测量系统分析培训

质量统计工具,测量系统分析,(MSA),培训,制造管理部质量室,2013,年,12,月,10,日,目录,2,测量系统基础知识,一,测量系统基本要求,二,一,计数型测量系统分析,四,一,计量型测量系统分析,三,3,测量系统分析基础知识,一,测量系统分析基础知识,一,4,(,一,).,测量,的重要性,PROCESS,原料,人,机,法,环,测量,测量,结果,合格,不,合格,测量,PROCESS,原料,人,机,法,环,测量,测量,结果,合格,不,合格,测量,PROCESS,原料,人,机,法,环,测量,测量,结果,合格,不,合格,如果测量出现问题，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，此时便不能得到真正的产品或过程特性。,因此，要保证测量结果的准确性和可信度。,测量系统分析基础知识,一,5,(,二,).,测量误差,测量误差,Y = x +,测,量值 = 真值(,True Value)+,测,量,误,差,戴明說沒有真,值的存在,一致,测量系统分析基础知识,一,6,(,三,).,测量误差的来源,测量误差,1.,分辨能力（分辨率）,2.,精密度,(,重复性,),3.,准确度,(,偏差,),4.,损坏,5.,不同仪器与夹具间的差异,6.,不同使用人员间的差异,(,再现性,),7.,使用不同方法造成的差异,8.,不同环境所造成的差异,测量系统分析基础知识,一,7,(,四,).,测量的变异说明,测量系统分析基础知识,一,8,(,五,).,为什么进行测量系统分析,即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等六方面（,5M1E,）的原因，会带来测量误差。,检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。,因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。,满足,QS9000、ISO/TS16949,标准的要求：,ISO/TS16949:2009,标准7.6.1规定：,为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差，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及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。,采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。,测量系统分析基础知识,一,9,(,六,).,测量系统分析的目的,运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。,确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。,保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。,测量系统分析基础知识,一,10,(,九,).,测量系统分析的基本知识和概念,1.,术语,测量,：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为,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,：用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的,集合,。,测量系统分析基础知识,一,11,2.,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,测量系统分析基础知识,一,10,3.,测量系统的统计特征,通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量：,n,Discrimination,分辨,力(,ability to tell things apart),;,n,Bias,偏倚,;,n,Repeatability,重复性,;,n,Reproducibility,再现性,;,n,Linearity,线性,;,n,Stability,稳定性,。,测量系统分析基础知识,一,13,4.,分辨力（率）,定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。,传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6,(,标准偏差)的十分之一。,T,10,30,测量系统分析基础知识,一,14,分辨力（率）,分辨率差,分辨率好,测量系统分析基础知识,一,15,5.,偏倚(,Bias),：,基准值,观测平均值,偏倚,偏倚,：是测量结果的,观测,平均值,与,基准值,的差值。,基准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,来确定,。,测量系统分析基础知识,一,16,6.,重,复,性(,Repeatability,重,复,性,重复性：,是由,一个,评价人，采用,同一种,测量仪器，多次测量,同一,零件的,同一,特性时获得的测量值变差。