MSA及其應(yīng)用
一、測量系統(tǒng)分析
在日常生產(chǎn)中，我們經(jīng)常根據(jù)獲得的過程加工部件的測量數(shù)據(jù)去分析過程的狀態(tài)、過程的能力和監(jiān)控過程的變化；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保證，一是確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性/質(zhì)量，使用測量系統(tǒng)分析（MSA）方法對獲得測量數(shù)據(jù)的測量系統(tǒng)進(jìn)行評估；二是確保使用了合適的數(shù)據(jù)分析方法，如使用SPC工具、試驗設(shè)計、方差分析、回歸分析等。
MSA（MeasurementSystemAnalysis）使用數(shù)理統(tǒng)計和圖表的方法對測量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析，以評估測量系統(tǒng)的分辨率和誤差對于被測量的參數(shù)來說是否合適，并確定測量系統(tǒng)誤差的主要成分。
測量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)行的測量系統(tǒng)多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性：偏倚和方差來表征。偏倚指測量數(shù)據(jù)相對于標(biāo)準(zhǔn)值的位置，包括測量系統(tǒng)的偏倚（Bias）、線性（Linearity）和穩(wěn)定性（Stability）；而方差指測量數(shù)據(jù)的分散程度，也稱為測量系統(tǒng)的R&R，包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性（Repeatability）和再現(xiàn)性（Reproducibility）。
一般來說，測量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)為獲得測量參數(shù)的過程變差的十分之一。測量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定。測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由重復(fù)測量相同部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控。測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性由GageR&R研究來確定。
分析用的數(shù)據(jù)必須來自具有合適分辨率和測量系統(tǒng)誤差的測量系統(tǒng)，否則，不管我們采用什么樣的分析方法，最終都可能導(dǎo)致錯誤的分析結(jié)果。在ISO10012-2和QS9000中，都對測量系統(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)的程序來對測量系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗證。
測量系統(tǒng)特性類別有F、S級別，另外其評價方法有小樣法、雙性、線性等.
MSA的基本內(nèi)容
數(shù)據(jù)是通過測量獲得的,對測量定義是：測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。這個定義由C．Eisenhart首次給出。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。
從測量的定義可以看出，除了具體事物外，參于測量過程還應(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，再把它們組合起來完成賦值的功能，獲得測量數(shù)據(jù)。這樣的測量過程可以看作為一個數(shù)據(jù)制造過程，它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就是該過程的輸出。這樣的測量過程又稱為測量系統(tǒng)。它的完整敘述是：用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來獲得測量結(jié)果的整個過程稱為測量過程或測量系統(tǒng)。
眾所周知，在影響產(chǎn)品質(zhì)量特征值變異的六個基本質(zhì)量因素(人、機(jī)器、材料、操作方法、測量和環(huán)境)中，測量是其中之一。與其它五種基本質(zhì)量因素所不同的是，測量因素對工序質(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程，這就使得單獨(dú)對測量系統(tǒng)的研究成為可能。而正確的測量，永遠(yuǎn)是質(zhì)量改進(jìn)的第一步。如果沒有科學(xué)的測量系統(tǒng)評價方法，缺少對測量系統(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)行測量系統(tǒng)分析就成了企業(yè)實現(xiàn)連續(xù)質(zhì)量改進(jìn)的必經(jīng)之路。
近年來，測量系統(tǒng)分析已逐漸成為企業(yè)質(zhì)量改進(jìn)中的一項重要工作，企業(yè)界和學(xué)術(shù)界都對測量系統(tǒng)分析給予了足夠的重視。測量系統(tǒng)分析也已成為美國三大汽車公司質(zhì)量體系QS9000的要素之一，是6σ質(zhì)量計劃的一項重要內(nèi)容。目前，以通用電氣(GE)為代表的6σ連續(xù)質(zhì)量改進(jìn)計劃模式即為：確認(rèn)(Define)、測量(Measure)、分析(Analyze)、改進(jìn)(Improve)和控制(Control)，簡稱DMAIC。
從統(tǒng)計質(zhì)量管理的角度來看，測量系統(tǒng)分析實質(zhì)上屬于變異分析的范疇，即分析測量系統(tǒng)所帶來的變異相對于工序過程總變異的大小，以確保工序過程的主要變異源于工序過程本身，而非測量系統(tǒng)，并且測量系統(tǒng)能力可以滿足工序要求。測量系統(tǒng)分析，針對的是整個測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，它需要分析測量系統(tǒng)的位置變差、寬度變差。在位置變差中包括測量系統(tǒng)的偏倚、穩(wěn)定性和線性。在寬度變差中包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性、再現(xiàn)性。
測量系統(tǒng)可分為“計數(shù)型”及“計量型”測量系統(tǒng)兩類。測量后能夠給出具體的測量數(shù)值的為計量型測量系統(tǒng)；只能定性地給出測量結(jié)果的為計數(shù)型測量系統(tǒng)。“計量型”測量系統(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，簡稱R＆R)。在測量系統(tǒng)分析的實際運(yùn)作中可同時進(jìn)行，亦可選項進(jìn)行，根據(jù)具體使用情況確定。
“計數(shù)型”測量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)檢驗分析法來進(jìn)行判定。
MSA之統(tǒng)計特性
1.測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著測量系統(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。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性。
2.測量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小。
3.變差應(yīng)小于公差帶。
4.測量精度應(yīng)高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。
5.測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過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：指同一個評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值（數(shù)據(jù)）的變差。
2.量具再現(xiàn)性：指由不同的評價人，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。
3.穩(wěn)定性：指測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。
4.偏倚:指同一操作人員使用相同量具，測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量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值，也就是我們通常所稱的“準(zhǔn)確度”。
5.線性：指測量系統(tǒng)在預(yù)期的工作范圍內(nèi)偏倚的變化。
MSA時機(jī)
1）.新生產(chǎn)之產(chǎn)品PV有不同時;
2）.新儀器，EV有不同時;
3）.新操作人員，AV有不同時;
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)的對象。
使用"全距及平均數(shù)"或"變差數(shù)分析"方法對量具進(jìn)行分析。
于制程中隨機(jī)抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程。
選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進(jìn)行測量, 測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)同時評估量具對不同操作員熟練度。
針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/10, (即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差較小者; 如: 過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m, 則測量應(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)是被測量物品公差的1/5。
試驗完后, 測試人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表), 附件二(R&R分析報告), 依公式計算并作成-R管制圖或直接用表計算即可。
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:
量具的結(jié)構(gòu)需在設(shè)計增強(qiáng)。
量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點(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:
作業(yè)員對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。
量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析, 并作記錄。
MSA的步驟
測量系統(tǒng)分析的評定通常分為兩個階段:
1.第一階段
驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計規(guī)范要求。主要有兩個目的：
(1)確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進(jìn)行。
(2)發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(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)目的是在驗證一個測量系統(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)計特性。
(2)常見的就是“量具R&R”是其中的一種型式。
MSA測量系統(tǒng)分析
一、測量系統(tǒng)介紹
1、MSA基本概念
2、為什么要考慮測量系統(tǒng)變異
數(shù)據(jù)變異的來源
誤差因素的影響
3、MSA的重要性
二、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性
1、可接受的測量系統(tǒng)
對總變量的影響
對生產(chǎn)規(guī)格的影響
2、測量分析前的準(zhǔn)備
3、測量系統(tǒng)變異的組成部分
三、測量系統(tǒng)分析(結(jié)合案例)
1、計量型測量系統(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、計數(shù)型測量系統(tǒng)研究
小樣法
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