測(cè)量系統(tǒng)分析PPT課件

.,1,測(cè)量系統(tǒng)分析MSA,.,2,測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）是汽車行業(yè)在采用質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS16949:2002時(shí)所涉及的五種核心工具之一。正確地選用與運(yùn)用測(cè)量系統(tǒng)，能保證較低的測(cè)量成本獲得高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)。幾個(gè)重要概念1.測(cè)量：賦值（或數(shù)）給具體物以來(lái)表示它們之間關(guān)于特定特性的關(guān)系。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。2.量具：任何用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，經(jīng)常是特別用在工廠現(xiàn)場(chǎng)的裝置，包括通/止規(guī)。3.測(cè)量系統(tǒng)：是用來(lái)對(duì)被測(cè)量的儀器、夾具、軟件、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、人員、環(huán)境及假設(shè)的集合。用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。,.,3,一.何謂測(cè)量系統(tǒng)定義:是對(duì)測(cè)量單元進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y(cè)的特性進(jìn)行評(píng)估,其所使用的儀器或量具,標(biāo)準(zhǔn),操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境的集合。也就是說(shuō)，用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。有這一定義可以將測(cè)量過(guò)程看作一個(gè)制造過(guò)程，其產(chǎn)生的輸出就是數(shù)值（數(shù)據(jù)）。該活動(dòng)通常稱為檢驗(yàn)，就是通過(guò)適宜的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量?jī)x器來(lái)檢查過(guò)程參數(shù)，過(guò)程零件，裝配完的子系統(tǒng)或完工的最終的活動(dòng)，從而使觀測(cè)者能夠確認(rèn)或否定該過(guò)程是在一個(gè)穩(wěn)定條件下運(yùn)行，其變差相對(duì)于顧客指定的目標(biāo)是否可以接受。測(cè)量及分析活動(dòng)是一個(gè)過(guò)程。檢驗(yàn)本身就是一個(gè)過(guò)程。,.,4,一般過(guò)程輸入操作輸出標(biāo)準(zhǔn)人員（評(píng)估）儀器（量具）測(cè)量分析決定工作件（零件）數(shù)值程序環(huán)境,.,5,二.為什么要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析1.測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于多次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特征:偏倚及變差,高質(zhì)量數(shù)據(jù):對(duì)某一特定特性值進(jìn)行多次測(cè)量的數(shù)值均于該特性的參考值接近。低質(zhì)量數(shù)據(jù):測(cè)量數(shù)據(jù)均與特性的參考值相差“很遠(yuǎn)”。理想的測(cè)量系統(tǒng)零偏倚，零變差。由于測(cè)量系統(tǒng)變差源：標(biāo)準(zhǔn)、人員（評(píng)價(jià)人）、儀器（量具）、工作件（零件）程序（方法）、環(huán)境的作用用結(jié)果，使得觀測(cè)到的過(guò)程變差值與實(shí)際的過(guò)程變差值不相等。,.,6,2.測(cè)量系統(tǒng)變差的影響由于測(cè)量系統(tǒng)會(huì)被不同的變差來(lái)源影響,相同零件的重復(fù)讀值不會(huì)有相同的產(chǎn)生和結(jié)果,每個(gè)讀值之間不同是因?yàn)槠胀ê吞厥庠蜃儾钤斐傻?。為了更好地理解測(cè)量系統(tǒng)誤差對(duì)產(chǎn)品決策的影響,考慮的案例是假設(shè)對(duì)某一個(gè)單一零件的多次讀值的所有變差是由于量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性引起的。也就是說(shuō)，測(cè)量過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，并且零偏倚量。無(wú)論何時(shí)任何零件的測(cè)量分布區(qū)域與規(guī)范限值重疊時(shí)有時(shí)會(huì)做出錯(cuò)誤的決定。例如，如果出現(xiàn)以下情況，一個(gè)好的零件有時(shí)會(huì)被稱為“壞”的。對(duì)過(guò)程決策的影響a.將普通原因識(shí)別為特殊原因b.將特殊原因識(shí)別為普通原因,.,7,從另一個(gè)角度能力指數(shù)Cp看:公差范圍Cp=6將上述公式進(jìn)行替換可以得出觀測(cè)過(guò)程指數(shù)與實(shí)際過(guò)程指數(shù)之間的關(guān)系,如下(Cp)2觀=(Cp)2實(shí)+(Cp)2測(cè)例如:如果測(cè)量系統(tǒng)的Cp值為2,實(shí)際過(guò)程Cp必須大或等于1.79,才能得到1.33的計(jì)算值（觀測(cè)值）。