MSA培训(新)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Page,63,Key to Excellence,www.M3L,机密！未获得,M3,书面授权不得向第三方泄漏！,MSA,吴勇全,2010,年,6,月,6,日,TS16949,标准的,5,大工具,TS16949,采用的五大工具,APQP PPAP,FMEA SPC,和,MSA=,Measurement System Analysis,为什么要进行,MSA?,测量设备本身通过计量校准符合要求，仍然会有误差的；人通过培训合格，也会有误差的；其他各个方面也必然会有误差。这些误差整合以后，得到总的误差。,人们利用数据来做决定（质量管理八大原则之一：基于事实的决策方法）,数据是通过测量得到的,1),系统是否有足够的,分辨力,？,2),该测量系统在一定的时间内是否有统计上的,一致性,？,3),这些统计特性在预期范围内是否一致？用于制造过程,的分析或控制是否,可接受,？,三个问题都应,与过程变差联系起来,考虑。,MSA,解决什么问题,何时进行,MSA,？,APQP,的五个阶段中的第四阶段,策划,产品设计和开发,过程设计和开发,产品和过程验证,回馈稽核和矫正措施,生 产,项目,批准,样件,试生产,投产,概念提出,/,批准,新的策划,计划,和确定,产品设计,和开发,过程设计,和开发,产品和,过程确认,反馈评定,和纠正措施,系统规定的定期计划,量具修复后,量具更换后,新控制计划,测量人员变更,何时进行,MSA,？,预 备 知 识,测量系统：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境、和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。,量具：任何用来获得结果的装置,预 备 知 识,测量系统的构成：,S. (,标准）,W.,（工件）,I.,（仪器）,P.,（人,/,程序）,E,（环境）,狭义上常指“人”和“机”。即评价人（及其实施测量的方法）和直接用于测量的设备、仪器和量具。,测量系统分析（,MSA,）：定量研究测量体系的特性对其自身输出的影响。主要研究“人”（包括 “法”）和“机”。目的是得到这些影响的定量描述以便作出测量系 统是否适用的明确判断。,分辨力,机 稳定性,机,偏倚,机 重复性,机,再现性,人（法） 线性,机,准确度：偏倚；线性；稳定性。说的是位置。,精确度：重复性；再现性。说的是范围、宽度。,分辨力：测量系统的“性能”之一。,准确度与精确度,分布 正态分布,均方差 标准差,N,（,，,2,） ,预 备 知 识,稳定性,一般的稳定性 对测量系统来说是系统的偏倚值不随,时间变化（,偏倚恒定,）,统计稳定性 偏倚虽然随时间变化，但有固定规 律，,可以预测,一般原因和特殊原因,预 备 知 识,测量系统分析的前提,对测量系统的统计特性的共同要求,：,1),测量系统必须处于统计控制之中。即具有统计稳定性。,测量系统的变差只能是由于一般原因而不是特殊原因造,成的，最好用图形法来评价。,2),测量系统分辨力小于制造过程分布和公差带中精度较,高者的十分之一，就是,测量系统分辨力能将制造过程分布（公差带）分成十份或更多,3),测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化，此,时，测量系统最大的（最坏的）变差应小于制造过程,变差和公差带二者中较小者。,确定被测对象正确无误,特别是在要求样本代表制造过程时。,母本，,样本,选择,随机抽样 原则：在被抽之前，母本中每一个样本,被抽到的概率相等。,评价人选择,学会收集、使用数据,测量顺序（随机）, “,盲测”,避免样本内变差的干扰,测量系统分析的前提,明确判断标准,对分析结果的判断标准,基准值的确定,1),获得可追溯到标准的基准值；,2),在高一级的测量系统上对样本,10,次测量的平均值作为,该样本的基准值。,测量系统分析的前提,第一阶段，两个目的：,1),正式使用前的全面鉴定；,2),发现并证实环境对该测量系统的影响，以确定其使用条件。,第二阶段,确定已被接受的测量系统是否持续可用,测量系统评定的两个阶段,稳定性 测量系统在某持续,时间内测量同一基准,的同一特性时，获得,的各次测量平均值的,变差。,偏倚 ：测量结果的观察平,均值与基准值之差,定义,偏倚,基准值,线性 仪器在预期的工作,范围内，偏倚值的差,值。,基准值,量具工作范围（量程）,观测平均值,观测平均值,低,高,小,大,定义,思考：斜率大好，还是小好？,基准值,基准值,偏倚,重复性 ： 同一个评价人，,采用同一件仪器，,足够多次测量同一,件样本的同一特性,获得的测量值的范,围。用其变差表示。,重复性,定义,再现性：由不同的评价人，,采用同一件仪器，测,量同一样本的同一特,性时，测量平均值的,变差。