【正文】 1 測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis 2 第一章 測量系統(tǒng)基礎 第二章 測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性 第三章 測量系統(tǒng)變異性影響 第四章 測量系統(tǒng)分析 課程目錄 3 課程內容 ? 為什么要實施 MSA? ? 什么是 MSA? ? 如何實施 MSA? ? 如何分析 MSA? 培訓目標 : 了解 MSA 5性分析 ,及應用 5性分析確保量測系 統(tǒng)能滿足測試過程中的要求 . 4 哪個製程較好呢？ 5 第一章 測量系統(tǒng)基礎 6 ■ 為分析在各種測量和試驗設備系統(tǒng)測量結果存在的變差，應 進行適當統(tǒng)計研究。 ■ 此要求必須適用于在控制計劃中提出的測量系統(tǒng)。 ■ 所用的分析方法及接收準則，應符合與顧客關于測量系統(tǒng)分 析的參考手冊的要求 .。 ■ 如果得到顧客批準，也可采用其它分析方法和接收準則。 PPAP手冊中規(guī)定 : ■ 對新的或進的量具測量和試驗設備應參考 MSA手冊進行變差 研究 APQP手冊中規(guī)定 :, ■ MSA分析計劃及分析報告為 產(chǎn)品 /過程確認階段 的輸出之一 . TS16949 標準 ? 監(jiān)視和測量設備的控制 7 ■ 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 8 ■ 測量定義為 賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間 關于特定性的關系 。這個定義由美國標準局 (NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。 賦值過程定義為測量過 ccc程 ，而 賦予的值定義為測量值 。 ■ 量具：任何用來 獲得測量結果的裝置 ，經(jīng)常用來特指 用在車間的裝置；包括通過 /不通過裝置。 ■ 測量系統(tǒng)：是用來 對被測特性定量測量或定性評價的 儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、 軟件、人員、環(huán)境和假設的集合 ；用來獲 得測量結果的整個過程。 9 ：標準 ：零件 ：儀器 ：人 /程序 ：環(huán)境 S W I P E 量測 數(shù) 值 分析 輸入 輸出 可接受 可能可接受 需改善 量 測 系 統(tǒng) ?如果測量的方式不對，那么好的結果可能被測為壞的結果，壞的結果也可能被測為好的結果，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。 10 ■ 數(shù)據(jù)質量最通用的統(tǒng)計特性 : ▲ 準確度 ( Accuracy ) X→μ 或稱偏移 (BIAS): 量測實際值與工件真值間之差異 ,是指數(shù)據(jù)相對基準（標準） 值的位置。 ▲精密度 ( Precision ) σ 或稱 變差 (Variation): 利用同一量具，重復量測相同工件同一質量特性，所得數(shù)據(jù) 之變異性。是指數(shù)據(jù)的分布。 位置(Location ) 寬度 (Width ) ■ 數(shù)據(jù)的質量 :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 . 11 ■ 低質量數(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。 12 ■ 為了有效地控制任何過程變差，需要了解： ▲ 過程應該做什么 ? ▲ 什么能導致錯誤 ? ▲ 過程在做什么 ? ▲ 規(guī)范和工程要求規(guī)定過程應該做什么。 ? ■ 過程失效模式及后果分析（ PFMEA）是用來確定與 潛在過程失效相關的風險，并在這些失效出現(xiàn)前提 出糾正措施。 PFMEA的結果轉移至控制計劃。 ■ 通過評價過程結果或參數(shù)，可以獲得過程正在做什 么的知識。這種活動，通常稱為檢驗， ■ 確定或否認過程是以穩(wěn)定的方式操作并符合顧客 規(guī)定的目標。這種 檢查行為本身就是過程 。 13 1)足夠的分辨率和靈敏度 。 2)是統(tǒng)計受控制的。 3)產(chǎn)品控制，變異性小于 公差。 4)過程控制 : ▲ 顯示有效的分辨率 . ▲ 變異性小于制造過程變差 . 