MSA培训教材(完整)

2020/3/281MeasurementSystemsAnalysis主讲：陈远景培训师主要资质2020/3/282TS对测量系统分析的要求1测量系统分析的重要性2测量基础术语及知识3测量系统误差来源及影响4测量系统主要统计特性5测量系统研究准备6计量型测量系统分析方法7计数型测量系统分析方法8课程主要内容第四版MSA主要变化92020/3/283TS对测量系统分析的要求7.6.1测量系统分析为分析各种测量和试验设备系统得出的结果中呈现的变差，应进行统计研究。此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。所使用的分析方法及接受准则应符合顾客关于测量系统分析的参考手册的要求。如果得到顾客的批准，也可使用其他分析方法和接受准则。测量系统分析与控制计划及APQP的关系控制计划中“评价及测量技术”栏目中所体现的测量和试验系统都必须进行测量系统分析。APQP的小组准备工作中，项目进度策划应考虑所需的测量系统分析，过程设计和开发阶段（第三阶段）应确定测量系统分析计划，产品和过程确认（第四阶段）应按计划进行所需的测量系统评价。测量系统分析与PPAP的关系PPAP要求对新的或改进后的量具、测量、试验系统进行分析。保存并在客户要求时提交。测量系统分析与SPC的关系进行SPC研究的测量系统应在进行SPC研究前进行测量系统分析，且结果须符合接受准则。测量系统分析与FMEA的关系FMEA中未体现对测量系统分析的要求。2020/3/284测量系统分析与APQP的关系2020/3/285测量系统分析与APQP的关系2020/3/286测量系统分析的重要性测量数据的作用：用于判定产品的符合性（控制用测量系统）；用于判定过程是否稳定（分析用测量系统）；对过程进行调整的依据；通过回归分析（或分析研究法）确定两个或两个以上变量是否存在重要关系的依据。测量数据质量（偏倚和变差）低的危害：数据质量定义：测量系统稳定运行情况下，利用多次测量结果的统计特性来评价(与参考值越接近则数据质量越高）。错误地判定产品的符合性；错误地判定过程的稳定性(如掩盖过程的变差，即产生α，β风险）；错误地对过程进行调整；错误地得出变量之间的重要关系。拆错定时炸弹线后果预测错是否有地震后果差之毫厘谬以千里2020/3/287测量系统分析的重要性7如果测量过程有问题，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。PROCESS原料人机法环测量测量结果好不好测量2020/3/288测量基础术语及知识测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的值定义为测量值。（1963年C.Eisenhart首次提出）量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在工厂现场的装置，包括用来测量合格／不合格的装置（并不包括用于清点数量的计数器）。测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。2020/3/289量值溯源性及其相关：通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（通常是国家或国际计量基准）联系起来的特性。量值溯源的最主要技术手段：校准和检定。校准：在规定条件下，确定测量仪器（或测量系统）所指示的量值，或实物量具（或参考物质）所代表的量值，与对应的由其测量标准所复现的量值之间的关系的一组操作。校准的含义：1）在规定条件下，用参考测量标准给包括实物量具（或参考物质）在内的测量仪器的特性赋值，并确定其示值误差。2）将测量仪器所指示或代表的量值，按照比较链或校准链，将其溯源到测量标准所复现的量值。3）自下而上的一种溯源方式，目的确保量值准确，对象是强制性检定之外的测量设备，依据校准规范或校准方法，特殊情况下也可自行制定。测量基础术语及知识2020/3/2810量值溯源性及其相关：检定：查明和确认测量仪器是否符合法定要求的程序。包括检查、加标记和/或出具检定证书。自上而下的量值传递方式，目的确认符合规定要求，对象是强制性检定测量仪器（贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测及组织最高测量标准），依据检定规程进行。监视：对某项事物按规定要求给予应有的观察、注视、检查和验证。测量：以确定量值为目的的一组操作。这里指包括几何量（长度）、温度、力学、电磁学、电子（无线电）时间频率、电离辐射、光学、声学、物理学（含标准物质）等十大类测量的广义测量概念。测量基础术语及知识2020/3/2811量值溯源性体系图：工作计量器具（企业、事业、市场等）国家计量基准副计量基准工作计量基准社会公用计量标准（省级）社会公用计量标准（市级）社会公用计量标准（县级）企业、事业单位最高计量标准企业、事业单位计量标准社会公用计量标准（国家专业计量站）社会公用计量标准（国家专业计量分站）部门最高计量标准部门计量标准2020/3/2812国家标准引用标准参考标准工作标准生产量具夹量具千分尺CMM量块激光干涉仪引用量具量块／比测波长标准干涉比测器量值溯源示例图2020/3/2813数据：计量型数据（结果是连续的）与计数型数据（结果是离散的）。同时显示连续及离散数据的测量系统分析时尽量当作计量型测量系统。序号范例数据类型1冲压过程抽样测量直径尺寸。计量2电镀生产过程中抽样测量电镀液中的某盐浓度。计量3按一定的时间间隔测量仓库的温度和湿度。计量4连接器生产过程中抽样测量夹持力。计量5设定1mΩ对产品接触阻抗好坏进行测试（只分级）。计数6统计外观不良产品的数量。计数7使用塞规对孔径进行确认。计数测量基础术语及知识2020/3/2814参考值：某一个物品可接受的值。需要一个可操作的定义（由更高一级测量设备或全尺寸实验室进行多次测量的平均值）。法定值：由法律定义并强制执行（如计量检定时）。理论值：由科学原理而得（如重力）。给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作(由可靠的理论支持)而得。通常被用于替代真值。真值：某一个物品真实的值。真值通常是不可获得的。