1、測量系統分析MSA1工程師能力提升課程大綱課程大綱一、測量系統分析的基礎知識二、計量型測量系統的分析方法及Minitab演示三、計數型測量系統的分析方法及Minitab演示課程目的課程目的 知識：了解測量系統分析的基礎知識，包括誤差的來源和構成、測量系統分析的意義等。 技能：學會實際應用Minitab軟件進行測量系統分析，并做出判斷。QS9000五大手冊APQP第二版PPAP第四版MSA第四版SPC第二版FMEA第四版AIAG&ASQ&各汽車公司測量的重要性 如果測量出現問題，那么合格的產品可能被判為不合格，不合格的產品可能被判為合格，此時便不能得到真正的產品或過程特性。 因此，要保證測量結果

2、的準確性和可信度。過程原料人機法環測量結果合格不合格測量測量測量誤差Y = x +測量值=真值(True Value)+測量誤差戴明說沒有真值的存在一致性案例：如何測量一個花盆的直徑?直徑？小組 結果 均值 極差為什么有差異?難道我們測量的不是同樣的物體嗎？測量誤差的來源p Discrimination 分辨能力p Precision 精密度 (Repeatability 重復性)p Accuracy 準確度 (Bias偏差)p Damage 損壞p Differences among instruments and fixtures 不同儀器和夾具間的差異p Difference in us

3、e by inspector 不同使用人員的差異(Reproducibility再現性)p Differences among methods of use 使用不同的方法所造成差異p Differences due to environment 不同環境所造成的差異測量系統分析的目的p 運用統計分析方法，確定測量系統測量結果的變差（測量誤差），了解變差的來源。 確定一個測量系統的質量，并且為測量系統的改進提供信息。p 保證所用統計分析方法及判定準則的一致性。在實際工作生產中，測量系統分析的主要目的就是確定項目中所使用的數據是否可靠，為我們的正確決策提供依據。比如：產品是否合格，我接受這件產品

4、嗎？過程好不好，是否需要調整？測量系統的基本知識和概念p 術語p 測量系統及其統計特性 分辨力、穩定性、偏倚 、重復性、再現性、線性p 理想的測量系統 p 測量系統的共同特性p 測量系統的評定步驟和準備術語p 測量：將一個未知量與一個已知的或已經接受的參照值進行的比較。賦予的值定義為測量值。p 量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經常用來特指用在車間的裝置，包括用來測量合格不合格的裝置。p 測量系統：用來對被測量特性賦值的操作、程序、量具、設備、軟件以及操作人員的集合。 測量系統的組成測量系統人機料法環操作人員量具/測量設備/工裝被測的材料/樣品/特性操作方法、操作程序工作的環境以及上述因子之間

5、可能存在的交互作用切記：測量系統，不僅僅指量具。收集數據的能力測量總偏差2 = 2 + 2總的觀察偏差過程偏差 測量系統偏差 測量是一個能影響所觀察值的中心值和偏差的過程測量系統的統計特性 通常使用測量數據的統計特性來衡量測量系統的質量：p Discrimination 分辨力 (ability to tell things apart) p Bias 偏倚 (Accuracy準確性)p Repeatability 重復性p Reproducibility 再現性 p Linearity 線性 p Stability 穩定性評估測量過程 分辨力？“精確性” (R&R) 校準？穩定性？線性？偏

6、倚？OKOKOKOKOK測量儀器分辨率測量儀器分辨力：可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。看看下面的部件A和部件B，它們的長度非常相似。測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。部件A部件B部件A部件BA=1.0B=1.0A=1.25B=1.00因為上面刻度的分辨力比兩個部件之間的差異要大，兩個部件將出現相同的測量結果。第二個刻度的分辨力比兩個部件之間的差異要小，部件將產生不同的測量結果。1 2 31 2 3測量儀器的分辨力必須小于或等于規范或過程誤差的10%!分析天平.01 g臺秤1 Kg卡車過磅秤100 Kg案例: 電動工具出貨，請運輸公司托運，假設50Kg以內30

7、元，每增加10Kg加收費，你會采用哪種測量儀器？測量系統的有效分辨率（ discrimination）p 要求不低于過程變差6或允許偏差(tolerance)的十分之一p 零件之間的差異必須大于最小測量刻度p 極差控制圖可顯示分辨率是否足夠-看控制限內有多少 個數據分級p 不同數據分級(ndc)的計算為： 零件的標準偏差/總的量具偏差* 1.41 一般要求它大于5才可接受現在我們的量具有足夠的分辨力,下一步要考慮什么?分辨力？“精確性” (R&R) 校準？穩定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK偏 倚 (Bias)偏倚(Bias)通常被稱為“準確度”。由于“準確度”有多種意思，建議不要用準確

8、度來代替偏倚。偏倚是指對相同零件上同一特性的觀測平均值與真值(參考值)的差異，是測量系統的系統誤差的測量。真實值偏 倚觀察的平均值真實值參考標準平均值真值的取得可以通過采用更高一級的測量設備進行多次測量，取其平均值來確定。X1=0.75mmX6=0.8mmX2=0.75mmX7=0.75mmX3=0.8mmX8=0.75mmX4=0.8mmX9=0.75mmX5=0.65mmX10=0.7mm同一操作者對同一工件測量10次如果參考標準是 0.80mm. 過程變差為0.70mm Bias = 0.75-0.8= -0.05% Bias=100 %0.05/0.70=7.1%表明 7.1% 的過程

