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1、2022/10/281汽车行业质量体系系列培训教材汽车行业质量体系系列培训教材（三）（三）测量系统分析测量系统分析MSAMSA2课程目标课程目标到本课程结束时，学员应能：到本课程结束时，学员应能：识别测量系统分析是由哪些部分识别测量系统分析是由哪些部分组成的；组成的；完成并理解所有类型的测量系统完成并理解所有类型的测量系统分析。分析。3测量系统分析测量系统分析 TS 9000 要求必须对控制计划中指示的所要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验装置进行测量系统分有检验、测量和试验装置进行测量系统分析。析。4测量系统分析测量系统分析什么是测量系统分析什么是测量系统分析(MSA)?测量系统分
2、析（测量系统分析（MSA）是用于确是用于确定测量装置与公差相比的误差。定测量装置与公差相比的误差。5测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析(MSA)由哪些部分组成由哪些部分组成?量具重复性量具重复性量具再现性量具再现性偏倚偏倚 线性线性稳定性稳定性6测量系统分析测量系统分析那么什么是量具双性？那么什么是量具双性？量具双性（量具双性（R&R）是量具是量具重复性重复性 和和再现性再现性的首字母缩写。的首字母缩写。7测量系统分析测量系统分析量具重复性的定义量具重复性的定义 重复性重复性当由同一操作人员多次测量同一特性当由同一操作人员多次测量同一特性时，测量装置重复其读数的能力。这时，测量装
3、置重复其读数的能力。这通常被称为设备变差。通常被称为设备变差。重复性设备的变差重复性设备的变差8测量系统分析测量系统分析量具再现性的定义量具再现性的定义再现性再现性由不同操作人员使用同一测量装置由不同操作人员使用同一测量装置并测量同一特性时，测量平均值之并测量同一特性时，测量平均值之间的变差。这通常被称为操作员变间的变差。这通常被称为操作员变差。差。再现性再现性=操作员变差操作员变差9测量系统分析测量系统分析有三种类型的量具双性研究有三种类型的量具双性研究计量型计量型-小样法小样法(极差法极差法)计量型计量型-大样法大样法(均值和极差法均值和极差法)计数型量具研究计数型量具研究10测量系统分析
4、测量系统分析计量型计量型-小样法小样法(极差法极差法)第第1步步找找2名操作员和名操作员和5件零件进行此研究件零件进行此研究第第2步步每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果，如每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果，如11测量系统分析测量系统分析计量型计量型-小样法小样法(极差法极差法)第第3步步计算极差，如：计算极差，如：12测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-小样法小样法(极差法极差法)第第4步步 确定平均极差并计算量具双性的，如确定平均极差并计算量具双性的，如平均极差平均极差计算量具双性（计算量具双性（R&R)百分比的公式为：百分比的公式为：容差容差其中其中 假设容差假设容差单位
5、单位13测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-小样法小样法(极差法极差法)第第5步步 对结果进行解释对结果进行解释计量型量具双性研究的可接收标准是计量型量具双性研究的可接收标准是R&R小于小于30。根据得出的结果，测量误差太大，因此我根据得出的结果，测量误差太大，因此我们必须对测量装置和所用的技术进行检查。们必须对测量装置和所用的技术进行检查。测量装置不能令人满意。测量装置不能令人满意。14测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第1步步在下表中记录所有的初始信息。在下表中记录所有的初始信息。15测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法
6、)第第2步步 选择选择2个或个或3个操作员并让每个操作员随机测量个操作员并让每个操作员随机测量10个零件个零件2或或3次并将结果填入表中。次并将结果填入表中。16测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第3步步 计算极差和均值，如：计算极差和均值，如：17测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第4步步 计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：均值，如：均值的平均值18测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第5步步 计算计算 UC
7、LR 并放弃或重复其值大于并放弃或重复其值大于UCLR 的读数。的读数。既然已没有大于既然已没有大于 的值，那么继续进行。的值，那么继续进行。19测量系统分析测量系统分析计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第6步步用以下公式计算设备变差用以下公式计算设备变差：重复性重复性设备变差（设备变差（EV）20测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第7步步 用以下公式计算操作员变差：用以下公式计算操作员变差：重复性重复性 操作员变差（操作员变差（O.V）21测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第8步步 用以下公式计算重复性和再现性
8、：用以下公式计算重复性和再现性：重复性重复性 和和 再现性（再现性（R&R）22测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法极差法)第第9步步 对结果进行解释对结果进行解释：量具量具%R&R 结果大于结果大于30，因此验收不合，因此验收不合格。格。操作员变差为零，因此我们可以得出结论操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略。认为由操作员造成的误差可忽略。要达到可接受的量具要达到可接受的量具R&R，必须把重点必须把重点放在设备上。放在设备上。23测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如任何量具的目的都是
9、为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的。的，否则量具就是不合格的。计数型量具研究无法对量具有多计数型量具研究无法对量具有多“好好”作出量作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。化判断，它只能用于确定量具合格与否。24测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究方法方法-第第1步步选择选择20个零件。选择这些零件时应确保有些个零件。选择这些零件时应确保有些零件（假定为零件（假定为26个）稍许低于或高于规范个）稍许低于或高于规范限值。限值。第第2步步给这些零件编上号码。如果可能的话，最好给这些零件编
10、上号码。如果可能的话，最好是在操作员不会注意到的部位。是在操作员不会注意到的部位。25测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究第第3步步由两位操作员对零件进行两次测量。确保零由两位操作员对零件进行两次测量。确保零件为随机抽取以避免偏倚。件为随机抽取以避免偏倚。第第4步步记录结果。记录结果。第第5步步 评定量具的能力。评定量具的能力。26测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究验收标准验收标准如果所有的测量结果都一致，则该量具是合如果所有的测量结果都一致，则该量具是合格的，即所有四次测量必须是相同的。格的，即所有四次测量必须是相同的。请参阅下一页的示例。请参阅下一页的
