4MSA分析.doc
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4、了确保应用测量数据所得到的收益大于获得它们所花的费用,就必须把注意力集中在数据的质量上。测量数据质量由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。例如,假定用在稳定条件下运行的某测量系统,得到某一特性的多次测量数据。如果这些测量数据与这一特性的标准值都很“接近”,那么可以说这些测量数据的质量“高”,类似地,如果一些成全部测量数据“远离”标准值,那么可以说这些数据的质量“低” 在本手册使用以下术语: 测量定义为赋值(或数)给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。这个定义由CEisenhart(1963)首次提出。赋值过程定义为测量过程,而赋予的值定义为测量值。 量具:任何
5、用来获得测量结果的装置,经常用来特指用在车间的装置;包括通过不通过装置。 测量系统:是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合;用来获得测量结果的整个过程。 根据定义,一个测量过程可以看成是一个制造过程,它产生数值(数据)作为输出。这样看待测量系统是有用的,因为这可以使我们运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。位置变差 准确度 “接近”真值或可接受的基准值 ASTM包括位置和宽度误差的影响 偏倚 测量的观测平均值和基准值之间的差异 测量系统的系统误差分量 稳定性 偏倚随时间的变化 一个稳定的测量过程是关于位置
6、的统计受控 别名:漂移 线性 整个正常操作范围的偏倚改变 整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系 测量系统的系统误差分量 重复性 由一位评价人多次使用一种测量仪器,测量同一零件的同一特性时获得的测量变差 再现性 由不同的评价人使用一个量具,测量同一零件的同一特性时产生的测量平均值的变差 第二节 测量过程 为了有效地控制任何过程变差,需要了解: 过程应该做什么 什么能导致错误 过程在做什么 规范和工程要求规定过程应该做什么。 过程失效模式及后果分析(PEMEA)是用来确定与潜在过程失效相关的风险,并在这些失效出现前提出纠正措施。PEMEA的结果转移至控制计划。 通过评价过程结果或参数,可
7、以获得过程正在做什么的知识。这种活动:通常称为检验,是用适当的标准和测量装置,检查过程参数,过程中零件,已装配的子系统,或者是已完成的成品的活动。这种活动能使观测者确定或否认过程是以稳定的方式操作并具有对顾客规定的目标而言可接受的变差这一前提。这种检查行为本身就是过程。 通用过程操作 测量过程 测量值测量分析决定需要控制的过程 输入 输出第三节 测量战略和策划有些情况下,由于被测量零件包括的风险或因为测量装置的成本和复杂性,(OEM)顾客可能使用APQP过程和小组决定供应商的测量战略。复杂性 测量系统的类型、复杂性和目的可以推动不同水平的项目管理、战略的策划、测量系统分析或其他测量选择、评价和
8、控制的特殊考虑,简单的测量工具和装置(例如,天平、卷尺、固定限制或计数型量具)可能不要复杂或关键的测量系统(例如,标准或基准,CMM,试验台,自动在线测量,等)要求的管理的水平、计划或分析。根据给定的产品或过程条件,任何测量系统可能需要或多或少的战略策划和检查。做出适当水平的决策将留给由测量过程和顾客委派的APQP小组。测量过程设计选择的准则小组需要评价子系统或零件的设计并识别重要特性。这些是以顾客要求和子系统或零件对整个系统的功能性为基础的。如果重要的尺寸已经识别,评估测量这些特性的能力。例如,如果塑料注射模具成型零件的重要特性在模具分型线,尺寸的检查会很难并且测量变差会比较高。与这些相近的
9、获得信息方法是利用潜在失效模式分析(FMEA)过程对量具设计风险区域进行分析,从对零件的测量能力到功能量具(设计和过程FMEA)。这有助于维护和校准计划的制定。制定流程图用来显示零件总成或子系统的制造关键过程步骤。在过程的每一步确定关键的输入和输出。这将对在过程位置受影响的测量仪器的标准和要求的制定有帮助。测量计划、测量类型清单都出自这一研究。研究不同测量过程方法在购买新设备之前应研究当前的测量方法。已经证实的测量方法可以提供更可靠的操作。如可能,使用已有证实追溯记录的测量设备。第四节 测量资源开发基准协调理想地,当前流行使用几何尺寸和公差(GDT),贯穿制造过程和测量系统的基准需要协调(如同
