五大手册-MSA测量系统分析
超详细MSA测量系统分析讲解
2.线性的分析方法和接受准则
●回顾：
1.什么是线性？
●线性指南
1.在量具的操作范围内，选择g（子组数）≥5个零件 2.检验每个零件，以确定基准值 3.一个人测量每个零件m（子组容量）≥10次 4.计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚的平均值。（偏倚i，j=Xi，j -基准值） 5.在线性图上画出单值偏倚和基准的偏倚值 6.计算并画出最佳拟合线和置信带 7.画出“偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线性的可接受性 （即“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内）
MSA
课前思考
1.什么是MSA ？ 2.什么时候做MSA？ 3.谁做MSA？ 4.哪些测量系统需要做MSA？ 5.在哪里做MSA？ 6.怎么做MSA？原理是什么？
MSA
第一单元
MSA的基本概念
MSA
二.MSA的基本概念
1.测量的定义
●测量：被定义为“对某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们 对于特定特性之间的关系”。这定义由C.Eisenhart（1963）首次提出 。赋予数字的过程被定义为测量过程。而数值的指定被定义为测量值 。
3.MSA与FMEA（潜在失效模式及后果分析）
a. FMEA可以用来识别特殊特性，为SPC和MSA确定控制和分析的 对象
b.可以建立测量系统FMEA，管理测量系统的风险
MSA
一.MSA的概述介绍
（二）MSA 与汽车行业五大质量手册
4.MSA与SPC（统计过程控制）
测量系统对适当的数据分析来说是很关键的，在收集过 程数据之前就应很好地对它加以了解。这些测量系统缺少 统计控制，或它们的变差在过程总变差中占很大比例，就 可能做出不恰当的决定。
五大工具(三)MSA测量系统分析
MSA
0.020 0.010
0
極差
0.01810(UCL)控制上限
R
(a) 最小測量單位為0.001英寸(in)數據控制圖
極差
-0.02 控制上限 (UCL) 0.0102 -0.01
R
=0.79
%線性 =100[線性/過程變差] =13.17%
擬合優度(R²)=0.98 (Goodness of Fit)
線性圖
1名評價人12次試驗5個零件 過程變差=6.00
1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 -0.00 -0.20 -0.40 -0.60
偏倚=0.05
+
+
(b) 最小測量單位為0.01英寸(in)數據控制圖
-0.
9
MSA
测量系統研究之目的
在測量系統與環境交互作用時，獲得該系統有關測量變差和類型 的信息。這種信息極有價值，因為對于一般的生產過程，確認重復性 和校準偏差，并為它們確定合理的極限，比提供具有非常高重復性 的，特別準確的量具更有實用價值。應用這種研究可提供。 1)接受新測量設備的準則; 2)一種測量設備與另一種的比較; 3)評價懷疑有缺陷的量具的根據; 4)維修前後測量設備的比較; 5)計算過程變差,以及生產過程的可接受性水平所需的要求。
受。
5
MSA
测量系統的分辨率
测量系統的分辨率: 即测量系統檢出並如實指示被測特性中極小變化的能力。 如果不检測定出過程的變差,這種分辨力用于分析是不可接受的,如 果不能測定出特殊原因的變差,它用于管制也是不可接受的。
五大手册具体如下
五大手册具体如下：1、FMEA：失效模式和效果分析2、MSA：测量系统分析3、APQP：先期质量策划4、PPAP：生产件批准程序5、SPC：统计过程控制TS16949:国际标准化组织（ISO）于2002年3月公布了一项行业性的质量体系要求，它的全名是“质量管理体系—汽车行业生产件与相关服务件的组织实施ISO9001:2000的特殊要求”，英文为TS16949。
我们从实践角度出发，在背景、目标与意义、内容三方面，对该质量管理体系要求作简要介绍。
1.TS16949的背景和动态为了协调国际汽车质量系统规范，由世界上主要的汽车制造商及协会于1996年成立了一个专门机构，称为国际汽车工作组International Automotive Task Force (IATF) 。
IATF的成员包括了国际标准化组织质量管理与质量保证技术委员会(ISO/TC176)，意大利汽车工业协会(ANFIA)，法国汽车制造商委员会(CCFA)和汽车装备工业联盟(FIEV)，德国汽车工业协会(VDA)，汽车制造商如宝马(BMW)，克莱斯勒(Daimler Chrysler)，菲亚特(Fiat)，福特(Ford)，通用(General Motors)，雷诺(Renault)和大众(Voldswagen)等。
