【正文】 1 測(cè)量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis 2 第一章 測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ) 第二章 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性 第三章 測(cè)量系統(tǒng)變異性影響 第四章 測(cè)量系統(tǒng)分析 課程目錄 3 課程內(nèi)容 ? 為什么要實(shí)施 MSA? ? 什么是 MSA? ? 如何實(shí)施 MSA? ? 如何分析 MSA? 培訓(xùn)目標(biāo) : 了解 MSA 5性分析 ,及應(yīng)用 5性分析確保量測(cè)系 統(tǒng)能滿足測(cè)試過程中的要求 . 4 哪個(gè)製程較好呢？ 5 第一章 測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ) 6 ■ 為分析在各種測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果存在的變差，應(yīng) 進(jìn)行適當(dāng)統(tǒng)計(jì)研究。 ■ 此要求必須適用于在控制計(jì)劃中提出的測(cè)量系統(tǒng)。 ■ 所用的分析方法及接收準(zhǔn)則，應(yīng)符合與顧客關(guān)于測(cè)量系統(tǒng)分 析的參考手冊(cè)的要求 .。 ■ 如果得到顧客批準(zhǔn)，也可采用其它分析方法和接收準(zhǔn)則。 PPAP手冊(cè)中規(guī)定 : ■ 對(duì)新的或進(jìn)的量具測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)參考 MSA手冊(cè)進(jìn)行變差 研究 APQP手冊(cè)中規(guī)定 :, ■ MSA分析計(jì)劃及分析報(bào)告為 產(chǎn)品 /過程確認(rèn)階段 的輸出之一 . TS16949 標(biāo)準(zhǔn) ? 監(jiān)視和測(cè)量設(shè)備的控制 7 ■ 確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 : 測(cè)量系統(tǒng)分析還可以： ■ 評(píng)估新的測(cè)量?jī)x器 ■ 將兩種不同的測(cè)量方法進(jìn)行比較 ■ 對(duì)可能存在問題的測(cè)量方法進(jìn)行評(píng)估 ■ 確定并解決測(cè)量系統(tǒng)誤差問題 8 ■ 測(cè)量定義為 賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間 關(guān)于特定性的關(guān)系 。這個(gè)定義由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局 (NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。 賦值過程定義為測(cè)量過 ccc程 ，而 賦予的值定義為測(cè)量值 。 ■ 量具：任何用來 獲得測(cè)量結(jié)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(cè)量系統(tǒng)：是用來 對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的 儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、 軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合 ；用來獲 得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程。 9 ：標(biāo)準(zhǔn) ：零件 ：儀器 ：人 /程序 ：環(huán)境 S W I P E 量測(cè) 數(shù) 值 分析 輸入 輸出 可接受 可能可接受 需改善 量 測(cè) 系 統(tǒng) ?如果測(cè)量的方式不對(duì)，那么好的結(jié)果可能被測(cè)為壞的結(jié)果，壞的結(jié)果也可能被測(cè)為好的結(jié)果，此時(shí)便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。 10 ■ 數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的統(tǒng)計(jì)特性 : ▲ 準(zhǔn)確度 ( Accuracy ) X→μ 或稱偏移 (BIAS): 量測(cè)實(shí)際值與工件真值間之差異 ,是指數(shù)據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)） 值的位置。 ▲精密度 ( Precision ) σ 或稱 變差 (Variation): 利用同一量具，重復(fù)量測(cè)相同工件同一質(zhì)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(zhì)量 :取決于從處于穩(wěn)定條件下進(jìn)行操作的測(cè) 量系統(tǒng)中，多次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特性 . 11 ■ 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(cè)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(huì) 太低，從而造成測(cè)量數(shù)據(jù)無法利用。如：具有較大 變差的測(cè)量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過程，因 為測(cè)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(yīng)該做什么 ? ▲ 什么能導(dǎo)致錯(cuò)誤 ? ▲ 過程在做什么 ? ▲ 規(guī)范和工程要求規(guī)定過程應(yīng)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(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，并在這些失效出現(xiàn)前提 出糾正措施。 PFMEA的結(jié)果轉(zhuǎn)移至控制計(jì)劃。 ■ 通過評(píng)價(jià)過程結(jié)果或參數(shù)，可以獲得過程正在做什 么的知識(shí)。