10、样的),这一需要应在APQP过程的非常早期建立。根据具体的组织特点,最初的职责是属于产品设计工程师、尺寸控制等。当基准计划与整个制造过程不匹配,特别是测量系统,可能测量错误的事项,有配合问题等,导致对制造过程的无效的控制。第五节 测量问题 在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题:1测量系统必须显示足够的灵敏性。 首先,仪器(和标准)具有足够的分辨力吗?分辨力(或等级)在设计时确定,并选择一个测量系统时作为基本出发点。“十份制的应用示例,它规定了仪器的分辨力应能将公差(或过程变差)分成十份或更多份。 其次,测量系统具有有效的分辨率吗?与分辨力有关,确定测量系统是否对探测产品或过程变差在一定的应
11、用及环境下的变化具有灵敏性。2测量系统必须是稳定的。 在重复的条件下,测量系统变差归因于普通原因而不是特殊(不规则的)原因。 测量分析者必须经常考虑到这一点对实际应用和统计的重要性。3统计特性(误差)在预期的范围内一致,并足以满足测量的目的(产品控制或过程控制)。长期存在的将测量误差只作为公差的一个百分数来报告的传统方法,不能适应强调战略上的和持续的过程改进的市场挑战。当过程改变和改进时,必须重新评价一个测量系统,以确定其是否达到预期的目的。了解测量的目的并应用恰当的评价,对组织机构(管理部门、测量计划者、生产操作者以及质量分析者)都是重要的。测量系统变差的类型我们经常假定某些测量是准确的,而
12、且分析及结论也常常基于这种假设。一个人也许没有意识到测量系统中存在着影响单次测量结果的变差,它进而又影响随后基于这些数据的决策。测量系统误差可以分成五种类型:偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性。第六节 测量不确定度 测量不确定度是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。该术语传统上仍保留许多在计量学或量具实验室内完成的高准确度测量中,质量系统标准如QS9000或ISO/IEC、TSl6949要求:“测量不确定度已知,并与所需的任何检验、测量或试验装置的测量能力相一致。 本质上,不确定度是赋值给测量结果的范围,在规定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量,
13、不确定度是测量可靠性的定量表达。这个概念的一个简单的表达是:真测量值=观测到的测量值(结果)U U是一个被测量对象和测量结果的“扩大不确定度”术语。扩展不确定度是测量过程中合成标准误差(uc),或合成误差的标准偏差(随机的和系统的)。乘以一个代表所希望的置信度范围的正态分布的分布系数(K)。正态分布经常在测量系统中用作一个原理性假设。ISO/IEC测量中不确定度指南确定了足以代表正态分布的95的不确定度的分布系数。通常认为K=2:UKUC 合成标准误差(uc)包括了在测量过程中变差的所有重要组成部分。在大多数情况下,按着本手册完成的测量系统分析的方法可用来定最确定测量不确定度的众多来源。通常,
14、大多数重要的误差合成部分可用2性能定量表示。其它重要的误差源根据实际测量的情况来采用这些方法。不确定度的描述必须包括识别所有重要误差和允许被重复测量的足够的范围。一些不确定度描述将通过长期、其它短期、测量系统误差而产生。然而,简单的表达式能被定量表示为:U 2性能2其它重要的是要记住测量的不确定度是在测量时间上测量值可能变化多少的一个简单估计值。要考虑在测量过程中所有重要的测量变差源加上校准、基准、方法、环境及其他前面没有考虑到的因素的重要误差。在许多情况下;,这个估计将使应用MSA和GRR法来定量确定这些重要的标准误差。定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所预计的准确度是适宜的