,a,b,c,定义,测量系统的分辨力,测量系统检出并如实指示被测特性微小变化的能力，或称有效分辨率,仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。,它也可以称为可读性或分辨率。,典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。如果仪器刻度“粗”，那么就可以使用它的半刻度。,定义,如果测量系统没有足够的分辨力，不能识别过程变差,或不能定量表示单个特性值，应改进系统或使用更好的测量系统。,如果系统仅能识别而不能测定出过程变差，这种分辨,力不能用于分析。如果不能识别特殊原因的变差，它用于控制也是不可接受的。,测量系统可靠地辨别的分级数,ndc,取整整，且应该大于等于,5,才能用于分析用（,Ndc,= 1.41(PV/GRR),）,分辨力的判别,1),极差图显示只有一、二、 三种极差值在控制限值,内（右图只有,0,，,0.01,）；,2),有四种极差值在控制限,值内，但超过,1/4,的值为,0,（右图：,14/251/4,）。,有以上两种情况之一,的显示分辨力不足。,0,0.01,R,UCL,0.02,极差图可用来判断分辨力,思考：该系统的分辨力如何？,为什么进行稳定性研究？,1.,在不知道测量系统的稳定状态时，评价该系统的重复性、,再现性等其他特性可能会产生误导。,2.,所有对测量系统进行的分析都通过分析数据之间的差异,来进行的。这些差异就是各种偏倚。用数值表示偏倚并不,困难，但如果系统不在统计控制之中，不具备统计稳定性，,这些数据和分析都是无意义的。,稳定性,用控制图法来确定稳定性,。控制图可以识别普通原因和,特殊原因产生的变差。注意控制图的使用中，不仅要注意,限值外的点，还要注意其他特殊原因引起的信号。如“趋,势”和中心附近的点。,研究稳定性要作的控制图是,平均值图和极差图,。,没有必要计算数值。读图就足够了。,具体做法,：,1),确定一样本,。对稳定性，不需要已知基准值。最好选择,中间值的样本。如有可能，在预期范围内的最低值、最,高值和中间值个选一件样本，分别单独测量并作控制图。,稳定性,2),定期（日、周）测量样本,3,5,次。样本大小和频率应基,于对测量过程和测量系统的了解。包括要求多长时间重,新校准或维修、测量系统的使用频率、操作条件等。读,数应在一天内不同时间读取，以代表实际使用的情况。,还包括预热、环境和一天内可能变化的因素。,3),在,X -R,图或,X-S,控制图中标绘数据。,4),确定并绘出控制限。进行判断。,5),如有必要，根据极差数据计算测量结果的标准差。并与,测量过程总变差的标准差相比较以确定系统是否适宜。,稳定性,均值图,极差图,UCL49.26 LCL47.94,UCL1.68,不稳定性可能的原因, 仪器需要校准，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,设置、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（易读性、视差）,独立样本法,1),确定一个样本并获得其基准值,。,（如何获得基准值？）,有时需要有预期测量,的最高、最低和中间值的样本，各自单独分析。,2),一位评价人测量该样本,10,次以上。,3),计算该样本的测量平均值,X,偏倚（,B,）测量平均值（,X,）基准值（,X,T,）,过程变差,6,偏倚,100,偏倚,/,过程变差,4),确定偏倚的,t,统计量：,偏倚,=,观测测量平均值,基准值,b,= =(,max(xi)-min(xi,)/ d2*,这里,d2*,可以从附录,中查到,g=1,（子组数）,m=n,（子组容量）,t=,偏倚,/,b,偏倚,如何判定？,1.,作图法,相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业,知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，,继续分析（对于,n5,，应代表实际的或期望的过程变差范围。,2,） 选择评价人,A,，,B,，,C,等。零件的号码从,1,到,n,，评价人不能看到零件编号,3,） 如果是正常测量系统程序的一部分，应校准量具。主评价人以随机顺序测量,n,个零件，将测量结果输入第一行。,4,） 主评价人,B,和,C,测量同样的,n,个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果。,5,） 用不同的随机测量顺序重复该循环。,重复性,EV,作均值和极差图（,X&R,图）,6),7),极差图可显示测量过程的一致性并检出失控点。同时,极差图还可帮助判别分辨力。