這種活動(dòng)，通常稱為檢驗(yàn)， ■ 確定或否認(rèn)過程是以穩(wěn)定的方式操作并符合顧客 規(guī)定的目標(biāo)。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(jì)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(cè)量分辨率、刻度限度 或探測(cè)度 ▲ 為測(cè)量?jī)x器能夠讀取的最小測(cè)量單位。 測(cè)量分辨率描述了測(cè)量?jī)x器分辨兩個(gè)部件的測(cè)量值之 間的差異的能力 ▲ 由設(shè)計(jì)決定的固有特性 ▲ 測(cè)量或儀器輸出的最小 刻度單位 ▲ 總是以測(cè)量單位報(bào)告 ▲ 1： 10經(jīng)驗(yàn)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(nèi)有多少個(gè)數(shù)據(jù)分級(jí) 不同數(shù)據(jù)分級(jí) (ndc)的計(jì)算為 : ndc=(零件的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)可檢測(cè)到（有用的）輸出信 號(hào)的最小輸入。 ■ 它是測(cè)量系統(tǒng)對(duì)被測(cè)特性變化的回應(yīng)。 ■ 敏感度由量具設(shè)計(jì)（分辨力）、固有質(zhì)量（ OEM）、 使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標(biāo)準(zhǔn)來確定。 ■ 它通常被表示為一測(cè)量單位。 17 第二章 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性 18 數(shù)據(jù)變差的來源 儀器 (量具 ) 工作件 (零件 ) 擴(kuò)大 量測(cè)系統(tǒng)變異 變異性 敏感性 接觸幾何 變形效應(yīng) 一致性 單一性 重復(fù)性 再現(xiàn)性 使用假設(shè) 穩(wěn)健設(shè)計(jì) 偏移 線性 穩(wěn)定性 校準(zhǔn) 預(yù)防性維護(hù) 維護(hù) 創(chuàng)建公差 發(fā)展的變異 發(fā)展 設(shè)計(jì)變異 －夾持 －位置 －測(cè)量站 －測(cè)量探測(cè)器 相互關(guān)連 的特性 清潔 適合的 數(shù)據(jù) 工作的 定義 彈性變形 質(zhì)量 彈性特性 支撐特性 隱藏的幾何 可追溯性 校準(zhǔn) 熱擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn) 工作規(guī)定 工作態(tài)度 經(jīng)驗(yàn) 培訓(xùn) 經(jīng)驗(yàn) 培訓(xùn) 理解 技能 人因工程 照明 壓力 振動(dòng) 空氣污染 幾何的兼容性 陽(yáng)光 人工光陽(yáng) 光陽(yáng) 溫度 人員 空氣流程 熱的系統(tǒng) 平等化－ 系統(tǒng)構(gòu)成要素 周期 標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境 的關(guān)系 標(biāo) 準(zhǔn) 19 測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性 ?Bias偏倚 (Bias) ?Repeatability重復(fù)性 (precision精度 ) ?Reproducibility再現(xiàn)性 ?Linearity線性 ?Stability穩(wěn)定性 20 基準(zhǔn)值 觀測(cè)平均值 偏倚 偏倚：是測(cè)量結(jié)果的觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值。 真值的取得可以通過采用 更高等級(jí)的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)量，取其平均值。 (Bias) 21 ? 儀器需要校準(zhǔn) ? 儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損 ? 磨損或損壞的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差 ? 校準(zhǔn)不當(dāng)或調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng) ? 儀器質(zhì)量差 ─設(shè)計(jì)或一致性不好 ? 線性誤差 ? 應(yīng)用錯(cuò)誤的量具 ? 不同的測(cè)量方法 ─設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù) ? 測(cè)量錯(cuò)誤的特性 ? 量具或零件的變形 ? 環(huán)境 ─溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的影響 ? 違背假定、在應(yīng)用常量上出錯(cuò) ? 應(yīng)用 ─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤 22 重復(fù)性 指由 同一個(gè) 操作人員用 同一 種量具經(jīng)多次測(cè)量 同一 個(gè)零件的 同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值變差 （四同） (Repeatability) Master Value 23 ? 零件 (樣品 )內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性。 ? 儀器內(nèi)部：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障，質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)。 ? 基準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、級(jí)別、磨損 ? 方法內(nèi)部：在設(shè)置、技術(shù)、零位調(diào)整、夾持、夾緊、點(diǎn)密度的變差 ? 評(píng)價(jià)人內(nèi)部：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、感覺、疲勞。 ? 