如果測(cè)量系統(tǒng)Cp值本身只有1.33，則該過(guò)程需要沒(méi)有任何變差才能使觀測(cè)到的過(guò)程能力達(dá)到1.33，但這是一個(gè)不可能存在的情況。,.,8,再比如：當(dāng)RR為10%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.96當(dāng)RR為20%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.71當(dāng)RR為30%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀為1.28可以看出，Cp觀由1.96到1.28之間的區(qū)別就是由于測(cè)量系統(tǒng)的不同所造成。為此，我們要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，要識(shí)別測(cè)量系統(tǒng)的普通原因和特殊原因，以便采取決策措施，使測(cè)量系統(tǒng)的變差減小到最小程度，使的測(cè)量系統(tǒng)觀測(cè)到的過(guò)程變差值盡可能接近和真實(shí)地反映過(guò)程的變差值。這就要求，測(cè)量系統(tǒng)的最大（最壞）的變差必須小于過(guò)程變差或規(guī)范公差。,.,9,三.對(duì)測(cè)量系統(tǒng)分析要分析什么1.前面我們談到,數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于處于穩(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)特征:偏倚和變差。為此,我們引伸出如下一些術(shù)語(yǔ)。位置變差偏倚:觀測(cè)到的測(cè)量值的平均值與參考值之間的變差。準(zhǔn)確度:與真值(或參考值)接近的程度。穩(wěn)定性:別名:漂移,隨時(shí)間變化的偏移值。線性:在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量。寬度變差精確度:每一個(gè)重復(fù)讀數(shù)之間的接近程度。重復(fù)性E.V:一個(gè)評(píng)價(jià)人,同一種儀器,同一零件的某一特性在固定的和已定義的測(cè)量條件下,連續(xù)(短期內(nèi))多次測(cè)量中的變差。(設(shè)備變差),.,10,再現(xiàn)性AV:不同評(píng)價(jià)人,同一種儀器,同一零件的某一特性的測(cè)量平均值的變差。(評(píng)價(jià)人變差)GRR或量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性:是重復(fù)性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計(jì)算。,.,11,2.對(duì)測(cè)量系統(tǒng)研究分析可供：接受新測(cè)量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)測(cè)量裝置的比較。測(cè)量設(shè)備維修前后的比較，計(jì)算過(guò)程變差及生產(chǎn)過(guò)程可接受性的水平。繪制量具性能曲線。3.評(píng)價(jià)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)需考慮：具有足夠的分辨力和靈敏度。10比1規(guī)則，測(cè)量設(shè)備要能分辨出公差或過(guò)程變差的至少十分之一以上。測(cè)量系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，應(yīng)處于受控狀態(tài)，即測(cè)量系統(tǒng)中的變差只能由普通原因造成。統(tǒng)計(jì)特性在預(yù)期的范圍內(nèi)一致，并滿足測(cè)量目的。,.,12,4.測(cè)量系統(tǒng)變差的五種型式1）偏倚測(cè)量觀察平均值與物體采用精密儀器測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)平均值之差之。偏倚常常被稱為“準(zhǔn)確度”。2）重復(fù)性同一評(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)獲得的數(shù)據(jù)的變差。3）再現(xiàn)性不同評(píng)價(jià)人，采用相同測(cè)量?jī)x器測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)數(shù)據(jù)均值的變差。4）穩(wěn)定性測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一零件的某一特性所獲得數(shù)據(jù)的總變差。5）線性量具在預(yù)期工作范圍內(nèi)，偏倚的變化。,.,13,四.重復(fù)性和再現(xiàn)性分析(GRR)平均值和極差法(R)是一種可同時(shí)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提供重復(fù)性和再現(xiàn)性的估計(jì)值的研究方法。進(jìn)行研究，程序如下：1）取得一個(gè)能代表過(guò)程變差實(shí)際或預(yù)期范圍的樣本，為n5個(gè)零件的樣本。2）給評(píng)價(jià)人編號(hào)為A、B、C，并將零件從1到n進(jìn)行編號(hào)，但零件編號(hào)不要讓評(píng)價(jià)人看到。3）對(duì)量具進(jìn)行校準(zhǔn)，讓評(píng)價(jià)人A隨機(jī)順序測(cè)量幾個(gè)零件，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表中。