MSA—测量系统分析课件.ppt

1、MSAMSA测量系统分析1ppt课件测量的重要性PROCESS原料人机 法环测量测量结果好不好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。2ppt课件测量系统的组成n将被测试的材料n将被测量的特性n收集和准备样品n测量的种类和尺度n仪器或测试设备n检验者或技术员n使用的状况n环境条件n间断n连续3ppt课件决定哪些是要测量n顾客的声音n你必须转换成技术特征或规格。n技术特征n失效模式分析n控制计划n因为在条文要求中，只要是列在控制计划中的就必须进行测量4ppt课件测量误差测量值=真值(True Value)+测量误差戴明

2、说没有真值的存在一致(线性)5ppt课件测量误差的来源n敏感度、辨别能力n精密度n准确度n损坏n不同仪器和夹具间的差异n不同检验者的差异n使用不同的方法所造成差异n不同环境所造成的差异6ppt课件环境因素n温度n湿度n振动n照明n腐蚀n磨耗n污染(油脂)7ppt课件人性因素n训练n技能n疲劳n无聊n眼力n舒适n零件的复杂性n检验的速度n指导书的误解8ppt课件测量过程n赋值过程定义为测量过程。n而赋予的值定义为测量值。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装置，包括用来测量合格不合格的装置。n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

3、获得测量结果的整个过程。9ppt课件理想的测量系统n理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。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。10ppt课件理想的测量系统真值真值测试值11ppt课件测量系统所应具有的特性n测量系统必须处于统计控制中，这意味着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。n测量系统的变异必须比制造过程的变异小。n变异应小于公差带。12ppt课件n测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一般来说，n测量系统统计特性可能随着被

4、测项目的改变而变化。若真的如此，13ppt课件各称定义n量具:指生产中所使用的测量仪器.n测量系统:指由人员、量具,操作程序及其它设备或软件所构成的系统.n量具再现性:指由不同操作人员使用相同的量具测量相同产品之特性时其作业者间测量平均值之变异.n量具重复性: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,其测量特性值再现能力,亦称测量值间的变异.14ppt课件n稳定性:同一量具于不同时间测量同一零件之相同特性所得之变异.n偏倚:指由同一操作人员使用相同量具,测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与工具室或精密仪器测量同一零件的相同特性所得的真值或参考值之间的偏差值.15ppt课件偏倚(B

5、ias)真值观测平均值偏倚偏倚偏倚：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级别的测量设备进行多次测量，取其平均值而定。16ppt课件重复性(Repeatability)重复性 重重复复性是由一性是由一个评个评价价人，人，采用采用一一种测量仪种测量仪器器，多次，多次测量测量同一零件同一零件的同一特性時的同一特性時获获得的得的测测量值变差量值变差17ppt课件再现性(Reproducibility)再现性是由不同的评价人，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。再现性18ppt课件稳定性(Stability)稳定性時间1時间2稳定性稳定性(或漂移或漂

6、移)，是是测量测量系系统在某持统在某持续时间内测量续时间内测量同一同一基准或零件的基准或零件的单一单一特性时获得特性时获得的的测量测量值总变值总变差。差。19ppt课件线性(Linearity)量程基准值观测平均值基准值线性是在量具预期的工作范围內，偏倚值的差值20ppt课件线性(Linearity)观测平均值基准值无偏倚有偏倚21ppt课件测量系统的分析n对测量系统进行分析的目的是为了更好地了解变差来源。n测量系统特性可用下列方式来描述n位置：稳定性、偏倚、线性。n宽度或范围：重复性、再现性。22ppt课件位置和宽度位置宽度位置宽度23ppt课件分辨率：测量系统检测出并如实指示被测特性中极小

7、变化的能力24ppt课件分辨率的要求n建议的要求是总过程的6(标准偏差)的十分之一。n传统是公差范围的十分之一。25ppt课件测量系统研究的淮备n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。26ppt课件测量系统研究的淮备n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：n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可信度。n零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多试验。27ppt课件测量系统研究的淮备

8、n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。n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。这样做是有必要的，因为分析中的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。28ppt课件取样的代表性不具代表性的取法29ppt课件取样的代表性具代表性的取法30ppt课件测量系统研究的淮备n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。n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。31ppt课件测

9、量系统分析进行的方式n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哪一零件，并记下数据。n研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。n每一位评价人应采用相同方法，包括所有步骤来获得读数。32ppt课件分析时机n新生产的产品，PV（零件变差）有不同时n新仪器，EV（设备变差）有不同时n新操作人员，AV（评价人变差）有不同时33ppt课件稳定性分析的执行:n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

