【正文】 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 1 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 2 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)分析的目的 ? 測量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 ? 測量系統(tǒng)分析還可以： – 評估新的測量儀器 – 將兩種不同的測量方法進行比較 – 對可能存在問題的測量方法進行評估 – 確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 3 蘇劍凌 02033968176 13332872496 數(shù)據(jù)的質(zhì)量 ? 數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于從處于穩(wěn)定條件下進行操作的測量系統(tǒng)中，多次測量的 統(tǒng)計特性 ，如：假設(shè)使用某一在穩(wěn)定條件下操作的測量系統(tǒng)對某一特定特性值進行了幾次測量，如果這些測量值均與該特性的參考值（ master value）“接近”），那么，數(shù)據(jù)的質(zhì)量被稱為“高”；同樣，如果部份或所有的測量值與參考值相差“很遠”，則數(shù)據(jù)的質(zhì)量很“低” MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 4 蘇劍凌 02033968176 13332872496 描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性 ? 通常用來描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性是某測量系統(tǒng)的偏倚（ Bias）和變差（ variance）。 ? 被稱為 偏倚 的統(tǒng)計特性指的是數(shù)據(jù)值相對于參考（基準）值的位置。 ? 被稱為 變差 的特性指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 5 蘇劍凌 02033968176 13332872496 低質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響 ? 低質(zhì)量數(shù)據(jù)的普遍原因之一是變差太大 ? 一組數(shù)據(jù)中的變差多是由于測量系統(tǒng)及其環(huán)境的相互作用造成的。 ? 如果相互作用產(chǎn)生的變差過大，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會太低，從而造成測量數(shù)據(jù)無法利用。如：具有較大變差的測量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過程，因為測量系統(tǒng)的變差可能掩蓋制造過程的變差。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 6 蘇劍凌 02033968176 13332872496 有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常見問題 ? 什么是測量？ – 將一個未知量與一個已知的或已經(jīng)接受的參照值進行的比較 ? 為什么我們需要測量數(shù)據(jù)？ – 我們使用測量數(shù)據(jù)來判斷產(chǎn)品是否合格，制定有關(guān)過程管理的決策。 ? 我接受這件產(chǎn)品嗎？ ? 過程是很好，還是需要進行調(diào)整？ ? 我們對測量數(shù)據(jù)有什么期望？ – 準確性：數(shù)據(jù)必須告訴我們真相！ – 重復(fù)性：重復(fù)測量必須產(chǎn)生同樣的結(jié)果！ – 再現(xiàn)性：結(jié)果不應(yīng)該受檢驗員的影響。 ? 什么是測量儀器？ – 用來進行測量的任何儀器。 ? 什么是檢驗員（或者鑒定人）？ – 使用測量儀器進行測量的個人 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 7 蘇劍凌 02033968176 13332872496 有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常見問題 ? 測量系統(tǒng)：不僅指量具。 – 測量系統(tǒng)包括：人（及其培訓(xùn)）、過程（測量程序）、設(shè)備（量具或測量工具）、系統(tǒng)的控制點、及所有這些因素的相互作用。 – 測量總偏差： ? 總的觀察偏差 =過程偏差 +測量系統(tǒng)偏差 ? 測量是一個能影響所觀察值的中心值和偏差的過程。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 8 蘇劍凌 02033968176 13332872496 有關(guān)測量數(shù)據(jù)的常見問題 ? Gage Ramp。R分析是用來分析測量系統(tǒng)的方法，目的是確定測量某種東西時出現(xiàn)的波動（誤差）的大小和類型。 ? 將“測量系統(tǒng)”看作是會給測量數(shù)據(jù)帶來額外誤差的子過程，其目的就是使用誤差盡可能小的測量過程。 ? 任何觀測數(shù)據(jù)的誤差，都是部件的實際誤差和測量系統(tǒng)誤差的總和。