超详细MSA测量系统分析讲解

MSA测量系统分析MSA纲要一.MSA的概述介绍二.MSA的基本概念三.MSA的基本特性四.MSA的分析方法MSAMSA的概述介绍第一单元MSA一.MSA的概述介绍（一）MSA与ISO/TS16949：20097.6.1为分析各种测量和试验设备系统得出的结果中出现的变差，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。如果得到客户的批准，也可以使用其他分析方法和接受准则MSA一.MSA的概述介绍（二）MSA与汽车行业五大质量手册1.MSA与APQP（产品质量先期策划和控制计划）MSA计划MSA实施MSA一.MSA的概述介绍（二）MSA与汽车行业五大质量手册2.MSA与PPAP（生产件批准程序）MSA一.MSA的概述介绍（二）MSA与汽车行业五大质量手册3.MSA与FMEA（潜在失效模式及后果分析）a.FMEA可以用来识别特殊特性，为SPC和MSA确定控制和分析的对象b.可以建立测量系统FMEA，管理测量系统的风险MSA一.MSA的概述介绍（二）MSA与汽车行业五大质量手册4.MSA与SPC（统计过程控制）测量系统对适当的数据分析来说是很关键的，在收集过程数据之前就应很好地对它加以了解。这些测量系统缺少统计控制，或它们的变差在过程总变差中占很大比例，就可能做出不恰当的决定。MSA课前思考1.什么是MSA？2.什么时候做MSA？3.谁做MSA？4.哪些测量系统需要做MSA？5.在哪里做MSA？6.怎么做MSA？原理是什么？MSAMSA的基本概念第一单元MSA二.MSA的基本概念1.测量的定义●测量：被定义为“对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”。这定义由C.Eisenhart（1963）首次提出。赋予数字的过程被定义为测量过程。而数值的指定被定义为测量值。注：测量结果可以是定量的，也可以是定性的。如用卡尺获得5.02mm这样的定量结果，也可以用量规测量得到合格/不合格（通过/不通过）这样的定性结果（如用球带尺测量车轮周长）问：什么是计数型数据和计量型数据？MSA2.测量系统的定义●量具：是指任何用来获得测量的装置，特别是经常用在工厂现场的装置，包括通/止规。注：量具本身不能给出测量结果，一般需要人来按照一定的规程进行操作才能给出测量结果，所以，用来获得测量结果的往往是一个系统——测量系统。二.MSA的基本概念MSA2.测量系统的定义测量系统：是对测量单位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。测量过程可以看做一个制造过程，其产生的输出就是数值（数据）。以这种观点看待测量系统是有帮助的，因为这样使我们可以采用在统计过程控制领域被证明有效的相关概念、原理和工具。二.MSA的基本概念MSA3.理想的测量系统●理想的测量系统每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与标准件一致。●理想的测量系统有如下统计特性：——“零”偏倚：Xbar=μ（即多次测量结果的均值与真值一致）——“零”变差：σ=0（即每次测量结果之间互相都一致）二.MSA的基本概念MSA过程总变差的来源过程总变差测量系统变差准确度精密度零件变差重复性稳定性线性偏倚再现性GRR二.MSA的基本概念MSA4.测量系统变差的来源设备（量具）人员（熟练程度、认真程度、读数等差别）原材料（被测对象：内部差别）输出顾客操作规程测量值环境（温度、湿度、灰尘、振动）二.MSA的基本概念MSA4.测量系统的变差来源二.MSA的基本概念误差源别名或分量因子或参数零件（P）生产件，样本，被测体，检查标准未知仪器（I）量具，试验台，测量设备比较方法标准（S）刻度，基准，接受准则，固有的标准作为真值接受的已知值，基准或接受准则方法（M）岗位培训，口述，作业指导书，控制计划，检验计划，试验程序如何做操作者（O）评价人，校准人员，评估人，检查员谁来做环境（E）湿度，温度，照明，振动，电磁干扰，噪声，空气等测量条件噪声假设（A）统计，常数，弹性模数，科学定律准则，常数或可靠测量的假设MSA5.测量系统变差的影响（对产品检验、对过程控制）●对产品决策的影响好的零件→“坏”的（I类错误，生产者风险或误发报警）坏的零件→“好”的（II类错误，消费者风险或漏发报警）二.MSA的基本概念MSA5.测量系统误差的影响（对产品检验、对过程控制）●对过程的影响：1.普通原因→特殊原因2.特殊原因→普通原因二.MSA的基本概念I区：零件总是坏的II区：可能做出潜在的错误决定III区：零件总是好的MSA5.测量系统误差的影响（对产品检验、对过程控制）总结：差的测量系统将导致：1.合格零件被拒收2.不合格零件被接收3.对过程能力错误的估计4.一个本身满意的过程显示令人不满意5.一个本身不满意的过程显示令人满意6.不必要的花费用于确定过程的问题（浪费）●如何降低测量系统误差的影响？1.改进过程，减少变差→II区的零件最少2.改进测量系统，减少测量系统的误差→II区的宽度减小二.MSA的基本概念MSA6.测量系统分析的目的●MSA主要用于分析测量系统对测量值的影响●MSA的目的是评估测量系统的质量我们对测量系统进行分析，以确定测量系统的统计特性，并将其与可接受的标准、我们的需要和客户的要求相比较。注：MSA研究测量系统的输入与输出的关系。二.MSA的基本概念MSA的基本特性第三单元MSAMSA三.MSA的基本特性1.测量系统误差（准确度、精密度）●准确度：观测值和可接受基准值之间的一致程度。测量和基准值之间的差距有多大偏倚用来衡量准确度●精密度：重复读数彼此之间的“接近度”。重复性和再现性用来评估精密度注：GRR不能分析准确度回顾：1.什么是真值？2.什么是基准值/参考值？MSA1.测量系统误差（准确度、精密度/精确度）评价人A评价人B评价人CA的精密度最好B的准确度最好思考：1.比较A和C的准确度2.比较B和C的精密度三.MSA的基本特性MSA2.分辨力●分辨力：测量系统能发现并真实地表示被测特性很小变化的能力，称为分辨力三.MSA的基本特性MSA3.偏倚●偏倚(Bias):是指对同样零件的同样特性，观测到的测量平均值和真值（基准值/参考值）的差值。基准值/参考值可以由更高精度、质量的测量系统来获得。三.MSA的基本特性MSA4.