【正文】 分辨率用于過程分析是不可接受的，如果不能測量出特殊原因?qū)е碌淖儾?，這個(gè)測量系統(tǒng)用于過程控制也是不可接受的。這一過程是在生產(chǎn)中用生產(chǎn)量具研究時(shí)，如果生產(chǎn)量具的 GRR為 30％且實(shí)際過程 Cp仍是，那么觀測的過程 Cp為 。如果測量系統(tǒng)變差過大，會(huì)導(dǎo)致做出錯(cuò)誤決策：一是將普通原因（偶因）判為特殊原因（異因），二是將特殊原因（異因）判為普通原因（偶因），三是過低估算過程能力指數(shù)。 ? 按圖中所示， I區(qū)：壞零件總是判為壞的， II區(qū)：可能做出潛在錯(cuò)誤的判斷， III區(qū)：好零件總是判為好的。這可以認(rèn)為是全部測量系統(tǒng)的誤差模型。根據(jù)公差來評(píng)價(jià)測量系統(tǒng)。再如，如果表面粗糙度達(dá)不到要求，高分辨率也沒有意義。一個(gè)能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和對(duì)所測的任何產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零概率的統(tǒng)計(jì)特性。 – 測量結(jié)果由一個(gè)數(shù)字和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測量單位構(gòu)成。這種活動(dòng)，通常稱為檢驗(yàn)。 測量系統(tǒng)分析 25 3 測量過程 ? 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。這種情況對(duì)受操作者技能影響的手動(dòng)儀器常常是正確的，然而，對(duì)于操作者不是主要變差源的測量過程（如自動(dòng)系統(tǒng)）則是不正確的。當(dāng)測量條件固定和已定義時(shí)，即確定零件、儀器標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境和假設(shè)條件時(shí)，適合重復(fù)性的最佳術(shù)語為系統(tǒng)內(nèi)變差。 ? 在測量系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的重復(fù)性、再現(xiàn)性才更有意義 測量系統(tǒng)分析 21 2 術(shù)語 線性 （ Linearity） ? 測量系統(tǒng)預(yù)期操作范圍內(nèi)偏倚誤差值的差別。偏倚是在測量系統(tǒng)操作范圍內(nèi)對(duì)一個(gè)點(diǎn)的評(píng)估和表達(dá)。 該值包含特定數(shù)量的定義，并為其它已知目的自然被接受，有時(shí)是按慣例被接受。基于測量系統(tǒng)變差的置信區(qū)間長度來確定該等級(jí)的大小。數(shù)據(jù)分級(jí)數(shù)通常稱為“分辨力比率”，因?yàn)樗枋隽私o定的觀察過程變差能可靠地劃分為多少級(jí)。 測量系統(tǒng)分析 13 2 術(shù)語 測量系統(tǒng) （ Measurement System） ： ? 是用來對(duì)被測特性定量測量或定性評(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；用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程 。兩者作用各不相同，誰也取代不了誰。 ? 絕大部分變差是不希望的，但也有例外。用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行決策的關(guān)鍵就是：這些數(shù)據(jù)反映的是否是“事實(shí)”，即數(shù)據(jù)的質(zhì)量是否高。所用的分析方法及接受準(zhǔn)則應(yīng)與顧客關(guān)于測量系統(tǒng)分析的參考手冊相一致。 ? 3掌握數(shù)據(jù)的質(zhì)量 ? 4了解為什么量具的校準(zhǔn)或檢定不能代替 MSA ? 5了解測量數(shù)據(jù)的用途 ? 6掌握測量過程 ， 清楚測量數(shù)據(jù)是如何影響我們的判斷的 ? 7掌握測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性 、 測量過程變差的來源 ? 8掌握測量系統(tǒng)分析的時(shí)機(jī)和步驟 測量系統(tǒng)分析 3 MSA，測量系統(tǒng)分析培訓(xùn)的目標(biāo) ? 9掌握測量系統(tǒng)變差的類型 ? 