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1.1 什么是MSA?
MSA是Measurement System Analysis 的縮寫,意思是測量系統(tǒng)分析,是質(zhì)量管理五大工具之一;使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和圖表的方法對測量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析,以評估測量系統(tǒng)的分辨率和誤差對于被測量的參數(shù)來說是否合適,并確定測量系統(tǒng)誤差的主要成分。
測量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)行測量系統(tǒng)多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性:偏倚和方差來表征;偏倚是指測量數(shù)據(jù)相對于標(biāo)準(zhǔn)值的位置,包括測量系 統(tǒng)的偏倚(Bias) 、線性(Linearity) 和穩(wěn)定性(Stability);而方差指測量數(shù)據(jù)的分散程度,也稱為測量系統(tǒng)的R&R,包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性(Repeatability)和再現(xiàn)性(Reproducibility)。
一般來說,測量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定;測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由重復(fù)測量相同部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控;而測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性由GR&R研究來確定。
質(zhì)量管理五大工具
1.APQP: Advanced Product Quality Planning
先期產(chǎn)晶質(zhì)量策劃與控制計(jì)劃
2.PPAP: Production Part Approval Process
生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序
3.FMEA: Failure Mode and Effect Analysis
潛在失效模式與效果分析
4.MSA: Measurement System Analysis
測量系統(tǒng)分析
5.SPC: Statistical Process Control
統(tǒng)計(jì)過程控制
類型
| 定義 | 圖示 |
分辨力 Discrimination | 測量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指出被測定特性微小變化的能力。 |
|
偏倚 Bias | 觀測平均值與基準(zhǔn)值的差。 | |
穩(wěn)定性 Stability | 在某種持續(xù)時(shí)間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件單一特性結(jié)果的總變差。 | |
線性 Linearity | 量具的預(yù)期工作范圍內(nèi)偏倚的變化。 | |
重復(fù)性 Repeatability | 同一評價(jià)人,多次測量同一特性的觀測值變差。 | |
再現(xiàn)性 Reproducibility | 不同評價(jià)人,測量同一特性觀測平均值的變差。 |
1.2 什么是GR&R?
GR&R是Gauge Repeatability and Reproducibility的縮寫,意思是量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性;用來檢定檢測產(chǎn)品的人員是否具備識(shí)別產(chǎn)品特性的能力,如:正常產(chǎn)品是否會(huì)誤判,不正常產(chǎn)品是否會(huì)漏判等;也可以說是檢定“檢測系統(tǒng)是否正?!钡囊粋€(gè)工具。
重復(fù)性( Repeatability ) : 是用本方法在正常和正確操作情況下,由同一操作人員,在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi),使用同一儀器,在短期時(shí)間內(nèi),對相同試樣作多個(gè)單次測試,再對測試的結(jié)果做統(tǒng)計(jì)上的分析。
再現(xiàn)性( Reproducibility ) : 是在兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室對同-物料進(jìn)行測定兩個(gè)分析結(jié)果接近的程度。
重復(fù)性和再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)條件的差異:
重復(fù)性 取得數(shù)據(jù)需要符合的條件: | 再現(xiàn)性 取得數(shù)據(jù)需要符合的條件: |
A 、同一人員 | A、 不同人員 |
B 、同一產(chǎn)品 | B、 同一產(chǎn)品 |
C 、同一環(huán)境 | C、 不同環(huán)境 |
D 、同一位置 | D、 不同位置 |
E、 同一儀器 | E、 不同儀器 |
F 、短期時(shí)間內(nèi) | F、較長時(shí)間段 |
1.3 GR&R目的是什么
因?yàn)镚R&R只是保證量具的穩(wěn)定性,所以可簡單的理解其目的就是降低量測誤差,使量測值之盡量接近(真值之標(biāo)準(zhǔn)差)。
例:我們抽測100支圓筒的外徑,可得到100組數(shù)據(jù),會(huì)形成一個(gè)分配;如圖(A)