,.,14,4）讓評(píng)價(jià)人B和C依次測(cè)量這一樣的n個(gè)零件，不要讓他們知道別人的讀數(shù)，然后將結(jié)果分別記錄在數(shù)據(jù)表中。5）用不同的隨機(jī)測(cè)量順序重復(fù)以上循環(huán)，將數(shù)據(jù)記錄在適當(dāng)?shù)臋谖恢?，如果需要進(jìn)行三次測(cè)量，則重復(fù)以上循環(huán)，并將數(shù)據(jù)記錄在各相應(yīng)欄位中。6）按表格進(jìn)行填寫(xiě)、計(jì)算。,.,15,五.計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)是一種測(cè)量數(shù)值為一有限的分類數(shù)量的測(cè)量系統(tǒng),最常見(jiàn)的是通/止規(guī)量具。計(jì)數(shù)型量具的最大風(fēng)險(xiǎn)區(qū)位于分類的邊界區(qū)下限上限第類區(qū)：壞零件永遠(yuǎn)是壞零件。第類區(qū)：可能作出錯(cuò)誤決定，好的判壞，壞的判好。第類區(qū)：好零件永遠(yuǎn)是好零件。,.,16,范例某生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，其能力指數(shù)CPK=0.5這是不可接受的。產(chǎn)品的公差為0.450.545，因?yàn)檫^(guò)程正生產(chǎn)不合格產(chǎn)品，于是要求用一量具進(jìn)行分揀。研究該量具：從過(guò)程中隨機(jī)送取50個(gè)零件表中的參數(shù)值在一開(kāi)始還沒(méi)有被確定使用三名評(píng)價(jià)人每位評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)零件測(cè)量3次測(cè)量結(jié)果填入表內(nèi),.,17,1.關(guān)于期望值的計(jì)算：在A與B的交叉表中。1）評(píng)價(jià)總次數(shù)=（好零件數(shù)+壞零件數(shù)）32）A與B都為好的期望值=（A為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評(píng)價(jià)總次數(shù)。3）A為好而B(niǎo)為壞的期望值=（A為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評(píng)價(jià)總次數(shù)。4）A為壞而B(niǎo)為好的期望值=（A為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為好的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評(píng)價(jià)總次數(shù)。5）A與B都為壞的期望值=（A為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）（B為壞的總次數(shù)/平均總次數(shù)）評(píng)價(jià)總次數(shù)。同理計(jì)算A與C和B與C的各期值。,.,18,2.關(guān)于KAPPA（一致性）的計(jì)算KAPPA=(PoPe)/(1Pe)Po=在對(duì)角欄框中，觀測(cè)比例的總和Pe=在對(duì)角欄框中，期望部分的總和A與B的一致性在A與B的交叉表中Po=A與B都為好的觀測(cè)次數(shù)/評(píng)價(jià)總次數(shù)+都為壞的觀測(cè)次數(shù)/評(píng)價(jià)總次數(shù)Pe=A與B都為好的期望值/評(píng)價(jià)總次數(shù)+都為壞的期望值/評(píng)價(jià)總次數(shù)A與B的一致性=同理計(jì)算A與C和BC的一致性,.,19,3.計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果判別準(zhǔn)則,.,20,本例中，將已得到的所有信息進(jìn)行匯總，得到以下結(jié)論：注：有效性：是指評(píng)價(jià)人評(píng)價(jià)零件時(shí)，將好零件判為好零件，將壞零件判為壞零件。其得到正確判別零件數(shù)除以評(píng)價(jià)人總評(píng)價(jià)數(shù)的百分。,.,21,錯(cuò)誤率:是指評(píng)價(jià)人將壞零件判為好零件的次數(shù)除以對(duì)壞的零件的總評(píng)價(jià)次數(shù)的百分比。錯(cuò)誤警報(bào)率：是指評(píng)價(jià)人將好的零件判為壞的零件的次數(shù)除以好零件的總評(píng)價(jià)次數(shù)的百分比。在本例中，根據(jù)參考值在公差范圍內(nèi)的好零件共34件，評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)零件評(píng)價(jià)3次，共102次。壞零件共有16件，評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)零件評(píng)價(jià)3次，共48次。這些結(jié)果顯示，各個(gè)評(píng)價(jià)者對(duì)于該測(cè)量系統(tǒng)，在有效性、錯(cuò)誤率與錯(cuò)誤警報(bào)率上都有不同程度的結(jié)果，在所有三個(gè)項(xiàng)目中，沒(méi)有一位可接受的。,.,22,六.對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行研究分析了這么辦與其它所有過(guò)程一樣,測(cè)量系統(tǒng)受隨機(jī)的和系統(tǒng)的變差來(lái)源的影響,這些變差是由普通原因和特殊(無(wú)次序的)原因造成的。為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，必須使測(cè)量系統(tǒng)變差盡可能減小，重要的是識(shí)別變差來(lái)源，消除和降低變差源的影響。