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1、MeasurementSystem Analysis,课程内容（基础篇）,MSA的重要性测量系统分析的对象测量系统误差来源测量基础术语 测量系统统计特性理想的测量系统测量系统应有的特性测量系统变异性的影响测量系统策划,课程内容(方法篇),测量系统研究准备计量型分析稳定性分析偏倚分析控制图法偏倚分析独立样本法线性分析指南重复性和再现性分析指南计数型分析风险分析法解析法复杂或非重复的测量系统的实践通过多数读数减少变差,MSA 的重要性,如果测量的方式不对，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,機,法,環,測量,
2、測量,結果,好,不好,測量,MSA分析的对像,QS-9000 4.11.4为分析再各种测量和实验设备系统测量结果中表现的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统。此项要求就是包含控制计划中提及的产品特性和过程特性。,测量误差,y=x+测量值=真值(True Value)+测量误差,戴明说没有真值的存在,一致性,测量误差来源,量測系統的組成,量具：任何用來獲得測量結果的裝置。量測系統：量具(equipment)量測人員(operator)被量測工件(parts)程序、方法(procedure,methods)上述之交互作用關係,测量误差的来源,仪器方面：Discri
3、mination(分辩力)Precision 精密度(Repeatability 重复性)Accuracy准确度(Bias偏差)Damage损坏Differences among instruments and fixtures(不同仪器和夹具间的差异),量測系統所造成之誤差來自,被量測工件之間的差異 p執行量測之不完整性 e(同一工件重複量測，得不到同一數據)量測者之間，量測技術的差異 o,量測系統誤差之分類,準確度之誤差(Accuracy)X 量測實際值與工件真值間之差異精密度之誤差(Precision)利用同一量具，重複量測相同工件同一品質特性，所得數據之變異性。,儀器量測之準確度與精密
4、度,準確度,精密度,高,低,高,低,测量误差的来源,不同检验者的差异Difference in use by inspector(Reproducibility再现性)训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度指导书的误解,测量误差的来源,不同环境所造成的差异（Differences due to environment）温度湿度振动照明腐蚀污染(油脂),测量误差的来源,方法方面：Differences among methods of use测试方法测试标准材料方面：准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异,测量基础术语,关于测量,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
5、量过程，而赋予的值定义测量值。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装置，包括用来测量合格不合格的装置。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。,数据,一组条件下观察结果的集合，既可以是连续的(一个量值和测量单位)又可以是离散的(属性数据或计数数据如成功失败、好坏、过不通过等统计数据)。,标准,用于比较的可接受的基准；用于接受的准则；已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受；基准值。,准确度,观测值和可接受基准值之间一致的接近程度。,校准,在规定的条件下，建立测量装置和已知基准值和不确定度的可溯源标准之
6、间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。,校准周期,两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量装置的校准参数被认定为有效的。,分辨力、可读性、分辨率,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；1:10经验法则（过程变差与公差较小者）。,量具R&R,一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。,测量系统误差,用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。,不可重复性,由于被测体的动态性质决定的对相同样本或部件重复测量的不可能性。(例流动
7、的河水）,零件变差,与测量系统分析有关，对一个稳定过程零件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时间的变差。,概率,以已收集数据的特定分布为基础，描述特定事件发生机会的一种估计(用比例或分数)。概率估计值范围从0(不可能事件)到1(必然事件)。,过程控制,一种运行状态，将测量目的和决定准则应用于实时生产以评估过程稳定性和测量体或评估自然过程变差的性质。测量结果显示过程或者是稳定和”受控”，或者是”不受控”。,产品控制,一种运行状态，将测量目的和决定准则应用于评价特性符合某规范。测量结果显示过程或者是”在公差内”或者是”在公差外”。,灵敏度,导致一个测量装置产生可探测(可辨别)输出信号的最小输入信