,（,4,同）,测量系统分析基础知识,一,17, 重复性不好的可能原因包括,：, 零件（样品）内容：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）。,测量系统分析基础知识,一,18,7.,再现性,(,Reproducibility,）：,测量系统分析基础知识,一,19, 再现性差的潜在的原因包括：, 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。,注意：在这种研究情况下，再现性错误常与方法和,/,或操作者混淆。, 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,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，推荐,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）。,测量系统分析基础知识,一,20,8.,稳定性（,Stability,）：,稳定性,时间,1,时间,2,稳定性,：是测量系统在某,持续时间,内,测量,同一,基准或,零件,的,相同,特性,时获得的,测量值,的总变差。,测量系统分析基础知识,一,21,9.,线性（,Linearity,） ：,线性,是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值：,可以用整个仪器量程范围内的偏移之差（或偏差）的量度来度量样本的线性度。如果偏移在整个量程范围内不变，则具有很好的线性度。,测量系统分析基础知识,一,22,9.,线性（,Linearity,） ：,23,测量系统分析基本要求,二,测量系统分析基本要求,二,24,(,一,).,测量系统的分析,测量系统的变差类型：,偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性,测量系统特性可用下列方式来描述 ：,位 置,：,稳定性、偏倚、线性,。,宽度或范围：,重复性、再现性。,25,(,二,).,测量系统的要求,准确度,Accuracy,精确度,Precision,测,量,系统基本要求,+,线性 （,Linearity,）,偏倚（,Bias,）,稳定性（,Stability,）,重复性（,Repeatability,）,再现性（,Reproducibility,）,位置,宽度,测量系统分析基本要求,二,26,1.,位置与宽度,位置,1,寬度,1,位置,2,寬度,2,标准值,测量系统分析基本要求,二,27,2.,准确度与精确度,准确度：,描述了测量值和真实值之间的差异。,精确度：,描述了使用同一工具重复测量相同部件时存在的差,异。,既“不准确”也“不精确”,“准确”但“不精确”,“精确”但“不准确”,“准确”且“精确”,测量系统分析基本要求,二,28,3.,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。,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。,测量系统分析基本要求,二,29,4.,测量系统应具有的特性,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,；,测量系统的变异必须比制造过程的变异小,；,变异应小于公差带,；,测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，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；,测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真的如此，,则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。,测量系统分析基本要求,二,30,5.,影响测量系统的原因, 普通原因：造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单,值，在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。亦称为：,不可避免的原因、非人为的原因、共同性原因、一般性原因、偶然,原因、机遇原因等。它是属于控制状态的变异。, 过程中只有普通原因的变差。如果仅存在变差的普通原因，随着,时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。,测量系统分析基本要求,二,31,特殊原因,：一种间断性的、不可预计的、不稳定的变差根源，有时候,被称为可查明原因。存在它的信号是：存在超过控制限的点或存在控,制限之内的链或其它非随机性的图形。亦称为：可避免的原因、人为,的原因、局部性原因、非机遇原因等。不可让它存在，必须追查原,因，采取必要的行动和措施，使过程恢复正常控制状态，否则会造成,很大的损失。, 过程中有特殊原因的变差。如果存在变差的特殊原因，随着时间,的推移，过程的输出不稳定。, 测量系统分析、控制的原因就是要消除特殊特殊原因引起的变差。