测量基础术语及知识2020/3/2815分辨力、可读性、分辨率(解析度）最小的读数单位、刻度限度；由设计决定的固有特性；测量或仪器输出的最小刻度；10:1经验法则（过程变差与公差较小者1/10）。测量基础术语及知识2020/3/2816灵敏度灵敏度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信号的最小输入。它是测量系统对被测特性变化的回应。灵敏度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。它通常被表示为一测量单位；影响灵敏度的因素包括：一个仪器的衰减能力；操作者的技能；测量装置的重复性；对于电子或气动量具，提供无漂移操作的能力；仪器使用所处的条件，例如：大气条件、尘土、湿度。测量基础术语及知识2020/3/2817分辨率对测量结果的影响测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。看看下面的部件A和部件B，它们的长度相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。部件A部件BA=2.0B=2.0因为第一个图面的的分辨率比两个部件之间的差异要大，两个部件将出现相同的测量结果。测量基础术语及知识A=2.50B=2.00部件A部件B因为第二个图面的的分辨率比两个部件之间的差异要小，两个部件将出现不同的测量结果。2020/3/2818有效分辨率考虑整个测量系统变差时的数据分级大小(ndc)。ndc=1.41x(PV/GRR)。测量基础术语及知识2020/3/2819一致性一致性是随时间得到测量变差的区别。它也可以看成重复性随时间的变化。影响一致性的因素是变差的特殊原因，如：零件的温度电子设备的预热要求设备的磨损测量基础术语及知识2020/3/2820均匀性均匀性是量具在整个工作量程内变差的区别。它也可被认为是重复性在量程上的均匀性(同质性)。影响均匀性的因素包括：夹紧装置对不同定位只接受较小／较大尺寸刻度的可读性不好读数视差测量基础术语及知识2020/3/2821测量不确定度不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内描述为预期包含有真值的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量。标准不确定度不是指由标准引起的不确定度，而是不确定度以标准差来表征被测量值的分散性。U=扩展不确定度。扩展不确定度是测量过程中合成标准误差Uc，乘以一个代表所希望的置信范围中的正态分布的分布系数(K)。ISO/IEC（测量中不确定度指南）确定了足以代表正态分布的95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2，U=KUc。测量基础术语及知识2020/3/2822测量不确定度标准不确定度扩展不确定度A类标准不确定度B类标准不确定度合成标准不确定度U（k=2，3）Up（p为置信概率）测量不确定度不确定度分类。测量基础术语及知识2020/3/2823理想测量系统理想的测量系统是在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零偏倚、零线性和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。理想测量系统几乎是不存在的。测量基础术语及知识2020/3/2824测量系统应有的特性足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所有的十进制或1/10法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择用于过程控制的量具期望的实际最低起点，用于产品是否合格的量具通常要求至少将规范分成三份。测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。所以统计稳定性最好由图形法评价。测量基础术语及知识2020/3/2825测量系统应有的特性对产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小于依据特性的公差评价测量系统。对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并与过程变差相比要小。根据6σ变差和／或来自MSA研究的总变差评价测量系统。偏倚、重复性、再现性、线性应是可接受的。测量基础术语及知识2020/3/2826置信区间期望包括一个参数的真值的值的范围(在希望的概率情况下叫置信水平)。统计检定时，常常取用置信水平=95%时，表示±1.96的范围。显著性水平被选择用来测试随机输出概率的一个统计水平，也同风险有关，表示为α风险，代表一个决定出错的概率。第一种错误又称α风险（错报），属于生产方风险，即弃真错误。第二种错误又称β风险（漏报），属使用方风险，即存伪错误。测量基础术语及知识2020/3/2827α风险与β风险测量基础术语及知识2020/3/2828准确度与精密度判读高低低准确度精密度高测量基础术语及知识2020/3/2829Y=x+ε测量值=真值(TrueValue)+测量误差真值不可获得一致性测量系统误差来源及影响2020/3/2830测量系统误差来源及影响2020/3/2831仪器方面：分辨力精密度(重复性)准确度(偏倚)稳定性（校准）不同仪器和夹具间的差异线性损坏不同检验者的差异：训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度测量系统误差来源及影响2020/3/2832不同环境所造成的差异：温度湿度振动照明腐蚀污染(油脂)方法方面：测试方法、程序测试标准材料方面：准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异测量系统误差来源及影响2020/3/2833测量系统主要统计特性统计特性偏倚线性重复性再现性稳定性2020/3/2834位置变差之准确度参考值观测平均值一个或多个测量结果的平均值与参考值之间一致的接近程度；测量过程必须处于统计受控状态，过程的准确度才有意义；有些组织将准确度和偏倚互用；ISO和ASTM用准确度覆盖偏倚和重复性；ASTM建议只使用偏倚描述位置变差；偏倚是指对相同零件的同一特性观测平均值与