MSA及其應(yīng)用

一、測(cè)量系統(tǒng)分析

　　在日常生產(chǎn)中，我們經(jīng)常根據(jù)獲得的過(guò)程加工部件的測(cè)量數(shù)據(jù)去分析過(guò)程的狀態(tài)、過(guò)程的能力和監(jiān)控過(guò)程的變化；那么，怎么確保分析的結(jié)果是正確的呢？我們必須從兩方面來(lái)保證，一是確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性/質(zhì)量，使用測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）方法對(duì)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估；二是確保使用了合適的數(shù)據(jù)分析方法，如使用SPC工具、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、方差分析、回歸分析等。

　　MSA（MeasurementSystemAnalysis）使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和圖表的方法對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析，以評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和誤差對(duì)于被測(cè)量的參數(shù)來(lái)說(shuō)是否合適，并確定測(cè)量系統(tǒng)誤差的主要成分。

　　測(cè)量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)行的測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性：偏倚和方差來(lái)表征。偏倚指測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值的位置，包括測(cè)量系統(tǒng)的偏倚（Bias）、線性（Linearity）和穩(wěn)定性（Stability）；而方差指測(cè)量數(shù)據(jù)的分散程度，也稱(chēng)為測(cè)量系統(tǒng)的R&R，包括測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性（Repeatability）和再現(xiàn)性（Reproducibility）。

　　一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)為獲得測(cè)量參數(shù)的過(guò)程變差的十分之一。測(cè)量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來(lái)確定。測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由重復(fù)測(cè)量相同部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來(lái)監(jiān)控。測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性由GageR&R研究來(lái)確定。

　　分析用的數(shù)據(jù)必須來(lái)自具有合適分辨率和測(cè)量系統(tǒng)誤差的測(cè)量系統(tǒng)，否則，不管我們采用什么樣的分析方法，最終都可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果。在ISO10012-2和QS9000中，都對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量保證作出了相應(yīng)的要求，要求企業(yè)有相關(guān)的程序來(lái)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

　　測(cè)量系統(tǒng)特性類(lèi)別有F、S級(jí)別，另外其評(píng)價(jià)方法有小樣法、雙性、線性等.

MSA的基本內(nèi)容

　　數(shù)據(jù)是通過(guò)測(cè)量獲得的,對(duì)測(cè)量定義是：測(cè)量是賦值給具體事物以表示他們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系。這個(gè)定義由C．Eisenhart首次給出。賦值過(guò)程定義為測(cè)量過(guò)程，而賦予的值定義為測(cè)量值。

　　從測(cè)量的定義可以看出，除了具體事物外，參于測(cè)量過(guò)程還應(yīng)有量具、使用量具的合格操作者和規(guī)定的操作程序，以及一些必要的設(shè)備和軟件，再把它們組合起來(lái)完成賦值的功能，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)。這樣的測(cè)量過(guò)程可以看作為一個(gè)數(shù)據(jù)制造過(guò)程，它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就是該過(guò)程的輸出。這樣的測(cè)量過(guò)程又稱(chēng)為測(cè)量系統(tǒng)。它的完整敘述是：用來(lái)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、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為測(cè)量過(guò)程或測(cè)量系統(tǒng)。

　　眾所周知，在影響產(chǎn)品質(zhì)量特征值變異的六個(gè)基本質(zhì)量因素(人、機(jī)器、材料、操作方法、測(cè)量和環(huán)境)中，測(cè)量是其中之一。與其它五種基本質(zhì)量因素所不同的是，測(cè)量因素對(duì)工序質(zhì)量特征值的影響?yīng)毩⒂谖宸N基本質(zhì)量因素綜合作用的工序加工過(guò)程，這就使得單獨(dú)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的研究成為可能。而正確的測(cè)量，永遠(yuǎn)是質(zhì)量改進(jìn)的第一步。如果沒(méi)有科學(xué)的測(cè)量系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，缺少對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的有效控制，質(zhì)量改進(jìn)就失去了基本的前提。為此，進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析就成了企業(yè)實(shí)現(xiàn)連續(xù)質(zhì)量改進(jìn)的必經(jīng)之路。

　　近年來(lái)，測(cè)量系統(tǒng)分析已逐漸成為企業(yè)質(zhì)量改進(jìn)中的一項(xiàng)重要工作，企業(yè)界和學(xué)術(shù)界都對(duì)測(cè)量系統(tǒng)分析給予了足夠的重視。測(cè)量系統(tǒng)分析也已成為美國(guó)三大汽車(chē)公司質(zhì)量體系QS9000的要素之一，是6σ質(zhì)量計(jì)劃的一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前，以通用電氣(GE)為代表的6σ連續(xù)質(zhì)量改進(jìn)計(jì)劃模式即為：確認(rèn)(Define)、測(cè)量(Measure)、分析(Analyze)、改進(jìn)(Improve)和控制(Control)，簡(jiǎn)稱(chēng)DMAIC。

　　從統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理的角度來(lái)看，測(cè)量系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)上屬于變異分析的范疇，即分析測(cè)量系統(tǒng)所帶來(lái)的變異相對(duì)于工序過(guò)程總變異的大小，以確保工序過(guò)程的主要變異源于工序過(guò)程本身，而非測(cè)量系統(tǒng)，并且測(cè)量系統(tǒng)能力可以滿足工序要求。測(cè)量系統(tǒng)分析，針對(duì)的是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，它需要分析測(cè)量系統(tǒng)的位置變差、寬度變差。在位置變差中包括測(cè)量系統(tǒng)的偏倚、穩(wěn)定性和線性。在寬度變差中包括測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性、再現(xiàn)性。

