测量系统分析[003].ppt
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1、测量系统分析(MSA)ISO五大核心工具之1MSA定义n n测量系统分析M Measurement easurement S System ystem A Analysisnalysisn n定量研究测量系统的统计特性对其输出值的定量研究测量系统的统计特性对其输出值的影响,并与认可的标准作比较,以便作出测影响,并与认可的标准作比较,以便作出测量系统是否适用的明确判断量系统是否适用的明确判断n n强调仪器和人的影响强调仪器和人的影响2MSA的意义n n过程变差3MSA的意义n n总体变差的构成4n n如果测量系统出现问题,那么合格的产品可能被判为不合格,不合格的产品可能被判为合格,此时便不能得到
2、真正的产品或过程特性。n n因此,要保证测量结果的准确性和可信度MSA的意义:标准:标准:零件:零件:仪器:仪器:人:人/程序程序:环境:环境S W IPE量测量测数数值值分析分析输入输入输出输出可接受可接受可能可接受可能可接受需改善需改善5MSA的意义n nISO/TS16949对MSA的要求为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果存在的变为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果存在的变差,必须进行适当的统计研究差,必须进行适当的统计研究此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统所用的分析方法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析所用的分析方法及接
3、收准则必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致的参考手册相一致 如果得到顾客的批准,也可采用其它分析方法和接收准则如果得到顾客的批准,也可采用其它分析方法和接收准则6MSA的意义n nPPAP手册中规定:对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究n nAPQP手册,MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一n nSPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作7n确定所使用的数据是否可靠n评估新的测量仪器n将两种不同的测量系统进行比较n对可能存在问题的测量系统进行评估n确定并解决测量系统误差问题MSA的作用8凡组织在凡组织在控制计划控制计划中所提及的和中所提及的和/或顾客要求或顾
4、客要求的所有监视和测量装置均要进行测量系统分的所有监视和测量装置均要进行测量系统分析(析(MSAMSA)n n新产品;新产品;新产品;新产品;n n因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改;因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改;因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改;因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改;n n常规产品(老产品常规产品(老产品常规产品(老产品常规产品(老产品/旧产品);旧产品);旧产品);旧产品);n n特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到的监视和测量装置必特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到的监视和测量装置必特别是以上产品中被确定为产品特殊特
5、性所使用到的监视和测量装置必特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到的监视和测量装置必须进行测量系统分析(须进行测量系统分析(须进行测量系统分析(须进行测量系统分析(MSAMSAMSAMSA););););n n只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测量系统分析(只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测量系统分析(只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测量系统分析(只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测量系统分析(MSAMSAMSAMSA),),),),而对过程特性所使用到的监视和测量装置则不需要进行测量系统分析而对过程特性所使用到的监视和测量装置则不需要进行测量系统分析
6、而对过程特性所使用到的监视和测量装置则不需要进行测量系统分析而对过程特性所使用到的监视和测量装置则不需要进行测量系统分析(MSAMSAMSAMSA)MSA实施时机9术语n n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。值过程即为测量过程,而赋予的值定义为测量值。n n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任何用来获得测量结果的装置,经常用来特指用在车间的装置,包括用来测量合格不合格的装置。装置,包括用来测量合格不合格的装置。10术语n n测量系统用来对被测特性定量测量或定性评
7、价的仪器或量具、标准、用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员和环境的集合;用来获得操作、方法、夹具、软件、人员和环境的集合;用来获得测量结果的整个过程。测量结果的整个过程。11n狭义上常指“人”和“机”。即评价人(及其实施测量的方法)和直接用于测量的设备、仪器和量具。测量系统的组成 测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境12测量误差的来源n n仪器方面:n n分辩力分辩力n n精密度精密度 (重复性重复性)n n准确度准确度 (偏差偏差)n n损坏损坏n n不同仪器和夹具间的差异不同仪器和夹具间
8、的差异13测量误差的来源n n不同检验者的差异(再现性)n n训练训练n n技能技能n n疲劳疲劳n n无聊无聊n n眼力眼力n n舒适舒适n n检验的速度检验的速度n n指导书的误解指导书的误解14测量误差的来源n n不同环境所造成的差异n n温度温度n n湿度湿度n n振动振动n n照明照明n n腐蚀腐蚀n n污染污染(油脂油脂)15测量误差的来源n n方法方面:n n测试方法测试方法n n测试标准测试标准n n材料方面:n n准备的样本本身有差异准备的样本本身有差异n n收集的样本本身有差异收集的样本本身有差异16n n测量系统必须处于统计控制中测量系统必须处于统计控制中测量系统中的变差