8、号。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固有量具的设计与质量、服务期内维护和操作条件确定的。,溯源性,在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念，溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是”测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确度的不间断的比较链相联系。,溯源示例,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,真值,测量过程的目标是零件的”真”值，希望任何单独读数都尽可能地
9、接近这一读值(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。然而，通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的”基准”值，使用较高级别分辨率的测量系统的结果，且可溯源到NIST，可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代，这些术语通常互换使用。,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,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一性(同一性)。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,测量不确定度,
10、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测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量。简单的表达式：真测量值=观测到的测量(结果)UU=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。,测量不确定度,扩展不确定度 U=kuc公式K覆盖因子（2-3）uc 标准合成不确定度,测量不确定度,合成标准误差Uc包括了在测量过程中变差的所有重要组成部份。在大多数情况下，按着本手册完成的测量系统分析的方法可以用来定量
11、确定测量不确定度的众多来源。简单的表达式被定量表示为：Uc2=2偏倚+2GRR+2稳定性+2一致性+2其它定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所预计的准确度是适宜的。,测量不确定度和MSA区别,测量不确定度和MSA的主要区别是：MSA的重点是了解测量过程，确定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充份性。MSA促进了解和改进(减少变差)。不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并希望包括测量真值。,不确定度和测量误差区别,测量值概率分布曲线,均值,+3,+3,真值,1,测量误差,不确定度范围,测量系统统计特性,测量系统的统计特性,Bia
12、s偏差(Accuracy准确性)Repeatability重复性(precision)Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性,偏倚(Bias),偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。,造成过份偏倚的可能原因,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，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好线性误差应用错误的量具,不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用零
13、件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误,重复性(Repeatability),重复性,指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差（四同）,重复不好的可能原因,零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。,环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化。违背假定：稳定、正确操作仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好应用错误的量具量具或零