IATF对3个欧洲规范VDA6.1(德国)，VSQ(意大利)，EAQF(法国)和QS9000(北美)进行了协调，在ISO9001：2000版标准结合的基础上，在ISO/TC176的的认可下，制定出了TS16949 :2002 这个规范。
2002年3月1日，ISO与IATF公布了国际汽车质量的技术规范TS16949:2002，这项技术规范适用于整个汽车产业生产零部件与服务件的供应链，包括整车厂，2002年版的TS16949已经生效，并展开认证工作。
在2002年4月24号，福特，通用和克莱斯勒三大汽车制造商在美国密歇根州底特律市召开了新闻发布会，宣布对供应厂商要采取的统一的一个质量体系规范，这个规范就是TS16949。
五大手册-MSA测量系统分析教材
Phase I: Process Measurement
Phase II: Process Analysis
Phase III: Process Improvement
Phase IV: Process Control
8
测量系统误差
测量系统误差或变动的类型
位置(Location)或平均
- 偏离(Bias) - 直线性(Linearity) - 稳定性(Stability)
基准值
基准值
平均
好的重复性
13
平均
不好的重复性
测量系统误差
再现性
测量同一特性时，互相不同的人使用同样机器得到的测量值
之间的平均差。
评价者 A 评价者B 评价者 C
评价者 B
评价者 A
评价者 C
基准值
基准值
AB C 好的再现性
A
B
C
不好的再现性
14
测量系统误差
既不精密又不正确
正确但不精密
精密但不正确
3
人 设备 材料 方法 程序
输入
1、什么是测量系统
测量过程
数据
输出
4
2、为什么要进行测量系统分析
2.1、TS16949标准 要素7.6.1 • 为分析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 求应用于控制计划中提及的测量系统 • 所有的分析方法及接受准则必须与顾客关 于测量系统分析参考手册一致。如经顾客 批准，也可采用其它分析方法及接受准则
既正确又很精密
15
测量系统评价
测量误差的评价
平均
正确性
倾斜
total
produc t
IE五大手册 讲义M SA
第一章通用测量系统指南MSA目的：。
选择各种方法来评定测量系统的质量．．．．．．．．．被检产品特性输入赋值过程受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件活动：测量、分析、校正适用范围：用于对每一零件能重复读数的测量系统。
测量和测量过程：1)赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；2)赋值过程定义为测量过程；3)赋予的值定义为测量值；4)测量过程看成一个制造过程，它产生数字（数据）作为输出。
量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；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；用来获得测量结果的整个过程。
测量变差：●多次测量结果变异程度；●常用σm表示；●也可用测量过程过程变差R&R表示。
注：a.测量过程（数据）服从正态分布；b.R&R=σm测量系统质量特性：●测量成本；●测量的容易程度；●最重要的是测量系统的统计特性。
常用统计特性：●重复性（针对同一人，反映量具本身情况）●再现性（针对不同人，反映测量方法情况）●稳定性●线性（针对不同尺寸的研究）注：对不同的测量系统可能需要有不同的统计特性（相对于顾客的要求）。
测量系统对其统计特性的基本要求：●测量系统必须处于统计控制中；●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；●测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者（十分之一）；●测量系统统计特性随被测项目的改变而变化时，其最大的变差应小于过程变差和公差带中的较小者。
评价测量系统的三个问题：●有足够的分辨力；（根据产品特性的需要）●一定时间内统计上保持一致（稳定性）；●在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或过程控制。
（线性）评价测量系统的试验：●确定该测量系统是否具有满足要求的统计特性；●发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响；●验证统计特性持续满足要求（R&R）。
程序文件要求：●示例；●选择待测项目和环境规范；●规定收集、记录、分析数据的详细说明；●关键术语和概念可操作的定义、相关标准说明、明确授权。
五大工具-MSA
典型的,此能力的度量是看仪器的最小刻度值
五大工具-MSA 什么样的分辨率是可以接受的?