,（回忆）,8),如果极差图上的点都在控制限内，表明测量过程一致,性符合要求；,9),如果有控制限外的点，应查明原因采取措施，有时须,重新测量收集数据，或在数据足够的情况下剔除特殊,控制限的计算公式为：,均值图：,UCL,x,X,A,2,R,；,LCL,x,X,A,2,R,极差图：,UCL,R,RD,4,；,LCL,R,RD,3,A,2,，,D,4,，,D,3,值查表,重复性,EV,10),在极差图显示受控的情况下，重复性标准差或量具变,差的标准差（,e,）的估计值为：,e,R,e,/d,2,R,e,为各子组极差的平均值。,重复性或量具变差（,EV,）为：,EV,5.15,e,d,2,值查表，,m,代表子组内试验重复次数,EV,代表了正态分布情况下，测量结果的,99%,原因造成的失控数据；,如：有一名评价人失控，说明其方法与别人不同；,如果所有评价人都有一些失控点，说明仪器对评价人,的技术敏感。需要改进以获得有用的数据；,重复性,EV,11),在评价人均值（,X,）控制图中可看出零件间的变差。以,零件为组，子组平均值之间的差异代表零件间的差异；,12),均值图的控制限是以重复性为基础计算的，而不是以,零件的变差为基础计算的，零件的子组平均值大部分,应在控制限之外。因为正常情况下，零件间的变差应,远大于重复性变差；,13),如果极少，甚至没有一个子组平均值落在限值外，则说,明零件间变差被重复性变差所隐蔽，测量过程支配着过,程变差的测量。如果这些零件用来代表制造过程变差，,则此测量系统用于分析该过程是不可接受的。（但也许,用在别处是好的测量系统）；,重复性,EV,14),相反，如果越多的平均值落在限值外，并且评价人是,合格的（评价人变差，即再现性不会造成干扰的），,则该测量越有用。从,X,图上可以看出测量系统对零件,所代表的制造过程变差进行评价的能力。通常，限值,外的点数应超过,50%,。这时，系统被认为是有效的。但,如所有零件是相似的（例如，聚集在过程平均值附近）,，,50%,规则将无效；,重复性,EV,从生产过程中选,5,件样本，选择两名评价人，每位评价,人对每个样本测量,3,次。结果如下：,评价人,A,评价人,B,试验,1 2 3 4 5 1 2 3 4 5,1,217 220 217 214 216,216,216,216,216,220,2,216,216,216,212 219,219,216 215 212 220,3,216 218 216 212 220,220,220,216 212 220,X,A,216.3 218 216.3 212.7 218.3,x,B,218.3 217.3 215.7 213.3 220,x,A,总平均,216.3,X,B,总平均,216.9,X,总平均,216.6,R,1.0 4.0 1.0 2.0 4.0,4.0,4.0,1.0 4.0 0,R=,2.5,示例,查表得：,A,2,1.023,，,D,4,2.574,，,D,3,0,（,m=3,）,UCL,x,216.6,1.0232.5,219.2,；,LCL,x,216.6,1.0232.5,214.0,UCL,R,2.52.574,6.4,；,LCL,R,2.50,0,评价人,A,评价人,B,UCL,x,219.2,X,216.6,LCL,x,214.0,1 2 3 4 5 1 2 3 4 5,只有,3,点在限外，显然测量系统不足以检出零件间变差。,UCL,R,6.4,评价人,A,评价人,B,R,e,2.5,1 2 3 4 5 1 2 3 4 5,极差图上，两名评价人所有的点均在控制限之内，测量,过程的一致性能满足要求。,计算：,e,R,e,/d,2,2.5/1.72,1.45,（查表,m,3,，,g,25,10,）,重复性：,EV,5.15,e,5.151.45,7.5,重复性不好的可能原因, 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，在应用常量上出错, 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、观察错误（易读性、视差）,再现性好是指测量系统中的评价人的变异是一致的,就象多次重复测量的极差代表量具的变差一样，评价人,之间的变异在他们测得的零件平均值,X,1,，,X,i,，的极,差上表现出来。把它记为：,R,o,或,X,Diff,再现性或评价人变差的标准差（,o,）的估计值为：,o,R,o,/ d,2,d,2,值查表，,m,代表评价人人数,再现性,AV,5.15,o,此时该值还包括了仪器变差即再现性的影响，应剔除。