MSA--培训书籍资料

4.3.3相关工具 (1测量系统分析

①测量系统分析(Measurement Systems Analysis ,简称 MSA 概述

a. 产生的背景:汽车整车厂(顾客认为汽车零部件生产厂家若仅针对量具定期“校准”,并不能确保 产品最终的测量品质, “校准”只能代表该量具在特定场合(如校准条件的某种“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。亦即:企业除对相关量具(或测量装置应定期 检定或校准以外,在实际使用环境下由于人、机、料、法、环、测等方面的原因,仍会产生测量误差。如果 测量出现问题,那么合格的产品可能被判为不合格,不合格的产品可能被判为合格,其后果可想而知。因此 , 对于汽车零部件生产企业来说,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。

b. 测量系统是用来获得表示产品或过程特性的数值的系统,是与测量结果有关的装置、标准、软件、 操 作、程序、夹具、人员、环境的集合。测量系统分析的目的是评价测量系统的可接受性,了解测量系统的变 差来源。测量系统的变差类型有:偏倚(准确度 、稳定性、线性、重复性、再现性,该“五性”称为测量 系统的统计特性,对不同的测量系统可能需要有不同的统计特性(相对于顾客的要求 。

——量具重复性:指同一个评价人,采用同一种测量仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量 值(数据的变差;

——量具再现性:指由不同的评价人,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;

——稳定性:指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。一般 多对电子量具进行;

——偏倚:指同一操作人员使用相同量具,测量同一零件的相同特性多次所得数据平均值与采用更精密 仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差,即测量结

果的观测平均值与基准值的差值,也就是我们通 常所称的“准确度”。是测量系统的系统误差的测量,一般对精度高或测量公差小的量具进行;

——线性:指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。 其被视为偏倚对于量程大小不同所发生的变化 , 一般对同时测量多个规范值的量具进行。

其中测量系统的偏倚、稳定性及线性主要取决于测量装置(仪器本身,而测量系统的重复性、再现性 (波动则不仅与测量装置有关,且与操作者、零件间本身的差异等有关。所以在进行重复性、再现性分析 前,应首先视需要对偏倚、稳定性及线性进行分析。

c. 测量系统对其统计特性的基本要求:1 测量系统必须处于统计控制中; 2 测量系统的变异必须比制造 过程的变异小; 3 变异应小于公差带; 4 测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者 (十分之一 ; 5 测量系统统计特性随被测项目的改变而变化时,其最大的变差应小于过程变差和公差带中的较小者。

d. 任何用来获得测量结果的装置,称为测量装置,或称仪器或量具。测量装置分计量型和计数型两类。 计量型装置可直接读出质量特性值的大小,如卡尺、百分表;计数型装置不能读出特性值的大小,只能通过 测量判定是否合格或通过,如样板、通 /止规等。测量系统分析是针对测量装置系统而言的,所以测量系统分 析也可以分为计量型测量系统分析和计数型测量系统分析两类。

②测量系统分析应用 a. 计量型测量系统分析

计量型测量系统一般又分为非破坏性测量系统和破坏性测量系统。破坏性测量系统一般可不做测量系统 分析, 除非顾客要求或是测量特殊特性的装置系统 [稳定性和变差的分析方法参考 MSA 手册 ], 所以在此介绍 的计量型测量系统分析指非破坏性测量系统的分析。非破坏性测量系统分析包括“五性”的分析,其中主要 是重复性和再现性的分析。

1 重复性和再现性分析(极差-控制图法应用 a 准备(装置、评价人员、零件的选择

——选择需要分析的专用检具 1件,选择和确定时,其最小刻度(精度应能读取主特性的预期过程变 差的十分之一,即分辨力满足要求;装置应经检定或校准合格。

——选择 3个评价人(A 、 B 、 C , 评价人的选择应从日常操作该仪器的人中选择,其应接受装置使用

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培训并知道研究工作的重要性且仔细、认真。另选择一记录人。

——取包含 10个零件的一个样本,应能代表过程变差的实际或预期范围,即样品应选取“极限”样品。 然后按 1至 10编号,使评价人不能看到这些数字。

b 测量零件,获得数据

——测量采用“盲测法”,让一评价人(如 A ,谁先均可以以随机测量顺序测量这些零件,并让记录人 将结果分别记录在“重复性和再现性分析报告”相应的栏中,见表 4.3-16。每个零件只测量一次。

——再让其他评价人(B 、 C 分别测量这些零件并互相不看对方的数据,然后将结果分别记录。结束一 个循环的测量。

——如上所述,再进行第二个循环的测量(谁先开始无所谓 ,分别由记录人记录测量数据结果。

表 4.3-16重复性和再现性分析报告 c 初始数据计算和分析

——先计算 A 对每个零件的测量均值和极差,再计算 10个零件 10次平均值的平均值 X , a 和极差 R 的平

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均值 R , a ,记录于表 4.3-16中,每一次平均多保留一位小数;再依次计算 B 、 C 两人的结果,记录于表 4.3-16中。

——纵向计算每个零件 9次测量值的平均值 X , p ,再计算 10个零件平均值的平均值 X ,, ,再计算零件平 均值极差 R p ,记录于表 4.3-16中。

——依据表 4.3-16中公式分别计算 R ,, 、 X , DIFF ,记录于表 4.3-16中。

——依据表 4.3-16中公式计算极差图控制限。利用极差图来判断测量过程是否统计受控,即每个评价人 的重复性是否一致。 由计算得知, 极差值均在控制限内, 说明稳定受控, 也可以进一步作控制图显示说明 (此 略 。

d 测量系统能力计算

——接下来依据表 4.3-16中公式,分别计算重复性 EV 、再现性 AV 、零件变差 PV 、总变差 TV 、重复性 再现性 GRR 等结果,记录于表 4.3-16中。

——最后计算重复性再现性占总变差的百分比 %GRR 、 n d c (分辨率或叫辨别分级数 等值。 记录于表 4.3-16中。

e 分析和判断。计量型测量系统可接受性准则如下: —— GRR %低于 10%,测量系统可接受;

—— GRR %在 10%至 30%之间,视应用的重要性、量具成本和维修费用而定接受与否;

—— GRR %大于 30%,测量系统需要改进,并通知顾客协调处理对策,包括产品是否再加工使用或重新 再测试。

另外 ndc 一般要求≥ 5。对表 4.3-16所示例, ndc =9.15,>5%; GRR %约为 15.23%,考虑到量具精度不 高,且维修费用较高,故可接受。

2 重复性和再现性分析(极差法应用

极差法也叫典型极差法,其只提供测量系统的总体情形,不将变异性分解成重复性和再现性。极差法的 典型特点是能快速地验证 GRR 是否发生了变化。

极差法应用步骤如下(参见表 4.3-17所示例 :

a 准备:选择甲、乙两位评价者和 5个零件(极限样品,编号 ,及被分析测量装置(量具和记录人。 已知过程总标准变差为 0.0777。