MSA量测分析讲义课件

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1、MSA量测分析讲义MSA刘乐群MSA量测分析讲义大 纲1.何谓MSA2.量测系统变异之类型3.量测系统变异之计算4.计数值之量测系统分析5.注意事项MSA量测分析讲义1.何谓量测系统分析 量测系统分析(Measuremt System Analysis)简称为MSA。量测系统量测系统: 当我们在量测某一件产品时,是由检验者持检验设备,以规定的方法对产品作量测动作。所以量测系统量测系统就是检验者检验者、检验设备检验设备、规定的方法规定的方法及产品产品的组合。 MSA量测分析讲义MSA的重要性 如果测量的方式不对，那好的结果可能被判为不好的结果，不好的结果也可能被判为好的结果，这样就无法得 到真正

2、的产品或过程特性。PROCESS原料人机 法环测量测量结果好不好测量MSA量测分析讲义量测系统分析量测系统分析: 量测系统分析就是分析并了解量具系统是否会因时间之变化而产生不稳定之现象，及量测的误差是否在可允许的范围内理想之量测系统是须有零偏差、零变异的统计特 性。量测纟统之变异须根源于共同原因，而非特殊原 因。量测系统的变异必须小于制程变异。量测系统的变异必须小于规格界限。MSA量测分析讲义量测之最小刻度必须小于制程变异或规格界限之 较小者，一个通用的法则是：最小刻度应小于制 程变异或规格界限较小者之1/10。因量测项目的改变，量测系统之统计特性可能变更， 但最大的量测系统变异必须小于制程变

3、异或规格界 限较小者。MSA量测分析讲义量测系统之评估量测系统之评估: 第一阶段评估 执行测试以决定量测系统是否具有需求之统 计特性，以执行被要求之工作。 第二阶段评估 执行定期之检定以决定此一量测系统是否维 持在可接受状态MSA量测分析讲义鉴别力鉴别力:量测系统能发现并真实地表示被测特性很小变化之能力，称为鉴别力。如最小的量测刻度太大而不足以辨别制程变异，则为鉴别力不足。鉴别力不足的象征将会在R-CHART上显现出来。MSA量测分析讲义鉴别力不足鉴别力不足MSA量测分析讲义鉴 别 力计量值管制计数值管制制程分配只用1种数据分级只能显示其制程主要变异来自于平均值偏移 不可用于估计制程参数与指数

4、 只能显示制程生产符合或不符合产品 制程分配用24种数据分级只能用于制程变异较大的管制 不可用于估计制程参数与指数 只能提供粗糙的估计 制程分配用5种以上数据分级 能与管制图一起使用 被推荐制程分配在区别分类数区别分类数（Number of Distinct Categories, ndc） MSA量测分析讲义量具的鉴别力指标量具的鉴别力指标: NDC鉴别分级数(NDC)NDC =1.41 XP.V.GRRP.V.:为部品的变异GRR:2再生性+2再现性NDC应该4舍5入到整数，而且要5，1010以上最好以上最好Gage R&R分析的最后一步骤为确定鉴别分级数(Number of Distin

5、ct Categories)，藉由NDC，可以确认量测系统对产品变异之鉴别能力有多高MSA量测分析讲义MSA方法的分类MSA计量型计数型破坏型位置分析离散分析稳定性分析偏性分析线性分析再生分析再现分析风险分析信号分析数据分析偏性分析稳定性分析变异分析MSA量测分析讲义2.量测系统变异的类型观察到的流程变异短期的流程变异样本内的变异因条件改变所产生的变异再生性再生性(Reproducibility)长期的流程变异实际流程的变异量测的变异相同条件下量测同一项目所产生的变异再现性再现性(Repeatability)准确性(Accuracy)稳定性(Stability)线性(Linearity)MSA

6、量测分析讲义真值 测量过程的目标是零件的真值，希望任何单独读数都尽可能地接近这一读值，但遗憾的是真值永远也不可能知道是多少。然而，通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的基准值，使用较高级别分辨率的测量系统的结果，且可溯源，就可以使不确定度减小，在此情况下常以基准值作为真值的替代。MSA量测分析讲义理想的测量系统 理想的测量系统在每次使用时，应只产生正确的测量结果。每次测量结果应与一个标准值相符。 一个理想测量结果的测量系统，应具有零变异、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零机率的统计特性。MSA量测分析讲义好的测量系统一个好的测量系统包括 足够的分辨率和灵敏度。通常所有的十进制或10/1法