9、只能是由于普通原因而不是由于特殊原测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性;因造成的。这可称为统计稳定性;n n测量系统的变异必须比制造过程的变异小测量系统的变异必须比制造过程的变异小n n变异应小于公差带变异应小于公差带n n一般来说,测量精度是过程变异和公差带两者中一般来说,测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一精度较高者的十分之一n n测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化,测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化,测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。两者中的较小者。
10、测量系统应有特性17n n测量系统的质量通常使用测量数据的统计特性来衡量:通常使用测量数据的统计特性来衡量:n nDiscrimination Discrimination 分辨力分辨力n nBias Bias 偏倚偏倚n nRepeatability Repeatability 重复性重复性n nReproducibility Reproducibility 再现性再现性n nLinearity Linearity 线性线性n nStability Stability 稳定性稳定性测量误差的统计特性18n n第一阶段第一阶段明白该测量过程并确定该测量系统是否满足组织的需要。明白该测量过程并确
11、定该测量系统是否满足组织的需要。第一阶段试验主要有二个目的第一阶段试验主要有二个目的 :n n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进行 。n n发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响?例如温度、湿度等,发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响?例如温度、湿度等,以决定其使用的空间及环境以决定其使用的空间及环境 。n n第二阶段第二阶段目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的,应持续目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的,应持续具有恰当的统计特性具有恰当的统计特性 。n n常见的就是常见的就是“量具量具R&RR&
12、R”是其中的一种形式是其中的一种形式测量系统的评定阶段19n n量具的分辩力(分辨率,可读性)量具的分辩力(分辨率,可读性)n n量具的最小读数单位,量具的最小读数单位,n n由量具设计所决定的量具固有特性。由量具设计所决定的量具固有特性。n n系统检测和指示被测量特性最小变化的能力,也系统检测和指示被测量特性最小变化的能力,也称为分辨率称为分辨率n n在兼顾成本及可行性条件下,量具应能识别被测在兼顾成本及可行性条件下,量具应能识别被测特性的微小变化。特性的微小变化。分辨力(Discrimination)20NDC分辨指数表明测量系统对一个特定的产品的可用性。提供测量系统在过程偏差的范围内可以
13、精确测量的区分数。该数表明了一个测量过程检测产品偏差(过程偏移和改进)能力的好坏。RedYellowGreen510NDC分辨指数指南分辨指数指南 一种一种NDC分辨指数的直观表示:分辨指数的直观表示:1 category3 categories6 categories21基准值基准值Reference valueReference value观测平均观测平均Observed AverageObserved Average偏离偏倚(Bias)n n测量的平均值和实际值之间的偏差22偏倚的可能原因n n仪器需要校准仪器需要校准n n仪器、设备或夹紧装置的仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损n n磨损或
14、损坏的基准,基准磨损或损坏的基准,基准出现误差出现误差n n校准不当或调整基准的使校准不当或调整基准的使用不当用不当n n仪器质量差仪器质量差 设计或一致设计或一致性不好性不好n n线性误差线性误差n n应用错误的量具应用错误的量具n n不同的测量方法不同的测量方法 设置、设置、安装、夹紧、技术安装、夹紧、技术n n测量错误的特性测量错误的特性n n量具或零件的变形量具或零件的变形n n环境环境 温度、湿度、振动、温度、湿度、振动、清洁的影响清洁的影响n n违背假定、在应用常量上违背假定、在应用常量上出错出错n n应用应用 零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察操作者技能、疲劳
15、、观察错误错误23真值真值 1 1观测值观测值1 1倾斜小倾斜小 倾斜大倾斜大真值真值 2 2测定的下限范围测定的上限范围观测值观测值2 2 线性(Linearity)n n偏倚的大小变化基準值無偏倚量測值偏倚24线性差的可能原因n n仪器需要校准,需减少校准时仪器需要校准,需减少校准时间间隔;间间隔;n n仪器、设备或夹紧装置磨损;仪器、设备或夹紧装置磨损;n n缺乏维护缺乏维护通风、动力、液压、通风、动力、液压、腐蚀、清洁;腐蚀、清洁;n n基准磨损或已损坏;基准磨损或已损坏;n n校准不当或调整基准使用不当;校准不当或调整基准使用不当;n n仪器质量差;仪器质量差;设计或一致性设计或一致
16、性不好;不好;n n仪器设计或方法缺乏稳定性;仪器设计或方法缺乏稳定性;n n应用了错误的量具;应用了错误的量具;n n不同的测量方法不同的测量方法设置、安装、设置、安装、夹紧、技术;夹紧、技术;n n量具或零件随零件尺寸变化、量具或零件随零件尺寸变化、变形;变形;n n环境影响环境影响温度、湿度、震动、温度、湿度、震动、清洁度;清洁度;n n其它其它零件尺寸、位置、操作零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。者技能、疲劳、读错。25测量值测量值时间轴时间轴真值真值真值真值测量值测量值测量值测量值真值真值稳定性(Linearity)n n偏倚的时间变化26稳定性差的可能原因n n仪器需要校准,
