五大手册-MSA测量系统分析

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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 )
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
宽度或散布
- 再现性(Repeatability)
- 重复性(Reproducibility)
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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
3
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
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Fra Baidu bibliotek
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
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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
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
重复性
同样人使用同样部品、同样特性、同样机器反复测定得到的测量值之间 散布。
基准值
基准值
平均
平均
好的重复性
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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
A B C 好的再现性
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
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
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连续数据测量系统分析
测量系统的能力--－3个重要指数
product

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2
MS
Possible Sources of Variation
Parts (Example)
Inputs
Process
Outputs
Inputs
Measurement Process
Outputs
• Observations • Measurements • Data
Observed Process Variation
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4、测量系统研究的准备
• 先计划将要使用的方法 • - 通过使用工程决策; 目视观察或量具研究 确定 (考虑再现性会否影响) • 条件 • - 评价人的数量,样品数量及重复读数次数; 尺 寸的关键性、 零件结构 • 评价人的选择 • - 评价人的选择应从日常操作该仪器的人中 挑选
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4、测量系统研究的准备
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
测量波动再区分为重复性和再现性。 = 重复性( 2Repeatability ) + 再现性( 2Reproducibility )
重复性和再现性两种波动的和。即，测量系统的波动叫 Gage R&R.
对测量系统波动的分析也可以认为是精密度的分析，称为Gage R&R study.
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Gage R&R Study
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
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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测量的结果平均值差异
。
稳定性
时间点 1
时间点 2
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测量系统误差
- 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
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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。
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 )
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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
• 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)
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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
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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
1 2 3
Precision to Tolerance Ratio---P/T Minitab 显示:－>
Precision to Total Variation Ratio---P/TV
%Contribution %Contribution
2
%Tolerance
%Study Var
5.15 MS %Tolerance 100 % Tolerance
5
2、为什么要进行测量系统分析
要点： • 对控制计划中列入的测量系统要进行测量系 统分析。 • 测量分析方法及接受准则应与测量系统分析 参考手册一致。 • 经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。 • PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测 量和试验设备应参考 MSA 手册进行变差研究。 • APQP手册中， MSA为“产品/过程确认”阶段 输出之一。 • SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。
Phase I: Process Measurement Phase II: Process Analysis
Phase III: Process Improvement
Phase IV: Process Control
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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)
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The Measurement Process should be managed as a true PROCESS
Inputs
Process
Outputs
Inputs
Measurement Process
Outputs
• Observations • Measurements • Data
Parts (Example)
-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
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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
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。
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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
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
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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
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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.