7、则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变异)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。 测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变异只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性，且最好由图形法评价。MSA量测分析讲义 测量系统的变异须小于产品变异。 为要能对过程做控制，测量系统的变异应小于过程变异。MSA量测分析讲义2总变异(TV) = 2部品变异(PV) + 2量测变异(GRR)2量测变异(GRR) = 2再生性(AV) + 2再现性(EV)USLLSL总变异部品变异量测变异(量测系统间变异)(量测系统内变异)(观测到的变异)变异的区分MSA量测分析

8、讲义2.1再现性(量具变异): 由同一个人同一个人使用同一量具同一量具对同一个产产 品品进行多次多次量测后所得之变异。 再现性RepeatabilityMSA量测分析讲义如果量测系统再现性不足，可能原因是：零件内部：位置、表面亮度、锥度。仪器内部：磨损、设备或夹具的失效、质量或保养 不好。 标准内部：质量、等级、磨损。方法内部：作业准备、技巧、归零、固定夹持。评价者内部：技巧、位置、缺乏经验、意识、疲劳。环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的波动。缺乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好。MSA量测分析讲义2.2再生性(人的变异): 由不同人不同人使用同一量具同一量具对同一个产品产品进行多次多次量测

9、后所得之变异。 再生性Reproducibility操作者A操作者B操作者CMSA量测分析讲义再生性不好的可能原因零件内部：形状、位置、表面加工、锥度。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：归零调整、夹持、夹紧。人员内部：缺乏经验、技能、感觉、疲劳。环境内部 ：温度、湿度、振动、亮度、清洁度。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，硬度不足零件内部 ：零件尺寸、位置(易读性、视差)MSA量测分析讲义 由前二页之定义可知: 再生性包含了再现性,故真实之再生性须 扣除再现性:即 再生性再现性调整后之再生性abc

10、b = c - a22MSA量测分析讲义 因 所以又会用到一个勾股定理 量测变异= (经调整后之再生) + (再现)2量测变异(GRR) = 2再生性(AV) + 2再现性(EV)22调整后之再生性量测变异再现性cab(GRR)MSA量测分析讲义2.3部品变异: 由同一个人同一个人使用同一量具同一量具对不同产产 品品进行多次多次量测后所得之变异。 部品变异零件A零件B零件C零件DMSA量测分析讲义 又 故第三个勾股定理又出现 总变异=量测变异+部品变异2总变异(TV) = 2部品变异(PV) + 2量测变异(GRR)总变异部品变异量测变异(GRR)22MSA量测分析讲义观测平均值参考值偏性2.

11、4偏性: 同一人同一人使用同一量具同一量具对同一零件同一零件量测多次多次之平均值,与该零件真值或参考值之间的差异。MSA量测分析讲义造成过分偏倚的可能原因 仪器需要校准 仪器、设备或夹紧装置的磨损 因磨损或损坏而使基准出现误差 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) 线性误差 用错误的量具(例用卷尺量精密加工的尺寸) 不同的测量方法(设置、安装、夹紧、技术) 测量错误的特性 量具或零件的变形 环境温度、湿度、振动、清洁的影响 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误MSA量测分析讲义2.5稳定性: 同一人同一人使用同一量具同一量具对同一零件同一零件于不同时间不同时间

12、量测所得之变异。时间2时间1稳定性MSA量测分析讲义不稳定的可能原因 仪器校准频率需增加 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、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁) 因磨损或损坏，使基准出现误差 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(装置、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 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误MSA量测分析讲义 2.6线性: 同一量具同一量具在其全行程全行程之范围内之偏性。量程基准值观测平均值基准值MSA量测分析讲义偏性基准值观测 平均值不偏MSA量

13、测分析讲义 3. 量测系统分析之计算 为研究量测系统故今取10个零件,并挑选3个作业者对每一零件重复量测3次,所得之内容为: MSA量测分析讲义3.1再生之变异与再现之变异误差10%，通常认为测量系统是可接受的。10% - 30%，基于应用的重要性、测量装置的成本、维修成本等方面的考虑，可能是可以接受的 。超过30%，认为是不可接受的，应该做出各种努力来改进测量系统。此外，过程能被测量系统区分开的分级数(ndc)应该大于或等于5。MSA量测分析讲义零件全距:3.25作业者全距:0.72 R:0.11MSA量测分析讲义 MSA图形解说分析图形解说分析%Tolerance = 5.15*GRR/(