• 分辨率:测量系统检测并如实指示被测特性的微小变化 的能力。被测特性根据测量值分为不同的数据组，同 一数据组内的零件之被测特性具有同样的数值。
GR&R sheet Long Method
R&R =
(EV) 2 + (AV) 2 0.10
P/T = 100 x (R&R) / Tolerance 19.13
% R&R = 100x(R&R)/TV 18.91
测试人
对于给定的x0,α水平置信带是：
a
xy
1 gm
xy
斜率
b y ax 截距
x2 1 x2
低值＝b
ax0
gm t gm2,1
/2
1 gm
2
x0 x
2
xi x
1/ 2
s
高值＝b
ax0
t
gm2,1
/2
1 gm
2
x0 x
2
xi x
1/ 2
s
五大工具-MSA 重复性和再现性
B、改进测量系统：减少测量系统误差从而减 少区域的面积，所有零件都在Ⅲ区，从而 风险降低。
五大工具-MSA 测量数据的变差:
如果测量系统用于过程控制，测量系统的误差会掩盖 制造过程本来的变差
在进行过程分析之前必须先进行测量系统分析确保测 量误差在接受的范围内
五大工具-MSA
在进行测量系统分析之前的概念和准备:
五大工具书培训教材——测量系统分析(MSA)课件
• 测量过程的结果（输出）将被应用的目的是什 么？生产改进、生产监控、实验室研究、过程 审核、出货检验、进货检验、对D.O.E的回应？
• 谁将使用该过程？操作者、工程师、技术员、 检验员、审核员？
五大工具书培训教材——测量系统分析（MSA）
第2类要素：与测量系统制造有关的问题 （设备、标准、仪器）
• 是否有任何对过程流程、批次完整性、记录、测量和零件 回复的干扰？
• 材料搬运：是否需要特殊的支架、支撑夹具、搬运设备或 其它物料搬运设备来放置被测零件或对测量系统本身？
• 环境问题：是否有特殊的环境要求、条件、限制等影响本 测量过程或临近的过程？是否要求特殊的排气？是否有必 要控制温度或湿度？湿度、振动、噪音、电磁干扰、清洁？
• 校准和控制系统：推荐的校准计划和设备审核及其文 件。频率、内部或外部、参数、生产过程中的验证检 查。
• 输入要求：机械的、电子的、液压的、真空的、波动 抑制器、干燥器、滤清器、作业准备和操作问题、隔 离、解析度和灵敏度。
• 输出要求：类比或数位、文件和记录、档案、保存、 存取、备份。
• 成本：开发、采购、安装、操作和培训的预算要素。
五大工具书培训教材——测量系统分析（MSA）
第2类要素：与测量系统制造有关的问题 （设备、标准、仪器）
• 预防性维护：形式、计划、成本、人员、培训、文件。 • 可维修性：内部和外部、场所、支持程度、回应时间、
服务配件的可取得性、标准零件清单。 • 人机工程学（Ergonomics）：在长时间的装载和操作
• 是否有任何特别的可靠性要求或考虑？设备是否能够在任 何时间下维持其状况？在生产使用之前是否需要进行验证？
五大工具手册APQP、PPAP、SPC、MSA、FMEA
五大工具手册APQP、PPAP、SPC、MSA、FMEA1.产品质量先期策划（APQP）、2.测量系统分析（MSA）、3.统计过程控制（SPC）、4.生产件批准（PPAP）5.潜在失效模式与后果分析（FMEA）一、APQP（Advanced Product Quality Planning）即产品质量先期策划,是一种结构化的方法，用来确定和制定确保某产品使顾客满意所需的步骤。
产品质量策划的目标是促进与所涉及的每一个人的联系，以确保所要求的步骤按时完成。
有效的产品质量策划依赖于公司高层管理者对努力达到使顾客满意这一宗旨的承诺。
产品质量策划有如下的益处：◆引导资源，使顾客满意；◆促进对所需更改的早期识别；◆避免晚期更改；◆以最低的成本及时提供优质产品二、PPAP:生产件批准程序(Production part approval process)ppap生产件提交保证书：主要有生产件尺寸检验报告,外观检验报告,功能检验报告,材料检验报告;外加一些零件控制方法和供应商控制方法；主要是制造形企业要求供应商在提交产品时做ppap文件及首件，只有当ppap文件全部合格后才能提交；当工程变更后还须提交报告。
ppap是对生产件的控制程序，也是对质量的一种管理方法。
三、SPC（Statistical Process Control）即统计过程控制，主要是指应用统计分析技术对生产过程进行适时监控，科学区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定从而达到提高和控制质量的目的。