线性●线性(Stability):是指在测量范围内偏倚的不同即偏倚大小的变化。注：1.线性是偏倚随量程变化的变化。三.MSA的基本特性MSA5.稳定性●稳定性(Stability):是指测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差。注：1.稳定性是偏倚随时间的变化；2.一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控；3.别名：漂移三.MSA的基本特性MSA6.重复性●重复性(Repeatability):由同一操作者，用同一测量仪器，多次测量同一部件的同一特性时获得的测量变差，一般是指仪器的变差（EV）。三.MSA的基本特性MSA7.再现性●再现性(Reproducibility):指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。（AV）三.MSA的基本特性MSA8.重要公式●GageR&R：重复性和再现性合成变差的一个估计。●R&R%：测量精度的估计值与过程范围的比率。σ2GRR=AV2+EV2R&R%=σGRR/σT（过程总变差）=σ2GRR+σ2P(零件变差）σ2T三.MSA的基本特性MSAσGRR（测量系统变差）σT（过程总变差）EV（设备变差）AV（评价人间变差）σP（零件变差）三.MSA的基本特性MSA注：校准和MSA的区别人员对象环境目的MSA操作者测量系统生产线检测区域评定测量系统校准专业校准人员量具的示值校准室评定量具误差三.MSA的基本特性MSA的分析方法第四单元MSAMSA1.偏倚的分析方法和接受准则回顾：●偏倚：观测均值与基准值之差●基准值可以通过更高级别的测量设备（例如计量实验室）进行重复多次测量而获得的测量均值来确定。注：计量标准不等同于真值。四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则满足以下条件时，偏倚可接受四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●量具偏倚分析作业指导书1.用标准零件或高等级量具获得可接受的基准值。2.由同一个评价人，采用待评估的量具，对同一个零件进行至少10次测量。3.分析：—将所有读数画出直方图（确定是否存在特殊原因）—计算●Xbar（所有读数的平均值）●Bias（偏倚=Xbar-X基准值）σb和t-统计量（或置信带）—确定偏倚是否统计上为0（即t-统计量小于临界值/0落在置信带）●四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●示例四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●示例1.直方图四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●示例:问：此测量系统的偏倚是否可接受？四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●注：1.p值＞0.05，原假设显著；p≤0.05，原假设不显著。2.α的取值依赖于置信度水平（一般默认为95%）。如果α水平不是默认值0.05（置信度95%），则必须得到客户的同意。四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●Cg、CgkCg=0.2*公差/6s或Cg=0.2*公差/4sCgk=（0.1*公差-bias）/3s或（0.1*公差-bias）/2s操作指南：1.获得标准零件1件，并用更高精度的检测设备获得其真值2.用待测测量设备连续测量标准件50次3.计算偏倚bias、标准差s4.计算Cgk，要求≥1.33四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA1.偏倚的分析方法和接受准则●过分偏倚的原因●仪器需要校准●仪器、设备或夹紧装置的磨损●磨损或损坏的基准●线性误差●应用错误的量具●不同的测量方法●环境：温度、湿度、振动的影响●应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观测错误四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则●回顾：1.什么是线性？●线性指南1.在量具的操作范围内，选择g（子组数）≥5个零件2.检验每个零件，以确定基准值3.一个人测量每个零件m（子组容量）≥10次4.计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚的平均值。（偏倚i，j=Xi，j-基准值）5.在线性图上画出单值偏倚和基准的偏倚值6.计算并画出最佳拟合线和置信带7.画出“偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线性的可接受性（即“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内）四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则●公式对于给定的x0，α水平置信带是：四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则●注：测量要点：测量过程中随机选取零件，从而减少评价人对测量中数据的记忆，继而影响测量结果。●案例——线性四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则结果分析：图示法四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则图示法接受标准：置信区间完全包含“偏倚=0线”问：此测量系统的线性是否可接受？四.MSA的分析方法——（一）计量型测量系统MSA2.线性的分析方法和接受准则结果分析：数值法H0：a=0，（斜率=0）H0：b=0，（截距=0）H0：b=0，（截距=0）若以上假设成立，即对所有的基准值有相同的偏倚，线性可接受（接受准则）计算t统计量（α=0.5）ta=-12.043tb=10.158gm-2=（5×12）-2=58,1-α/