MSA(测量系统分析)培训教材

组织必须建立过程，以确保监控和测量活动可行并与
监控和测量的要求相一致的方式实施。
为确保结果有效，必要时，测量设备必须：
a）对照能溯源到国际或国家基准的测量基准，按照规 定的时间间隔或在使用前进行校准和检定。当不存在上 述标准时，必须记录校准或检定的依据；
b) 进行调整或必要时再调整；
c）得到标识，以确定其校准状态；
备注：随机的选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化。
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确定每一零件的“观察平均值”，基准值与观察平均值之 间的差值为偏倚，要确定各个被选零件的偏倚。线性图就 是在整个工作范围内的这些偏倚与基准值之间描绘的。如 果线性图显示可用一根直线表示这些标绘点，则偏倚与基 准值之间的最佳线性回归直线表示两个参数之间的线性。 线性回归直线的拟合优度R2确定偏倚与基准值是否有良好 的线性关系。
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测量误差的来源：
Discrimination 分辨能力 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
重复性(Repeatability)
重复性
重复性是由一个评价人，采用
一种测量仪器，多次测量同一 零件的同一特性时获得的测量 值变差。
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再现性(Reproducibility)：
操作者C
再现性是由不同的评价人，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。
操作者A
再現性 16
测量系统： 用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器 或量具、标准、方法、夹具、软件、人员、环境的集合； 用来获得测量结果的整个过程。
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测量系统的统计特性
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量： Discrimination 分辨力(ability to tell things apart)； Bias 偏倚； Repeatability 重复性； Reproducibility再现性； Linearity 线性 ； Stability 稳定性 。
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课堂练习：
选择目前公司生产的一种产品，制定测量系统分析计划 请各组分别进行，要求在30分钟内完成。
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测量系统分析的实施
计量型测量系统分析的实施 1）偏倚 2）线性 3）重复性和再现性（R&R） 4）稳定性 计数型测量系统分析的实施 1）小样法
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偏倚分析
偏倚
进行研究
测量系统的 观测平均值
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测量误差的表达
Y=x +ε
测量值 = 真值(True Value)+测量误差
戴明说没有真 值的存在
一致
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为什么要进行测量系统分析
即使检测设备经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、 测等五方面的原因，会带来测量误差；
检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要； 因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差
基准值
1）分析人员选择一个落在生产测量的中程数的生产零件， 指定其为偏倚分析的标准样本。采用高一级测量仪器测量 这个零件并计算出“基准值”。
2）让一个生产现场使用该量具的操作人员，以通常方法 测量样本10次以上并计算这些数据的均值，把均值作为 “观测平均值”。
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计算偏倚: 偏倚= 观测平均值 – 基准值 过程变差= 6δ %偏倚=偏倚/过程变差（或公差）
输出 制造过程流程图 试生产控制计划 作业指导书 测量系统分析计划 过程能力研究计划 等…
绩效测量指标
输出-制造过程流程图
过程流程图系统地显示了现有或提出的过程流程，
它可用来分析制造、装配过程自始至终的机器、材料、
方法和人力变化原因。它是用来强调过程变化原因的影
响。流程图有助于分析总的过程而不是过程中的单个步
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测量系统的基本概念
术语； 测量系统的统计特性；
分辨力、 稳定性、 偏倚 、 重复性、 再现性、 线性 理想的测量系统 ；
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术语
测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的 值定义为测量值。
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。
判定： 根据《测量系统分析管理办法》中规定的接 收准则进行判定。
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如果偏倚分析不可接收，查看下述可能的原因： 标准或基准值误差； 仪器磨损。这在稳定性分析可以表现出，建议按