14、件变形，硬度不足应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差),再现性(Reproducibility),由不同操作人员，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（三同一异）,再现性,再现性不好的可能潜在原因,零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差,评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验
15、不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。违背研究中的假定仪器设计或方法缺乏稳健性操作者训练效果应用零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差),稳定性(Stability),稳定性,时间1,时间2,是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。,穩定性(Stability)穩定性是指量測系統在某持續時間內，量測同 一基準或零件的“單一特性”時，所獲得的 測量值之總變差。,時間 2,時間 1,穩定性,不稳定的可能原因,仪器需
16、要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当,仪器质量差设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化温度、湿度、振动、清洁度违背假定、在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误,線性是指量具在預期作業範圍內偏倚值的差異。與儀器所使用於作業量測範圍(長度)有關。,基準值,較小的偏倚,基準值,較大的偏倚,量測平均值(低量程),量測平均值(高量程),基準值,量測值,無偏倚,偏倚,線性(變化的線性偏
17、倚),线性(Linearity),线性误差的可能原因,仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；设计或一致性不好；,仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响温度、湿度、震动、清洁度；其它零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。,Case study(应选用什么类型仪器),基准值,观测平均值,基准值,观测平均值,基准值,观测平均值,理想的测量系统,理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。
18、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，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。,IDEAL MEASUREMENT SYSTEM,真值,真值,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10/1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。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。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。这可称为统计稳定性且最好由图形法评价。,测量系统应有的特性,测量系统应有的特性,对产品控制
19、，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6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、线性可接受,测量系统变异性影响,测量系统变异性的影响,对产品决策的影响,TYPE I误差，将好的判成坏的。其平均值是落在合格区的，但由于GRR的影响可能会将其判成不合格的。,LSL,USL,对产品决策的影响,TYPE II误差，将坏的判成好的。其平均值是落在不合格区的，但由于GRR的影响可能会将其判成合格的。,LSL,USL,对产品决策的影响,相对于公差，对零件做出错误决定的潜在 因素只
20、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。,LSL,USL,I,II,II,I,III,Bad is bad,Bad is bad,Good is good,Confused area,Confused area,对产品决策的影响,对于产品状况，目标是最大限度地做出正确决定，有二种选择：改进生产区域：减少过程变差，没有零件产生在II区。改进测量系统：减少测量系统误差从而减小II区域的面积，因而生产的所有零件将在III区域，这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。,对过程决策的影响,对于过程控制，需要确定以下要求统计受控对准目标可接受的变异性。把普通原因报告为特殊原因把特殊原因
