测量系统分析MSA

这是一篇关于测量系统分析MSA的思维导图，介绍了测量系统变差的原因、计量型测量系统研究等。

测量系统分析 MSA

• 测量数据质量
  • 定义
    • 在稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性确定
  • 表征方法
    • 偏倚
      • 数据相对基准（标准）值的位置
    • 方差
      • 数据的分布
• 关键术语
  • 标准：
    • 用于比较的接受基准
    • 用于判定接受与否的标准
    • 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
  • 基本的设备
    • 分辨力：
      • 最小读数单位
      • 1:10经验法则
      • 分辨率不足可以通过SPC过程变差极差图显示出来
      • 推荐：视在分辨率为全过程的6a标准差的十分之一
    • 有效分辨率：有用的测量输出信号的最小输入值
    • 基准值： 真值的替代
    • 真值：物品实际值，未知且不可知
  • 位置变差 location variation
    • 准确度 accuracy：“接近”真值或可接受的基淮值
    • 偏倚：测量结果的观测平均值与基准值的差异
    • 稳定性：偏倚随时间的变化
    • 线性：整个正常操作范围的偏倚改变
  • 宽度变差 Width variation
    • 精密度 precision：重复读数相互之间的“接近程度”
    • 重复性：同一评价人，采用同一种仪器，多次测量同一零件的同一特性时 获得的测量值变差
    • 再现性 reproduciability：不同的评价人，采用相同的仪器，测量同一零件 同一特性时测量平均值的变差
    • GRR：量具重复性及再现性: 测量系统重复性和再现性合成的
    • 测量系统能力：测量系统变差的短期评估(例如”GRR”包括图形)
    • 测量系统性能：测量系统变差的长期评估(长期控制图法)
    • 灵敏度：最小的输入产生可探测出的输出信号
    • 一致性：重复性随时间的变化程度
    • 均一性：整个正常操作范围重复性的变化
  • 测量系统变差
    • 能力：短期获取读数的变异性
    • 性能：长期获取读数的变异性；以总变差为基础
    • 不确定度：关于测量值得数值估计范围，相信真值包括在此范围内
      • 真测量值=观测到的测量值（结果）+/-U
• 6个基本要素： 测量系统变差来源
  • S 标准
  • W 工件（如零件）
  • I 仪器
  • P 人/程序
  • E 环境
• 测量系统变差的原因
  • bias
    • a) 仪器需要校准
    • b) 仪器、设备或夹紧装置的磨损
    • c) 磨损或损坏的基准, 基准出现误差
    • d) 校准不当或调整基准的使用不当
    • e) 仪器质量差－设计或一致性不好
    • f) 线性误差
    • g) 应用错误的量具
    • h) 不同的测量方法－设置、安装、夹紧、技术
    • i) 测量错误的特性
    • j）(量具或零件)变形
    • k) 环境－温度、湿度、振动、清洁的影响
    • l) 违背假定, 在应用常量上出错
    • m) 应用－零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳, 观察错误(易读性、视差)
  • repeatability
    • 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: 在设罝、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
    • 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－穏定、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)
  • reproduciability
    • 零件(样品)之间: 使用同样的仪器、同样的操作者和方法时, 当测量零件的类型为A、B、C时的均值差。
    • 仪器之间: 同样的零件、操作者、和环境, 使用仪器A、B、C等的均值差。注意: 在这种研究情况下, 再现性错误常与方法和/或操作者混淆。
    • 标准之间: 测量过程中不同的设定标准的平均影响
    • 方法之间: 改变点密度, 手动与自动系统相比, 零点调整, 夹持或夹紧方法等导致的均值差。
    • 评价人(操作者)之间: 评价人A、B、C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器, 推荐进行此研究。
    • 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值差。
    • 这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。
    • 违背研究中的假定
    • 仪器设计或方法缺乏稳健性
    • 操作者训练效果
    • 应用－零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)
• 计数型测量系统研究
  • 风险分析法
    • Kappa
  • 解析法
• 计量型测量系统研究
  • 稳定性
    • 取一个样本建立基准值
    • 确定样本容量和测量频率并定期测量
    • 将数据按时间顺序画在X-bar & R 或X-bar & S控制图
    • 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态
  • 偏倚
    • 独立样本法
      • 取一个样本建立基准值
      • 让一个评价人量测样本10次以上
      • 相对于基准值将数据画出直方图
      • 计算n个读数的均值
      • 计算可重复性标准偏差（极差法）
      • 确定偏倚的t统计量
      • 如果0落在围绕偏倚值1-a置信区间以内，偏倚在a水平是可接受的
    • 控制图法
      • 取一个样本建立基准值
      • 让一个评价人量测样本10次以上
      • 相对于基准值将数据画出直方图
      • 从控制图得到X-barbar
      • 从X-barbar减去基准值计算出偏倚
      • 用平均极差计算重复性标准偏差
      • 确定偏倚的t统计量
      • 如果0落在围绕偏倚值1-a置信区间以内，偏倚在a水平是可接受的
  • 线性
    • ......
    • 作图法
    • 画出最佳拟合线和置信带
    • ......
  • 重复性和再现性
    • 极差法
      • 典型：2个评价人和5个零件
    • 均值极差法（包括控制图法）
      • 3个评价人和15个零件
    • ANOVA(方差分析法）
      • 有处理任何实验装置的能力
      • 可以更精确地估计方差
      • 能知道零件与评价人之间的交互作用影响
• 评价测量系统时考虑的三个基本问题
  • 测量系统必须显示足够的灵敏性
    • 仪器（和标准）具有足够分辨率
    • 测量系统具有有效的分辨率
  • 测量系统必须是稳定的
    • 测量系统变差只归因于普通原因而非特殊原因
  • 统计特性（误差）在预期的范围内一致
• 对决策的影响
  • 产品决策
    • I型错误，生产者风险或误发警报 好零件被判为“坏”
    • II型错误，消费者风险或漏发警报 坏零件被判为“好”
    • 正确决策选择
      • 改进生产过程：减少过程的变差
      • 改进测量系统;减少测量系统误差
  • 过程决策
    • 测量误差可引起对产品产生不正确的决策
      • 把普通原因报告为特殊原因
      • 把特殊原因报告为普通原因
    • 测量系统变异性
      • 如果Cp(测量系统)为2，为了观测的Cp为1.33， 实际过程的Cp需要>=1.79
• 实施的经验准则
  • 被测量的零件或子系统的特性是否在控制计划中识别
  • 被测量的零件或子系统的特性在确定产品或过程是否可接受时是重要的