11、示例。27测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究-示例示例28测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚的定义偏倚的定义 偏倚被定义为偏倚被定义为测量值的平均值测量值的平均值 与与 实际值实际值 之间的差值。之间的差值。29测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚与准确度有关，因为如果测量值的偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确准确的的”。30测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为线性被定义为在量具预期的工作范围内，在量
12、具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。量具偏倚值间的差值。31测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性稳定性的定义稳定性的定义稳定性被定义为稳定性被定义为在某个时间段内，在某个时间段内，过程变差的差值。过程变差的差值。32计算示例计算示例用于计算用于计算偏倚偏倚线性线性稳定性稳定性33测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第1步步.进行进行50次或更多的测量。次或更多的测量。示例示例:用一个千分尺测量一根由自动加工过程生用一个千分尺测量一根由自动加工过程生产的销钉的直径。销钉的实际值为产的销钉的直径。销钉的实际值为1英寸。千英寸。千分尺的分辩率为英寸。表分尺的
13、分辩率为英寸。表1中的所有读数是以中的所有读数是以为单位兑换而得的值，它显示测出的与标准值为单位兑换而得的值，它显示测出的与标准值比较的偏差。比较的偏差。34测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量表表135测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第2步步.如果所有的读数都与实际值相等，则没有偏倚，如果所有的读数都与实际值相等，则没有偏倚，量具为准确的。如果所有的读数都似近于但不量具为准确的。如果所有的读数都似近于但不等于实际值，则存在偏倚。为了确定偏倚的程等于实际值，则存在偏倚。为了确定偏倚的程度及量具是否合格，我们需进行下一
14、步。度及量具是否合格，我们需进行下一步。36测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第3步步.根据表根据表1中的数据确定移动极差。中的数据确定移动极差。37测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第4步为移动极差准备一份频率记录。在本示例中，步为移动极差准备一份频率记录。在本示例中，每个量具增量都等于一个单元，即：每个量具增量都等于一个单元，即：38测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第5步步.用以下公式确定用以下公式确定“截止点截止点”：截止截止=使计数超过使计数超过 50 的单元的值的
15、单元的值 下一个单元的下一个单元的值值截止截止=(50+100)/2=75.0 39测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第6步步.用以下公式计算截止部分：用以下公式计算截止部分：40测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第7步步.确定相对于截止部分的等效高斯偏离确定相对于截止部分的等效高斯偏离（EGD）。）。由统计表得出由统计表得出,41测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第8步步.确定估计的标准偏差。确定估计的标准偏差。42测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明
16、如何测定偏倚量第第9步步.计算控制线。计算控制线。43测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第10步步.绘图绘图-单值和移动极差。单值和移动极差。参阅附图。参阅附图。44测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第11步步.对图进行解释。对图进行解释。如果所有的点都在控制线的范围之内，我们可以如果所有的点都在控制线的范围之内，我们可以得出结论认为量具是准确的，存在的偏倚没有影得出结论认为量具是准确的，存在的偏倚没有影响。响。45测量系统分析测量系统分析以示例说明如何测定偏倚量以示例说明如何测定偏倚量第第11步步.对图进行解释（
17、续）对图进行解释（续）如果有的点落在控制范围之外，则结论是如果有的点落在控制范围之外，则结论是存在存在“特殊的特殊的”原因，此原因可能是造成原因，此原因可能是造成变差的原因。变差的原因。4647测量系统分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为量具预期的工作范围内，偏倚线性被定义为量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。值的差值。48测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例线性示例线性示例:一位工程师很想确定某测量系统的线性。一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是量具的工作范围是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。49测量系统分析测量系统
18、分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第第1步步选择至少选择至少5个零件用于进行测量，每个零件至少个零件用于进行测量，每个零件至少测量测量10次。在本例中，我们将选择次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件，每个零件测量个零件测量12次。次。参阅下一页中的数据。参阅下一页中的数据。50测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 51测量系统分析测量系统分析 线性线性第第2步步计算计算零件平均值零件平均值偏倚偏倚极差极差请参阅下一页。请参阅下一页。52测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例53测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例
19、第第3步步 对照基准值描绘偏倚。对照基准值描绘偏倚。参阅下一页。参阅下一页。54测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例55测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第第4步由图表确定在偏倚和基准值之间是否存步由图表确定在偏倚和基准值之间是否存在线性关系。如果存在在线性关系。如果存在“良好的良好的”线性关系，则线性关系，则可计算出线性。如果不存在线性关系，则我们可计算出线性。如果不存在线性关系，则我们必须考虑其它的变差来源。必须考虑其它的变差来源。56测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第第5步用以下公式计算线性。步用以下公式计算线
20、性。57测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性稳定性定义稳定性定义稳定性被定义为在某时间段内稳定性被定义为在某时间段内过程变差的差值。过程变差的差值。58测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性用以下步骤计算稳定性：用以下步骤计算稳定性：第第1步步 取一个标准样品并确定其基准值。取一个标准样品并确定其基准值。第第2步步 按固定周期对标准样品进行按固定周期对标准样品进行5次测量。次测量。59测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性第第3步步 在在 R图上标绘数据。图上标绘数据。第第4步步 计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。第第5步步 如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。