21、报告为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定。,GRR对能力指数Cp的影响,GRR对能力指数Cp的影响,例题,如果目前有一个制程其观察的Cpo=1.67，而其GRR=0.2，请试算其真实的Cpa=?解,新过程的接受,Cpa=2.0,GRR=0.1,Cpo=1.96,Cpa=2.0,GRR=0.3,Cpo=1.71,新过程的接受,最坏的假想情况是如果生产用量具不具备资格却被使用了。如果假设GRR=60%(但不知道事实)那么观测的Cp就是1.2了，此时如果不知道是仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。,Cpa=2.0,GRR=0.6,Cpo=1.2,测量系统策划,典型
22、的进展,测量系统的设计开发,测量系统的制造,测量系统实施（定期校准、统计分析）,测量系统设计和开发,要测量什么？特性的类型是什么？是动态还是静态？是电性能吗？有重要的零件内变差？测量过程的结果(输出)用作什么目的？生产改进、生产监控、实验室研究、过程审核、装运检查、进货检查、对doe的反馈吗？谁将使用过程？操作者、工程师、技师、检查者、审核员？要求的培训：操作者、维护人员、工程师、教室、实际应用、在职培训、学徒期间。,测量系统设计和开发,确定变差来源了吗？使用小组、头脑风暴、渊博的过程知识、因果图或矩阵建立误差模型。开发测量系统或专用的测量系统？测量系统可以是永久的和专用的，或者也可以是柔性的
23、且有可以测量不同类型零件的能力；如：仪器车量具、夹具量具、三坐标测量机等。柔性的量具会更昂贵，但长期运行可以省钱。接触或不接触：可靠性、特性类型、样件计划、成本、维护、校准、人员技能、兼容性、环境、速度、传感器类型、零件偏差和图像处理。这可以由控制计划要求和测量(在连续抽样期间全面接触量具可能有额外磨损)频次确定。全表面接触传感、传感器类型、空气反馈喷射、图像处理，CMM或光学比较仪等。,测量系统设计和开发,环境：污垢、潮湿、湿度、温度、振动、噪声、电磁干扰、周围空气移动、空气污染物等。实验室、车间、办公室等？以微米水平计算的紧密公差使环境成为关键的问题。同时，还有cmm、显示系统及超声波等。
24、这可能是过程内自动反馈类型测量的一个因素。切削油、切削碎片和超高温也可能成为问题。需要干净房间吗？测量和定位点：使用GD&T清楚地确定固定和夹紧点以及在零件的何处进行测量。固定方法：自由状态或夹紧的零件定位。零件方向：主要部份位置与其它部份。,测量系统设计和开发,零件准备：测量前零件应该干净、无油、温度稳定吗？传感器定位：角度方向，到最初定位器或网络的距离。相互关系问题1：在车间内或在车间之间需要加倍(或更多)的量具支持要求吗？制造的考虑、测量误差的考虑、维修的考虑。那个被认定是标准？怎样使每项有资格？相互关系问题2：方法分歧：从不同的测量系统设计但应用于可接受的实践和操作限制下相同零件和过程
25、的测量变差结果。,测量系统设计和开发,自动或手动：线上、线下、操作者信任。破坏性或非破坏性的测量：示例：拉伸试验、盐雾试验、电镀油漆涂层厚度、硬度、尺寸测量、图像处理、化学分析、压力、耐久性、冲击、转矩、扭矩、焊接强度、电性能等。潜在测量范围：可能测量的尺寸和预期范围。有效方分辨率：使用时特殊应用的测量对物理变化(探测过程或产品变差的能力)敏感情况可接受吗？灵敏度：最小输入信号形成测量设备可探测的(可辨别的)输出信号对应用这种测量装置可接受吗？灵敏度由固有的量具设计和质量(oem)及使用中的维护和操作条件确定。,测量系统制造(设备、标准、仪器),在系统设计中提出的变差源识别了吗？设计评审、验证
26、和确认。校准和控制系统：建议的校准计划及设备和文件的审核。频率、内部的或外部的、参数、过程中验证检查。输入要求：机械的、电的、液压的、气动的、浪涌抑制器、干燥器、过滤器、滤清器，准备和操作问题、绝缘、分辨率和灵敏度。输出要求：仿真或数字、文件和记录、档案、存放、检索、文件备份。成本：开发、采购、安装、操作和培训的预算因素。预防性维护：类型、进度表、成本、人员、培训、文件。,测量系统制造(设备、标准、仪器),服务性：内部的和外部的、位置、支持水平、反应时间、备件的可提供性、标准零件清单。人机工程学：经过长时间装载和操作机器不带来伤害的能力。测量设备讨论需要聚焦于测量系统与操作者是怎样相互依赖的问
27、题上。安全考虑：人员、操作、环境、锁止。存储和定位：建立关于测量设备存储和定位的要求。罩、环境、安全、可提供性(接近)问题。测量周期时间：测量一个零件或特性要花多少时间？测量周期与过程和产品控制相结合。过程流程、批量完整性、记录、测量和返回零件有中断吗？,测量系统制造(设备、标准、仪器),材料处理：需要特殊架子、支撑夹具、运输设备或其它材料处理设备处理被测量的零件或测量系统本身吗？环境问题：不管是影响该测量过程或相邻过程，有任何特殊环境要求、条件、限制吗？有特殊的排放要求吗？有温度和湿度控制的必要吗？湿度、振动、噪声、EMI、清洁度。有特殊的可靠性要求或考虑吗？过了一段时间设备能支持吗？在生产
28、使用前有必要验证吗？备件：一般清单、适当的供应和定货系统，可提供性、理解提前期准备。并有充分的和安全存储吗？(轴承、软管、皮带、开关、螺线管、阀门等。)用户说明：夹紧顺序、清洁程序、数据解释、图表、目视帮助、全面。可得到、适当的显示。文件：工程图样、诊断树、用户手册、语言等。,测量系统制造(设备、标准、仪器),校准：与可接受的标准比较。可接受的标准的可提供性和成本。建议频率、培训要求。要求下次的时间吗？存储：有关测量设备的存储有特殊的要求或考虑吗？罩、环境、防损坏偷盗的安全性等。防错：使用者能很容易地(太容易？)改正已知测量程序的错误吗？数据登录、设备的误用、防错、错误预防。,测量系统实施,支
