测量系统分析(MSA)

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1、编制:World Class Quality Pty Ltd授课人:John Adamek模块模块 12测量系统分析测量系统分析(MSA)1World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA课程目标到本课程结束时，学员应能：识别测量系统分析是由哪些部分组成的；完成并理解所有类型的测量系统分析。2World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 QS 9000 要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验装置进行测量系统分析。3World Class Quality Pty

2、 Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析什么是测量系统分析什么是测量系统分析(MSA)?测量系统分析（MSA）是用于确定测量装置与公差相比的误差。4World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析(MSA)由哪些部分组成由哪些部分组成?量具重复性量具重复性量具再现性量具再现性偏倚偏倚 线性线性稳定性稳定性5World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析那么什么是量具双性？那么什么是量具双

3、性？量具双性（量具双性（R&R）是量具是量具重复性重复性 和和再现性再现性的首字母缩写。的首字母缩写。6World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析量具重复性的定义 重复性重复性当由同一操作人员多次测量同一特性时，测量装置重复其读数的能力。这通常被称为设备变差。重复性设备的变差重复性设备的变差7World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析量具再现性的定义再现性再现性由不同操作人员使用同一测量装置并测量同一特性时，测量平均值之间的变差。这通常

4、被称为操作员变差。再现性再现性=操作员变差操作员变差8World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析有三种类型的量具双性研究计量型计量型-小样法小样法(极差法)计量型计量型-大样法大样法(均值和极差法)计数型量具研究计数型量具研究9World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型-小样法小样法(极差法)第1步找2名操作员和5件零件进行此研究第2步每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果，如10World Class Quality P

5、ty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型-小样法小样法(极差法)第3步计算极差，如：11World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-小样法小样法(极差法)第4步 确定平均极差并计算量具双性的，如平均极差计算量具双性（R&R)百分比的公式为：容差其中 假设容差单位12World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-小样法小样法(极差法)第5步 对结果进行解释计量型

6、量具双性研究的可接收标准是R&R小于30。根据得出的结果，测量误差太大，因此我们必须对测量装置和所用的技术进行检查。测量装置不能令人满意。13World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第1步在下表中记录所有的初始信息。14World Class Quality Pty Ltd-1999年9月测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第2步 选择2个或3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件2或3次并将结果填入表中。15World Class Quality

7、 Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第3步 计算极差和均值，如：16World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第4步 计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：均值的平均值17World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第5步 计算 UCLR 并放弃或重复其值

8、大于UCLR 的读数。既然已没有大于3.70 的值，那么继续进行。什么时候选D4测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)18World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析计量型计量型-大样法大样法(极差法)第6步用以下公式计算设备变差：重复性设备变差（EV）k1、k2的选择19World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第7步 用以下公式计算操作员变差：重复性操作员变差（O.V）20

9、World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第8步 用以下公式计算重复性和再现性：重复性和再现性（R&R）21World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第9步 对结果进行解释：量具%R&R 结果大于30，因此验收不合格。操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略。要达到可接受的量具R&R，必须把重点放在设备上。22World Class Qu

10、ality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的。计数型量具研究无法对量具有多“好”作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。23World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究方法-第1步选择20个零件。选择这些零件时应确保有些零件（假定为26个）稍许低于或高于规范限值。第2步给这些零件编上号码。如果可能的话，最

11、好是在操作员不会注意到的部位。24World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究第3步由两位操作员对零件进行两次测量。确保零件为随机抽取以避免偏倚。第4步记录结果。第5步 评定量具的能力。25World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究验收标准验收标准如果所有的测量结果都一致，则该量具是合格的，即所有四次测量必须是相同的。请参阅下一页的示例。26World Class Quality

12、 Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究-示例示例27World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚的定义偏倚的定义 偏倚被定义为测量值的平均值 与 实际值 之间的差值。28World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确的”。29World C

13、lass Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为线性被定义为在量具预期的工作范围内，在量具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。量具偏倚值间的差值。30World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性稳定性的定义稳定性的定义稳定性被定义为稳定性被定义为在某个时间段内，在某个时间段内，过程变差的差值。过程变差的差值。31World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12

14、-MSA计算示例用于计算偏倚线性稳定性32World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第1步.进行50次或更多的测量。示例:用一个千分尺测量一根由自动加工过程生产的销钉的直径。销钉的实际值为1英寸。千分尺的分辩率为0.0050英寸。表1中的所有读数是以0.0010为单位兑换而得的值，它显示测出的与标准值比较的偏差。33World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说

15、明如何测定偏倚量表表134World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第2步.如果所有的读数都与实际值相等，则没有偏倚，量具为准确的。如果所有的读数都似近于但不等于实际值，则存在偏倚。为了确定偏倚的程度及量具是否合格，我们需进行下一步。35World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第3步.根据表1中的数据确定移动极差。36World Class

16、 Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第4步为移动极差准备一份频率记录。在本示例中，每个量具增量都等于一个单元，即：37World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第5步.用以下公式确定“截止点”：截止=使计数超过 50 的单元的值 下一个单元的值2.0截止=(50+100)/2=75.0 38World Class Quality Pty Ltd-1999年9

17、月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第6步.用以下公式计算截止部分：39World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第7步.确定相对于截止部分的等效高斯偏离（EGD）。由统计表得出,EQD=0.9540World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第8步.确定估计的标准偏差。41Wo

18、rld Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第9步.计算控制线。42World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第10步.绘图-单值和移动极差。参阅附图。43World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第11步.对图进行解释。

19、如果所有的点都在控制线的范围之内，我们可以得出结论认为量具是准确的，存在的偏倚没有影响。44World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第11步.对图进行解释（续）如果有的点落在控制范围之外，则结论是存在“特殊的”原因，此原因可能是造成变差的原因。45World Class Quality Pty Ltd-1999年9月46World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性

20、的定义线性被定义为量具预期的工作范围内，线性被定义为量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。偏倚值的差值。47World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例线性示例:一位工程师很想确定某测量系统的线一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是性。量具的工作范围是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。48World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第1步选择至少5

21、个零件用于进行测量，每个零件至少测量10次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件测量12次。参阅下一页中的数据。49World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 50World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析 线性线性第2步计算零件平均值零件平均值偏倚偏倚极差极差请参阅下一页。请参阅下一页。51World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分

22、析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例52World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第3步 对照基准值描绘偏倚。对照基准值描绘偏倚。参阅下一页。参阅下一页。53World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例54World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线

23、性的示例第4步由图表确定在偏倚和基准值之间是否存在线性关系。如果存在“良好的”线性关系，则可计算出线性。如果不存在线性关系，则我们必须考虑其它的变差来源。55World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第5步用以下公式计算线性。56World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性稳定性定义稳定性定义稳定性被定义为在某时间段内稳定性被定义为在某时间段内过程变差的差值。过程变差的差值。57World

24、Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性用以下步骤计算稳定性：第1步 取一个标准样品并确定其基准值。取一个标准样品并确定其基准值。第2步 按固定周期对标准样品进行按固定周期对标准样品进行5次测量。次测量。58World Class Quality Pty Ltd-1999年9月第 片模块模块 12-MSA测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性第3步 在在 R图上标绘数据。图上标绘数据。第4步 计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。况。第5步 如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。统不稳定。59World Class Quality Pty Ltd-1999年9月