SPC非常适用于重复性的生产过程，它能够帮助组织对过程作出可靠的评估，确定过程的统计控制界限判断过程是否失控和过程是否有能力；为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况，以防止废品的产生，减少对常规检验的依赖性，定时以观察以及系统的测量方法替代大量检测和验证工作。
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1、什么是测量系统
人 设备 材料 方法 程序 输入 输出 测量过程 数据
4
2、为什么要进行测量系统分析
2.1、TS16949标准
要素7.6.1 • 为分析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 求应用于控制计划中提及的测量系统 • 所有的分析方法及接受准则必须与顾客关 于测量系统分析参考手册一致。如经顾客 批准，也可采用其它分析方法及接受准则
Actual Process Variation
Measurement Process Variation
Long-term Process Variation
Short-term Process Variation
Variation within sample
Variation due to gage
Variation due to operators
“Other” Sources
- Environmental - etc.
Repeatability
Calibration
Stability
Linearity
To address actual process variability, the variation due to the measurement system must first be identified and separated from that of the process
- 在部品管理的测面， 在制品符合判定更重要时 优先确认%Tolerance - 工程管理用或工程显示用时 优先确认 %Study Var
25
计量型 Gage R&R
标本的选定
标本一般为10个，能 代表工程的散布。
假如标本只选定接近工程平均的时，测量能力
评价指标将会比实际差。
标本反映部品的实际散布(工程变 动)时才有意义。
24
量具相对于过程 偏差的测量能力
Gage R&R 评价指标
评价基准
区分
良好 费用/考虑重要性 不可使用
%Contribution < 1% 1~10% > 10%
% Study Variation 或 %Tolerance < 10% 10~30% > 30%
分辨率 > 10 5~9 <4
%Study Var 或 %Tolerance为10%以上时，首先区分评价重复性和 再现性后，查明各个受影响的原因 ，并采取措施。 根据用途的优先参照评价指标
MSA –测量系统分析
内容
1、什么是测量系统 2、为什么要进行测量系统分析 3、测量系统变差的种类与定义 4、测量系统研究的准备 5、计量型测量系统分析指南 （偏倚,稳定性, 线性,重复性 & 再现性） 6、计数型测量系统分析指南 7、测量系统分析的时机
2
1、什么是测量系统
• 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：赋值给具体事物以表示它们对于特定 特性之间的关系。 • 测量过程：赋值过程定义为测量过程。 • 测量系统：是对测量单元进行量化或对被测 特性进行评估，其所使用的仪器、量具、标 准、操作、方法、夹具、人员、软件及环境 的集合，用来获得测量结果的整个过程。 • 测量系统分为计量型测量系统与计数型测量 系统
5.15 × σMS Tolerance
p 4. Number of distinct categories = Round { × 1.41 } 测定散布(σMS) (分辩指标)
分辩指示意味着测量系统能区别的样品散布。即， 区别工程散布区间的 数。
• 分辩率为3时 例
23
连续数据测量系统分析
测量系统的能力--－3个重要指数
6
2、为什么要进行测量系统分析 2.2客观需要
变差
輸入
变差
輸入/輸出
所得結果
輸出
製程變差
制程
测量过程
+
測量變差
有多大? 有什么影响 ?
若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之内, 所用的测 量系统必须具备足够能力去量度制程的变差, 原因是测量过程 本身亦存在一定的变差, 所以我们必须对所选用的测量系统/仪 器先作一些统计分析,才可决定这测量统/仪器是否适用.
