量测系统分析培训 MSA 1 我们共同的课堂约定 请将手机调到静音或关掉请勿任意走动 交谈 接听电话保持教室宁静并按照座位就坐请准时到课 不要随便走出 2 所有汽车零件制造商其他已采用QS9000和VDA6 1的企业其他已采用或将导入ISO TS16949 2009的企业其他有兴趣的人士 课程介紹 本课程的适合对象为 3 基本了解MSA的术语重点掌握计数型GR R的分析方法 课程目的 4 序 测量基础知识概述 量规仪器的分类 一般分为物理量和电量两类 按其是否与品质判定及制程监控有关可分为 标准件或参考物质 检验用量规仪器 量测设备 试验仪器 监控仪器 感测器 生产用量规仪器 辅助用量规仪器 测试硬件 测试软件 标准件 用来比对的量规仪器 检测设备 用来检测的仪器 5 检测设备之管制 购买 验收 编号 保管购买检测设备必需满足适用性和耐用性 适用性是指设备精度符合测量要求精度的1 3 1 10 6 量规仪器校准的方法 1 绝对法 以自然现象作标准校准 2 直读法 待校件 标准件 3 比较法 标准件 待校件 比较件 4 比对法 利用标准品标出被校件与其之间的关系 7 量规仪器的标识 1 限用证 限定在某个范围内使用 2 合格证 所有功能都能使用 3 停用证 禁止使用 不合格4 参考使用 与品质无关 5 报废 8 测量系统的PDCA P 校验计划 仪器失效校准计划D 实施校验 校准C 日常点检保养 校验结果确认A 修理 调校 重新校验内校 在仪器同种数量较多的情况下进行 内校必备条件 内校室 有温湿度控制 有资历的校验人员 9 国际基本单位 10 量规仪器误差的分类 11 量规仪器误差的分类 误差误差 所有测量结果都存在一定的误差 绝对误差 测量值 真值 一般用近似值替代 引用误差 相对误差 绝对误差 标称值真值的计算方法A多次测量的平均值 B用精度更高的量规仪器测量值 C用标称值 误差位与测量尾数一致 近似值取舍规则四舍六入五考虑 五后有数则进一 五后为零看奇偶 偶数舍去奇进一 不得做连续修约 12 测量系统所应具有之统计特性 v测量系统必须处于统计控制中 这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的 这可称为统计稳定性 v测量系统的变差必须比制造过程的变差小 v变差应小于公差带 v测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者 一般来说 测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一 v测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化 若真的如此 则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者 13 标准 v国家标准v第一级标准 连接国家标准和私人公司 科研机构等 v第二级标准 从第一级标准传递到第二级标准 v工作标准 从第二级标准传递到工作标准 14 测量系统的评定 v测量系统的评定通常分为两个阶段 称为第一阶段和第二阶段v第一阶段 明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要 第一阶段试验主要有二个目的 v确定该测量系统是否具有所需要的统计特性 此项必须在使用前进行 v发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响 例如温度 湿度等 以决定其使用之空间及环境 v第二阶段的评定v目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的 应持续具有恰当的统计特性 v常见的就是 量具R R 是其中的一种型式 15 测量 Measurement 对某具体事物赋予数字 或数值 以表示它们对于特定特性之间的关系 赋予数字的过程被定义为测量过程 而数值的指定被定义为测量值量具 Gage 是指任何用来获得测量的装置 经常是特别用在工厂现场的装置 包括通 止规 GO NOGO 第一章术语 定义 16 第一章术语 定义 