10掌握測量系統(tǒng)分析的用途 ? 11掌握測量系統(tǒng)分析的策劃 ? 12掌握測量系統(tǒng)的接收準(zhǔn)則 ? 13掌握如何計(jì)算和分析測量系統(tǒng)的偏倚 、 線性 、 穩(wěn)定性 、 重復(fù)性 、 再現(xiàn)性 、 雙性 （ GRR） ? 14掌握計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法 ? 15通過實(shí)際測量 、 計(jì)算和進(jìn)行分析將理論和實(shí)踐結(jié)合 ? 以上所說的分析和計(jì)算是針對(duì)可重復(fù)測量的測量系統(tǒng)。對(duì)于不可重復(fù)測量的測量系統(tǒng)，如破壞性試驗(yàn)，介紹一下方法，因?yàn)檫@不是本手冊的分析范圍。如果得到顧客的批準(zhǔn)，其他分析方法和接受準(zhǔn)則也可應(yīng)用。 測量系統(tǒng)分析 7 1 引言 ? 人們往往習(xí)慣于相信測量數(shù)據(jù)，認(rèn)為測量的結(jié)果就是客觀事實(shí)，其實(shí)不然，因?yàn)闇y量過程如同制造過程一樣，也是隨機(jī)現(xiàn)象，即，有規(guī)律的不確定現(xiàn)象。 ? 如果數(shù)據(jù)質(zhì)量不可接受，則必須改進(jìn)測量系統(tǒng)。例如，通過測量系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，某家企業(yè)至少有一半以上的工序是用不了控制圖的，這就是明證！ 測量系統(tǒng)分析 12 MSA手冊的目的 ? 本手冊的目的是為評(píng)價(jià)測量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南，主要關(guān)注的是能對(duì)零件進(jìn)行重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)。 ? 根據(jù)此定義，我們可以把測量過程看成制造過程，這個(gè)過程輸出的不是產(chǎn)品而是數(shù)據(jù)，僅此差別而已，這樣我們就可以利用在 SPC中學(xué)到的研究制造過程的方法來研究分析測量過程。 測量系統(tǒng)分析 15 2 術(shù)語 分辨率 （ Resolution） ? 可用作 測量 分辨率或 有效 分辨率。通過把該數(shù)據(jù)大小劃分為預(yù)期的過程分布范圍能確定數(shù)據(jù)分級(jí)數(shù)（ ndc）。 測量系統(tǒng)分析 18 2 術(shù)語 真值 （ True value） ? 物品的實(shí)際值，是未知的和不可知的。 基準(zhǔn)值 偏倚 觀測平均值 測量系統(tǒng)分析 19 2 術(shù)語 穩(wěn)定性 （ Stability） ? 是偏倚隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)受控 ， 又稱 ， 漂移 。換句話說，線性表示操作范圍內(nèi)多個(gè)和獨(dú)立的偏倚誤差值的相關(guān)性。除了設(shè)備內(nèi)變差，重復(fù)性也包括在特定測量誤差模型下條件下的所有內(nèi)部變差。由于這個(gè)原因，再現(xiàn)性指的是測量系統(tǒng)之間和測量條件之間的均值變差。 ? PFMEA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。 ? 通過檢驗(yàn)確定產(chǎn)品是否合格、生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，這種檢驗(yàn)行為本身就是過程。 – 測量結(jié)果是測量過程的輸出。遺憾的是，具有這樣理想統(tǒng)計(jì)特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在，因此過程管理者必須采用具有不太理想統(tǒng)計(jì)特性的測量系統(tǒng)。期望的統(tǒng)計(jì)特性應(yīng)包括： 測量系統(tǒng)分析 31 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性 ? 測量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性 – 處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài) 。 – 足夠的分辨率，測量 增量 （ Increments）通常按 1:10經(jīng)驗(yàn)法則確定 。 測量系統(tǒng)分析 34 量具的控制 /標(biāo)準(zhǔn)的傳遞 測量系統(tǒng)分析 35 測量過程變差對(duì)決策的影響 ? 即使是用同一個(gè)量具多次測量同一個(gè)零件的同一特性，其結(jié)果也會(huì)不同，這說明測量系統(tǒng)存在變差。 II II III I I 公差下限 公差上限 目標(biāo)值 測量系統(tǒng)分析 39 ⑴ 對(duì)產(chǎn)品控制決策的影響 ? 為了最大限度地做出正確的判斷，可以有兩個(gè)選擇：一是改進(jìn)生產(chǎn)過程：減少生產(chǎn)過程的變差，沒有零件落在 II區(qū)。前兩者在 SPC中已有敘述，下面看一下第三種情況： 測量系統(tǒng)分析 41 ⑵ 對(duì)過程控制決策的影響 ? σ2obs = 觀測過程方差 ， σ2actual = 實(shí)際生產(chǎn)過程方差 ， σ2msa = 測量系統(tǒng)方差 ? 而計(jì)算 CPk用的是 σobs，因此會(huì)過低估算過程能力指數(shù)。 測量系統(tǒng)分析 44 4 測量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ) 進(jìn)行測量系統(tǒng)分析時(shí)應(yīng)具備的條件 ⑴ 測量系統(tǒng)必須有足夠的分辨率 ? 可接受的分辨率應(yīng)小于公差或制造過程變差（ 6σ）的十分之一（究竟按那個(gè)來確定分辨率，根據(jù)數(shù)據(jù)是用來進(jìn)行產(chǎn)品控制還是進(jìn)行過程控制），否則會(huì)做出很多錯(cuò)誤的判斷。如圖 5中，右圖顯示，很多子組的極差為零，使得平均極差很小，算出的過程變差過窄，導(dǎo)致過程能力指數(shù)看起來很大。 測量系統(tǒng)分析 49 測量系統(tǒng)分析的時(shí)機(jī) ? 測量系統(tǒng)分析分為兩步，第一步判斷測量系統(tǒng)是否在測量正確的變量，若適用，還要驗(yàn)證夾緊和鎖緊。 測量系統(tǒng)分析 50 測量系統(tǒng)分析的時(shí)機(jī) ? 第一階段（實(shí)際使用前） – 確定 測量系統(tǒng) 是否具有所需要的統(tǒng)計(jì)特性 – 確認(rèn)環(huán)境因素是否對(duì)測量系統(tǒng)有顯著影響 ? 第二階段 （使用過程中） – 確定是否持續(xù)地具備恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性 – 作為正常校準(zhǔn)程序、維護(hù)程序和計(jì)量程序的一部分日程工作 測量系統(tǒng)分析 51 測量系統(tǒng)分析的時(shí)機(jī) ? 兩個(gè)階段的間隔要視量具固有特性及使用的頻繁程度而定。 ⑶ 評(píng)價(jià)懷疑有缺陷的量具的基礎(chǔ) 。 測量系統(tǒng)分析 54 測量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備 ? 如同任何研究或分析一樣，實(shí)施測量系統(tǒng)分析之前應(yīng)先進(jìn)行充分的策劃和準(zhǔn)備。 在此選擇中應(yīng)考慮的因素如下： 尺寸的關(guān)鍵性 — 關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和 / 或試驗(yàn) ， 以便結(jié)論的置信度更高； 零件結(jié)構(gòu) — 大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)（測量）。 測量系統(tǒng)分析 56 測量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備 ? 對(duì)于過程控制情況，測量結(jié)果用于確定，“過程穩(wěn)定性，方向和實(shí)際過程變差的符合性”（如 SPC、過程監(jiān)視、能力及過程改進(jìn)），樣本應(yīng)覆蓋生產(chǎn)過程范圍（可以通過每一天取一個(gè)樣品，持續(xù)若干天的方式進(jìn)行選?。?。在測量時(shí)，應(yīng)每測一次換一個(gè)零件。 測量系統(tǒng)分析 58 接收準(zhǔn)則 ⑴ 位置誤差 ? 位置誤差通常是通過分析偏倚和線性來確定。對(duì)特定的測量系統(tǒng)最終的接受準(zhǔn)則取決于測量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應(yīng)該取得顧客的同意。 ? 此外，過程能被測量系統(tǒng)區(qū)分開的分級(jí)數(shù)（ ndc）應(yīng)該大于或等于 5。把均值作為“基準(zhǔn)值”。 ⑷計(jì)算 n個(gè)讀數(shù)的均值。在偏倚研究中假設(shè)重復(fù)性是可接受的，所以繼續(xù)使用一個(gè)具有過大的 %EV的測量系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致誤導(dǎo)和混淆的結(jié)果。 頻次 測量值 測量系統(tǒng)分析 68 ? 計(jì)算結(jié)果： ? 偏倚 == ? σr = ? 過程變差的標(biāo)準(zhǔn)差 =（已知） ? %EV=，重復(fù)性可接受。如果僅研究測量系統(tǒng)穩(wěn)定性，可不必確定基準(zhǔn)值。這個(gè)零件被送到測量實(shí)驗(yàn)室，確定基準(zhǔn)值為 .。 ? 由于穩(wěn)定性是偏倚隨時(shí)間的變化，所以通過穩(wěn)定性研究可以確定一個(gè)合適的檢定或校準(zhǔn)周期。 ⑵ 用全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備測量每個(gè)零件以確定其基準(zhǔn)值并確認(rèn)包括了量具的操作范圍 。 測量系統(tǒng)分析 81 線性的分析 ijijix )(, 基準(zhǔn)值偏倚 ?? mmjjii??? 1,偏倚偏倚測量系統(tǒng)分析 82 線性的分析 ? ⑸ 在線性圖上畫出每個(gè)偏倚和對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)值的偏倚 —基準(zhǔn)值圖 （ 見圖 ） 。對(duì)于可接受的線性，偏倚必須為 0。每個(gè)零件經(jīng)過全尺寸檢驗(yàn)測量以確定其基準(zhǔn)值。基準(zhǔn)值 4數(shù)據(jù)顯示可能是雙峰。 ? R2=[∑xy ∑x ?∑y/n] 2/ {[∑x 2 (∑x) 2 /n ] [∑y 2(∑y ) 2/n]} 測量系統(tǒng)分析 93 線性分析示例 ? 數(shù)值計(jì)算是對(duì)圖形分析的補(bǔ)充。 測量系統(tǒng)分析 97 重復(fù)性、再現(xiàn)性和 GRR的分析 ? 極差法 ? 極差法是一種改良的計(jì)量型量具的研究方法，它可迅速提供一個(gè)測量變異的近似值，這種方法只能提供測量系統(tǒng)的整體概況而不能將變異分為重復(fù)性和再現(xiàn)性。在研究中，兩個(gè)評(píng)價(jià)人各將每個(gè)零件測量一次。 測量系統(tǒng)分析 99 GRR分析的極差法示例 ? 選擇 2個(gè)評(píng)價(jià)人， 5個(gè)零件，其測量結(jié)果見表5，已知制造過程總標(biāo)準(zhǔn)差 σ=。 測量系統(tǒng)分析 100 控制圖常數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 0 0 0 0 0 子組內(nèi) 觀察次數(shù) A2 D3 D4 測量系統(tǒng)分析 101 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差的常數(shù) d2* mg2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141 1 . 4 1 1 . 9 1 2 . 2 4 2 . 4 8 2 . 6 7 2 . 8 3 2 . 9 6 3 . 0 8 3 . 1 8 3 . 2 7 3 . 3 5 3 . 4 2 3 . 4 92 1 . 2 8 1 . 8 1 2 . 1 5 2 . 4 0 2 . 6 0 2 . 7 7 2 . 9 1 3 . 0 2 3 . 1 3 3 . 2 2 3 . 3 0 3 . 3 8 3 . 4 53 1 . 2 3 1 . 7 7 2 . 1 2 2 . 3 8 2 . 5 8 2 . 7 5 2 . 8 9 3 . 0 1 3 . 1 1 3 . 2 1 3 . 2 9 3 . 3 7 3 . 4 34 1 . 2 1 1 . 7 5 2 . 1 1 2 . 3 7 2 . 5 7 2 . 7 4 2 . 8 8 3 . 0 0 3 . 1 0 3 . 2 0 3 . 2 8 3 . 3 6 3 . 4 35 1 . 1 9 1 . 7 4 2 . 1 0 2 . 3 6 2 . 5 6 2 . 7 3 2 . 8 7 2 . 9 9 3 . 1 0 3 . 1 9 3 . 2 8 3 . 3 5 3 . 4 26