测量系统分析MSA手册.doc
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1、192內部資料 嚴禁翻印測量系統分析參考手冊第三版1990年2月第一版1995年2月第一版;1998年6月第二次印刷2002年3月第三版199019952002版權由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司所有測量系統分析參考手冊第三版1990年2月第一版1995年2月第一版;1998年6月第二次印刷2002年3月第三版199019952002版權由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司所有前言本參考手冊是在美國品質協會(ASQ)及汽車工業行動集團(AIAG)主持下,由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方品質要求特別工作組認可的測量系統分析(MSA)工作組編寫,負責第三版的工作組成員是David Be
2、nham(戴姆勒克萊斯勒)、Michael Down(通用)、Peter Cvetkovski(福特),以及Gregory Gruska(第三代公司)、Tripp Martin(FM公司)、以及Steve Stahley(SRS技術服務)。過去,克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用於保證供方產品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況,特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程式、報告格式有及技術術語進行標準化處理。 因此,克萊斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫並以通過AIAG分發MSA手冊。第一版發行後,供方反應良好,並
3、根據實際應用經驗,提出了一些修改建議,這些建議都已納入第二版和第三版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批准並承認的本手冊是QS-9000的補充參考檔。 本手冊對測量系統分析進行了介紹,它並不限制與特殊生產過程或特殊商品相適應的分析方法的發展。儘管這些指南非覆蓋測量系統通常出現的情況,但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方品質品質保證(SQA)部門提出。如果不知如何與有關的SQA部門聯繫,在顧客採購部的採購員可以提供幫助。 MSA工作組衷心感謝:戴姆勒克萊斯勒汽車公司副總裁Tom Sidlik、福特汽車公司Carlos Mazzorin,以及通用汽車公司Bo Andersson的
4、指導和承諾;感謝AIAG在編寫、出版、分發手冊中提供的幫助;感謝特別工作組負責人Hank Gryn(戴姆勒克萊斯勒)、Russ Hopkins(福特)、Joe Bransky(通用),Jackie Parkhurst(通用(作為代表與ASQ及美國試驗與材料協會(國際ASTM)的聯繫。編寫這本手冊以滿足汽車工業界的特殊需要。戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司於2002後取得了本手冊的版權和所有權。如果需要,可向AIAG訂購更多的本手冊,和/或在得到AIAG的許可下,複製本手冊的部分內容,在各供方組織內使用。(AIAG聯繫電話:248-358-3570)。2002年3月前言本參考手冊是在美國品質管
5、制協會(ASQC)汽車部及汽車工業行動集團(AIAG)主持下,由克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方品質要求特別工作組認可的測量系統分析(MSA)工作組編寫,負責第二版的工作組成員是Ray Daugherty(克萊斯勒)、Victor Lowe,Jr.(福特)、Michael H.Down主席(通用),以及Gregory Gruska(第三代公司)。過去,克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用於保證供方產品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況,特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程式、報告格式有及技術術語進行標準化處理。因此,克萊
6、斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫並以通過AIAG分發MSA手冊。第一版發行後,供方反應良好,並根據實際應用經驗,提出了一些修改建議,這些建議都已納入第二版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批准並承認的本手冊可由供方在製造過程和滿足QS-9000要求中用來實現MSA技術。本手冊對測量系統分析進行了介紹,它並不限制與特殊生產過程或特殊商品相適應的分析方法的發展。儘管這些指南非覆蓋測量系統通常出現的情況,但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方品質品質保證(SQA)部門提出。如果不知如何與有關的SQA部門聯繫,在顧客採購部的採購員可以提供幫助。特別工作組衷心感謝:戴姆勒克萊