14 部件 A 部件 B 部件 A 部件 B A= B= A= B= 分辨率 ■ 分辨率 (分辨力、可讀性、分辨率 ): ▲ 別名：最小的讀數(shù)的單位、測量分辨率、刻度限度 或探測度 ▲ 為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。 測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之 間的差異的能力 ▲ 由設計決定的固有特性 ▲ 測量或儀器輸出的最小 刻度單位 ▲ 總是以測量單位報告 ▲ 1： 10經(jīng)驗法則 15 （ tolerance）的十分 之一 . 。極差控制圖可 顯示分辨率是否足夠看控制限內有多少個數(shù)據(jù)分級 不同數(shù)據(jù)分級 (ndc)的計算為 : ndc=(零件的標準偏差 / 總的量具偏差 )* . 一般要求它大于 4才可接受 16 （ Sensitivity） ■ 敏感度是指能產(chǎn)生一個可檢測到（有用的）輸出信 號的最小輸入。 ■ 它是測量系統(tǒng)對被測特性變化的回應。 ■ 敏感度由量具設計（分辨力）、固有質量（ OEM）、 使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標準來確定。 ■ 它通常被表示為一測量單位。 17 第二章 測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性 18 數(shù)據(jù)變差的來源 儀器 (量具 ) 工作件 (零件 ) 擴大 量測系統(tǒng)變異 變異性 敏感性 接觸幾何 變形效應 一致性 單一性 重復性 再現(xiàn)性 使用假設 穩(wěn)健設計 偏移 線性 穩(wěn)定性 校準 預防性維護 維護 創(chuàng)建公差 發(fā)展的變異 發(fā)展 設計變異 －夾持 －位置 －測量站 －測量探測器 相互關連 的特性 清潔 適合的 數(shù)據(jù) 工作的 定義 彈性變形 質量 彈性特性 支撐特性 隱藏的幾何 可追溯性 校準 熱擴散系數(shù) 彈性特性 人員 /程序 環(huán)境 教育 身體的 限制 程序 目視標準 工作規(guī)定 工作態(tài)度 經(jīng)驗 培訓 經(jīng)驗 培訓 理解 技能 人因工程 照明 壓力 振動 空氣污染 幾何的兼容性 陽光 人工光陽 光陽 溫度 人員 空氣流程 熱的系統(tǒng) 平等化－ 系統(tǒng)構成要素 周期 標準與環(huán)境 的關系 標 準 19 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性 ?Bias偏倚 (Bias) ?Repeatability重復性 (precision精度 ) ?Reproducibility再現(xiàn)性 ?Linearity線性 ?Stability穩(wěn)定性 20 基準值 觀測平均值 偏倚 偏倚：是測量結果的觀測平均值與基準值的差值。 真值的取得可以通過采用 更高等級的測量設備進行多次測量，取其平均值。 (Bias) 21 ? 儀器需要校準 ? 儀器、設備或夾緊裝置的磨損 ? 磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差 ? 校準不當或調整基準的使用不當 ? 儀器質量差 ─設計或一致性不好 ? 線性誤差 ? 應用錯誤的量具 ? 不同的測量方法 ─設置、安裝、夾緊、技術 ? 測量錯誤的特性 ? 量具或零件的變形 ? 環(huán)境 ─溫度、濕度、振動、清潔的影響 ? 違背假定、在應用常量上出錯 ? 應用 ─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤 22 重復性 指由 同一個 操作人員用 同一 種量具經(jīng)多次測量 同一 個零件的 同一特性時獲得的測量值變差 （四同） (Repeatability) Master Value 23 ? 零件 (樣品 )內部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性。 ? 儀器內部：修理、磨損、設備或夾緊裝置故障，質量差或維護不當。 ? 基準內部：質量、級別、磨損 ? 方法內部：在設置、技術、零位調整、夾持、夾緊、點密度的變差 ? 評價人內部：技術、職位、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓、感覺、疲勞。 ? 環(huán)境內部：溫度、濕度、振動、亮度、清潔度的短期起伏變化。 ? 