10、。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。34ppt课件稳定性分析的执行:n定期(天、周)测量基准样品35次。样本容量和频率应基于对测量系统的了解。因素包括要求多长时间重新校准或维修，测量系统使用的频率，以及操作条件如何重要。读数应在不同时间读取以代表测量系统实际使用的情况。这些还包括预热，环境或其它在一天内可能变化的因素。n将测量值标记在X-R 控制图 或XS 控制图上.n计算控制界限,并对失控或不稳定作评估.35ppt课件控制图的判读n超出控制界限的点：出現一个或多个点超出控制界限的点：出現一个或多个

11、点超出任何一个控制界限是超出任何一个控制界限是该点处于该点处于失控失控状态状态的主要的主要证据。证据。UCLCLLCL异常异常36ppt课件控制图的判控制图的判读读n链：有下列链：有下列现象现象之一即表明之一即表明过程过程已已改变改变n连续连续7 7点位点位于平均值的一于平均值的一侧侧n连续连续7 7点上升点上升(后点等于或后点等于或大于前点大于前点)或下降。或下降。UCLCLLCL37ppt课件控制图的判控制图的判读读n明显的非随机图明显的非随机图形：形：应依应依正态正态分分布来判定布来判定图形图形，正常应是有正常应是有2/32/3的的点落点落在中间在中间1/31/3的的区域区域。UCLCL

12、LCL38ppt课件n代表仪器已不稳定，必须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性之分析。39ppt课件稳定性附加说明nR(或S)图中的失控状态表明不稳定的重复性(也许什么东西松动、气路部分阻塞、电压变化等)。nX图中失控表明测量系统不再正确地测量(偏倚已经改变)，努力确定改变的原因，然后纠正，如果原因是磨损，则可能要重新校准。n可以希望备有对应于预期测量结果的下端、上端和中间值的基准件或基准的测量系统控制图。40ppt课件范例10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.

13、448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.248.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.14

14、7.948.448.648.348.848.948.441ppt课件252015105049.549.048.548.0SubgroupMeans1X=48.483.0SL=49.16-3.0SL=47.801.00.50.0StDevsS=0.34833.0SL=0.8944-3.0SL=0.000Stability Analysis for viscosity42ppt课件偏倚n为了在过程范围内指定的位置确定测量系统的偏倚，得到一个零件可接受的基准值是必要的。通常可在计量室或全尺寸检验设备上完成。基准值从这些读数中获得，然后这些读数要与研究评价人的一组观察平均值(定为XA，XB，XC)进行

15、比较。43ppt课件偏倚n如果不能按这种方法对所有样件进行测量，可如果不能按这种方法对所有样件进行测量，可采下列替代的方法采下列替代的方法：n在计量室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精在计量室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量。密测量。n让一位评价人让一位评价人测量测量至少至少。n计算读数的平均值。基准值与平均值之间的差值表计算读数的平均值。基准值与平均值之间的差值表示测量系统的偏倚。示测量系统的偏倚。n如果需要一个指数，把偏倚乘以如果需要一个指数，把偏倚乘以100100再除以过再除以过程变差程变差(或公差或公差)，就把偏倚转化为过程差，就把偏倚转化为过程差(或或公差公差)的百分比的

16、百分比。44ppt课件偏性分析的执行:n独立取样法:n选取一个样品,并建立可追溯标准之真值或参考值,若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件,当成标准值,且应针对预期测试的高中低端各取得样本或标准件,并对每个样本或标准件测量10次,计算其平均值,将其当成“参考值”.n由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次.并计算出平均值,此值为“观测平均值”.45ppt课件n计算偏倚:n偏倚=观测平均值 参考值n制造过程变异=6（也可以用公差）n%偏倚=偏倚/制造过程变差（也可以用公差）46ppt课件n判定:针对偏差部份，判定原则为：n重要特性部份其偏差%须=5%；n一般特性其偏差%须10%

17、；应依据仪器使用目的来说明其接受原因。n其偏差%大于10%者，此项仪器不适合使用。47ppt课件偏倚分析n如果偏倚相对比较大，查看这些可能的原因n基准的误差n磨损的零件n制造的仪器尺寸不对n仪器测量非代表性的特性n仪器没有正确校准n评价人员使用仪器不正确。48ppt课件例题X1=0.75X6=0.80X2=0.75X7=0.75X3=0.80X8=0.75X4=0.80X9=0.75X5=0.65X10=0.70%1.7)70.0/05.0(100%05.080.075.075.0105.710偏倚偏倚XX49ppt课件例题n偏倚占公差百分比采用同样方法计算，式中用公差代替过程变差。基准基准值

