第七单元---MSA测量系统分析.ppt

1、 Measurement System Analysis -张世忠张世忠 ISO/TS 16949系系 列列 课课 程程第七单元第七单元MSA测量系统分析测量系统分析何谓何谓MSAMSA（Measuremt System Analysis 缩写）中文译为缩写）中文译为量测系统分析简称为量测系统分析简称为MSA。MSA大体而言乃是评价量测系统的品大体而言乃是评价量测系统的品质，即意味着检查量测系统变异的大小，质，即意味着检查量测系统变异的大小，与决定影响此变异的因素。与决定影响此变异的因素。注注1：量具：任何用来产生数据的设备或工具。量具：任何用来产生数据的设备或工具。注注2：量测系统：操作程序

2、，操作环境、量具、量测系统：操作程序，操作环境、量具、软体与人员等用以测量品质特性数据的组合。软体与人员等用以测量品质特性数据的组合。MSA目的目的应用统计方法来分析量测或试验设备的变异应用统计方法来分析量测或试验设备的变异-准确度、精密度（再现性）、再生性、稳准确度、精密度（再现性）、再生性、稳定性及线性，以作为规划下列事项着参考：定性及线性，以作为规划下列事项着参考：O设备是否需校验？设备是否需校验？O是否可供使用？是否可供使用？O是否有人为因素造成之疏失？是否有人为因素造成之疏失？O是否需修订校验的周期及频率？是否需修订校验的周期及频率？量测系统的统计特性量测系统的统计特性1.量测系统必

3、须在管制状态下（统计稳定性）量测系统必须在管制状态下（统计稳定性）O量测系统所产生的变异仅由正常（机遇）的原因而非量测系统所产生的变异仅由正常（机遇）的原因而非 特定（非机遇）的原因所造成。特定（非机遇）的原因所造成。2.与制程的变异相比较，量测系统的变异必须很小。与制程的变异相比较，量测系统的变异必须很小。3.与规格相比较，量测系统的变异必须很小。与规格相比较，量测系统的变异必须很小。4.量具的最小刻度增量，必须比制程变异或规格为小。量具的最小刻度增量，必须比制程变异或规格为小。O（通常要求此最小刻度的增量必须小于制程的变异或通常要求此最小刻度的增量必须小于制程的变异或 规格的规格的1/10

4、）评价量测系统是否适合其测量的功能，通常区分为二个阶段：评价量测系统是否适合其测量的功能，通常区分为二个阶段：1.依照统计性质测试量测系统是否符合任务的要求。依照统计性质测试量测系统是否符合任务的要求。O 测试结果测试结果2.每隔一段时间量测系统必须重复测试其统计性质的适当性。每隔一段时间量测系统必须重复测试其统计性质的适当性。定期请专人校正或维护量测系统。定期请专人校正或维护量测系统。了解校正或维护的效果。了解校正或维护的效果。量测系统管理通则量测系统管理通则可以接受可以接受继续使用继续使用无法接受无法接受校正或更换校正或更换评价量测系统能力的三大基本课题评价量测系统能力的三大基本课题1.此

5、量测系统的鉴别力是否足够？此量测系统的鉴别力是否足够？若量具的最小测量单位太大，以至于无法侦测制程若量具的最小测量单位太大，以至于无法侦测制程 的变异，则称之为缺乏鉴别力。此项鉴别力可以用的变异，则称之为缺乏鉴别力。此项鉴别力可以用 管制图来判定。管制图来判定。2.此量测系统是否会随着时间的变化，呈现不稳定的现象此量测系统是否会随着时间的变化，呈现不稳定的现象？3.测量的误差（或变异）是否非常小？测量的误差（或变异）是否非常小？良率良率常态分布常态分布-6O -5O -4O -3O -2O -1O 0 O 1O 2O 3O 4O 5O 6OppmLSLUSLDefective317300455

6、0027000.0020.5763-6O -5O -4O -3O -2O -1O 0 O 1O 2O 3O 4O 5O 6O68.27%95.45%99.73%99.994%99.99994%99.9999998%全距（全距（R）管制图管制图0.070.0640.060.050.040.030.0250.020.01 0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 操作员操作员A 操作员操作员B 操作员操作员C所有的全距皆落在全距管制上下限之间，因此操作员使用量具所有的全距皆落在全距管制上下限之间，因此操作员使用量具之稳定性良好。之稳定性良好。UCLCLLCL平均值（平均值（X

7、）管制图管制图 1.10 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 操作员操作员A 操作员操作员B 操作员操作员C在在3个个零件平均值中，仅零件平均值中，仅2个数值落在管制上下之间，因此量测系统之鉴别力甚佳。个数值落在管制上下之间，因此量测系统之鉴别力甚佳。（注：此与系统管制图判读之观念完全相反。）（注：此与系统管制图判读之观念完全相反。）UCLCLLCL量测系统的五种变异形态量测系统的五种变异形态1.准确度准确度2.再现性（精密度）再现性（精密度）3.再生性再生性4.稳定性稳定性5.线性线性最常用者为量具的再现性与再生性最常用

8、者为量具的再现性与再生性（Gauge R&R)评价法。评价法。准准 确确 度度真值真值准确度准确度准确度（准确度（Accuracy)特性的真值与一群量测数据平均值之间的差异。特性的真值与一群量测数据平均值之间的差异。观测的观测的平均值平均值再现性再现性再现性（再现性（Repeatability):量测设备由同一个作业人员经多次量测同一物品时其量测之数量测设备由同一个作业人员经多次量测同一物品时其量测之数值再现之能力。值再现之能力。再现性再现性再生性再生性再生性（再生性（Reproducibility)：由不同的作业人员，使用相同的量测设备，量测同一物由不同的作业人员，使用相同的量测设备，量测同

