TS16949中MSA第四版.ppt
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测量系统分析,MeasurementSystemsAnalysis,1,2,课程大纲,一、MSA和TS16949的关系二、测量系统分析（MSA）概述三、测量系统的统计特性四、灵敏度、分辨力五、偏倚、线性、稳定性六、进行量具的重复性和再现性分析（GR&R）七、计数型测量系统研究八、MSA技术总结,3,使参加培训的人员：
了解本手册的目的是为评估测量系统的质量提供指南，主要用于那些对于每个零件的数据可重复读取的测量系统，但对于更复杂的或不长用的方法本手册没有讨论理解MSA在控制和改进过程中的重要性具备开展测量系统分析所需要的统计方法的实用知识,MSA课程目的,4,一、MSA和TS16949的关系,5,请问：
我公司的计量器具都经过检定，为什么要进行MSA？
两个人测量结果不一致；公司和顾客测量结果不一致；不同的测量设备测量结果不一致；TS16949条款7.6.1要求测量系统分析;,6,7.6.1测量系统分析为分析各种测量系统测量结果中出现的差异,应进行统计研究.此要求应适于控制计划中提及的测量系统.所用的分析方法及接收准则应符合顾客测量系统分析手册要求.如果得到顾客批准,也可用其他分析方法和接收准则.,7,实施要点说明对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。
测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。
经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。
强调要有证据证明上述要求已达到。
PPAP手册中规定：
对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。
APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。
SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。
8,实施要点说明标识、监视与测量设备及其校准状态确定量具准确度和精确度当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果作确认。
确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放校准记录应包括个人量具应用MSA手册中规定的方法,0,1,2,3,4,确定范围,0,1,2,3,4,5,计划和定义,产品设计和开发,过程设计和开发,产品和过程确认,反馈、评定和纠正措施,5,DFMEA,PFMEA,MSASPCPPAP,APQP,9,与五大工具的关系,10,五大技术手册,产品质量先期策划和控制计划（APQP&CP）,潜在失效模式和后果分析参考手册（FMEA）,测量系统分析参考手册（MSA）,-第四版2008年6月,-第四版2010年6月,统计过程控制参考手册（SPC）,-第二版2005年7月,生产件批准程序（PPAP）,-第四版2006年6月,-第二版2008年7月,重要的顾客手册-AIAG,11,优胜者方法,最大限度的减少量具种类最大限度的减少量具的数量根据产品族添置量具只采用符合MSA要求的量具不允许个人量具用6过程分布计算结果，而不是规范或公差,12,福特Q1要求：
量具完成了当前的图样和产品规格。
针对每项MSA要求做量具R&R研究对于用于检查福特产品的所有量具进行量具R&R研究，无论测量系统的类型是什么。
量具R&R研究与AIAG测量系统分析手册的方针相一致。
当量具R&R不满足这些方针的时候，采取规定的措施。
注：
计量重复性和再现性的接收准则为，根据MSA第60页：
误差低于10%-测量系统可以接受误差在10%到30%之间-根据使用的重要性，测量成本，修理成本等可能接受误差超过30%-测量系统需要改进。
想办法识别问题并改正。
注：
建议测量误差控制在可以接受的水平之内。
测量误差大于10%的必须审核相应的公差和风险。
汽车公司的要求,13,本公司的顾客对MSA是如何要求的？
14,二、测量系统分析（MSA）概述,15,测量系统分析的目的,确定所使用的数据是否可靠:
测量系统分析还可以：
评估新的测量仪器将两种不同的测量方法进行比较对可能存在问题的测量方法进行评估确定并解决测量系统误差问题,16,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。
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。
17,制造过程,原辅料,人,机,法,环,测量,测量,结果,合格,不合格,测量,测量存在误差，误差导致误判。
要保证测量结果的准确性和可信度。
为什么要进行测量系统分析？
18,量测过程,：
标准：
零件：
仪器：
人/程序：
环境,SWIPE,量测,数值,分析,输入,输出,可接受可能可接受需改善,量测系统,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。
19,测量系统范例：
如果要测量一个轴承孔的内径，那么这个测量系统应包括：
被测量的零件人员测量仪器仪器使用方法进行测量的环境条件作为测量活动的结果，我们产生一个数值，以此表示这个轴承孔的内径。
20,数据的类型：
21,如何评定数据质量-测量结果与“真”值的差越小越好。