18、值0.800.75平均平均值值50ppt课件线性分析的执行n在测量仪器的工作范围内选择一些零件，可确在测量仪器的工作范围内选择一些零件，可确定线性。这些被选零件的偏倚由基准值与测量定线性。这些被选零件的偏倚由基准值与测量观察平均值之间的差值确定。最佳拟合偏倚平观察平均值之间的差值确定。最佳拟合偏倚平均值与基准值的直线的斜率乘以零件的过程变均值与基准值的直线的斜率乘以零件的过程变差差(或公差或公差)是代表量具线性的指数。为把量具是代表量具线性的指数。为把量具线性转变成过程变差线性转变成过程变差(或公差或公差)的百分率，可将的百分率，可将线性乘以线性乘以100100后除以过程变差后除以过程变差(或

19、公差或公差)。至于。至于稳定性，建议分析技术可采用图形，即带最佳稳定性，建议分析技术可采用图形，即带最佳拟合直线的散布图。拟合直线的散布图。51ppt课件线性分析的执行n正如在偏倚研究中一样，零件的基准值可由工正如在偏倚研究中一样，零件的基准值可由工具室或全尺寸检验设备确定。在操作范围内选具室或全尺寸检验设备确定。在操作范围内选取的那些零件由一个或多个评价人测量，确定取的那些零件由一个或多个评价人测量，确定每一零件的观察平均值，基准值与观察平均值每一零件的观察平均值，基准值与观察平均值之间的差值为偏倚，要确定各个被选零件的偏之间的差值为偏倚，要确定各个被选零件的偏倚。线性图就是在整个工作范围内

20、的这些偏倚倚。线性图就是在整个工作范围内的这些偏倚与基准值之间描绘的。如果线性图显示可用一与基准值之间描绘的。如果线性图显示可用一根直线表示这些标绘点，则偏倚与基准值之间根直线表示这些标绘点，则偏倚与基准值之间的最佳线性回归直线表示两个参数之间的线性。的最佳线性回归直线表示两个参数之间的线性。线性回归直线的拟合优度线性回归直线的拟合优度R R2 2确定偏倚与基准值确定偏倚与基准值是否有良好的线性关系是否有良好的线性关系。52ppt课件线性分析的执行n系统的线性及线性百分率由回归线斜率及零件过程变差(或公差)计算得出。如果回归线有很好的线性拟合，那么可以评价线性幅度及线性百分率来确定线性是否可接

21、受。如果回归线没有很好的线性拟合，那么可能偏倚平均值与基准有非线性关系，这需要进一步分析以判定测量系统的系统是否可接受。53ppt课件线性分析的执行n如果测量系统为非线性，查找这些可能原因n在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准。n最小或最大值校准量具的误差。n磨损的仪器。n仪器固有的设计特性。54ppt课件n计算误差:n误差=观测平均值 参考值n绘图:nX轴=参考值nY轴=误差n其方程式为:y=a+bxn再分别计算其线性%55ppt课件偏差yX值Y=a+bxX=产品变异范围Y=bx线性百分比=Y/X100%56ppt课件n判定:n针对重要特性其线性度%5%n一般特性其线性度%10%以上者判为

22、不合格，此项的仪器不适合使用。n实际情形依工厂的情形而做调整57ppt课件公式截 距=a=nxxnyxxy22)()(斜 率=b=)(nxany 擬 合 度=nyynxxnyxxyR222222)()(线 性=斜 率*过 程 变 差%线 性=100%线 性 过 程 变 差 58ppt课件R&R的分析n选2-3位操作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,测试人员将操作员所读数据进行记录,研究其重复性及再现性.59ppt课件以零件编号为顺序画出每个评价人对每个零件多次读数的平均值。链图可以帮助确定：评价人之间的一致性60ppt课件使用平均极差确定的总平均值和控制线得到的均值

23、图可以说明：控制限内的区域表示测量分辨力。由于研究中使用的零件组代表过程变差，大约一半或一半以上的平均值应落在控制线之外，说明测试系统足以检测零件间变差，并能为分析和控制过程提供有用的信息；否则不是测量系统的分辨力不足就是样本不能代表预期的过程变差。61ppt课件结果分析:n当再现性(AV)变异值小于重复性(EV)时.n量具的结构需在设计增强.n量具的夹紧或零件定位的方式需加以改善.n量具应加以保养.n当重复性(EV)变异值小于再现性(AV)时.n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.n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.n量具与夹治具校