14、USL-LSL) 30% (与规格公差比与规格公差比)% GRR=(GRR/TV) 30% (与总变异比与总变异比)LSLUSL总变异总变异TV=PV+GRR零件变异零件变异PV量测变异量测变异GRR类类 别别型态型态1 1型态型态2 2型态型态3 3型态型态4 4%Study Var30%30%Tolerance30%30% 30%判判 定定OK改善量测改善量测改善零件数据收集及改善量测改善零件数据收集及改善量测可考虑缩小公差或不改善可考虑缩小公差或不改善型态型态1 1型态型态2 2型态型态3 3型态型态4 4LSLUSLUSLUSLUSLLSLLSLLSL须改善量测须改善量测须改善量测须改

15、善量测须改善零件分布须改善零件分布% Study Var=(GRR /PV ) 30%(与零件变与零件变异比异比)MSA量测分析讲义3.2偏性:针对第一个零件若作业者A 连续量测10次后所得数据为 40.71 40.61 40.45 40.47 40.49 40.62 40.54 40.65 40.56 40.61 故平均值为: 40.571 设 真 值 为: 40.00则 偏性=真值 平均值 = 40.0040.571 = 0.571 MSA量测分析讲义3.3稳定性:取固定的3个零件每天量测一次,连续量测10天后所得之数据如下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1040.71 40.61

16、40.45 40.47 40.49 40.62 40.54 40.65 40.56 40.6140.15 40.0 40.07 40.11 40.05 40.13 40.11 40.03 40.15 40.0340.77 40.81 40.70 40.85 40.79 40.73 40.79 40.83 40.81 40.78 0.62 0.81 0.63 0.74 0.74 0.60 0.68 0.80 0.66 0.75 RNO1NO2NO3 d2:每组组数为3时查管制图之系数 再将0.415与该产品的标准偏差做比较 ,若小于该产品标准偏差则该量 测设备具备稳定性 R/d2 = 0.703

17、/1.693 = 0.415MSA量测分析讲义 研究量测系统稳定性的方法之一是将标准件在不同时间的量测值点绘在 R CHART上，如失去管制则表示量测系统需要校正或标准件脏污。而抽样时间之设计，必须以不会影响标准件或量测系统的结果为原则，才能够确认量测系统的稳定性。 若R CHART上显示失去管制，我们可以借着估计长期的量测程序标准偏差来量化其量测程序的变异(量具稳定性)。估计量测程序的标准偏差=，并与制程标准偏差相比较，以判定量测系统稳定性是否适合。X 若R CHART失去管制，则表示有不稳定的再现性。若 CHART失去管制，则表示量测系统的量测不再正确(即偏性已改变)。XRd2MSA量测分

18、析讲义稳定性分析的做法决定要分析的测量系统选取一标准样本，取值参考值请现场测量人员连续测量25组数据每次测量25次输入数据到EXCEL，Xbar-R表格中计算控制界限，并用图判定是否稳定后续持续点图，判图保留记录MSA量测分析讲义 40+ 2.5 零 件 數12345678910total平均作業者:A 140.7142.0940.1541.9140.7741.1638.594041.4340.56407.3740.737240.6141.734041.6740.8141.138.6139.8341.340.53406.1940.619340.4541.8140.0741.6840.741.0

19、438.6539.8241.2140.45405.8840.588121.77125.63120.22125.26122.28123.3115.85119.65123.94121.541219.44121.944平均40.59 41.87667 40.07333 41.7533340.7641.1 38.61667 39.88333 41.31333 40.51333406.48 Xa =40.648全距0.260.360.150.240.110.120.060.180.220.111.81 Ra =0.181作業者:B 140.4441.6139.9441.5540.5740.938.653

20、9.6741.1540.43404.9140.491240.4441.7639.9641.7140.641.0138.5239.7241.2840.4405.440.54340.4541.7539.9641.6640.5540.9738.5939.7441.2840.36405.3140.531total121.33125.12119.86124.92121.72122.88115.76119.13123.71121.191215.62121.562平均40.44333 41.70667 39.9533341.64 40.5733340.96 38.5866739.71 41.23667 40