-数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。
计量型数据的质量-均值与真值（基准值）之差。
-方差大小。
计数型数据的质量-对产品特性产生错误分级的概率。
22,用测量系统所收集的数据用于：
控制过程评估影响过程结果的变量及其相互关系利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对过程的影响的了解把注意力放在测量系统上，以获得重复性和再现性,测量系统数据分析和使用,23,公司标准,企业的校准实验室,检测设备制造厂,标准的传递/溯源性：
24,追溯性：
通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。
25,使用一个可追溯的标准以提供：
比较的共同点测量系统有效性测量系统准确性评价解决零件间的冲突最直接的验证指导,26,可追溯标准的局限：
在破坏性测试中很难使用有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准有些测试没有行业或国家标准在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性.,27,测量系统分析（MSA）MSA用于分析测量系统对测量值的影响强调仪器和人的影响我们对测量系统作分析，以确定测量系统的统计特性的量化值，并与认可的标准相比较。
什么是测量系统分析,28,测量系统评定的两个阶段,第一阶段（使用前）确定统计特性是否满足需要？
确认环境因素是否有影响？
第二阶段（使用过程）确定是否持续地具备恰当的统计特性？
这个“需要”指的什么？
29,评价测量系统的基本问题,是否有足够的分辨力和灵敏度？
（10比1规则:
测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。
）是否具备时间意义的统计稳定？
统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制和分析是否可接受？
所有的变差总和是否在一个可接受的测量不确定度的水平？
30,MSA总目标,测量不确定度一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。
真值存在吗？
31,只有与过程变差相关联，使测量系统分析对上述基本问题的确定变得更有意义。
针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差的百分比来表达测量误差是不够的，而应该使用过程变差。
优胜者的方法持续改进,32,盲测法在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。
向传统观念挑战长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。
评价测量系统的关键注意点,33,测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其相互作用，产生了测量结果或数值的变差。
测量值变差来源,34,温度变化引起热涨冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足妨碍正确读值刺眼的光导致读值不正确受时间影响的材料-如铝、塑料、玻璃湿度污染-如电磁、灰尘,环境如何影响测量数据,35,测量仪器如何影响测量结果,测量仪器的精度必须小于规范值测量仪器的种类，如千分尺，卡尺测量仪器的准确度和精密度偏倚和线性重复性和再现性稳定性,36,材料、方法、人员如何影响测量结果,37,测量值并不总是精确的,测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作的判定测量系统的误差可分为五类：
偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性在使用一个测量系统前必须知道其测量变差,38,MSA应用,建立新量具的适用性和可接受性标准把一个量具和另一个量具作比较评估可疑的量具量具维修前后的性能比较计算测量系统变差确定制造过程可接受性,39,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“重复性”和“再现性”是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,40,测量系统变差的影响,测量零件后:
1）确定零件是否可接受（在公差内）或不可接受（在公差外）。
2）零件进行规定的分类产品控制原理:
测量零件进行分类活动。
过程控制原理:
零件变差是由过程中的普通原因还是特殊原因造成的。
41,41,对产品决策的影响,I型错误:
生产者风险误发警报好零件有时会被判为“坏”的,II型错误:
消费者风险或漏发警报坏零件有时会被判为“好”的,I型错误,II型错误,42,Badisbad,对产品决策的影响,错误决定的潜在因素:
测量系统误差与公差交叉时,产品状况判定:
目标是最大限度地做出正确决定有二种选择：
改进生产区域：
减少过程变差，没有零件产生在II区。
改进测量系统：
减少测量系统误差从而减小II区域的面积，这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。
43,对过程决策的影响,对过程决策的影响如下:
