1、測(cè)量系統(tǒng)分析MSA1工程師能力提升課程大綱課程大綱一、測(cè)量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識(shí)二、計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)的分析方法及Minitab演示三、計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)的分析方法及Minitab演示課程目的課程目的 知識(shí)：了解測(cè)量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識(shí)，包括誤差的來源和構(gòu)成、測(cè)量系統(tǒng)分析的意義等。 技能：學(xué)會(huì)實(shí)際應(yīng)用Minitab軟件進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析，并做出判斷。QS9000五大手冊(cè)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(cè)量的重要性 如果測(cè)量出現(xiàn)問題，那么合格的產(chǎn)品可能被判為不合格，不合格的產(chǎn)品可能被判為合格，此時(shí)便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。 因此，要保證測(cè)量結(jié)果

2、的準(zhǔn)確性和可信度。過程原料人機(jī)法環(huán)測(cè)量結(jié)果合格不合格測(cè)量測(cè)量測(cè)量誤差Y = x +測(cè)量值=真值(True Value)+測(cè)量誤差戴明說沒有真值的存在一致性案例：如何測(cè)量一個(gè)花盆的直徑?直徑？小組 結(jié)果 均值 極差為什么有差異?難道我們測(cè)量的不是同樣的物體嗎？測(cè)量誤差的來源p Discrimination 分辨能力p Precision 精密度 (Repeatability 重復(fù)性)p Accuracy 準(zhǔn)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(xiàn)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(huán)境所造成的差異測(cè)量系統(tǒng)分析的目的p 運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，確定測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的變差（測(cè)量誤差），了解變差的來源。 確定一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量，并且為測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)提供信息。p 保證所用統(tǒng)計(jì)分析方法及判定準(zhǔn)則的一致性。在實(shí)際工作生產(chǎn)中，測(cè)量系統(tǒng)分析的主要目的就是確定項(xiàng)目中所使用的數(shù)據(jù)是否可靠，為我們的正確決策提供依據(jù)。比如：產(chǎn)品是否合格，我接受這件產(chǎn)品

4、嗎？過程好不好，是否需要調(diào)整？測(cè)量系統(tǒng)的基本知識(shí)和概念p 術(shù)語(yǔ)p 測(cè)量系統(tǒng)及其統(tǒng)計(jì)特性 分辨力、穩(wěn)定性、偏倚 、重復(fù)性、再現(xiàn)性、線性p 理想的測(cè)量系統(tǒng) p 測(cè)量系統(tǒng)的共同特性p 測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)定步驟和準(zhǔn)備術(shù)語(yǔ)p 測(cè)量：將一個(gè)未知量與一個(gè)已知的或已經(jīng)接受的參照值進(jìn)行的比較。賦予的值定義為測(cè)量值。p 量具：任何用來獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，經(jīng)常用來特指用在車間的裝置，包括用來測(cè)量合格不合格的裝置。p 測(cè)量系統(tǒng)：用來對(duì)被測(cè)量特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合。 測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量系統(tǒng)人機(jī)料法環(huán)操作人員量具/測(cè)量設(shè)備/工裝被測(cè)的材料/樣品/特性操作方法、操作程序工作的環(huán)境以及上述因子之間

5、可能存在的交互作用切記：測(cè)量系統(tǒng)，不僅僅指量具。收集數(shù)據(jù)的能力測(cè)量總偏差2 = 2 + 2總的觀察偏差過程偏差 測(cè)量系統(tǒng)偏差 測(cè)量是一個(gè)能影響所觀察值的中心值和偏差的過程測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性 通常使用測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來衡量測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量：p Discrimination 分辨力 (ability to tell things apart) p Bias 偏倚 (Accuracy準(zhǔn)確性)p Repeatability 重復(fù)性p Reproducibility 再現(xiàn)性 p Linearity 線性 p Stability 穩(wěn)定性評(píng)估測(cè)量過程 分辨力？“精確性” (R&R) 校準(zhǔn)？穩(wěn)定性？線性？偏

