MSA培训教程(汽车零组件生产企业专用)

测量误差的来源 1
• 仪器方面：
–Discrimination(分辩力) –Precision 精密度 (Repeatability 重复性) –Accuracy准确度 (Bias偏差) –Damage损坏 –Differences among instruments and
fixtures(不同仪器和夹具间的差异)
• 环境内部：温度、湿度、振动、 亮度、清洁度的短期起伏变化。
• 违背假定：稳定、正确操作
• 仪器设计或方法缺乏稳健性， 一致性不好
• 应用错误的量具
• 量具或零件变形，硬度不足
• 应用：零件尺寸、位置、操作 者技能、疲劳、观察误差(易读 性、视差)
再现性(Reproducibility) AV
由不同操作人员，采用相同的测 量仪器，测量同一零件的同一特 性时测量平均值的变差 （三同一异）
• 因为使用基准作为真值的替代，这些术语 通常互换使用。
一致性
• 一致性是随时间得到测量变差的区别。它 也可以看成重复性随时间的变化。
• 影响一致性的因素是变差的特殊原因，如：
– 零件的温度 – 电子设备的预热要求 – 设备的磨损
均匀性
• 均匀性是量具在整个工作量程内变差的区 别。它也可被认为是重复性在量程上的均 一性(同一性)。
产品控制
• 一种运行状态，将测量目的和决定准则应 用于评价特性符合某规范。
• 测量结果显示过程或者是”在公差内”或 者是”在公差外”。
灵敏度
• 导致一个测量装置产生可探测(可辨别)输出 信号的最小输入信号。一个仪器应至少和 其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固 有量具的设计与质量、服务期内维护和操 作条件确定的。
测量不确定度和MSA区别
• 测量不确定度和MSA的主要区别是：
–MSA的重点是了解测量过程，确定在测量过程 中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中 的测量系统的充份性。MSA促进了解和改进(减 少变差)。
–不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来 定义，与测量结果有关并希望包括测量真值。
不确定度和测量误差区别
者、和环境，使用仪器A,B,C • 标准之间：测量过程中不同的
等的均值差
设定标准的平均影响
• 方法之间：改变点密度，手动 • 违背研究中的假定
与自动系统相比，零点调整、 • 仪器设计或方法缺乏稳健性
夹持或夹紧方法等导致的均值 差
• 操作者训练效果
•
环境之间：在第1,2,3等时间段 内测量，由环境循环引起的均
• 在QS9000（或ISO/TS16949等）汽车业质量体系中，均具有针对测量系统分析 的强制性要求，亦即：企业除应对相关量具（或测量仪器）执行至少每年一次 的定期校正以外，还必须对其实施必要的"测量系统分析"（即：MSA）。
• MSA的目的是：汽车整车厂（顾客）认为汽车零组件生产厂家若仅针对量具定 期"校正"，并不能确保产品最终的测量品质，"校正"只能代表该量具在特定场合 （如校正场所）的某种"偏倚"状况，尚不能完全反映出该量具在生产制造现场可 能出现的各种变差问题；因此，对于汽车零组件生产企业来说，为避免可能存 在的潜在零件质量问题及顾客车辆可能因此而被"召回"的风险，必须对相关的" 测量系统"进行分析。
概率
• 以已收集数据的特定分布为基础，描述特 定事件发生机会的一种估计(用比例或分数)。 概率估计值范围从0(不可能事件)到1(必然 事件)。
过程控制
• 一种运行状态，将测量目的和决定准则应 用于实时生产以评估过程稳定性和测量体 或评估自然过程变差的性质。
• 测量结果显示过程或者是稳定和”受控”， 或者是”不受控”。
均值 真值
+3
1
测量值概率分布曲线
测量误差
+3
不确定度范围
测量系统统计特性
测量系统的统计特性
• Bias偏差(Accuracy准确性) • Repeatability重复性(precision) • Reproducibility再现性 • Linearity线性 • Stability稳定性
偏倚(Bias)
• 校准可能也包括通过调整被比较的测量装 置的准确度差异而进行的探测、相关性、 报告或消除的步骤。
校准周期
• 两次校准间的规定时间总量或一组条件， 在此期间，测量装置的校准参数被认定为 有效的。
分辨力、可读性、分辨率
• 最小的读数单位、刻度限度； • 由设计决定的固有特性； • 测量或仪器输出的最小刻度； • 1:10经验法则（过程变差与公差较小者）。