,测量系统分析基本要求,二,32,6.,测量系统中数据类型：,计量型数据（,Variable data,）,指定量的数据，可用测量值来分析。例如：用毫米表示的轴,承轴颈直径、用牛顿表示关门的力、用百分数表示电解液的,浓度、用牛顿,米表示紧固件的力矩、,X-R,图、,X-S,、中位,数、单值和移动极差控制图,等都用于计量型数据。,计数型数据（,Attribute data,）,可以用来记录和分析的定性数据。例如：要求的标签出现、,所有要求的紧固件安装、经费报告中不出现错误等特性量即,为计数型数据的例子。其它的例子如一些本来就可测量（即,可以作为计量型数据处理）只是其结果用简单的,“,是,/,否,”,的形式来记录，例如：用通过,/,不通过量具来检验一根轴的,直径的可接受性，或一张图样上任何设计更改的出现，计数,型数据通常以不合格品或不合格的形式收集，它们通过,P,、,np,、,U,和,C,控制图,来分析。,测量系统分析基本要求,二,33,计量型测量系统分析,三,34,(,一,).,数据法研究“双性”：重复性和再现性,计量型测量系统分析,三,1.,作业步骤：,1,）作业准备,（,1,）确定,M,名操作者,A,、,B,、,C,，选定,N,个被测零,件，按,1,、,2,、,，编号。被选定零件尽可能反映,整个过程的变差。,（,2,）测取数据：,A,以随机顺序测取所有数据并记录,之，,B,、,C,在不知他人测量结果的前提下，以同样方,法测量各零件的数据并记录之。,（,3,）再以随机顺序重复上述测量,r,次,(,如,2,3,次,),35,计量型测量系统分析,三,2,）数据处理,-,极差计算,(1),分别计算每个操作者对各个零件进行,r,次测量的极差,R,aj,R,bj,R,cj,;,j,=1,2,.,N,;,(2),计算每个操作者的平均极差,R,a,R,b,R,c,.,R,m,;,(3),总平均极差,R,（,R,a,+,R,b,+ . +,R,m,) /,M,;,(4),计算控制限,UCL,R,=,RD,4,LCL,R,=,RD,3,D,3,，,D,4,可根据试验次数,r,查表，,当,r,7,时，,D,3,=0,。,36,3,）数据处理,-,均值计算,计量型测量系统分析,三,37,4,）数据分析,计量型测量系统分析,三,以下计算的变差均以,99%,的正态概率为基础，,即变差,5.15,重复性,设备变差（,EV,）,EV,RK,1,当试验次数：,r,2,，,K,1,4.45,r,3,，,K,1,3.05,38,2.,重复性示例,计量型测量系统分析,三,39,3.,再现性分析,计量型测量系统分析,三,再现性评价人变差（,AV,）,AV, （,X,DIFF, K,2,）,2,（,EV,2,/nr,）,2,其中，当评价人,m = 2,人时，,K,2,0.7071,当评价人,m = 3,人时，,K,2,0.5231,n,为零件数，,r,为试验次数。,若根号内为负值，则,AV,缺省为,0,。,40,计量型测量系统分析,三,再现性示例,41,4.,零件间变差（,PV,）,计量型测量系统分析,三,零件间变异：是指同一人或不同人使用同一量具测量,不同零件之相同特性所得之变异。,PV = Rp K,3,其中,:Rp,为样品的平均值极差,K,3,=5.15/d,2,注,:d,2,取决于零件数,(n),当,n=10,时,d,2,=1.72,(,每件测,3,次,）,42,零件间变差（,PV,）示例：,计量型测量系统分析,三,43,计量型测量系统分析,三,常用参数表,d2,44,5.,测量系统的双性：,计量型测量系统分析,三,测量系统双性（,GRR,或,R&R,）,R&R, （,EV,）,2,（,AV,）,2,总变差,(TV),TV, （,R&R,）,2,（,PV,）,2,各变差占总变差的百分比,% AV = AV / TV 100%,% R&R = R&R / TV 100%,% PV = PV / TV 100%,% EV = EV / TV 100%,计算数据分级数（,ndc,）,分级数（,ndc,）,= 1.41 PV / R&R,ndc,取整数，且必须 ,5,。,可区分的类别数,45,计量型测量系统分析,三,样本容量,A2,D3,D4,2,1.880,0,3.267,3,1.023,0,2.575,4,0.729,0,2.282,5,0.577,0,2.115,6,0.483,0,2.004,7,0.419,0.076,1.924,8,0.373,0.136,1.864,9,0.337,0.184,1.816,10,0.308,0.223,1.777,11,0.285,0.256,1.744,12,0.266,0.284,1.716,13,0.249,0.308,1.692,14,0.235,0.329,1.672,15,0.223,0.348,1.652,控 制 常 数 图, 量具,GR&R/R&R,分析方法,46,6. %GRR,或,%R,R,接受准则,计量型测量系统分析,三,a,）、,%R,R,测量值随,OP,的变动,测量值随部品的变动,对于部品,10,，,OP,有较大分歧；,所有点落在管理界限内,良好,大部分点落在管理界限外,主变动原因：部品变动,良好,60,5.,再看一个案例：,计量型测量系统分析,三,1,）现在有以下一组数据，将其填入MINITABLE表格,61,计量型测量系统分析,三,2,）数据处理,将数据填入填入后选择数据叠加列,62,计量型测量系统分析,三,将C1至C10选择为叠加列,堆叠数据选择储存在当前工作表,将储存的列,3,）,数据堆叠,63,计量型测量系统分析,三,4,）填入操作次数,将零件号储存于C13列,有1到10十个样品零件，步长为1,每个零件被检测了9次,64,计量型测量系统分析,三,5,）图表输出结果：,65,计量型测量系统分析,三,6,）分析：,Gage R&R,重复性,再现性 的高度越接近,0,越好。