6、倚？OKOKOKOKOK測(cè)量?jī)x器分辨率測(cè)量?jī)x器分辨力：可定義為測(cè)量?jī)x器能夠讀取的最小測(cè)量單位。看看下面的部件A和部件B，它們的長(zhǎng)度非常相似。測(cè)量分辨率描述了測(cè)量?jī)x器分辨兩個(gè)部件的測(cè)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?yàn)樯厦婵潭鹊姆直媪Ρ葍蓚€(gè)部件之間的差異要大，兩個(gè)部件將出現(xiàn)相同的測(cè)量結(jié)果。第二個(gè)刻度的分辨力比兩個(gè)部件之間的差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。1 2 31 2 3測(cè)量?jī)x器的分辨力必須小于或等于規(guī)范或過程誤差的10%!分析天平.01 g臺(tái)秤1 Kg卡車過磅秤100 Kg案例: 電動(dòng)工具出貨，請(qǐng)運(yùn)輸公司托運(yùn)，假設(shè)50Kg以內(nèi)30

7、元，每增加10Kg加收費(fèi)，你會(huì)采用哪種測(cè)量?jī)x器？測(cè)量系統(tǒng)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(cè)量刻度p 極差控制圖可顯示分辨率是否足夠-看控制限內(nèi)有多少 個(gè)數(shù)據(jù)分級(jí)p 不同數(shù)據(jù)分級(jí)(ndc)的計(jì)算為： 零件的標(biāo)準(zhǔn)偏差/總的量具偏差* 1.41 一般要求它大于5才可接受現(xiàn)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(zhǔn)？穩(wěn)定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK偏 倚 (Bias)偏倚(Bias)通常被稱為“準(zhǔn)確度”。由于“準(zhǔn)確度”有多種意思，建議不要用準(zhǔn)確

8、度來代替偏倚。偏倚是指對(duì)相同零件上同一特性的觀測(cè)平均值與真值(參考值)的差異，是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的測(cè)量。真實(shí)值偏 倚觀察的平均值真實(shí)值參考標(biāo)準(zhǔn)平均值真值的取得可以通過采用更高一級(jí)的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)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(duì)同一工件測(cè)量10次如果參考標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致的!= 0.75XX10偏倚BIAS 實(shí)例:p 偏倚也可以與過程的容差相比較。p 判斷準(zhǔn)確度的簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)為。 小于過程變差或容差的 1%,可認(rèn)為是精確的。 大于過程變差或容差的 1% 則需要研究和調(diào)整測(cè)量系統(tǒng), 或者臨時(shí)用補(bǔ)償值來修正以后的測(cè)量值。p 偏倚的研究還可以通過作圖的方式來進(jìn)行, 即作出直方圖, 然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷是否可以接受。p 偏倚的研究還可以通過計(jì)算置信區(qū)間來判斷是否可以接受。測(cè)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(zhǔn) 儀器、設(shè)備或夾具磨損 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)偏差 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 儀器質(zhì)量

10、不良設(shè)計(jì)或符合性 線性誤差 使用了錯(cuò)誤的量具 不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備、載入、夾緊、 技巧 測(cè)量的特性不對(duì) 變形(量具或零件) 環(huán)境溫度、溫度、振動(dòng)、清潔 線 性 在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量 多個(gè)獨(dú)立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系 是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成測(cè)量結(jié)果平均值真值偏倚小測(cè)量結(jié)果平均值真值偏倚大低量程高量程基準(zhǔn)值測(cè)量值無(wú)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(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 維護(hù)保養(yǎng)不好空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差最小/最大穩(wěn)定性(Stability)