29、持：谁将支持测量过程？实验室技师、工程师、生产、维修、外包服务。培训：需要对使用和维修测量过程的操作者技师工程师培训什么？时间进度、资源和成本问题。谁将培训？在那进行培训？提前期的要求？与测量过程的实际使用互本配合。数据管理：怎样管理测量过程输出的数据？人工、用计算器处理、汇总方法、汇总频率、评审方法、评审频率、顾客要求、内部要求。可提供性、存储、检索、备份、安全、数据解释。,测量系统实施,人员：需要雇用人员支持这一测量过程吗？成本、时间进度、可提供性。当前的或新的。改进方法：经过一段时间谁将改进测量过程？工程师、生产、维护、质量人员？使用什么样的评估方法？是否有一个系统确定改进？长期稳定性：
30、评定方法、形式、频率及长期研究的需要。漂移、磨损、污染、操作完整性。这种长期误差能测量、控制、理解和预见吗？特殊考虑：检查者的素质、身体限制或健康问题：色盲、视力、力量、疲劳、持久力、人机工程学。,测量系统研究准备,测量系统的评定,第一阶段：了解该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的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。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，以决定其使用之空间及环境。,测量系统的评定,第二阶段的评定目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行时，应持续具有恰当的统计特性。通常用稳定性分析、偏倚分析、R&R分析等方法。
31、,测量系统研究的淮备,先计划将要使用的方法。例如，通过利用工程决策，直观观察或量具研究决定，是否评价人在校准或使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性(不同人之间)影响可以忽略，例如按按钮，打印出一个数字。,测量系统研究的淮备,评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。在此选择中应考虑的因素如下：尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和或试验，原因是量具研究评价所需的置信度。零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。,测量系统研究的淮备,由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时每一天取一个样本，持续若干天。
32、这样做是有必要的，因为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。由于每一零件将被测量若干次，必须对每一零件编号以便识别。,取样的代表性,不具代表性的取法,取样的代表性,具代表性的取法,测量系统研究的淮备,仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一，例如特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001的变化。确保测量方法(即评价人和仪器)在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。,测量系统分析执行注意点,测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不应知道正在检查零件的编号，以避免可能的偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零件，并记下数据。在
33、设备读数中，读数应估计到可得到的最接近的数字。如果可能，读数应取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度为0.0001，则每个读数的估计应圆整为0.00005。研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。每一位评价人应采用相同方法，包括所有步骤来获得读数。,结果分析,位置误差位置误差通常是通过分析偏倚和线性来确定。一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差差别较明显或是超出量具校准程序确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系统重新进行校准或偏差校正以尽可能地减少该误差。,结果分析,宽度误差测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测量系统变差所掩盖掉的生产制造过程变异
34、性的百分比或零件公差的百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经验来确定测量系统的可接受性的规则如下：,结果分析,误差10%，通常认为测量系统是可接受的。10%30%，基于应用的重要性、测量装置的成本、维修成本等方面的考虑，可能是可以接受的。超过30%，认为是不可接受的，应该做出各种努力来改进测量系统。此外，过程能被测量系统区分开的分级数(ndc)应该大于或等于5。,分析时机,新生产之产品PV有不同时新仪器，EV有不同时新操作人员，AV有不同时(appraiser)易损耗之仪器必须注意其分析频率。,第一阶