17、需要减少校准仪器需要校准,需要减少校准时间间隔时间间隔n n仪器、设备或夹紧装置的磨损仪器、设备或夹紧装置的磨损n n正常老化或退化正常老化或退化n n缺乏维护缺乏维护 通风、动力、液压、通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁n n磨损或损坏的基准,基准出现磨损或损坏的基准,基准出现误差误差n n校准不当或调整基准的使用不校准不当或调整基准的使用不当当n n仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好设计或一致性不好n n仪器设计或方法缺乏稳健性仪器设计或方法缺乏稳健性n n不同的测量方法不同的测量方法 装置、安装、装置、安装、夹紧、技术夹紧、技术n n量具或零件变形量具
18、或零件变形n n环境变化环境变化 温度、湿度、振动、温度、湿度、振动、清洁度清洁度n n违背假定、在应用常量上出错违背假定、在应用常量上出错n n应用应用 零件尺寸、位置、操作者零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误技能、疲劳、观察错误27再现性(Repeatability)n n不同的人使用同一设备测量同一特性时偏倚的变化28再现性差的可能原因n n标准之间:测量过程中不标准之间:测量过程中不同的设定标准的平均影响同的设定标准的平均影响n n方法之间:改变点密度,方法之间:改变点密度,手动与自动系统相比,零手动与自动系统相比,零点调整、夹持或夹紧方法点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差等
19、导致的均值差n n评价人评价人(操作者操作者)之间:评之间:评价人价人A,B,CA,B,C等的训练、技术、等的训练、技术、技能和经验不同导致的均技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器,格以及一台手动测量仪器,推蕮进行此研究。推蕮进行此研究。n n环境之间:在第环境之间:在第1,2,31,2,3等时等时间段内测量,由环境循环间段内测量,由环境循环引起的均值差。这是对较引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。程资格中最常见的研究。n n违背研究中的假定违背研究中的假定n n仪器设计或方法缺乏稳健仪器设
20、计或方法缺乏稳健性性n n操作者训练效果操作者训练效果n n应用应用零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、观察误差观察误差(易读性、视差易读性、视差)29重复性(Reproducibility)n n同一个人使用同一设备重复测量同一特性时偏倚的变化30重复性差的可能原因n n零件零件(样品样品)内部:形状、位置、内部:形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。表面加工、锥度、样品一致性。n n仪器内部:修理、磨损、设备仪器内部:修理、磨损、设备或夹紧装置故障,质量差或维或夹紧装置故障,质量差或维护不当。护不当。n n基准内部:质量、级别、磨损基准内部:质量、级别、磨损n n方法内部:在设置、技术、零方
21、法内部:在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度位调整、夹持、夹紧、点密度的变差的变差n n评价人内部:技术、职位、缺评价人内部:技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。觉、疲劳。n n环境内部:温度、湿度、振动、环境内部:温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。亮度、清洁度的短期起伏变化。n n违背假定:稳定、正确操作违背假定:稳定、正确操作n n仪器设计或方法缺乏稳健性,仪器设计或方法缺乏稳健性,一致性不好一致性不好n n应用错误的量具应用错误的量具n n量具或零件变形,硬度不足量具或零件变形,硬度不足n n应用:零件尺寸、位置、操作应用:零件尺
22、寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差者技能、疲劳、观察误差(易读易读性、视差性、视差)31计量型MSA计量型位置分析离散分析稳定性分析偏倚分析线性分析重复性分析再现性分析稳定性分析32偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录33偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n自控制计划中去寻找需要分析的测量系统,主要的考虑来自:n控制计划中所提及的产品特性n控制计划中所提及的过程
23、特性34偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n自生产现场抽取样本:n一般是取在制程中间的产品。n拿取此产品到更高精密的测量设备,测量十次,加以平均,取得参考值。n如果标准样本为可溯源的基准值,则直接作为参考值。35偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n现场人员测量:n现场人员:指的是实际在现场从事测量工作的人员,由他们来进行测量,才能真正了解公司测量的偏差是多少。n
24、重复测量十五次,记录其值。36偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n将数据输入到excel的档案中,或者是minitab中:nexcel:我们来计算平均值,标准差,以及平均值的标准差。n平均值使用的语法:averagen标准差的语法为:stdevn(结果分析作图法)相对于基准值将数据划出直方图。评审直方图,用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有,继续分析。37偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t
25、值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n计算t值,并加以判定nt值的计算法:利用(平均值-标准值)平均值的标准差。nt=是指用来判定是否有明显偏差的基准,其和自由度有关,一般典型的=0.05n如果t t就代表有明显的偏移。n如果t t就代表没有明显的偏移。38偏倚分析的做法决定要分析的测量系统抽取样本,取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值,并判定是否合格,是否要加补正值保留记录n结果判定n如果t t就代表有明显的偏移。n此时就要再看其所受的影响。n我们利用偏差公差,或偏差过程变化范围来了解其受影响的比例,如果比例比较高时那么就可能仪器要停用或者修理。39稳定
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