测量数据的质量在稳定条件下 使用某测量系统对某特定特性值进行多次测量 如果这些测量值与该特性值的参考值 接近 那么数据的质量就称为 高 同样 如果部份或所有的测量值与参考值相差 很远 则称数据的质量很低 通常用描述测量数据质量的统计特性是某测量系统的偏倚 相对于参考值的位置 及变差 数据的分布宽度 17 测量系统 Measurementsystem 是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估 其所使用的仪器或量具 标准 操作 方法 夹具 软件 人员 环境及假设的集合 也就是说 用来获得测量结果的整个过程 第一章术语 定义 18 真值 TrueValue 真值是被测零件的 实际值 尽管该值不被知道且无法知道 但它是测量系统的目标 所有个别的值尽可能的 经济的 与该值接近 参考值常被当作真值的最佳近似值 第一章术语 定义 19 可追溯性 Traceability 通过一个完整的比较链追溯到规定的参考标准 通常为国家或国际标准 的测量特性或标准值 都具有一定的不确定度 在工业界的许多情况 测量的可追溯性可能追溯到顾客和供方双方同意的参考值或一致的标准 第一章术语 定义 生产用量具 工作标准 参考标准 国际 国家 标准 20 分辩力 Discrimination 是指一种测量仪器能够检测并忠实地显示相对于参考值的变化量 通常也被称为可读性或解析度 10 1规则 测量设备要能分辩出过程变差的至少十分之一以上 第一章术语 定义 21 测量不确定度 Uncertainty 是国际上用来描述一测量值质量的术语 不确定度是测量可靠性的一种量化的表达 这种概念可简单的表达为 测量实际值 测量的观察值 结果 U不确定度是测量值的范围 通过一个置信区间的定义 与测量结果相关 并预期包括测量的真值 MSA专注于理解某测量过程 确定这测量过程中误差的大小 并评估这测量系统是否适用于产品和过程的控制 MSA提升理解和改进 减小变差 第一章术语 定义 22 测量系统分析测量系统分析是用于确定测量装置与零件变差或公差相比的误差 观测值 真值 测量误差总变差 产品变差 测量变差在进行SPC前必须进行MSA 第一章术语 定义 23 位置变差 LocationVariation 1 准确度 Accuracy 与真值或可接受的参考值 接近 的程度 2 偏倚 Bias 观测到测量的平均值与参考值之间的差值 是测量系统的系统误差所构成 第二章测量系统变差 24 位置变差 LocationVariation 3 稳定性 Stability 随时间变化的偏倚值 别名 漂移 drift 一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计上受控状态 第二章测量系统变差 25 位置变差 LocationVariation 3 线性 Linearity 在量具工作量程内的偏倚变化量 是测量系统的系统误差所构成 第二章测量系统变差 26 宽度变差 Widthvariation 1 精确度 Precision 每个重复读数之间的 接近 程度 是测量系统的随机误差所构成 2 重复性 Reproducility 一个评价人使用同一测量仪器 对同一零件的同一特性进行多次测量下的变差 通常称为E V 设备变差 EquipmentVarition 第二章测量系统变差 27 宽度变差 Widthvariation 3 再现性 Reproducibility 不同评价人采用相同的量具 测量同一个零件的 同一个特性的测量平均值的变差 第二章测量系统变差 28 系统变差 SystemVariation 1 能力 Capability 短期内读数的变化量2 性能 Performance 长期读数的变化量 以总变差为基础 3 不确定度 Uncertainty 有关被测值的数值估计范围 相信真值都被包括在该范围内 第二章测量系统变差 29 变差来源与所有过程类似 测量系统的变差来源是由于普通原因和特殊原因造成的 为了控制测量系统的变差 1 识别潜在的变差来源2 消除 如有可能的话 或监控这些变差的来源 S W I P E被用来表示一个普遍化的测量系统为了达成被要求的目标 