違背假定：穩(wěn)定、正確操作 ? 儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好 ? 應用錯誤的量具 ? 量具或零件變形，硬度不足 ? 應用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差(易讀性、視差 ) 24 由 不同 操作人員，采用 相同 的測量儀器，測量 同一 零件的 同一 特性時測量平均值的變差 （三同一異） 再現(xiàn)性 (Reproducibility) Inspector A Master Value Inspector B Inspector C Inspector A Inspector B Inspector C 25 ? 零件 (樣品 )之間：使用同樣的儀器、同樣的操作者和方法時，當測量零件的類型為 A,B,C時的均值差。 ? 儀器之間：同樣的零件、操作者、和環(huán)境，使用儀器 A,B,C等的均值差 ? 標準之間：測量過程中不同的設定標準的平均影響 ? 方法之間：改變點密度，手動與自動系統(tǒng)相比，零點調整、夾持或夾緊方法等導致的均值差 26 ? 評價人 (操作者 )之間：評價人 A,B,C等的訓練、技術、技能和經(jīng)驗不同導致的均值差。對于產(chǎn)品及過程資格以及一臺手動測量儀器，推蕮進行此研究。 ? 環(huán)境之間：在第 1,2,3等時間段內測量，由環(huán)境循環(huán)引起的均值差。這是對較高自動化系統(tǒng)在產(chǎn)品和過程資格中最常見的研究。 ? 違背研究中的假定 ? 儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性 ? 操作者訓練效果 ? 應用 ─ 零件尺寸、位置、觀察誤差 (易讀性、視差 ) 27 基準值 較小的偏倚 基準值 較大的偏倚 量測平均值 (低量程 ) 量測平均值 (高量程 ) 基準值 量測值 無偏倚 偏倚 線性 (變化的線性偏倚 ) 在量具正常工作量程內的偏倚變化量 多個獨立的偏倚誤差在量具工作量程內的關系 是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構成 (Linearity) 28 ? 儀器需要校準，需減少校準時間間隔； ? 儀器、設備或夾緊裝置磨損； ? 缺乏維護 —通風、動力、液壓、腐蝕、清潔； ? 基準磨損或已損壞； ? 校準不當或調整基準使用不當； ? 儀器質量差； —設計或一致性不好； ? 儀器設計或方法缺乏穩(wěn)定 性； ? 應用了錯誤的量具； ? 不同的測量方法 —設置、安裝、夾緊、技術； ? 量具或零件隨零件尺寸變化、變形； ? 環(huán)境影響 —溫度、濕度、震動、清潔度； ? 其它 —零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、讀錯。 29 穩(wěn)定性 時間 1 時間 2 是測量系統(tǒng)在 某持續(xù)時間 內測量 同一基準 或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。 (Stability) 30 ? 儀器需要校準，需要減少校準時間間隔 ? 儀器、設備或夾緊裝置的磨損 ? 正常老化或退化 ? 缺乏維護 ─通風、動力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔 ? 磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差 ? 校準不當或調整基準的使用不當 ? 儀器質量差 ─設計或一致性不好 ? 儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性 ? 不同的測量方法 ─裝置、安裝、夾緊、技術 ? 量具或零件變形 ? 環(huán)境變化 ─溫度、濕度、振動、清潔度 ? 違背假定、在應用常量上出錯 ? 應用 ─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤 31 ? 理想的測量系統(tǒng)在每次使用時，應只產(chǎn)生“正確”的測量結果。 ? 每次測量結果總應該與一個標準值相符。 ? 一個能產(chǎn)生理想測量結果的測量系統(tǒng)，應具有 零變差、零偏倚 和所測的任何 產(chǎn)品錯誤分類為零 概率的統(tǒng)計特性。 32 ? 足夠的分辨率和靈敏度 。為了測量的目的，相對于過程變差或規(guī)范控制限，測量的增量應該很小。