35、段,第二阶段,稳定性分析之执行:,获取一样本并确定其相对于可追溯标准的基准值。如果不能得到，则选择一个落在产品测量中程数的产品零件，并指定它作为标准样本进行稳定性分析。并追踪测量系统的稳定性不需要一个已知基准值。可能需要具备测量的最低值、最高值及中程数的标准样本。建议对各样本单独测量并做控制图。,测量系统分析方法,MSA方法的分类,MSA,计量型,计数型,破坏型,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,计数型MSA,计数型,风险分析法,信号分析法,数据解析法,破坏性MSA,破坏型,偏倚分析,变异分析,稳定性分析法,稳定性分析
36、的做法,决定要分析的测量系统,选取一标准样本，取值参考值,请现场测量人员连续测量25组数据每次测量25次,输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中,计算控制界限，并用图判定是否稳定,后续持续点图，判图,保留记录,稳定性分析的做法,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：控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性,稳定性分析的做法,选取一标准样品控制计划中所提及的产品特性控制计划中所提及的过程特性取出对产品特性或过程特性有代表性的样本。针对样本使用更高精密度等级的仪器进行精密测量十次，加以平均，做为参考值。如果标准样本为可溯源的基准值，则直接作为参考值。,稳定性分析的做法
37、,请现场测量人员连续测量25组数据，每次测量25次。记录下这些数据。一般而言初期的25组数据最好在短的时间内收集，利用这些数据来了解仪器的稳定状况。可能的频次如：每小时1组；每天1组；每周1组。,稳定性分析的做法,将数据输入到excel中。计算每一组的平均值计算每一组的R值。计算出平均值的平均值计算出R的平均值。,稳定性分析的做法,计算控制界限平均值图：Xbarbar+-A2Rbar,XbarbarR值图：D4Rbar,Rbar,D3Rbar划出控制界限将点子绘上先检查R图，以判定重复性是否稳定。再看Xbar图，以判定偏移是否稳定。若控制图稳定，可以利用Xbarbar-标准值，进行偏差检定，看
38、是否有偏差。若控制图稳定，可以利用Rbar/d2来了解仪器的重复性。,稳定性分析的做法,后续持续点图、判图如果前面的控制图是稳定的，那么就可以将此控制界限做为控制用控制界限。我们后续就固定时间，使用同样的样本、同样的测量仪器，同样的测量人员。此时由于样本、仪器、人都是固定的，所以如果绘出来的图形有异常，一般就代表仪器有问题，要进行相应的处理。异常的判定采用点、线、面原则识别异常因素异常的处理R图失控，表明不稳定的重复性，可能什么东西松动、阻塞、变化等。X-BAR失控，表明测量系统不再正确测量，可能磨损，可能需重新校准。,控制图的判读,超出控制界限的点：出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点
39、处于失控状态的主要证据,UCL,CL,LCL,异常,异常,控制图的判读,链：有下列现象之一即表明过程已改变连续7点位于平均值的一侧连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。,UCL,CL,LCL,控制图的判读,明显的非随机图形：应依正态分布来判定图形，正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。,UCL,CL,LCL,稳定性分析的做法,不可以发生重复性之标准差大于制程标准差之现象，如果有发生此现象，代表测量之变异大于制程变异，此项仪器是不可接受的保留记录各项的分析记录要保存下来，可以和PPAP档案存放在一起，以有效证明公司的测量仪器其测量能力是足够的。,范例,偏倚分析的做法,决定要分析的测量系统
40、,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,偏倚研究分析,如果偏倚从统计上非0，寻找以下可能的原因标准或基准值误差，检查标准程序仪器磨损。这在稳定性分析(xbar-chart失控)可以表现出，建议按计划维护或修整。仪器制造尺寸有误差仪器测量了错误的特性（零件变差过大）仪器未得到完善的校准，评审校准程序评价人设备操作不当，评审测量说明书仪器修正运算不正确。,R&R分析,极差分析法均值极差法方差分析法,量測系統分析前的準備工作,在進行Gauge R&R試驗之前操作員的人數、被測量的零件數目、每一個零件被反覆測量
41、的次數、被測量的零件特性、與測量的環境都必須先行決定。通常考慮重點如下：操作員：隨機選取幾個日常使用量具的操作員。這可以 讓我們評估量具對不同操作員的敏感度。零件：自同一規格的零件中隨機選取 5 到 10 個零件進 行測量。(包含整個工作範圍)反覆測量的次數：每一個零件的量測特性被每一個 操作員反覆測量至少二次。量測系統的讀值精度，應比被測零件之規格位數低一位，如被測件要求 0.01，則量測系統要能讀出 0.001。,為確保量測數據具有統計之獨立性，在量測過程中必須注意下列事項：量測數據之取得，必須是隨機的，量測者事先不能得之前一位量測者對同一工件之量測數據。每一位量測者之量測程序必須是一致的