1）普通原因报告为特殊原因2）特殊原因报告为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定。
44,2、对过程决策的影响,45,新过程的接受,新过程：
如机加工、制造、冲压、材料处理、热新过程的接受处理，或采购总成时，作为采购活动的一部分，经常要完成一系列步骤。
供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的研究。
如果生产用量具不具备资格却被使用。
如果不知道是仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。
46,三、测量系统的统计特性,47,理想的测量系统,每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与标准值一致有如下统计特性：
“零”变差“零”偏倚对被测量产品错误分类为“零”概率,48,48,操作者B,操作者C,操作者A,再现性,基准值,无偏倚,有偏倚,观测的平均值,49,测量系统数据,50,变差数学表达,过程控制中所收集的数据包含二种不同的，相对独立的变差来源：
制造过程变差（MPV）测量系统变差（MSV）总变差（TV）=MPV+MSV,51,测量系统的变差必须小于制造过程变差MSVMPV注：
测量系统的变差必须尽可能小,变差关系,52,1、测量系统必须处于稳定统计状态，也就是说，测量系统的变差不受特殊原因的支配；,统计稳定性,一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内时，测量系统便处于统计控制状态如果没有如SPC手册中描述的数据趋势或漂移时，我们也可认为是统计控制状态,53,1、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。
2、测量系统的变异性（Variability）小于过程变异性。
3、测量系统的变异性小于技术规范界限。
4、测量增量（increments）小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。
5、当被测项目变化时，测量系统统计特性的最大变差小于过程变差和规范宽度较小者。
测量系统应具备的特性,54,MSA分析时机,新生产之产品PV（零件）有不同时新仪器，EV（设备）有不同时新操作人员，AV（人员）有不同时校准周期（文件规定）。
55,重复性；（精密度）,再现性,偏倚（准确性）,测量系统统计特性分为,线性；,稳定性。
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量！
分辨力,56,四、灵敏度、分辨率,57,灵敏度,敏感度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信号的最小输入。
它是测量系统对被测特性变化的回应。
敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。
它通常被表示为一测量单位。
影响敏感度的因素包括：
一个仪器的衰减能力操作者的技能测量装置的重复性对于电子或气动量具，提供无漂移操作的能力仪器使用所处的条件，例如：
大气条件、尘土、湿度,58,分辨率,59,理解分辨率,例：
测量一个硬币的厚度-哪个测量系统对这三个硬币提供更好的变差信息?
分辨力:
“系统检测并如实显示的参考值的变化量。
也可称为可读性或分辨率.”,60,分辨率和控制图,范例：
用二个系统测量同一组样本建立如下所示的均值和极差图（X&R图）观察分辨率分别为0.001和0.01的二个测量系统之间的差别,61,62,分辨率不足,当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足：
只有一、二或三个极差值可读四分之一以上极差为零选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分辨率,63,分辨率的决定原则,分辨力应为（容限）公差或分布的十分之一。
在PPAP之前，APQP和测试期间进行量具分辨力的研究，研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够，MSA建议用6（总的）制造标准偏差的十分之一。
64,建议的可视分辨率610-过程的标准差（不是公差宽度的1/10）,65,基准值,为了比较的一个一致认可的值有时也称为：
可接受的值常规值指定值最佳估算值标准测量测量的标准,66,基准件,具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。
67,五、偏倚、线性、稳定性,68,测量系统研究的准备工作,人员选择:
由于测量系统研究的目的之一是评价整个测量系统,因而，评价人应从日常操作该仪器的人员中选择。
样品选择:
必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围。
例如，在生产线上，每一天取一个样本，持续若干天；确定测量的特性：
如，22.120.05mm的尺寸。
测量方法（即评价人和仪器）应保证各次读数的随机性、统计的独立性.即采用盲测法（见定义）.每一位评价人应采用相同的方法和步骤来获得读数。
69,准确度和精密度,数据质量最通用的统计特性:
准确度（Accuracy）X或称偏移（BIAS）:
量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准）值的位置。