测量误差的来源 2
• 不同检验者的差异Difference in use by inspector (Reproducibility再现性) –训练 –技能 –疲劳 –无聊 –眼力 –舒适 –检验的速度 –指导书的误解
测量误差的来源 3
• 不同环境所造成的差异（Differences due to environment）
属性数据或计数数据如： 成功／失败 好／坏 通过／不的基准；
• 用于接受的准则；
• 已知数值，在表明的不确定度界限内，作 为真值被接受；
• 基准值。
准确度
• 观测值和可接受基准值之间一致的接近程 度。
校准
• 在规定的条件下，建立测量装置和已知基 准值和不确定度的可溯源标准之间的关系 的一组操作。
• 量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来 特指用在车间的装置，包括用来测量合格／不合 格的装置。
• 测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、 量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获 得测量结果的整个过程。
数据
• 计量型数据：一组条件下观察结果的集合， 是连续的(一个量值和测量单位)
• 计数型数据：离散的
MSA 的重要性
人 机 法 环 测量
好
测量 原料
制程
测量 结果
不好
• 如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为 坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此 时便不能得到真正的产品或过程特性。
MSA分析的对象
• QS-9000 4.11.4
–为分析再各种测量和实验设备系统测量结果中 表现的变差，必须进行适当的统计研究。此要 求必须用于在控制计划中提及的测量系统。
测量不确定度 2
• 合成标准误差Uc包括了在测量过程中变差的所有 重要组成部份。在大多数情况下，按着本手册完 成的测量系统分析的方法可以用来定量确定测量 不确定度的众多来源。简单的表达式被定量表示 为：
Uc2=σ2偏倚+ σ2GRR+ σ2稳定性+ σ2一致性+ σ2其它
• 定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保 持续保持所预计的准确度是适宜的。
–此项要求就是包含控制计划中提及的产品特性 和过程特性。
测量误差
y=x+ε
• 测量值=真值(True Value) + 测量误差
真值存在吗？
一致性
MSA误差来源
测量系统的组成
❖ 量具：任何用来获得测量结果的裝置。 ❖ 测量系统：
量具 ( equipment ) 测量人員 ( operator ) 被测量工件 ( parts ) 程序、方法 ( procedure, methods ) 上述几点的交互作用
基准值 偏倚
偏倚：是测量结果的观测平 均值与基准值的差值。
基准值（真值）的取得可以 通过采用更高等级的测量设 备进行多次测量，取其平均 值。
观测平均值
造成过份偏倚的可能原因
• 仪器需要校准
• 仪器、设备或夹紧装置的 磨损
• 磨损或损坏的基准，基准 出现误差
• 校准不当或调整基准的使 用不当
• 仪器质量差─设计或一致 性不好
量具R&R
• 一个测量系统的重复性和再现性的合成变 差的估计。
• GRR变差等于系统内和系统间变差之和。
测量系统误差
• 用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性 和线性产生的合成变差。
不可重复性
• 由于被测体的动态性质决定的对相同样本 或部件重复测量的不可能性。(例流动的河 水）
零件变差 PV
• 与测量系统分析有关，对一个稳定过程零 件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时 间的变差。
再现性
再现性不好的可能潜在原因
• 零件(样品)之间：使用同样的 • 评价人(操作者)之间：评价人
仪器、同样的操作者和方法时， A,B,C等的训练、技术、技能
当测量零件的类型为A,B,C时 和经验不同导致的均值差。对
的均值差。
于产品及过程资格以及一台手
• 仪器之间：同样的零件、操作 动测量仪器，推蕮进行此研究。
• 线性误差
• 应用错误的量具
• 不同的测量方法─设置、 安装、夹紧、技术
• 测量错误的特性
• 量具或零件的变形
• 环境─温度、湿度、振动、 清洁的影响
