交PPAP时必须提交（PSW中要求）7.2新仪器EV(设备变差重复性EquipmentVariety)有所不同时7.3新操作人员上岗AV（评价人变差再现性AppraisementVariety）有所不同时7.4易损耗之仪器必须注意其分析频率，注意调整评定时机。以上情况之一出现时均要作测量系统评定。（无特殊要作，只作GR&R）8、MSA的目的汽车整车厂（顾客）认为汽车零部件生产厂家若仅仅对量具定期“检定”、“校正”，并不能确保产品最终的测量品质。“校正”只能代表量具在特定的场合（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，对于汽车零部件生产企业来说，为避免可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8行分析。测量系统存在问题可能使“合格件”误判为“不合格件”；亦可能将“不合格件”判为“合格件”。（DYWMSA教材P29、30）①Ⅰ型错误：生产者风险或误发报警（一个好的零件可能会判为坏的）；或②Ⅱ型错误：消费者风险或漏发报警（一个坏的零件可能会判为好的）；或③相对于公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域；LSLUSLLSLUSLⅡⅡⅠⅠⅢ目标此处：Ⅰ坏零件总是坏的Ⅱ可能作出潜在的错误决定Ⅲ好零件总是好的对于产品状况，目标是最大限度地做出正确的决定，有两种选择：A、改进生产过程：减少过程变差，没有零件生产在Ⅱ区域；B、改进测量系统：减少测量系统误差从而减少区域的面积，所有零件都在Ⅲ区，从而风险降低。95本工具书对MSA均提出了要求：例如①PPAP手册中规定了对MSA变差研究的时机，在对顾客提交PPAP文件，必须提交合格的MSA分析报告；②APQP手册中认为MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一；③SPC手册指出MSA是控制图必须的准备工作。9、五性分析方法9.1偏倚Bias9.1.1定义：偏倚是对同样的零件的同样的特性，测量结果的平均值与基准值（真值）的差值。9.1.2偏倚的评定分析方法a.独立样本法（MSA第三版P73）相关统计分析软件相关统计分析软件相关统计分析软件计量型偏倚稳定性相关统计分析软件线性重复性再现性10b.控制图法（MSA第三版P76）c.简易法（MSA培训教材Aug.25,2002P13~5）※9.1.2.1独立样本法评定分析步骤1)确定基准值a.寻找是否有可溯源标准的基准值；b.如果找不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，指定其为偏倚分析用的标准样本，在工具室内测量这个零件n≥10次，计算读数的均值，把这个均值作为“基准值”（X0）2)找一个．．评价人，有经验的检查员/计量工程师（最佳的评价人为在该产品生产检测岗位上的检验作业者）3)选取一个．．样件4)以常规的方法对样件测量10．．次，并计算出平均值，此值为观测平均值。)10n(nxXn1ni这里5)计算偏倚偏倚=X（观测平均值）-X0（基准值）6)分析偏倚是否可接受①计算重复性标准偏差r2iird)xmin()xmax(重复性2d在MSA第三版附录C中查到,g(样件数)=1,m(子组容量)=n(测量次数)②计算均值的标准偏差bn/rb③计算偏倚的t统计量11t=偏倚/b（中间变量，详细解释见MSAP74“注36”）※④确定置信区间(1-α)α水平默认值为0.5(如果α≠0.5则必须得到顾客的同意)。若0落在1-α置信区间以内,则偏倚在α水平是可接受的。21,*2221,*220vbvbtddtdd偏倚偏倚2d2dv(有的书v=df)在MSA(第三版)附录CP173中可查到,t21,v在标准的t表中可查到(有时∵v(df)为中间值需用直线插补法求出t值)[举例]一个制造工程师在评价一个用来监视生产过程的新的测量系统。测量装置分析表明没有线性问题，所以工程师只评价了测量系统偏倚。在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而后这个零件由领班测量15次。(MSAP74)1)基准值为6.02)1个评价人（领班），选择1个零件，测量15次，结果如下表（MSAP75表2）3)计算数值0067.615151nixX4)计算偏倚6.0067-6=0.00675)计算标准偏差22514.055338.36.54.6d)xmin()xmax(2iir2d——查MSAP178附录C得2d=3.553386)计算均值标准偏差b05813.015/22514.0/nrb127)计算统计量t1153.005813.00067.0tb偏倚8)计算95%偏倚置信区间低值：1183.0206.255.305813.047913.30067.0tdd21,v*2b2偏倚47193.3d255338.3d2)t(2/1,vv=10.8查P173C表)(2/1,8.10t由补值法求出=2.206低值：-0.1183高值：1317.0206.255.305813.047913.30067.0tdd21,v*2b2偏倚∵-0.1183≤0≤0.1317∴可以认为偏倚是可以接受的。9.1.2.2控制图法评定分析步骤如果生产线上某工序的RX图指示测量系统是稳定的，其中的数据可以用来评价偏倚。具体步骤如下：1)确定基准值：同“独立样本法”2)寻找评价人同“独立样本法”3)从控制图得到X4)取偏倚偏倚=X-基准值5)求重复性标准偏差r13r=R/2dR平均极差由RX图求出2d见MSAP173附录C6)求均值的标准偏差b=r/gg—子组数量，见MSAP173附录C如MSAP77举例g=207)确定偏倚t统计量bt偏倚（同独立样本法）8)偏倚是否可接受的判定准则21,*2221,*220vbvbtddtdd偏倚偏倚（同独立样本法）[举例]详见①见MSAP72RX②举例-偏倚参考上图,对一个基准值6.01的零件进行稳定性研究,所有样本(20个组)的总平均值是6.021。因而计算偏倚值为.011。14主管用电子表格和统计软件生成的数据分析见表4。因为0落在偏倚置区间（-0.0800,0.1020）内,过程小组可以假设测量偏倚是可以接受的,同时假定实际使用不会导致附加变差源。③结论：因为0落在偏倚置信区间（-0.0800,0.1020）内，过程小组可以假设测量偏倚是可以接受的。9.1.2.3简易偏倚的评定方法[举例]1位评价人，测1个样件，测量10次基准值为：0.80mm过程变差为：0.70mm1)每次测量结果如下：x1=0.75x6=0.80x2