11、: 是測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。分辨力？“精確性” (R&R) 校準(zhǔn)？穩(wěn)定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK時(shí)間-1時(shí)間-2時(shí)間穩(wěn)定性穩(wěn) 定 性 對(duì)比一個(gè)已知的真實(shí)值檢查測(cè)量系統(tǒng)或相對(duì)于一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整量具以至讀數(shù)正確。分辨力？“精確性” (R&R) 校準(zhǔn)？穩(wěn)定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK校 準(zhǔn)所有的測(cè)量系統(tǒng)需要校準(zhǔn)：校準(zhǔn)時(shí)可參考量具制造者的建議；定期對(duì)操作員培訓(xùn)考核；相關(guān)軟件。分辨力？“精確性” (R&R) 校準(zhǔn)？穩(wěn)定性？線性？偏 倚？OKOKOKOKOK重復(fù)性和再現(xiàn)性精確性描述了測(cè)量系統(tǒng)的偏差 重復(fù)性- 偏差由量具本身造成 再現(xiàn)

12、性- 偏差由測(cè)量者的技巧造成RRpeatabilityproducibilityMeas System&ReRe(.)222兩 個(gè)組成部分測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性再現(xiàn)性精 確 性重復(fù)性(Repeatability)p在相同條件下，重復(fù)檢查同一物體，產(chǎn)生相同結(jié)果的量具的能力。 或者.p在相同條件下，對(duì)同一物體進(jìn)行重復(fù)測(cè)量所得的偏差。同一測(cè)量者；同樣的測(cè)量設(shè)備；同樣的工件；同樣的環(huán)境的條件。再現(xiàn)性(Reproducibility)再現(xiàn)性操作者B操作者C操作者Ap在不同的條件下測(cè)量同一物體得到相同結(jié)果的能力。p不同條件下測(cè)量結(jié)果的偏差。不同的測(cè)量者或者不同的測(cè)量 設(shè)備(兩者只能有一樣不同 )；同樣的工件；同樣

13、的環(huán)境的條件。2I *22RenteractionPartOperatorOperatorityproducibil再現(xiàn)性也有兩個(gè)組成部分理想的測(cè)量系統(tǒng) 理想的測(cè)量系統(tǒng)在每次使用時(shí)： 應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測(cè)量結(jié)果。每次測(cè)量結(jié)果總應(yīng)該與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相符。一個(gè)能產(chǎn)生理想測(cè)量結(jié)果的測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和所測(cè)的任何產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零概率的統(tǒng)計(jì)特性。測(cè)量系統(tǒng)所應(yīng)具有的特性： 測(cè)量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著測(cè)量系統(tǒng)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(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性； 測(cè)量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變異小； 變差應(yīng)小于公差帶； 測(cè)量精度應(yīng)高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一

14、般來說，測(cè)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(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨著被測(cè)項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則測(cè)量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。 測(cè)量系統(tǒng)策劃測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)劃 1、確定數(shù)據(jù)的類型2、確定誤差的來源3、樣本選擇4、數(shù)據(jù)收集5、數(shù)據(jù)分析 練習(xí)30分鐘 用游標(biāo)卡尺測(cè)量回形針的長(zhǎng)度，看看能否通過MSA：2人測(cè)量，10根回形針，測(cè)2次 (不建議采用連續(xù)測(cè)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(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)分析重復(fù)性偏差(評(píng)估檢驗(yàn)者自身的誤差） - 一致性在95%置信度下的置信區(qū)間 每個(gè)檢驗(yàn)員的檢驗(yàn)結(jié)果與真值的比較 - 準(zhǔn)確率在95%置信度下的置信區(qū)間 小結(jié)1、測(cè)量系統(tǒng)分析是測(cè)量階段中最關(guān)鍵的內(nèi)容之一，必不可少。測(cè)量系統(tǒng)分析的主要目的是確定項(xiàng)目中所使用的數(shù)據(jù)是否可靠。2、但需要說明的是，某些情況下用上述方法對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析不一定合適，可以說明一下，只要能夠保證測(cè)量數(shù)據(jù)可靠即可，而不要求一定符合

16、接受標(biāo)準(zhǔn)。 3、當(dāng)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