9、一物品，其量测值相互之间的差异。品，其量测值相互之间的差异。操作者操作者B操作者操作者C操作者操作者A稳定性稳定性稳定性（稳定性（Stability):特定的物品，由同一个作业人员与量测设备，于特定的物品，由同一个作业人员与量测设备，于不同时间内量测时所产生的变异。不同时间内量测时所产生的变异。稳定性稳定性时间时间2时间时间1量测系统变异原因的探讨量测系统变异原因的探讨1.量具本身量具本身2.测量者的个人误差测量者的个人误差3.外部条件的误差（如：环境变化）外部条件的误差（如：环境变化）4.物（如：测试点的不同）物（如：测试点的不同）5.夹持方式夹持方式量测系统变异分析时应考量因素量测系统变异

10、分析时应考量因素1.决定需调查何种类别的变异？决定需调查何种类别的变异？2.作业人员对量测过程有何影响？作业人员对量测过程有何影响？3.决定量测多少的样品及其需要重复量测的次数？决定量测多少的样品及其需要重复量测的次数？4.量测设备的最小刻度应为所测量值的量测设备的最小刻度应为所测量值的10倍精密度以上。倍精密度以上。5.该项量测设备是否可能会受到使用环境变化的影响？该项量测设备是否可能会受到使用环境变化的影响？平均值与全距法平均值与全距法（Average and Range Method)Gauge RR之目的乃在于以统计的手法评估数据间的变异有多少是之目的乃在于以统计的手法评估数据间的变异

11、有多少是由量具所产生的，有多少是由使用量具的操作员产生等等问题。平均值由量具所产生的，有多少是由使用量具的操作员产生等等问题。平均值与全距法（与全距法（Average and Range Methd,以下简称以下简称AR法）则是经常使用于法）则是经常使用于Gauge RR的变异分析研究，的变异分析研究，AR法的优点为：法的优点为：（1）计算简便）计算简便（2）若每一个）若每一个Cell内（见下表）所测量反复次数内（见下表）所测量反复次数t10,则建议改用则建议改用“变异数分析法变异数分析法”）。）。数据配置表数据配置表零件零件（n)操作员操作员（m)12jn平均值平均值1R11R12R1jR1

12、n X12R21R22R2jR2nX2:R1R2RjRnX:mRm1Rm2RmjRmjXm平均值平均值X1X2XjXn操操作作员员平平均均值值(XO)零件平均值零件平均值(XP)定义：定义：Ro=操作员全距（操作员平均值之最大值减最小值）。操作员全距（操作员平均值之最大值减最小值）。Rp=零件全距（零件平均值之最大值减最小值）。零件全距（零件平均值之最大值减最小值）。R=所有全距之总平均。所有全距之总平均。d2数据表数据表23456789101112131415123456789101112131415151.411.281.251.211.191.181.171.171.161.161.16

13、1.151.15.1.151.151.1281.911.811.771.751.741.731.731.721.721.721.711.711.711.711.711.6932.242.152.122.112.102.692.092.082.082.082.082.072.072.072.072.0592.482.402.382.372.362.352.352.352.342.342.342.342.342.342.342.342.3262.672.602.582.572.562.562.552.552.552.552.552.552.552.542.542.5342.832.772.752.

14、742.732.732.722.722.722.722.722.712.712.712.7042.962.912.892.882.872.872.872.862.862.862.852.852.852.852.8473.083.023.013.002.992.992.992.982.982.982.982.982.982.982.982.9703.183.113.113.103.103.103.103.093.093.093.093.093.093.093.093.0783.273.223.213.203.193.193.193.193.183.183.183.183.183.183.183.

15、1733.353.303.293.283.283.273.273.273.273.273.273.273.273.273.263.2583.423.383.373.363.353.353.353.353.353.343.343.343.343.343.343.3303.493.453.433.433.423.423.423.423.423.423.413.413.413.413.413.4073.553.513.503.193.493.493.483.483.483.483.483.483.483.483.483.472 t g 在在量具误差分布呈常态分配的假设之下，宽度量具误差分布呈常态分配

16、的假设之下，宽度5.15Oe包含包含99%的量具误差（见下图）。的量具误差（见下图）。量具误差量具误差 99%5.15Oe量具的再现性如下：量具的再现性如下：EV=5.15R/d2量具的再生性为：量具的再生性为：AV=（5.15 再现性与再生性：再现性与再生性：RR=(EV)2+（AV）2Rod2)2(EV2 nt)PV=（5.15 ）2 (）零件变异：零件变异：Rp d2EV2mt计量值测量系统分析计量值测量系统分析零件全变异零件全变异TV=（RR）2+（PV）2某制程工程师运行欲进行某制程工程师运行欲进行Gauge RR的研究以决定此量测的研究以决定此量测系统是否适于测量某塑胶射出成型所产出零件之厚度，今任意系统是否适于测量某塑胶射出成型所产出零件之厚度，今任意选选3位熟练的操作员，并自同一批产品中任意选取位熟练的操作员，并自同一批产品中任意选取5个零件定点个零件定点测量厚度测量厚度2次，得到如下的数据。次，得到如下的数据。实例研究实例研究原始数据表原始数据表 零件零件操作员操作员123451.68.671.071.08.87.85.97.96.58.592.62.641.051.