42、。量測數據之分析，需由對量測分析有經驗的人來進行。被測零件之讀值，要以量測系統最小之刻度為主。,量測系統分析前的準備工作,量測系統的變異,量具產生的變異,操作者的變異,零件間的變異,重複性(EV)e,再現性(AV)o,(PV)p,TV=t=e+o+p,2,2,2,2,2,R&R=e+o,2,2,2,e=R/d2*,p=Rp/d2*,R&R极差分析法,典型的极差法使用两名评价人和五个零件进行分析，在这个分析中，每个评价人测量每个零件一次，每个零件的极差是评价人A获得的测量结果与评价人B的测量结果的绝对值，利用这些数据来计算R&R，但这种方法，无法分解成是仪器的误差或是人的误差。,分析数据,计算一
43、,计算二(要推出产品变异),R&R分析之执行,使用全距及平均数或方差分析方法对量具进行分析.取得包含10个零件的样本，代表过程变差或预期范围.并对10个零件进行编号。（不能给评价人看到）指定2-3位操作人员在不知情的状况下使用校验合格的量具，分别对10个零件进行测量,研究人员将操作员所读数据进行记录,研究其重复性和再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度.,R&R分析之执行,试验完后,测试人员将量具的重复性及再现性数据 依公式计算，并作成X-R管制图或直接用表计算即可。建议使用MINITAB或EXCEL软件,示例,第一步计算重复
44、性（EV）,重复性来自：仪器本身变化、零件在仪器中测量位置变化。子组极差正好代表了上述两种变化。,第二步计算再现性（AV）,计算操作平均的极差(RO)利用d2系数将RO转换成标准差乘以5.15减去由于重复性所造成的部份注：n零件数量r测量次数nr总的测量次数,第三步计算零件间的变异（PV）,每次的值都是同一零件测三次，所以只是侦测出仪器变异(Re)。二个测量者之间差异代表了人员之间的差异(Ro)每个产品间的差距代表了产品的差异(Rp)。,组数,样本,d2,控制图系数表,Case Study,操作者A,Case Study,操作者B,Case Study,操作者C,Gage R&R Study-
45、XBar/R MethodGage R&R for Response%ContributionSource Variance(of Variance)Total Gage R&R 2.08E-03 6.33Repeatability 1.15E-03 3.51Reproducibility 9.29E-04 2.82Part-to-Part 3.08E-02 93.67Total Variation 3.29E-02 100.00StdDev Study Var%Study VarSource(SD)(5.15*SD)(%SV)Total Gage R&R 0.045650 0.235099
46、25.16Repeatability 0.033983 0.175015 18.73Reproducibility 0.030481 0.156975 16.80Part-to-Part 0.175577 0.904219 96.78Total Variation 0.181414 0.934282 100.00Number of distinct categories=5,ANOVA METHOD,方差分析是一种标准统计技术，可用于分析测量误差或其它测量系统研究中数据变异的来源。在方差分析中，方差可以被分解成四部份：零件、评价人、零件与评价人之间的交互作用和由于量具造成的重复误差。与均值极差
47、法相比，方差分析技术的优点如下：有处理任何实验装置的能力可以更精确地估计方差从实验数据中获得更多信息(如零件与评价人之间的交互作用影响)缺点：是数据的计算更复杂，操作者需要掌握一定程度的统计学知识来解释结果，一般建议使用计算器来运算。,GRR研究分析,当重复性(EV)变异值大于再现性(AV)时.量具的结构需再设计增强.量具的夹紧或零件定位的方式需加以改善.量具应加以保养.当再现性(AV)变异值大于重复性(EV)时.作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育,作业标准应再明确订定或修订.可能需要某些夹具协助操作员,使其更具一致性的使用量具.量具与夹治具校验频率于入厂及送修矫正后须再做测量系统
48、分析,并作记录.,GRR研究分析,R&R之接受标准如下:数值30%量具系统不能接受,须予以改进.必要时更换量具或对量具重新进行调整,并对以前所测量的库存品再抽查检验,如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户,协调处理对策.,计数型量具分析,何谓计数型量具,计数型测量系统属于测量系统中的一类，其测量值是一种有限的分级数，与结果是连续值的测量系统不同。最常见的是G/NG的量具，只可能有两种结果。其它计数型测量系统，例如可视标准，结果可形成57个不同的分级。这些要用计数型方法进行分析。因为任何测量系统都存在可量化的风险，由于最大的风险来自于分区的边界，最适常的分析是用量具性能曲线将测量系统变差量化,G/NG的量具判定,个人的重复性正确百分比90%。个人和标准值相比较的正确百分比90%。全部测量人员一致的百分比90%。全部测量人员和标准一致的百分比90%万一小于此百分比，则代表此测量系统尚不可以被接受，应做调整。,