14
A
B 不好的再现性
C
测量系统误差
既不精密又不正确
正确但不精密
精密但不正确
15
既正确又很精密
测量系统评价
测量误差的评价 平均 正确性 校正分析 (Calibration Study)
倾斜
total product MS
散布 精密度
2 total
散布
R&R Study
2
-2.575
+2.575
99%
5.15
5.15 标准误差包含了正态分布的99%。
2. 对于单边规格限：
在分子中使用2.575 gage (即5.15/2 = 2.575) 公差= USL – 平均值 或 平均值 - LSL
总是使用历史 平均值
27
Minitab要求数据排成3列...
Part # 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 1 1 2 2 Oper 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 Length
宽度或散布
- 再现性(Repeatability)
- 重复性(Reproducibility)
9
测量系统误差
偏离(Bais)
意味着观测测量平均和基准值间的偏差。 偏离又叫正确性。
基准值 Reference value
观测平均 Observed Average 偏离
测定值的 平均值 真值
10
19
Gage R&R Study
观测值(测量值)的波动要素
+
真值 (实际工程的波动) 误差 (测量波动)
=
测定值 (被观测的波动)
在测定过程中得到的测量值里一般包含着实际工程的变动和根据 测量系统的变动。 被观测的变动( 2total ) 测量变动 ( 2MS ) = 工程的变动 ( 2p ) + 测量变动 ( 2MS )
假如标本的选定在比工程散布宽范围内时，
测定能力评价指标将会比实际好。
26
关于容差百分比的解释
5.15 MS %Tolerance 100 % Tolerance
1. 对于双边规格限：
gage = 测量误差
公差 = USL - LSL USL = 规范上限 LSL = 规范下限
观测值(测量值)的变动要素
被观测的变动(2total )
实际工程的变动 ( 2p )
测量系统变动(2MS )
再现性( 2Reproducibility )
重复性( 2Repeatability )
21
Gage R&R 步骤
一般事项 – 一般对2 ~ 3名作业者(平时检查的作业者)实施 – 一般用10个部品为对象测定 – 一般2 ~ 3回反复测定
22
Gage R&R 评价指标
评价指标
σ2MS 1. %Contribution = 2 σ Total
2. %Study Variation = 3. %Tolerance =
× 100% × 100% × 100% *( Tolerance = USL-LSL）
样品散布(σ )
σMS σTotal
测量系统误差
线性
仪器的全体测量可能范围内的倾斜差异。
观测值 倾斜 无倾斜
真值
真值 1
观测值1
真值 2
观测值2
倾斜大
倾斜小
• • • • • •
测定的下限范围
测定的上限范围
11
测量系统误差
稳定性
把同样的特性在不同的时间点用同样的Gage测量的结果平时间点 2
12
测量系统误差
重复性和再现性与容
MS MS % Contributi on 100% %Study Var 100% 2 Total total
重复性和再现性与总过
差
的百分比
程偏差的百分比
测量系统的方差与总 过程方差的百分比
－容差百分比
量具相对于规范的 测量能力；
－调查百分比
－贡献百分比
步骤 1. 选定代表工程长期变动的10个标本
2. 测定器的校正 3. 让第一个作业者对所有标本任意顺序各做一次测定 (Blind Measurement) 4. 让第二个作业者按同样地方法实施 (所有作业者相同) 5. 以同样的方法按必要的次数反复测定 6. 得到的DATA输入Minitab并进行分析
Phase I: Process Measurement Phase II: Process Analysis
Phase III: Process Improvement
Phase IV: Process Control
8
测量系统误差
测量系统误差或变动的类型
位置(Location)或平均
- 偏离(Bias) - 直线性(Linearity) - 稳定性(Stability)
堆积数据：把所有被测对象放在1 列，所有测量者放在第2列，测量 结果放在第3列。 这意味着如果有: 10个被测对象 3个测量者 2次重复测量
• 样品的选择 • - 能否获得代表生产过程的样品, 样品必须是选自于过程 • 并且代表整个的生产的范围 • 编号 • - 必须对一个零件编号以便于识别 • 分辨力 • - 仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变的十分之 一, 例如,如果特性的变为0.001, 仪器应能读取0.0001 的变化 确保测量方法 • 确保测量方法 • - 遵守规定的测量程序 • (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)