精密度（Precision）或称变差（Variation）:
利用同一量具，重复量测相同工件同一质量特性，所得数据之变异性。
是指数据的分布。
位置（Location）,宽度（Width）,70,准确度和精密度范例,量具A,量具B,量具C,A具有最佳准确度B具有最佳精密度C的准确度好于B比较A和C的表现,量具A的均值,量具B的均值,量具C的均值,71,偏倚,基准值,偏倚,基准值,观测平均值,偏倚：
测量结果的观测平均值与基准值之间的差异。
又称为“准确度”。
注：
基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取平均值。
72,量具偏倚的工作指南,1.用标准值或高等级量具，如全尺寸检验设备，获得可接受基准值2.用测量室或全尺寸检验设备3.由同一评价人对同一零件作至少10次测量4.相对基准值作直方图，以判断是否存在特殊原因5.计算：
读数的均值偏倚=观测值均值-基准值公式P74,73,为何做量具偏倚分析,从比例上讲，不会象GR&R那么大，但有助于量化准确度用于同一量具的稳定性和线性进一步分析可接受基准值应与其它统计特性评估相同和以后其他评价人作GR&R分析时，作读数比较,74,量具偏倚大的原因,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,75,偏倚范例,观测次数外径观测值Bias15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0,均值（X-bar）=6.0067偏倚=观测均值-基准值=6.0067-6.0=0.0067标准偏差=（6.4-5.6）/3.553=0.22514均值的标准偏差=0.22514/（sqrt15）=0.05813t=0.0067/0.05813=0.115395%置信区间：
结论：
偏倚是可以接受的，同时假定实际使用不会导致附加变差源,同一作业员对一个轴的外径作了15次测量，数据如下：
基准值为6.0，是一个基准值，即假定产品与原样一致。
估计偏倚：
76,注：
子组大小（测量次数）为m，子组数量为g。
水平是不是用默认值0.05（95置信度）时必须得到顾客的同意。
77,量程,基准值,观测平均值,基准值,观测平均值,线性分析,在测量设备正常操作范围内，偏倚值的差值。
78,观测平均值,基准值,无偏倚,有偏倚,79,量具的线性,量具的线性可以通过对量具预期的工作范围内的偏倚分析而确定至少要作二次分析，在量具量程范围的下限和上限各一次量具量程范围的中部也应考虑,80,量具线性分析,量具线性工作指南1.选择可在测量系统不同工作范围作测量的5-8个零件2.用完全尺寸检验设备确定每个零件的基准值3.由一个评价人和同一量具测量所有零件4.每个零件重复m10次测量5.结果分析作图法（参见偏倚分析）,81,量具线性分析,量具线性工作指南（续）6.计算零件的偏倚和偏倚均值。
7.将计算出的偏倚由小到大排序8.以偏倚均值（Y-轴）对基准值（X轴）建立散点图9.线性由这些点的最佳拟合直线的斜率确定。
一般说来，斜率越小表示线性越好10.计算量具的线性指数,82,线性图析,2,3,4,5,6,7,8,9,10,-1,0,1,倚偏,偏倚=0,回归,95%置信度区间,线性研究：
图示分析法,83,分析线性,-如果测量系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或者同时调整两者，再校准以达到0偏倚。
-如果在测量范围内偏倚不能被调整到0，只要测量系统保持稳定，仍可以用于产品/过程控制，但不能进行分析。
84,线性误差的原因,仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器、设备或夹紧装置磨损；缺乏维护通风、动力、液压、腐蚀、清洁；基准磨损或已损坏；校准不当或调整基准使用不当；仪器质量差；设计或一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳定性；应用了错误的量具；不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术；量具或零件随零件尺寸变化、变形；环境影响温度、湿度、震动、清洁度；其它零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。
85,时间1,时间3,稳定性分析,时间2,稳定性,稳定性（或漂移）是指一个测量系统在某一持续时间（指几天而不是几小时）获得的对同一基准或零件的一个单一特性的测量值总变差。
或者：
偏倚随时间的变化,86,稳定性,稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间的偏倚的总变差当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统被认为是“稳定”的系统,87,量具的稳定性,一般没有R&R问题大有助于确定校准周期当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有显著的变差时，有助于确定最稳定的测量系统应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记录实际读数和其它相关数据）,88,对量具稳定性的影响,长时间的不用或间歇使用二次稳定性试验的测量数很大或很小环境或系统变化，例如：