7、斯勒汽車公司副總裁Thomas TStallkamp、福特汽車公司Norman FEhlers,以及通用汽車公司Harold RKutner的指導和參與;感謝AIAG在編寫、出版、分發手冊中提供的幫助;感謝特別工作組負責人Russell Jacob(克萊斯勒)、Stephen Walsh(福特)、Dan Reid(通用)的指導,以及ASQC給予的關心幫助。因此,這本手冊才得以編寫出來,以滿足汽車工業界的特殊需要。AIAG於1994年取得了本手冊的版權和所有權。如果需要,可向AIAG訂購更多的本手冊,和/或在得到AIAG的許可下,複製本手冊的部分內容,在各供方組織內使用。(AIAG聯繫電話:24
8、8-358-3570)。1995年2月MSA第三版快速指南測量系統類型MSA方法章基本計量型級差,均值和極差,方差分析(ANOVA),偏倚,線性,控制圖三基本計數型信號探測,假設試驗分析四不可重複(例如,破壞試驗)控制圖三、四複雜計量型極差,均值和極差,ANOVA,偏倚,線性,控制圖三、四多重系統,量具或試驗台控制圖,方差分析(ANOVA),回歸分析三、四連續過程控制圖三其他情況替代法五其它White Papers可在http:/www.,aiag.org/publications/quality/msa3.html中查到注:關於GRR標準差的使用 傳統上,慣例是用99%的分佈代表測量誤差的“
9、全”分佈,由係數5.15表示(此處,GRR乘以5.15用來表示全分佈的99%)。99.73%的範圍由係數6表示,是3並代表“正態”曲線的全分佈。如果讀者選擇提高全部測量變差的覆蓋水準或分佈至99.73%,在計算中請使用係數6代替5.15。在等式完整和結果計算中瞭解使用哪個係數是關鍵的。如果在測量系統變差和公差之間進行比較,這一點特別重要。目 錄第一章 通用測量系統指南1第一章一第一節2引言、目的和術語2測量資料的品質2目的3術語3術語總結4真值9第一章第二節10測量過程10測量系統的統計特性11變差來源13測量系統變異性的影響15對決策的影響15對產品決策的影響16對過程決策的影響17新過程的
10、接受18過程設定/控制(漏斗實驗)20第一章第三節22測量戰略和策劃22複雜性22確定測量過程的目的22測量壽命週期23測量過程設計選擇的準則23研究不同測量過程方法24開發和設計概念以及建議24第一章第四節25測量資源的開發25基準協調26先決條件和假設26量具來源選擇過程27詳細的工程概念27預防性維護的考慮27規範28評估報價28可交付的文件29在供應商處的資格30裝運31在顧客處的資格31文件交付31測量系統開發檢查表的建議要素33第一章第五節37測量問題37測量系統變差的類型37定義及潛在的變差源38測量過程變差45位置變差45寬度變差49測量系統變差53注釋55第一章第六節57測量
11、不確定度57總則57測量的不確定度和MSA(測量系統分析)57測量的溯源性58ISO表述測量中不確定度的指南58第一章第七節59測量問題分析59第二章 測量系統評定的通用概念61第二章第一節62引言62第二章第二節63選擇/制定試驗程式63第二章第三節65測量系統研究的準備65第二章第四節68結果分析68第三章 - 簡單測量推薦的實踐69第三章 - 第一節70試驗程式示例70第三章 - 第二節71計量型測量系統研究- 指南71確定穩定性的指南71確定偏倚的指南- 獨立樣本法73確定偏倚的指南- 控制圖樣本法76確定線性的指南78確定重複性和再現性的指南84極差法85均值極差法86均值圖89極差
12、圖90鏈圖91散點圖92振盪圖93誤差圖93歸一化長條圖94均值基準值圖95比較圖96數值的計算97資料結果的分析101方差分析法(ANOVA)103隨機化及和統計獨立性103第三章 - 第三節109計數型測量系統研究109風險分析法109解析法119第四章 - 複雜測量系統實踐126第四章 - 第一節127複雜的或非重複的測量系統的實踐127第四章 - 第二節129穩定性研究129S1:單個零件,每個迴圈單一測量129S2:n3個零件,每迴圈單一測量130S3:從穩定過程中大量取樣132S4:分割樣本(通用),每迴圈單一樣本133S5:試驗台133第四章 - 第三節135變異性研究135V1
13、:標準GRR研究135V2:p2台儀器的多重讀數135V3:平分樣本(m=2)136V4:分割樣本(通用),136V5:與V1一樣用於穩定化的零件137V6:時間序列分析137V7:線性分析138V8:特性(性能)隨時間的衰變138V9V2:同時用於多重讀數和P3台儀器138第五章- 其他測量概念139第五章 - 第一節140量化過度的零件內變差的影響140第五章 - 第二節141均值極差法-附加處理141第五章 第三節148量具性能曲線148第五章 第四節154通過多次讀數減少變差154第五章 第五節156GRR的合併標準差法156附錄164附錄A165方差分析概念165附錄B170GRR對