• 违背假定、在应用常量上 出错
• 应用─零件尺寸、位置、 操作者技能、疲劳、观察 错误
重复性(Repeatability) EV
重复性
指由同一个操作人员用同一种量具 经多次测量同一个零件的同一特性 时获得的测量值变差
–温度 –湿度 –振动 –照明 –腐蚀 –污染(油脂)
测量误差的来源 4
• 方法方面：Differences among methods of use
–测试方法 –测试标准
• 材料方面：
–准备的样本本身有差异 –收集的样本本身有差异
测量基础术语
关于测量
• 测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定 特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的 值定义测量值。
• 灵敏度并非越高越好。
溯源性
• 在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念，溯 源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性 的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收 好的产品、接收坏的产品提供了帮助。
• 溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中 的定义是：测量的特性或标准值，此标准是规定 的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定 了不确度的不间断的比较链相联系。
• MSA目前除了已被汽车零组件生产企业所应用之外，同时也被广泛运用于其他 行业。
实施MSA的范围
• 按照TS16949：2002 7.6.1 测量系统分析 的要求，凡是控制计划中提及的测量系统 都要进行测量系统分析。
基础篇
课程内容（基础篇）
• MSA的重要性 • 测量系统分析的对象 • 测量系统误差来源 • 测量基础术语 • 测量系统统计特性 • 理想的测量系统 • 测量系统应有的特性 • 测量系统变异性的影响
（四同）
重复不好的可能原因
• 零件(样品)内部：形状、位置、 表面加工、锥度、样品一致性。
• 仪器内部：修理、磨损、设备 或夹紧装置故障，质量差或维 护不当。
• 基准内部：质量、级别、磨损
• 方法内部：在设置、技术、零 位调整、夹持、夹紧、点密度 的变差
• 评价人内部：技术、职位、缺 乏经验、操作技能或培训、感 觉、疲劳。
• 影响均匀性的因素包括：
–夹紧装置对不同定位只接受较小／较大尺寸。 –刻度的可读性不好 –读数视差
测量不确定度 1
• 不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置 信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。 测量不确定度通常被描述为一个双向量。简单的 表达式：
真值=观测到的测量(结果)± U
• U=扩展不确定度。扩展不确定度是测量过程中合 成标准误差Uc，乘以一个代表所希望的置信范围 中的正态分布的分布系数(K)。ISO/IEC<测量中不 确定度指南>确定了足以代表正态分布的95%的不 确定度的分布系数。通常认为K=2， U=KUc。
溯源示例
国家标准 引用标准 工作标准 生产量具
波长标准
干涉比测器
激光干涉仪
引用量具量块／比测
CMM 夹量具
量块 千分尺
真值
• 测量过程的目标是零件的“真”值，希望 任何单独读数都尽可能地接近这一读值(经 济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是 肯定的。然而，通过使用一个基于被很好 地规定了特性操作定义的“基准”值，使 用较高级别分辨率的测量系统的结果，且 可溯源到NIST，可以使不确定度减小。
大家好
1
•测量系统分析 Measurement Systems Analysis
MSA培训教材
测量在质量管理体系中的地位
持续改善质量管理体系
顾要 客求
资源管理
输入
管理职责 实现产品
量度、分析、 改进
输出
产品
满顾 意客
实施MSA的目的和意义
• 在产品的质量管理中，数据的使用是极其频繁和相当广泛的，产品质量管理的 成败与收益在很大程度上决定于所使用数据的质量，所有质量管理中应用的统 计方法都是以数据为基础建立起来的。为了获得高质量的数据，必须对产生数 据的测量系统要有充分的理解和深入的分析。