即表明,:,测试系统产生的误差很小。,A.,变异分量分析：,66,计量型测量系统分析,三,尽量多超过管理界限为好。,要是超过,R Chart,的界限，就得调查其原因， 并重新测定。,B.,控制图：,每个产品测量,3,次，这,3,次的最大值减去最小值即为每个样品极差（最大值,-,最小值,=,样本极差）,每个点值代表：测量员每个产品测量,3,次求取的平均值,67,计量型测量系统分析,三,C.,零件：,测量值随部品的变动,数字“,1,”代表产品编号，圈内所代表的点为每个产品所测量的值所在位置，因为一共有,3,个测量员，每个人测量,3,次，所以图中一共有,9,个圆圈点。折线所连的点为,9,次测量数值的平均值,-,即最大的带有“,+,”号的圆圈。,68,计量型测量系统分析,三,D.,操作者之间：,作业者之间最好没有差异。,差异大的，寻求其原因！,10,个产品，每个产品测量,3,次，所以每个测量员位置上共有,30,个点。横线所连得带有“,+,”的点为,30,次测量所得的平均值。,69,计量型测量系统分析,三,E.,操作者与零件的交互作用：,3,位测试者对,10,个标本测试的值的曲线图。,每名测试者对标本的测试值一致为好！,根据点的重合度及差异大小可以察看某个产品测量时是否出现问题，以查找原因所在。,为,B,控制图中的,Xbar,的,3,个操作者图重叠到一个坐标系内进行查看。,70,计量型测量系统分析,三,可区分类别数应5，量具灵敏度,Policy,：,测定系统良好时，零件的,P,值, 0.05,。,此例子中，操作者,P,值,5，量具灵敏度,EV,0.0022,AV,0.0015,%GRR,1.43%,72,(,五,).,练习,计量型测量系统分析,三,73,计数型测量系统分析,四,74,(,一,).,计数型量具,计数型测量系统分析,四,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。,计数型量具只能指示该零件被接受或拒收。,计数型测量系统的分析方法有：,小样法；,大样法。,75,(,二,).,小样分析法,计数型测量系统分析,四,选取二十个零件来进行,，其中应,有一些零件稍许高或低于规范限值（,仅少量,超出范围，一般为,2-3,件）。,选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。,所有的测量结果(每个零件测四次),必须,一致则接受该量具，否则应改进或重新评价，或找到一个可接受的替代测量系统。,的,4,小样法接受准则：,所有零件的,4,次测量结果一致时，接收测量系统；任何一个零件的,4,次测量结果不一致时，不接收测量系统。,76,小样法数据：,计数型测量系统分析,四,77,(,三,).,大样法分析法,计数型测量系统分析,四,对于某计数型量具，用量具特性曲线的概念来进行量具研究，,GPC,是用于评价量具的,重复性和偏倚,；,这种量具研究可用于单限值和双限值量具；,对于双限值量具，假定误差是线性一致的，只需检查一个限值。,一般地，计数型量具研究包括获得多个被选零件的基准值。这些零件经过多次(,m),评价，连同接受总次数(,a)，,逐个零件地记录，从这些结果就能做估计重复性和偏倚。,78,大样分析法例：,计数型测量系统分析,四,79,(,四,).,大样分析法步骤,计数型测量系统分析,四,选取零件；最根本的是已知研究中所用零件的基准值。应尽可能按实际情况等间隔选取八个零件，其最大和最小值应代表该过程范围；,八个零件必须用量具测量,m=20，,并记录接受的次数(,a)；,对于整个研究，最小的零件必须,a=0，,最大的零件,a=20，,记录接受的次数(,a)。,其余1,a19；,如果不满足这些准则，必须用量具测量更多的已知其基准值的零件(,X)；,如果不满足上述零件这些点可选在量具研究已测量的零件测量中间点；,一直重复以上直到满足上述要求。,80,(,五,).,大样法接收准则,计数型测量系统分析,四,KAPPA,值大于,0.75,即是可以接受的,81,(,六,).,计数型量具分析,计数型测量系统分析,四,离散型案例,（名目型）,：,gage,名目,.Mtw,背景：,3,名测定者对,30,部品反复,2,次,TEST,82,会话结果,计数型测量系统分析,四,检查者,1,需要再教育；,检查者,3,需要追加训练；,(,重复性,),两数据不能相差较大，,否则说明检查者一致的判定与标准有一定差异,个人与标准的一致性,（再现性？）,83,计数型测量系统分析,四,计数型案例,（顺序型）：,散文,.Mtw,背景：,5,名测定者对,30,部品反复,2,次,TEST,84,计数型测量系统分析,四,张四 需要再教育；,张一、张五需要追加训练；,(,重复性,),两数据不能相差较大，,否则说明检查者一致的判定,与标准有一定差异,85,(,七,).,计数型分析练习,计数型测量系统分析,四,本工具学习完毕，谢谢！,