计划保养或修整； 仪器制造尺寸有误； 仪器测量了错误的特性； 仪器未得到完善的校准，评审校准规程； 评价人设备操作不当，评审测量说明书等；
骤。当制定控制计划时，流程图有助于产品策划小组将
注意力集中在过程上。
必须评审制造过程流程图是否明确了所有需控制
的工步以及产品特性和过程特性（工艺参数）。
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产品名称：
零件名称/图号：
序制 移 贮 检 号造 动 存 验
制造过程流程图
制定
审核
操作描述
产品特性
版本 批准
控制特性
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输出- 试生产控制计划
课堂练习
工艺工程师在评价一个用来监控生产过程的新的测量
系统：电子秤，工程师准备评价测量系统的偏倚，选择一 个零件作为评价样本。这个零件经测量确定其基准值为 3530.2克,而后这个零件交由现场操作人员测量了10次， 数据如下，请进行偏倚分析并判定是否可接收？
已知该产品重量的控制范围为3500+/-70克，重量为特 殊特性。
15次测量数据为：
3533、3531、3532、3535、3535、
3532、3529、3530、3534、3532
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线性分析
线性按以下方法评价： 1）选择5个零件作为分析样本，这些零件测量值应覆盖 量具的正常工作范围。 2）由分析人员采用高一级测量仪器测量每个零件以确定 其“基准值”，并确认是否包括量具的正常工作范围。 3）通常由使用量具的操作者中的一人测量每个零件 m≥10次。
零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。
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测量系统分析的策划
0 确定 范围
0
1 计划和 定义
2
3
4
5
产品设计 过程设计 产品和 反馈、
和开发 和开发 过程确认 评定和
纠正措施
1
2
3
4
5
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产品质量先期策划
资源?
输入
产品标准 图纸 零件明细表
怎么做?
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谁做?
过程设计 流和程开,活发動
用以证明产品符合规定要求的所有量具、测量和试验
设备（包括员工和顾客所有的设备），其校准／验证记录
必须包括：
—设备标识，包括校准设备时所用的测量标准；
—由工程更改所发生的修订；
—在校准/验证时获得任何偏离规范的读数；
—超出规范条件时的影响的评估；
—在校准／验证后，有关符合规范的说明；
—如果可疑材料或产品已被发运，给顾客的通知。
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案例
X1=0.75 X2=0.75 X3=0.80 X4=0.80 X5=0.65 基准值为0.80mm，
X6=0.80
X7=0.75 X8=0.75 X9=0.75 X10=0.70 过程变差为0.70mm
X X 7.5 0.75
10 10 偏倚 0.75 0.80 0.05
偏倚% 100 (0.05 / 0.70) 7.1% 34
d) 防止可能使测量结果失效的调整；
7 e）在搬运、保养和贮存期间防止损坏或失效；
此外，当发现设备不符合要求时，组织必须对以往测 量结果的有效性进行评价和记录。组织必须对该设备和任 何受影响的产品采取适当的措施。校准和验证的记录必须 予以保持。
当计算机软件用于规定要求的监控和测量时，必须确
认其满足预期用途的能力。确认必须在初次使用前进行，
控制计划是规定试生产过程进行的尺寸测量和材料、 功能试验的描述。产品策划小组负责制定并在试生产之 前完成。
试生产控制计划应包括正式生产过程前要实施的附
加产品／过程控制。
试生产控制计划必须明确在制造流程图中所识别出
来的产品特性和控制特性的控制方法系统。
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输出-制定测量系统分析计划
为 分析各种测量和试验设备系统测量结果的变差，必须 对控制计划中提及的各种类型的测量系统进行适当的统计 研究。 这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测 量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必 须获得顾客的批准。 APQP小组或责任部门应根据试生产或批产控制计划制 定《测量系统分析计划》。 应制定测量系统分析的管理办法，范例见附件。 测量系统分析计划格式见附件。
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分辨力（率）
定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。
传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程变差 6σ(标准偏差)的十分之一。
10
30
T
13
偏倚(Bias)：
基准值 偏倚
观测平均值 14
偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。
xy
x
n
y
2
x2
( x)2
n
y2
( y)2
n
線性=斜率*過程變差
%線性=100%{線性／過程變差}
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系统的线性及线性百分率由回归线斜率及零件过程变 差(或公差)计算得出。如果回归线有很好的线性拟合，那 么可以评价线性幅度及线性百分率来确定线性是否可接受。 如果回归线没有很好的线性拟合，那么可能偏倚平均值与 基准有非线性关系，这需要进一步分析以判定测量系统的 系统是否可接受。