湿度，气压与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效应、磨损度、缺乏维护、作业员或实验人员缺乏培训等,89,量具稳定性不好的原因,仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，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仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形环境变化温度、湿度、振动、清洁度违背假定、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,90,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南1.使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件在保护环境下恰当地保存它们（产品的生命期内）给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本2.定期（天、周）对标准件作3至5次测量（根据测量系统的具体情况而定）,91,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南（续）3.把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出注：
要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图4.根据通常的SPC要求作评估（稳定？
）5.将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性,92,对稳定性图的分析,如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制状态均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不正确，检查：
偏倚改变了-确定原因并改正如果原因是磨损-重复校准、维修不必计算测量系统稳定性数值-通过减少系统变差来改善稳定性。
93,六、进行量具的重复性和再现性分析（GR&R）,94,GR&R,目的理解用AIAG计算方法所作的GR&R注意:
重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或分布偏倚、稳定性和线性用于对测量系统变差作定位,95,重复性,同一评鉴人员用同一测量仪器测量多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差,重复性,96,再现性,不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量平均值的变差,操作者B,操作者C,操作者A,再现性,MSA,97,量具R&R分析,评定测量系统重复性和再现性的方法：
平均值和极差法,范例：
1、选取被测对象：
选择生产过程中10个零件作为分析用样本；2、确定方法：
安排3个评价人，分别编号A、B、C，并对选取的零件从1到10也进行编号，零件编号不让评价人知道；3、测量方法：
分别由A、B、C三个测量人随机测量10个零件，并在数据表上记录测量值，测量时注意不要让彼此知道对方的测量值，每人最终都要重复3次以上步骤；,MSA,98,量具R&R分析,范例：
4、数值计算：
把测量数据填入“量具重复性和再现性数据收集表”，分别计算出A、B、C三个评价人对应每个零件测量数值的平均值、极差、零件平均值、零件平均值极差、零件平均值的均值、极差的均值等，具体见表中规定内容。
5、填写报告：
根据计算所得各种数据，再结合查表系数值，计算“量具重复性和再现性报告”；6、评定结论：
根据报告中所得各种变差，确定测量系统的重复性和再现性接收结论。
MSA,99,量具R&R分析,接收准则：
10%可以接受另：
ndc（过程划分的区别分类数）值也要大于或等于5。
10%-30%有条件接受30%不接受具体做法见附图表,100,结果分析图示法：
通过各种图形来分析测量系统变差情况的方法。
例1：
平均值图确定极差的平均值计算而获得的总平均值和控制限，再画出每个评价者对每个零件多次测量值的平均值。
UCL,LCL,零件号,评价人A,评价人B,评价人C,2,3,4,5,6,7,8,1,9,10,-3,-2,-1,0,1,2,3,平均值,101,UCL,LCL,零件号,评价人A,评价人B,评价人C,观图知识：
1、控制限以内区域表示测量的敏感性，查看平均值落在控制限内的数量情况，以判断其分辨力；-1/2在控制限之外-有足够的分辨力-1/2在控制限之外-分辨力不足2、3个评价者测量的平均值是否都相互平行或接近平行；-平行或接近平行，三人具有一致性-相交，三人不具有一致性,2,3,4,5,6,7,8,1,9,10,-3,-2,-1,0,1,2,3,平均值,102,例2：
极差图：
把每个评价人对每个零件3次测量值的极差，画在包括极差平均值和控制限的标准极差图上。
2,3,4,5,6,7,8,1,9,10,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2,UCL,极差,零
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