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 9 蘇劍凌 02033968176 13332872496 過程變差剖析 長期 過程變差 短期 抽樣產(chǎn)生的變差 實際過程變差 穩(wěn)定性 線性 重復(fù)性 準確度 量具變差 操作員造成的變差 測量誤差 過程變差觀測值 ―重復(fù)性” 和 “再現(xiàn)性” 是測量誤差的主要來源 再現(xiàn)性 過程變差 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 10 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)的規(guī)劃（一） ? 由 APQP小組根據(jù)被測量特性的重要程度確定測量系統(tǒng)。同時考慮： – 產(chǎn)品規(guī)范是什么？預(yù)期的過程變差是多少？需要什么樣的分辨率？ – 量具需要怎樣的操作方式？需要操作者具備哪些技能？怎樣培訓(xùn)？ – 如何測量？是否人工測量？在哪里測量？零件的位置和固定是否是可能的變差來源？接觸測量還是非接觸測量？ – 測量如何被校準？校準頻率？誰來校準？ MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 11 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)規(guī)劃（二） ? 測量生命周期的考慮：隨著時間的不同，對過程了解及過程的改進，測量方法可能改變。 – 如：為了建立穩(wěn)定的和有能力的過程，可能開始對一個產(chǎn)品特性測量，透過測量了解直接影響產(chǎn)品特性的關(guān)鍵過程特性，這種了解意味著對產(chǎn)品特性的信息依賴少了，可以減少抽樣計劃并簡化測量方法。最后，可能只監(jiān)測極少數(shù)的零件，只要過程被維護著或測量和監(jiān)控這維護及工裝，也就是必要的工作了。 ? 測量的程度是依賴著對過程理解的程度。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 12 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)規(guī)劃（三） NO 測量裝置 測量特性 精度 預(yù)計日期 使用的分析方法 周期 1 游標卡尺 長度、厚度 177。 04/10/12 偏倚 每年 ～ 10/20 雙性 每年 穩(wěn)定性 每年 線性 每年 2 無 壓印、刮花 04/10/12 計數(shù)型 半年 ～ 10/20 2021年度測量系統(tǒng)分析計劃 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 13 蘇劍凌 02033968176 13332872496 測量系統(tǒng)開發(fā)檢查清單的建議要素 ? 本清單應(yīng)該根據(jù)測量系統(tǒng)的情況和類型進行修改。最終檢查清單的建立應(yīng)該是顧客和供方合作的結(jié)果。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 14 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 被測特性是什么？特性的類別是什么？是機械上的特性嗎？是動態(tài)的還是靜態(tài)的？是一項電的特性嗎？其零件內(nèi)部變差大嗎？ ? 測量過程的結(jié)果（輸出）將被應(yīng)用的目的是什么？生產(chǎn)改進、生產(chǎn)監(jiān)控、實驗室研究、過程審核、出貨檢驗、進貨檢驗、對 ？ ? 誰將使用該過程？操作者、工程師、技術(shù)員、檢驗員、審核員？ ? 培訓(xùn)要求：操作者、維修人員、工程師；教室、應(yīng)用實習(xí)、在職訓(xùn)練、學(xué)徒期間。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 15 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 變差的原因是否已被識別？透過小組、頭腦風(fēng)暴法、淵博的過程知識、因果圖或矩陣圖等方法建立一個誤差模型（ ). ? 是否展開了測量系統(tǒng)的 FMEA？ ? 彈性的或?qū)Ｓ玫臏y量系統(tǒng)：測量系統(tǒng)可以是固定的、專用的還是彈性的（ flexible)，是否有測量不同類型零件的能力：例如爪型量具、夾緊量具、三坐標座標測量儀等。彈性的量具價格較貴，但從長遠來看能節(jié)約成本。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 16 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 接觸式或非接觸式：可靠性、特性的類型、抽樣計劃、成本、維護保養(yǎng)、校準、人員技能要求、兼容性、環(huán)境、速度、探頭的類型、零件的變形、影像處理，以上內(nèi)容可能由控制計劃和測量的頻率來確定（全接觸式量具在連續(xù)抽樣時可能會過度磨損）。整個表面接觸的探頭、探頭的類型、空氣回流噴嘴、影像處理CMM與光學(xué)比較儀等。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 17 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 環(huán)境：灰塵、水分、濕度、溫度、振動、噪音、電磁干擾（ electromagic interference, EMI）、大氣流動、空氣雜質(zhì)等。