15、。测量的不确定度和MSA(测量系统分析)测量不确定度和MSA(测量系统分析)的主要区别是:MSA的重点是了解测量过程,确定在测量过程中的误差总量,及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性。MSA促进了解和改进(减少变差)。不确定度是测量值的一个范围,由置信区间来定义,与测量结果有关并希望包量的真值。测量的溯源性可溯源性是一个测量特性或一个标准值,借助它能将测量通过由都具有所述的不确定度的各种比较组成的不间断链与所举例的参考资料相联系,这些参考资料通常是国家或国际标准。因此理解该不间断链每一个环节的测量不确度是基础。如果同时将测量过程和溯源链引起测量变差短期源和长期源都包括进来,并确保考虑了
16、溯源性的所有效果,就能够评价出测量系统的测量不确定度。这样又可以相应的减少测量的相关问题。ISO表述测量中不确定度的指南ISO测量不确定度表述指南(GUM)是一个怎样评价和表达某一个测量不确定度的指南。该指南就怎样能对测量不确定度的来源进行分类和合成向用户提供理论上的理解并确定指南,该指南应该被认为是一个高水平的参考文件,而不是一个“怎么去做”的手册。该指南是向用户在一些更先进的议题上提供一个指导。例如:变差源的统计独立性、灵敏度分析、自由度等,这在评价更复杂、多参数测量系统时是很关键的。第七节 测量问题分析 第一步 识别问题 当测量系统工作时,无论任何过程,清楚地定义问题是重要的。对于测量问
17、题,它可以用准确度、变差、稳定性等形式来体现。要做的重要事情是努力将测量变差和其贡献与过程变差相分离(可以立足于过程,而不是测量装置做出这个判断)。问题的表述应该是任何人都能理解并能够对问题起作用的一个充分的操作性定义。第二步 确定小组 在这种情况下,问题解决小组将依据测量系统和问题的复杂性而定。一个简单的测量系统可能只需要二三个人。当该系统和问题更复杂时,小组在规模上可能需要扩大(最大的小组成员应限制在十个人以内)。小组成员和他们代表的职能需要在问题解决表中予以明确。第三步 测量系统和过程的流程图 小组成员应该评审所有已有的测量系统和过程流程图。这将导致可能要对测量和它们与测量过程的相互关系
18、的已知和未知的信息进行讨论。制定流程图过程就可以识别是否对该小组补充成员。第四步 因果图 小组成员应该复审所有已有的有关测量系统的因果图。这在某些情况下就可能解决问题或部分解决问题。同样,这也会引起对已知和未知的信息进行讨论。小组成员应该用专业知识来初步识别那些对问题贡献最大的变量。为使结论具体化应该作补充研究。第五步 计划实施研究措施(PDCA) 计划实施研究措施是一个科学的研究形式。计划各种试验、收集数据、建立稳定性、作各种假设并加以证实,一直到获得适当的解决。 第六步 可能的解决方法和对纠正的验证 将各步骤和解决方法文件化以对决定过程作出记录。进行初步研究以确认解决方法。这可以用试验设计
19、的形式来确认解决方法。此外,还可以随时间的变化作额外的研究,包括环境和材料变差。第七步 使更改制度化 最后的解决方法在报告中文件化,然后,通过适当的部门及其职能来更改过程,以便在将来不再发生该问题。这可能需要在程序、标准及培训材料上做出更改。这是整个过程中最重要的步骤之一,因为大多数问题在以前某一时间已发生。第二章 测量系统评定的通用概念 第一节背景 需要对两个重要的方面进行评定:1) 验证在适当的特性位置正在测量正确的变量。另外,还要识别与测量相互依赖的任何关键的环境因素。如果测量的是错误的变量,那么无论测量系统多么准确或多么精密,仅是消耗资源而不能提供收益。2) 确定测量系统需要具有何种统
20、计特性才是可接受的。为了做出这样的确定,很重要的一点是要知道数据将被怎样使用。因为如果不了解这一点的话,就不能确定恰当的统计特性。统计特性确定之后,必须对测量系统进行评定,以便了解它实际上是否具有这些特性。了解测量过程,以及该过程是否满足要求? 第1阶段试验是一项评定,用以验证是否按照测量系统的设计规范,在适当的特性位置正在测量正确的变量。另外如果有与测量相互依赖的任何关键的环境因素,也要考虑。第1阶段可以利用从统计角度设计的实验来评价操作环境对测量系统参数的影响(例如偏倚、线性、重复性和再现性)。第1阶段的试验结果可能表明操作环境对测量系统的总变差不是很明显。此外测量装置可归因于偏倚和线性的
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