9、變差是偏倚 BIAS導致的!= 0.75XX10偏倚BIAS 實例:p 偏倚也可以與過程的容差相比較。p 判斷準確度的簡單標準為。 小于過程變差或容差的 1%,可認為是精確的。 大于過程變差或容差的 1% 則需要研究和調整測量系統, 或者臨時用補償值來修正以后的測量值。p 偏倚的研究還可以通過作圖的方式來進行, 即作出直方圖, 然后根據經驗判斷是否可以接受。p 偏倚的研究還可以通過計算置信區間來判斷是否可以接受。測量平均值 參考值x 100 %容差寬度偏倚研究的分析造成過大的偏倚的可能原因有： 儀器需要校準 儀器、設備或夾具磨損 基準的磨損或損壞，基準偏差 不適當的校準或使用基準設定 儀器質量

10、不良設計或符合性 線性誤差 使用了錯誤的量具 不同的測量方法作業準備、載入、夾緊、 技巧 測量的特性不對 變形(量具或零件) 環境溫度、溫度、振動、清潔 線 性 在量具正常工作量程內的偏倚變化量 多個獨立的偏倚誤差在量具工作量程內的關系 是測量系統的系統誤差構成測量結果平均值真值偏倚小測量結果平均值真值偏倚大低量程高量程基準值測量值無偏倚有偏倚線性(變化的線性偏倚)非線性非線性線性誤差的原因 造成線性誤差的可能原因如下： 儀器需要校準，縮短校準周期 儀器、設備或夾具的磨損 維護保養不好空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準的磨損或損壞，基準的誤差最小/最大穩定性(Stability)

11、: 是測量系統在某持續時間內測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。分辨力？“精確性” (R&R) 校準？穩定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK時間-1時間-2時間穩定性穩 定 性 對比一個已知的真實值檢查測量系統或相對于一個已知的標準調整量具以至讀數正確。分辨力？“精確性” (R&R) 校準？穩定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK校 準所有的測量系統需要校準：校準時可參考量具制造者的建議；定期對操作員培訓考核；相關軟件。分辨力？“精確性” (R&R) 校準？穩定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK重復性和再現性精確性描述了測量系統的偏差 重復性- 偏差由量具本身造成 再現

12、性- 偏差由測量者的技巧造成RRpeatabilityproducibilityMeas System&ReRe(.)222兩 個組成部分測量系統重復性再現性精 確 性重復性(Repeatability)p在相同條件下，重復檢查同一物體，產生相同結果的量具的能力。 或者.p在相同條件下，對同一物體進行重復測量所得的偏差。同一測量者；同樣的測量設備；同樣的工件；同樣的環境的條件。再現性(Reproducibility)再現性操作者B操作者C操作者Ap在不同的條件下測量同一物體得到相同結果的能力。p不同條件下測量結果的偏差。不同的測量者或者不同的測量 設備(兩者只能有一樣不同 )；同樣的工件；同樣

13、的環境的條件。2I *22RenteractionPartOperatorOperatorityproducibil再現性也有兩個組成部分理想的測量系統 理想的測量系統在每次使用時： 應只產生“正確”的測量結果。每次測量結果總應該與一個標準值相符。一個能產生理想測量結果的測量系統，應具有零方差、零偏倚和所測的任何產品錯誤分類為零概率的統計特性。測量系統所應具有的特性： 測量系統必須處于統計控制中，這意味著測量系統中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱為統計穩定性； 測量系統的變差必須比制造過程的變異小； 變差應小于公差帶； 測量精度應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一

14、般來說，測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一； 測量系統統計特性可能隨著被測項目的改變而變化。若真的如此，則測量系統的最大的變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。 測量系統策劃測量系統分析計劃 1、確定數據的類型2、確定誤差的來源3、樣本選擇4、數據收集5、數據分析 練習30分鐘 用游標卡尺測量回形針的長度，看看能否通過MSA：2人測量，10根回形針，測2次 (不建議采用連續測兩次的方法)。 yuanlvliu1009080AppraiserPercentWithin Appraiseryuanlvliu1009080AppraiserPercentAppraiser vs

15、 StandardAssessment AgreementDate of study:Reported by:Name of product:Misc: , 95.0% CIPercent離散數據測量系統分析重復性偏差(評估檢驗者自身的誤差） - 一致性在95%置信度下的置信區間 每個檢驗員的檢驗結果與真值的比較 - 準確率在95%置信度下的置信區間 小結1、測量系統分析是測量階段中最關鍵的內容之一，必不可少。測量系統分析的主要目的是確定項目中所使用的數據是否可靠。2、但需要說明的是，某些情況下用上述方法對測量系統進行分析不一定合適，可以說明一下，只要能夠保證測量數據可靠即可，而不要求一定符合

16、接受標準。 3、當NDC USLPPM USLPPM USLPPM LSLPpkPPLPPUPpCpmCpkCPLCPUCpStDev (Overall)StDev (Within)Sample NMeanLSLTargetUSL4.800.004.800.000.000.000.000.000.00 1.48 1.48 6.68 4.08 * 5.86 5.8626.5216.190.00408950.0010293301.48811.4700 *1.5700Exp. Overall PerformanceExp. Within PerformanceObserved PerformanceOverall