　　測(cè)量系統(tǒng)可分為“計(jì)數(shù)型”及“計(jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)兩類(lèi)。測(cè)量后能夠給出具體的測(cè)量數(shù)值的為計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)；只能定性地給出測(cè)量結(jié)果的為計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)。“計(jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常包括偏倚(Bias)、穩(wěn)定性(Stability)、線性(Linearity)、以及重復(fù)性和再現(xiàn)性(Repeatability＆Reproducibility，簡(jiǎn)稱(chēng)R＆R)。在測(cè)量系統(tǒng)分析的實(shí)際運(yùn)作中可同時(shí)進(jìn)行，亦可選項(xiàng)進(jìn)行，根據(jù)具體使用情況確定。

　　“計(jì)數(shù)型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)檢驗(yàn)分析法來(lái)進(jìn)行判定。

MSA之統(tǒng)計(jì)特性

　　1.測(cè)量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著測(cè)量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。這可稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性。

　　2.測(cè)量系統(tǒng)的變差必須比制造過(guò)程的變差小。

　　3.變差應(yīng)小于公差帶。

　　4.測(cè)量精度應(yīng)高于過(guò)程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量精度是過(guò)程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。

　　5.測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則測(cè)量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過(guò)程變差和公差帶兩者中的較小者。

MSA的指標(biāo)

　　1.量具重復(fù)性：指同一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用同一種測(cè)量?jī)x器，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值（數(shù)據(jù)）的變差。

　　2.量具再現(xiàn)性：指由不同的評(píng)價(jià)人，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。

　　3.穩(wěn)定性：指測(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。

　　4.偏倚:指同一操作人員使用相同量具，測(cè)量同一零件之相同特性多次數(shù)所得平均值與采用更精密儀器測(cè)量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即測(cè)量結(jié)果的觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值，也就是我們通常所稱(chēng)的“準(zhǔn)確度”。

　　5.線性：指測(cè)量系統(tǒng)在預(yù)期的工作范圍內(nèi)偏倚的變化。

MSA時(shí)機(jī)

　　1）.新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時(shí);

　　2）.新儀器，EV有不同時(shí);

　　3）.新操作人員，AV有不同時(shí);

　　4）.易損耗之儀器必須注意其分析頻率。

　 1.R&R之分析

　　決定研究主要變差形態(tài)的對(duì)象。

　　使用"全距及平均數(shù)"或"變差數(shù)分析"方法對(duì)量具進(jìn)行分析。

　　于制程中隨機(jī)抽取被測(cè)定材料需屬統(tǒng)一制程。

　　選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗(yàn)合格的量具分別對(duì)10個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量, 測(cè)試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄, 研究其重復(fù)性及再現(xiàn)性(作業(yè)員應(yīng)熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)同時(shí)評(píng)估量具對(duì)不同操作員熟練度。

　　針對(duì)重要特性(尤指是有特殊符號(hào)指定者)所使用量具的精確度應(yīng)是被測(cè)量物品公差的1/10, (即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過(guò)程變差或規(guī)格公差較小者; 如: 過(guò)程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m, 則測(cè)量應(yīng)選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被測(cè)量物品公差的1/5。

　　試驗(yàn)完后, 測(cè)試人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表), 附件二(R&R分析報(bào)告), 依公式計(jì)算并作成-R管制圖或直接用表計(jì)算即可。

　 2.結(jié)果分析

　　1)當(dāng)重復(fù)性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時(shí):

　　量具的結(jié)構(gòu)需在設(shè)計(jì)增強(qiáng)。

　　量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗(yàn)點(diǎn))需加以改善。

　　量具應(yīng)加以保養(yǎng)。

　　2)當(dāng)再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復(fù)性(AV)時(shí):

　　作業(yè)員對(duì)量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強(qiáng)教育, 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)再明確訂定或修訂。

　　可能需要某些夾具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的使用量具。

　　量具與夾治具校驗(yàn)頻率于入廠及送修糾正后須再做測(cè)量系統(tǒng)分析, 并作記錄。

MSA的步驟

　　測(cè)量系統(tǒng)分析的評(píng)定通常分為兩個(gè)階段:

1.第一階段

　　驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范要求。主要有兩個(gè)目的：

　　(1)確定該測(cè)量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計(jì)特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行。

　　(2)發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間及環(huán)境。

　 2.第二階段

　　(1)目的是在驗(yàn)證一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。

　　(2)常見(jiàn)的就是“量具R&R”是其中的一種型式。

MSA測(cè)量系統(tǒng)分析

一、測(cè)量系統(tǒng)介紹

　　1、MSA基本概念

　　2、為什么要考慮測(cè)量系統(tǒng)變異

　　數(shù)據(jù)變異的來(lái)源

　　誤差因素的影響

　　3、MSA的重要性

　二、測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性

　　1、可接受的測(cè)量系統(tǒng)

　　對(duì)總變量的影響

　　對(duì)生產(chǎn)規(guī)格的影響

　　2、測(cè)量分析前的準(zhǔn)備

　　3、測(cè)量系統(tǒng)變異的組成部分

三、測(cè)量系統(tǒng)分析(結(jié)合案例)

　　1、計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究

　　偏差分析

　　獨(dú)立樣本法

　　圖表法

　　重復(fù)性、再現(xiàn)性分析(R & R)

　　極差法

　　均值和極差法

　　ANOVA法

　　穩(wěn)定性分析

　　線性分析

　　2、量具特性曲線

　　3、計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究

　　小樣法

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