針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的“五性”研究分析，識(shí)別影響“五性”的變差源。1.造成過(guò)大的偏倚的原因有：儀器需要校準(zhǔn)儀器、設(shè)備或夾具磨損基準(zhǔn)的磨損或損壞不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或調(diào)整儀器質(zhì)量不良線性誤差,.,23,使用了錯(cuò)誤的量具不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備，夾緊，技巧測(cè)量的特性不對(duì)變形（量具或零件）環(huán)境溫度，濕度，振動(dòng)，清潔錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用零件的數(shù)量，位置，操作者技能，疲勞，觀測(cè)誤差（易讀性，視差）在校準(zhǔn)過(guò)程所使用的測(cè)量程序（如：使用“基準(zhǔn)”），應(yīng)該盡可能地與正常操作的測(cè)量程序一致。,.,24,2.造成不穩(wěn)定的可能因素有:儀器需要校準(zhǔn),縮短校準(zhǔn)周期儀器,設(shè)備或夾具的磨損正常的老化或損壞維護(hù)保養(yǎng)不好空氣,動(dòng)力,液體,過(guò)濾器,腐蝕,塵土,清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞,基準(zhǔn)的誤差不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或調(diào)整儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備,夾緊,技巧變形(量具或零件)環(huán)境變化溫度,濕度,振動(dòng),清潔錯(cuò)誤的假設(shè),應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用零件數(shù)量,位置,操作者技能,疲勞,觀測(cè)誤差(易讀性視差),.,25,3.造成線性誤差的可能原因有:儀器需要校準(zhǔn),縮短校準(zhǔn)周期儀器,設(shè)備或夾具的磨損維護(hù)保養(yǎng)不好空氣,動(dòng)力,液體,過(guò)濾器,腐蝕,塵土,清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞,基準(zhǔn)的誤差最小/最大不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)(沒(méi)有涵蓋操作范圍)儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法應(yīng)用了錯(cuò)誤的量具不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備,夾緊,技巧隨著測(cè)量尺寸不同,(量具或零件)變形量不同環(huán)境溫度,濕度,振動(dòng),清潔錯(cuò)誤的假設(shè),應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用零件數(shù)量,位置,操作者技能,疲勞,觀測(cè)誤差(易讀性視差),.,26,4.造成重復(fù)性的可能原因有:零件內(nèi)部(抽樣樣本):形狀,位置,表面粗糙,錐度,樣本的一致性儀器內(nèi)部:維修,磨損,設(shè)備或夾具的失效,質(zhì)量或保養(yǎng)不好標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部:質(zhì)量,等級(jí),磨損方法內(nèi)部:作業(yè)準(zhǔn)備,技巧,歸零固定,夾持,點(diǎn)密度的變差評(píng)價(jià)人內(nèi)部:技巧,位置,缺乏經(jīng)驗(yàn),操作技能或培訓(xùn),意識(shí),疲勞環(huán)境內(nèi)部:對(duì)溫度,濕度,振動(dòng),清潔的小幅波動(dòng)錯(cuò)誤的假設(shè)穩(wěn)定,適當(dāng)?shù)牟僮鲀x器一致性不好量具誤用失真(量具或零件),缺乏堅(jiān)固性應(yīng)用零件數(shù)量,位置,觀測(cè)誤差(易讀性,視差),.,27,5.造成再現(xiàn)性的可能原因有:零件之間(抽樣樣本):使用相同的儀器,操作者和方法測(cè)量A、B、C零件類型時(shí)的平均差異儀器之間：在相同零件，操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過(guò)程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度，手動(dòng)/自動(dòng)系統(tǒng)，歸零固定或夾緊方法等所造成的平均值差異評(píng)價(jià)人（操作者）之間：評(píng)價(jià)人A、B、C之間由于培訓(xùn)，技巧，技能和經(jīng)驗(yàn)所造成平均值差異環(huán)境之間：在經(jīng)過(guò)1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用于使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程的鑒定。,.,28,研究中的假設(shè)有誤缺乏文件的儀器設(shè)計(jì)或方法操作者培訓(xùn)的有效性應(yīng)用零件數(shù)量，位置，觀測(cè)誤差（易讀性視差)注：傳統(tǒng)上將再現(xiàn)性稱為“評(píng)價(jià)人之間”的變差。手動(dòng)儀器通常的確受操作者技能的影響。但是對(duì)于操作者不是