24、验频率于入厂及送修矫正后须再做测量系统分析,并作记录.62ppt课件nEV,AV及R&R之接受标准如下:n数值10%量具系统可接受.n10%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.63ppt课件何谓计数型量具n就是把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限件则接受该零件否则拒收。n计数型量具只能指示该零件被接受或拒收。64ppt课件小样法的做法n先选取二十个零件来进行。n选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。n在选取二十个零件时，必须有一些零件稍许

25、高或低于规范限值。n所有的测量结果(每个零件测四次)一致则接受该量具，否则应改进或重新评价，或找到一个可接受之替代测量系统。65ppt课件小样法的样本要求合格区(GO)不合格区(NO GO)66ppt课件 A评价人 B评价人 1 2 1 2 1 G G G G 2 G G G G 3 NG G G G 4 NG NG NG NG 5 G G G G 6 G G G G 7 NG NG NG NG 8 NG NG G G 9 G G G G 10 G G G G 11 G G G G 12 G G G G 13 G NG G G 14 G G G G 15 G G G G 16 G G G G

26、17 G G G G 18 G G G G 19 G G G G 20 G G G G 67ppt课件大样法研究n对于某计数型对于某计数型量具，用量具特性曲量具，用量具特性曲线的线的概念来进行概念来进行量具量具研究研究，GPCGPC是用是用于评价于评价量量具的重复性和偏倚。具的重复性和偏倚。n这种这种量具研究可用量具研究可用于单限值于单限值和和双限值双限值量量具。具。n对于双对于双限限值量具，假定值量具，假定误差误差是是线性一致线性一致的，只需的，只需检查检查一個限一個限值。值。68ppt课件大样法研究n一般地，一般地，计数计数型量具研究包括获得多型量具研究包括获得多个个被被选零件的基选零件的

27、基准值。准值。这些零件这些零件经过经过多次多次(m)m)评价评价，连同接受连同接受总次数总次数(a)a)，逐逐个零个零件地件地记录记录，从这些，从这些结果就能做估结果就能做估计重计重复复性和偏倚。性和偏倚。69ppt课件大样法研究n选取零件。最根本的是已知研究中所用选取零件。最根本的是已知研究中所用零件的基零件的基准值。准值。应尽可能应尽可能按按实际实际情況等情況等间隔选间隔选取八个零件，其最大和最小值应取八个零件，其最大和最小值应代表代表该过程范围该过程范围n八个零件必須用量具八个零件必須用量具测量测量m=20m=20，并记录并记录接受的次接受的次数数(a)a)。70ppt课件大样法研究n对

28、于整个对于整个研究，最小的零件必研究，最小的零件必须须a=0a=0，最最大的零件大的零件a=20a=20，记录记录接受的次接受的次数数(a)a)。其其余余11a19a19。n如果不如果不满足满足这些准则，必须用量具测量这些准则，必须用量具测量更多的已知其基准值的零件更多的已知其基准值的零件(X)X)。n如果不满足上述零件如果不满足上述零件这些点可这些点可选在量具选在量具研究已测量的零件测量中间点。研究已测量的零件测量中间点。n一一直重复直重复以上以上直到直到满足上述要求。满足上述要求。71ppt课件大样法研究975.0set 20025.0set 05.0,5.00,5.0,5.00,5.0,

29、5.0aaapapamaifamaifmaamaifmap72ppt课件大样法研究factor adjustmentan is 08.108.1)005.0()975.0(ityRepeatabillimitLower)5.0(aTaTaTPatXPatXPatXBias73ppt课件zero.fromdifferet tlysignifican is bias the5,19)then 2.093(0.02an greater th is valuecalculated thisIf3.31ityrepeatabilBiast大样法研究74ppt课件大样法研究-范例Xt a Pa-0.016

30、000.025-0.015010.075-0.014030.175-0.013050.275-0.012080.425-0.0110160.775-0.0105180.875-0.0100200.975-0.0080201.00075ppt课件大样法研究-0.008-0.009-0.010-0.011-0.012-0.013-0.014-0.015-0.0161.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0XtPa76ppt课件大样法研究-范例能须加补正值或不适用所以明显的偏离零，可86.90073.00023.03.313.310073.008.1)0163.0(0084.00023.0)010.0(0123.0RBiastRBias77ppt课件