環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度、振動(dòng)、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(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好 ? 應(yīng)用錯(cuò)誤的量具 ? 量具或零件變形，硬度不足 ? 應(yīng)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(cè)量?jī)x器，測(cè)量 同一 零件的 同一 特性時(shí)測(cè)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(shí)，當(dāng)測(cè)量零件的類型為 A,B,C時(shí)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(biāo)準(zhǔn)之間：測(cè)量過程中不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響 ? 方法之間：改變點(diǎn)密度，手動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)相比，零點(diǎn)調(diào)整、夾持或夾緊方法等導(dǎo)致的均值差 26 ? 評(píng)價(jià)人 (操作者 )之間：評(píng)價(jià)人 A,B,C等的訓(xùn)練、技術(shù)、技能和經(jīng)驗(yàn)不同導(dǎo)致的均值差。對(duì)于產(chǎn)品及過程資格以及一臺(tái)手動(dòng)測(cè)量?jī)x器，推蕮進(jìn)行此研究。 ? 環(huán)境之間：在第 1,2,3等時(shí)間段內(nèi)測(cè)量，由環(huán)境循環(huán)引起的均值差。這是對(duì)較高自動(dòng)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(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性 ? 操作者訓(xùn)練效果 ? 應(yīng)用 ─ 零件尺寸、位置、觀察誤差 (易讀性、視差 ) 27 基準(zhǔn)值 較小的偏倚 基準(zhǔn)值 較大的偏倚 量測(cè)平均值 (低量程 ) 量測(cè)平均值 (高量程 ) 基準(zhǔn)值 量測(cè)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(nèi)的偏倚變化量 多個(gè)獨(dú)立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系 是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成 (Linearity) 28 ? 儀器需要校準(zhǔn)，需減少校準(zhǔn)時(shí)間間隔； ? 儀器、設(shè)備或夾緊裝置磨損； ? 缺乏維護(hù) —通風(fēng)、動(dòng)力、液壓、腐蝕、清潔； ? 基準(zhǔn)磨損或已損壞； ? 校準(zhǔn)不當(dāng)或調(diào)整基準(zhǔn)使用不當(dāng)； ? 儀器質(zhì)量差； —設(shè)計(jì)或一致性不好； ? 儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)定 性； ? 應(yīng)用了錯(cuò)誤的量具； ? 不同的測(cè)量方法 —設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)； ? 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(dòng)、清潔度； ? 其它 —零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、讀錯(cuò)。 29 穩(wěn)定性 時(shí)間 1 時(shí)間 2 是測(cè)量系統(tǒng)在 某持續(xù)時(shí)間 內(nèi)測(cè)量 同一基準(zhǔn) 或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。 (Stability) 30 ? 儀器需要校準(zhǔn)，需要減少校準(zhǔn)時(shí)間間隔 ? 儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損 ? 正常老化或退化 ? 缺乏維護(hù) ─通風(fēng)、動(dòng)力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔 ? 磨損或損壞的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差 ? 校準(zhǔn)不當(dāng)或調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng) ? 儀器質(zhì)量差 ─設(shè)計(jì)或一致性不好 ? 儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性 ? 不同的測(cè)量方法 ─裝置、安裝、夾緊、技術(shù) ? 量具或零件變形 ? 環(huán)境變化 ─溫度、濕度、振動(dòng)、清潔度 ? 違背假定、在應(yīng)用常量上出錯(cuò) ? 應(yīng)用 ─零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤 31 ? 理想的測(cè)量系統(tǒng)在每次使用時(shí)，應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測(cè)量結(jié)果。 ? 每次測(cè)量結(jié)果總應(yīng)該與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相符。 ? 一個(gè)能產(chǎn)生理想測(cè)量結(jié)果的測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)具有 零變差、零偏倚 和所測(cè)的任何 產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零 概率的統(tǒng)計(jì)特性。 32 ? 足夠的分辨率和靈敏度 。為了測(cè)量的目的，相對(duì)于過程變差或規(guī)范控制限，測(cè)量的增量應(yīng)該很小。