我們知道同一產(chǎn)品在溫度/濕度等等環(huán)境下本身特性上會(huì)發(fā)生一些變異,量測的儀器/工具也會(huì)發(fā)生變異,還有其他的一些隨機(jī)的變異;而這些變異就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)上的誤差;那么我們可以理解:看到的數(shù)據(jù)誤差(σr)可包含產(chǎn)品誤差(σTU)、儀器量測誤差(σ GRR)、其他隨機(jī)誤差(σe)三個(gè)部分。
1.4 GR&R與CPK的關(guān)系
我們先舉一實(shí)例來理解: 一個(gè) 實(shí)際2m的木頭, 用一個(gè)尺子量測20次, 數(shù)據(jù)結(jié)果均為1.8m,可以看到數(shù)據(jù)很平均,尺子量測很穩(wěn)定(GRR很好),但這個(gè)尺子不能使用了,因?yàn)闇?zhǔn)確度很差,而準(zhǔn)確度就需要CPK來衡量;所以一個(gè)好的量具不僅需要驗(yàn)證其穩(wěn)定性(GRR),還要驗(yàn)證其準(zhǔn)確性(CPK)。
GR&R應(yīng)用目的:借助量具量測數(shù)據(jù),驗(yàn)證量具是否可靠?是否好用?還可以計(jì)算出量具的量測誤差;
CPK應(yīng)用目的:大量生產(chǎn)情況下,查看并降低不良率( %→ppm),提高品質(zhì)質(zhì)量(合格→優(yōu)等),找出制程管制方向
2.1 GR&R指標(biāo)與公式
◎GR&R能力指標(biāo)
GR&R :表示量具的能力
%GR&R =量具差異的標(biāo)準(zhǔn)值*5.15/產(chǎn)品規(guī)格公差
%GR&R < 10% ------------------A級 量具精密
10% < %GR&R、 < 30% --------- B級 量具正確
%GR&R > 30% ------------------C級 量具粗劣
注意事項(xiàng):
1.被測物性能需穩(wěn)定,因不穩(wěn)定會(huì)使%GR&R放大;
2.被測物特性之取樣分布宜涵蓋量具之保證范圍;
2.2 GR&R計(jì)算公式
◎GR&R百分比計(jì)算
◎總變異數(shù): TV ◎產(chǎn)品變異: PV ( Products Variance )
◎重復(fù)性: EV ( Equipment Variance )設(shè)備變異
◎再現(xiàn)性: AV ( Appraiser Variance )人員差異
◎重復(fù)性&再現(xiàn)性: R&R
2.3 GR&R的執(zhí)行步驟
要獲取可信的GR&R,需按照--些的標(biāo)準(zhǔn)程序如下:
1.在量測系統(tǒng)使用者中選出2 ~ 3個(gè)評價(jià)人員;
2.抽取10個(gè)零件,以此代表實(shí)際或期望的過程變差;
3.把零件從1 ~ 10編號(hào),但號(hào)碼不為被評價(jià)人所見;
4.如果測量程序文件中有規(guī)定,則對量具作校準(zhǔn);
5.由評價(jià)員A隨機(jī)對10個(gè)零件作測量,由一一個(gè)觀察員記錄測量結(jié)果;
6.由其他評價(jià) 員重復(fù)第5步,隱藏其他評價(jià)員所獲得的讀數(shù);
7.重復(fù)第5和第6步,用不同的隨機(jī)組合測量;
8.對每 個(gè)評價(jià)員的讀數(shù)計(jì)算均值和極差;
9.用GR&R報(bào) 告表記錄零件均值和極差均值;
10.計(jì)算表示設(shè)備變差的重復(fù)性;
11.計(jì)算表示評價(jià)員變差的再現(xiàn)性;
12.計(jì)算GR&R并轉(zhuǎn)換成百分比;
13.計(jì)算零件并轉(zhuǎn)換成百分比;
14.計(jì)算總變差;
2.4 GR&R的優(yōu)先前提
在了解GR&R優(yōu)先使用狀況前,我們該先知道哪些情況不適合GR&R ?
首先,作GR&R時(shí)必須使用同-一樣本、反復(fù)量測;只要有任一樣本無法被反
復(fù)量測,那么基本上都不適用GR&R,這一類的情況中尤其以破壞性測試為
最明顯,因?yàn)闃颖緦?shí)際上已無法被反復(fù)測試;所以凡是破壞性測試,原則上
均不適用GR&R.
GR&R的優(yōu)先使用前提:
1.本質(zhì)上是非破壞性之量測數(shù)值
2.該量測特性之制程能力Cp值明顯不足
在此狀況下,我們必須運(yùn)用GR&R深入探究此時(shí)的制程能力是產(chǎn)品之,真象或假象?
若GR&R> 30% (C級),就表示量測系統(tǒng)不夠精確從而扭曲了產(chǎn)品的真值;那么我
們就應(yīng)立刻著手改善量測系統(tǒng),找出問題癥結(jié),再予以克服,以改善GR&R。
◎特性要因圖
3.1 EV與AV比較判定
◎EV> AV
重復(fù)性:EV(設(shè)備變異) >再現(xiàn)性:AV(人員變異)
(量具需要加以保養(yǎng);
√量具需要重新設(shè)計(jì),以提升適切性;
√量具的夾緊或零 件定位的方式需要改進(jìn);
√存在過 大的零件變異;
◎AV> EV
再現(xiàn)性:AV(人員變異) >重復(fù)性:EV(設(shè)備變異)
√量測人 員需要更好的培訓(xùn)如何使用量具及數(shù)據(jù)讀取方式;
√量具刻度盤上的刻度不清楚或校正不良;
√需要某些夾具協(xié)助評價(jià)人員來提高使用量具的一致性;
3.2 GR&R實(shí)驗(yàn)要求和方法
◎GR&R實(shí)驗(yàn)要求
1、樣品:應(yīng)在能代表整個(gè)作業(yè)范圍的制程中隨機(jī)選取(包括超出規(guī)格的樣品)
2、儀器:確保量測儀器是依照正確的國際認(rèn)可的最新標(biāo)準(zhǔn)得到了校正讀數(shù)值取估計(jì)之最近值;而最小取至最小刻度之1/2 (最小量測單位的-一半)
3、操作者:要得到了良好的教育訓(xùn)練,能熟練正確地操作量測儀器;確保每個(gè)操作者完全明白進(jìn)行GRR分析的每一一個(gè)步驟及注意事項(xiàng);
◎GR&R實(shí)驗(yàn)分析方法
重復(fù)性分析:繪極差圖→計(jì)算控制限→分析控制圖→計(jì)算重復(fù)性
再現(xiàn)性分析:評價(jià)人均值極差→計(jì)算再現(xiàn)性
零件變差分析:計(jì)算均值控制限→分析控制圖→計(jì)算零件變差