有六个必要因素 可以考虑作为整个测量系统的一个误差模型 S 标准W 工作件 零件 I 仪器P 人 程序E 环境 第二章测量系统变差 30 测量系统研究目的获得测量系统与所处环境有相互作用时 其产生的测量变差的类型和结果的讯息 应用这种研究可提供 接受一新测量设备的准则 一个测量装置与另一个测量装置的比较 评价一个疑似不充分量具的依据 测量设备维修前后的比较 为计算过程变差以及生产过程可接受程度的必要构成元素 描绘量具性能曲线必要的信息 量具性能曲线是指接受某 一零件真值的概率 第三章计量型测量系统的研究 TS16949要求必须对控制计划中指示的所有检验 测量和试验装置进行测量系统分析 31 测量系统研究的准备1 计划所使用的方法 有些量测系统可以忽略再现性的影响 例如 只需按一下按钮 测量结果就可以打印出来的测量系统2 应该事先确定评价人的人数 抽样零件的数量 及重复读数的数量等 注意 考虑尺寸的关键性 零件的形态 3 评价人应该从那些正常操作该仪器的人员中选择 第三章测量系统分析和研究 32 第三章测量系统分析和研究 测量系统研究的准备4 样品的选择 能代表生产过程变差的样品5 仪器应该有足够的分辩力 例如 如果过程变差为0 01 则量测设备应该读出0 001的变化量 确保测量方法是测量特性的尺寸 并遵循已定义的测量程序 33 稳定性研究步骤 1 取得一样件并建立其可追溯到相关标准的参考值 2 以一定的周期基础 每天 每周 测量基准件三到五次3 将数据按时间顺序画在X R图或X S控制图上4 结果分析 图示法建立控制限 使用控制图分析法来评价是否有不受控或不稳定的情况 第三章测量系统分析和研究 34 稳定性研究范例为了确定某一新测量仪器的稳定性是否为可接受 过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值的一个零件 该零件被送到了测量实验室 经测量其参考值确定为6 01 小组每班测量该零件5次 共测了四周 20个子组 收集到所有数据后 画出了X R图 从控制图分析表明测量过程处于稳定状态 因为没有明显可见的特殊原因结果发生 第三章测量系统分析和研究 35 用于稳定性分析的控制图 第三章测量系统分析和研究 6 3 36 造成不稳定的可能因素 仪器需要校准 缩短校准周期 仪器或设备或夹具的磨损 正常的老化或损坏 维护保养不好 空气 动力 液体 过滤器 腐蚀 尘土 清洁 基准的磨损或损坏 基准的误差 不适当的校准或使用基准设定 仪器质量不好 设计或符合性 仪器缺少稳健的设计或方法 不同的测量方法 作业准备 载入 夹紧 技巧 环境变化 温度 湿度 振动 清洁 错误的假设 应用的常数不对 应用 零件数量 位置 操作者技能 疲劳 观测误差 易读性 视差 第三章测量系统分析和研究 37 偏倚研究步骤 1 取得一个样件 并且建立其与可追溯到相关标准的参考值 可以在工具室里测量该零件n 10次 并计算这n个读值的平均值 将该平均值视为参考值 2 让一个评价者以正常方式测量样件n 10次3 结果分析 图示法画出这些数据据相对于参考值的直方图 使用专业知识评审这直方图 从而确定是否存在任何特殊原因或异常点 如果不存在 继续分析 对n 30时 对任何的解释或分析时 要能特别注意 第三章测量系统分析和研究 38 偏倚研究结果分析 数值法4 计算n个读值的平均值 X Xi n5 计算重复性标准差 重复性 公式中d2可从查表确定 取g 1 且m n g 子组的数量 m 子组的大小 最大值 Xi 最小值 Xi d2 第三章测量系统分析和研究 n n 1 39 偏倚的研究6 确定偏倚的t统计值偏倚 观测到的平均测量值 参考值 b r nt 7 如果0落在偏倚值附近的1 置信度界线内 则偏倚在 水准上是可以接受的 偏倚 b tv 1 2 0 偏倚 b tv 1 2 公式中 v可以查表得到 tv 1 2可以利用标准t分布表中查到 如果 置信度水准不是使用预设值0 05 95 置信度 则应该得到顾客的同意 偏倚 b 第三章测量系统分析和研究 40 偏倚研究范例一个制造工程师对一个已证明没有线性误差 且基于一份已文件化的过程变差描述来评价测量系统偏倚 在该测量系统操作