14、能力指數Cp的影響170公式170分析170圖形分析170附錄C173d2*表173附錄D174量具R(重複性)的研究174附錄E175使用誤差修正術語替代PV計算175附錄F176PISMOEA誤差模型176術語179樣表184MSA手冊用戶回饋過程187表格目錄序號 題目 頁碼1 控制原理和驅動興趣點152 偏倚研究資料753 偏倚研究 偏倚研究的分析764 偏倚研究- 偏聽偏信倚的穩定性研究分析785 線性研究資料816 線性研究- 中間結果927 量具研究(極差法)858 方差(ANOVA)表1069 方差分析%變差和貢獻10610 ANOVA法和均值極差法的比較10711 ANOVA
15、法報告10712 計數型研究資料表11113 測量系統示例12714 基於測量系統形式的方法12815 合併標準差分析資料表16016 方差分量的估算16517 5.15分佈16618 方差分析(ANOVA)16719 ANOVA結果清單(零件a&b)16820 觀測和實際Cp的對比172插圖目錄序號 題目 頁碼1 長度測量溯源鏈的示例82 測量系統變異性 因果圖143 不同標準之間的關係404 分辨力415 過程分佈的分組數量(ndc)對控制和分析活動的影響426 程序控制圖447 測量過程變差的特性458 偏倚和重複性的關係569 穩定性的控制圖分析7210 偏倚研究 偏倚研究長條圖751
16、1 線性研究 作圖分析8212 量具重複性和再現性資料收集表8813 均值圖 “層疊的”8914 均值圖 “不層疊 的”9015 極差圖 “層疊的”9116 極差圖 “不層疊的”9117 零件鏈圖9218 散點圖9219 振盪圖9320 誤差圖9421 歸一化長條圖9522 均值- 基準值圖9623 比較圖9624 完整的GR&R資料收集表9925 GR&R報告10026 交互作用10527 殘留圖10528 過程舉例11029 灰色區域與測量系統有聯繫11030 具有Pp=Ppk=1.33的過程11631 繪製在正態概率紙上的計數型量具性能曲線12432 計數型量具性能曲線12533 (33
17、 a & b)測量評價控制圖144&14534 (34 a & b)評價測量過程的控制圖法的計算146&14735 無誤差的量具性能曲線15136 量具性能曲線 示例15237 繪製在正態概率紙上的量具性能曲線15338 (38a, b & c)合成標準差研究圖形分析159,162,16339 觀測的與實際的Cp(基於過程)17140 觀測Cp與實際Cp(基於公差)172致謝本手冊是集體勞動的結晶。其中下面一些人士貢獻了大量的時間和做出了很大努力。ASQ及AIAG貢獻了時間和設施,為本手冊的編寫提供了幫助。ASQ汽車部的代表Grey Gruska、修訂工作組的前組長John Katona一直是
18、編寫及出版本手冊的主要貢獻者。本手冊第三章的技術部分是在Barney Flynn的指導和促進下,由雪佛萊產品品質保證部的Kazem Mirkhani首先調研並編寫的。計量型量具研究是依據General Electric(1962SQC會刊),把這些概念擴展到計數型研究和量具性能曲線中。這些技術由Bill Wiechec在1978年6月進行了總結和編輯,出版了雪佛萊的“測量系統分析”一書。在後來的幾年裡,本手冊又增補了新內容。特別是Oldsmobile的Sheryl Hansen和Ray BenneR編寫了ANOVA法和置信區間的內容。八十年代,雪佛萊的Larry Marruffo和John L
19、azur修改了雪佛萊手冊。John Lazur和Kazem Mirkhani提出了新的測量系統章節並強化了一些概念,如穩定性、線性和方差(ANOVA)。EDS的Jothi Shanker為供方開發人員進一步修改工作做了準備。最新的修改包括增加零件內變差的標識與鑒定概念,馬對統計穩定性做了更全面的描述。這兩處修改由通用汽車公司統計評審委員會完成。最新的改進是:更新格式,以符合現行QS-9000檔要求;更清楚,更多的示例,使本手冊用戶使用方便;討論測量不確定度的概念,增加在原手冊編寫中沒有包括的部分或不存在的內容。這一改進還包括測量系統壽命週期以及測量分析向與常見過程分析相同發展的概念。通用公司動
20、力傳動系統內部測量過程的一部分:策劃、使用或改進手冊,1993年4月28日印刷,包括在本次修訂中。目前重新編寫的小組由通用汽車公司的Mike Down主持,該小組由戴姆勒克萊斯勒公司的David Benham、福特汽車公司的Peter Cvetkovski、ASQ汽車部的代表Greg Gruska、FM公司的Tripp Martin、SRS技術服務的Steve Stahley。來自Minitab的Yanling Zuo、ASTM國際的Neil Ullman和Rock Valley大學技術部的Gordon Skattum同樣做出了重要貢獻。AIAG為本手冊的開發貢獻了時間和設施。最後,分別代表通
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