實驗室、工場、辦公室等。在小且嚴格的公差下以微米為單位的測量系統(tǒng)中，以及在 CMM、光學(xué)系統(tǒng)、超音波儀器等環(huán)境中，環(huán)境成為一個關(guān)鍵的問題。對線上自動反饋類型的測量也是一個影響因素。切削油、切削碎屑及極端溫度也會成為問題。是否清潔環(huán)境的要求？ MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 18 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 測量及固定點：使用幾何尺寸與公差（ GDamp。T）清晰地定義固定位置和夾緊點，以及在零件的什么部位進行測量。 ? 固定方法：不固定或夾緊零件。 ? 零件方位：主體的位置或其它的位置。 ? 零件準備：在測量之前，零件是否應(yīng)該清潔、儲油、溫度穩(wěn)定等。 ? 感測器的位置：從主定位器或定位系統(tǒng)的取向角度與距離？ MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 19 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 相關(guān)問題 1—備份的量具：在工場內(nèi)或不同工場之間是否需要備份的（或多個）量具支持？制造的考慮、測量誤差的考慮、維修的考慮、標準是哪個的考慮？如何才能使每個考慮問題均符合要求？ ? 相關(guān)問題 2—方法差異：在可接受的實施和操作極限內(nèi)，由不同的測量系統(tǒng)設(shè)計對同一產(chǎn)品 /過程進行測量的測量誤差結(jié)果（例如： CMM對手工量具或開放式設(shè)定量具的測量結(jié)果）。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 20 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 自動或手動：線上、線外、操作者依賴性。 ? 破壞性和非破壞性（ Nondestructive, NDT）測量：例如，拉力試驗、鹽霧試驗、電鍍 /涂裝的厚度、硬度、尺寸測量、影像處理、化學(xué)分析、應(yīng)力、耐久性、沖擊、扭力、扭矩、焊接強度、電特性等。 ? 潛在的測量量程：可能的測量尺寸大小和期望的量程。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 21 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 1類要素：與測量系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有關(guān)的問題 ? 有效的分辨率：對應(yīng)用在一特殊的應(yīng)用場的可接受性，如測量對物理變化是否敏感（探測過程或產(chǎn)品誤差的能力）？ ? 敏感度：最小輸入量的信號能產(chǎn)生一個可探測的輸出（可辨別的）信號，測量裝置對應(yīng)用這種情況的可接受性？敏感度是由量具的固有設(shè)計和質(zhì)量（ OEM）、使用期間的維護和操作條件所決定。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 22 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） ? 是否已在系統(tǒng)設(shè)計中針對變差來源的識別？設(shè)計評審；驗證和確認。 ? 校準和控制系統(tǒng)：推薦的校準計劃和設(shè)備審核及其文件。頻率、內(nèi)部或外部、參數(shù)、生產(chǎn)過程中的驗證檢查。 ? 輸入要求：機械的、電子的、液壓的、真空的、波動抑制器、干燥器、濾清器、作業(yè)準備和操作問題、隔離、解析度和靈敏度。 ? 輸出要求：類比或數(shù)位、文件和記錄、檔案、保存、存取、備份。 ? 成本：開發(fā)、采購、安裝、操作和培訓(xùn)的預(yù)算要素。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 23 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） ? 預(yù)防性維護：形式、計劃、成本、人員、培訓(xùn)、文件。 ? 可維修性：內(nèi)部和外部、場所、支持程度、回應(yīng)時間、服務(wù)配件的可取得性、標準零件清單。 ? 人機工程學(xué)（ Ergonomics）：在長時間的裝載和操作設(shè)備過程中，人員不被傷害的能力。測量裝置的讀者討論需要著重在測量系統(tǒng)與操作者之間的相互關(guān)系。 ? 安全的考慮：人員、操作、環(huán)境、切斷。 ? 貯存及場所：建立對測量設(shè)備的貯存及場所的要求。隔離、環(huán)境、安全、取得性（接近）有關(guān)的問題。 ? 測量周期時間：測量一個零件或特性需要多長時間？測量周期要與過程和產(chǎn)品控制合并。 MSA 第三版 測量系統(tǒng)分析 24 蘇劍凌 02033968176 13332872496 第 2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關(guān)的問題 （設(shè)備、標準、儀器） ? 是否有任何對過程流程、批次完整性、記錄、測量和零件回復(fù)的干擾？ ? 材料搬運：是否需要特殊的支架、支撐夾具、搬運設(shè)備或其它物料搬運設(shè)備來放置被測零件或?qū)y量系統(tǒng)本身？ ? 環(huán)境問題：是否有特殊的環(huán)境要求、條件、