,剔除的方法在示例中介绍,再现性,AV,仍用重复性的示例，计算评价人,A,和,B,测量的零件,平均值,X,A,和,X,B,得：,X,A,216.3,；,X,B,216.9,R,o,216.9-216.3,0.6,；,d,2,1.41,（,m,2 g,1,）,5.15R,o,/ d,2,5.150.6/1.41,2.2,此处包括了重复性变差的影响，应剔除，剔除后为：,校正后的再现性（评价人）标准差为：,o,1.04/5.15,0.20,示例,在得到了,e,和,o,之后便可以计算,GR&R,重复性和再现性（,GR&R,）的标准差为（,m,），其,估计值：,GR&R,5.15,m,待计算出总变差,TV,后，将,GR&R,与,TV,比较的,判定标准：,GR&R/TV,10, 测量系统可用于分析,10,GR&R,/TV,30, 尚可用，按使用情况而定,GR&R,/TV,30, 用于控制也不可接受,示例,再现性错误的潜在原因, 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。注意：在这种研究情况下，再现性错误常与方法和,/,或操作才混淆。, 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,等到的训练、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）,如果每个样本多次测得的平均值为,X,1,，,X,2,，它们,之间的极差记为,R,P,，,就代表了零件间变差。,零件间变差,PV,的标准差估计值,P,R,P,/d,2,d,2,值查表，,m,代表零件数,零件间变差,PV,5.15,P,同时可以计算数据分级,分级数,1.41PV/GR&R,1.41,P,/,m,分级数小于,2,，测量系统于控制过程没有任何意义；,等于,2,，相当于计数型量具,用于过程分析，数据分级最少为,5,，最好再多一些。,零件间变差,PV,仍援引重复性和再现性的例子,1 2 3 4 5,评价人,A 216.3 218 216.3 212.7 218.3,评价人,B 218.3 217.3 215.7 213.3 220,X 217.3 217.7 216 213 219.2,R,P,219.2,213,6.2,P,R,P,/ d,2,6.2/2.48,2.5,d,2,2.48,（,m,5 g,1,）,PV,5.15,P,12.8,示例,本例已得出了,EV,、,AV,和,PV,e,1.45 EV,7.5,o,0.20 AV,1.04,P,2.5 PV,12.8,则有,GR&R,5.15,m,5.151.49,7.67,测量过程总变差,TV,的标准差,t,总过程变差,TV,5.15,t,5.152.91,14.99,数据分级,1.41,（,PV/GR&R,）,1.41,（,12.8/7.67,）,2.352,编号：,*报告,日期,量具名： 编号： 零件名： *,标准差, 5.15,占总变差百分比,重复性,e,1.45 EV,7.5 50,再现性,o,0.20 AV,1.04 6.9,量具,R&R,m,1.49 R&R,7.67 51,零件间变差,P,2.5 PV,12.8 85.4,总变差,t,2.91 TV,14.99,数据分级：,2,结论：,1),评价人,X,图上，限值外的点仅为,30,； 附图：,2),GR&R,为,51,；,3),数据分级为,2,； 报告人：,仅可作为计数型量具使用,以上分析计算过程中得到的总变差及其标准差都是在测量,系统分析研究中得到的。这时要求被测样本能代表零件制,造过程。,显然，制造过程总变差完全可以通过独立的研究得到。,如果通过独立的过程能力研究得到了,t,则：,在计算各项标准差的估计值时，三次查了表,但表中的,m,三次代表了不同的项目。为加深记忆复习一下：,项目,对象,R,m,代表什么？,重复性 仪器 同一样本多次测量的极差,R,所有,m=,同一样本测量次数,样本的,R,的平均值为,R,e,（,R,）,g =,评价人数,样本数,再现性 评价人 每位评价人对全部样本测量值,m=,评价人数,的平均值的极差,R,o,（,X,DIFF,）,g,1,零件间 样本 每一个样本的全部评价人测量,m=,样本数,变差 值的平均值之极差,R,P,g,1,可见：,m,代表分析对象,m:,计算,R,用的数据个数；,g,：计算,R-bar,用的数据个数,m,代表什么？,示例,UCL,UCL,LCL,仪器名称： 编号： * * * 日期：,R,e,.038 R,o,.06 R,P,.559 K,1,4.567,；,K,2,2.7,；,K,3,1.62,测量系统分析 ,TV,（总变差）,重复性仪器变差（,EV,） ,EV,100,（,EV/TV),EV,R,e,K,1,.0384.567,.174,18.6,再现性评价人变差（,AV,） ,AV,100,（,AV/TV),17.1,重复性和再现性变差（,GR&R,） ,R&R,100,（,R&R/TV),25.2,零件间变差（,PV,） ,PV,100,（,PV/TV)%,PV,R,P,K,3,.906,96.8,总变差（,TV,）,A2,D3,D4,附表,d2*,附表,谢 谢,!,