21、.39667 405.2067 Xb = 40.520667全距0.010.150.020.160.050.110.130.070.130.070.9 Rb =0.09作業者:D 14142.5840.6142.1441.4241.739.2140.5541.9741.15412.3341.233241.0642.5340.6142.1541.3741.7639.2340.5142.0241.18412.4241.242341.0442.6440.6242.1341.3141.7339.2240.5142.0641.21412.4741.247total123.1127.75121.84126

22、.42124.1125.19117.66121.57126.05123.541237.22123.722平均41.03333 42.58333 40.6133342.14 41.3666741.7339.22 40.52333 42.0166741.18 412.4067 Xd = 41.240667全距0.060.110.010.020.110.070.020.040.090.060.59 Rd =0.059零件總平均40.6942.0640.2141.8440.941.2638.8140.0441.5240.7 零件全距 R =3.25作業員全距 Xd - Xb = 41.24 - 40.

23、52 = 作業員全距 = 0.72R管制圖 CL = R = Ra + Rb + Rd / 3 = 0.181 + 0.09 + 0.059 / 3 = 0.11 R = 0.11 UCL = D4R = 2.575X0.11 = 0.283 UCL(R) = 0.283 LCL = D3R = 0 LCL(R) = 0 X管制圖 CL = Xa + Xb + Xd / 3 = 40.648 + 40.521 + 41.241 / 3 = 40.80CL(X) = 40.8 UCL = X + A2R = CL + A2R = 40.80 + 1.023X0.11 = 40.91 UCL(X)

24、 = 40.91 LCL = X - A2R = CL - A2R = 40.80 - 1.023X0.11 = 40.69 LCL(X) = 40.69 MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义3.4线性: 以量具量测5个零件,其真值为2mm 4mm 6mm 8mm 10mm各12次得以下数据Y=a-bxMSA量测分析讲义b =( x x )( y y ) ( x x ) X = ( 2 + 4 + 6 + 8 + 10 ) / 5 = 6 Y= ( 0.491667 + 0.125 + 0.025 - 0.29167 -

25、0.61667 ) / 5 = - 0.0533346b =(2-6)+(4-6)+(6-6)+(8-6)+(10-6) (2-6)(0.49166+0.0533346)+(4-6)(0.125+0.0533346)+(8-6)(-0.29167+0.0533346)+(10-6)(-0.61667+0.0533346) =-5.26668840 = - 0.131667 a = y bx = -0.0533346 ( -0.131667 ) 6 = 0.7366686 Y = 0.7366686 0.131667X MSA量测分析讲义niipYYnYnXXXXnSSStYYEStY1222/

26、, 22/, 21where)(=0.0560个数据的标准偏差n=60以2.4.6.8.10分别带入Y95%的信赖区间MSA量测分析讲义MSA量测分析讲义4.计数值之量测系统分析对于没有数字显示之量测设备(例GO NO-GO)其量测系统分析之方法为: 先选出数名作业者(设2位)及少数之产品(设20PCS) ,而该产品中须有几个为不良品(设5PCS) .然后由作业者将此20PCS依序并重复用该量具检验,若所有量测结果均相同则该量具系统分析没问题可被接受,若有结果不同时则量具须改善.MSA量测分析讲义作业者作业者AB 量测次数量测次数零件零件12121GOGOGOGO2GOGOGOGO3NOGON

27、OGONOGONOGO4NOGONOGONOGONOGO5GOGOGOGO6NOGONOGONOGONOGO7GOGOGOGO8GOGOGOGO9GOGOGOGO10NOGONOGONOGONOGO11GOGOGOGO12NOGONOGONOGONOGO13NOGONOGONOGONOGO14GOGOGOGO15GOGOGOGO16NOGONOGONOGONOGO17GOGOGOGO18NOGONOGONOGONOGO19GOGOGOGO20GOGOGOGOMSA量测分析讲义5.注意事项 5.1须定期执行MSA 5.2对管制计划中之量具须作MSA 5.3因MSA是针对人及量具所作的,故检验人员换 人时,或更换量具时须再作一次MSA 5.4若量具不适合作再现、再生分析时亦可计算其 偏性、线性及稳定性