淺談開展MSA測量系統(tǒng)分析的方法

林建玲

[摘 要]本文介紹測量系統(tǒng)分析的目的、對(duì)測量系統(tǒng)分析項(xiàng)目、測量系統(tǒng)分析的方法、及如何進(jìn)行測量系統(tǒng)分析和測量系統(tǒng)分析遇到的問題及解決辦法進(jìn)行介紹。

[關(guān)鍵詞]測量系統(tǒng)分析 重復(fù)性 再現(xiàn)性

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0316-01

前言：近年來，測量系統(tǒng)分析已逐漸成為企業(yè)質(zhì)量改進(jìn)的一項(xiàng)重要工作。在影響產(chǎn)品質(zhì)量的六個(gè)要素（人、機(jī)、料、法、環(huán)、測）中“測量”因素越來越受到關(guān)注。對(duì)于我們所取得的測量數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠，能否滿足測量要求，那么只有通過測量系統(tǒng)分析才能夠證明測量數(shù)據(jù)的可靠性。

1 測量系統(tǒng)分析的目的

為什么要進(jìn)行測量系統(tǒng)分析？這是因?yàn)閿?shù)據(jù)是測量的結(jié)果，而項(xiàng)目工作的每一個(gè)階段都離不開數(shù)據(jù)，都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和基于數(shù)據(jù)做出決策，因而數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量在很大程度上決定了項(xiàng)目的成敗。所以在開始測量并收集數(shù)據(jù)之前，必須對(duì)測量系統(tǒng)做出分析、評(píng)價(jià)，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析和糾正，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

2 測量系統(tǒng)分析的項(xiàng)目

測量系統(tǒng)分析常見的項(xiàng)目有重復(fù)性和再現(xiàn)性、偏倚、穩(wěn)定性、線性。

2.1測量系統(tǒng)的重復(fù)性是指在盡可能相同的測量條件下，對(duì)同一測量對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測量所產(chǎn)生的波動(dòng)。其反映量具本身的波動(dòng)，其誤差只是由測量儀器本身的固有波動(dòng)引起。合格的測量系統(tǒng)其重復(fù)測量的波動(dòng)要小。

2.2測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性也稱為復(fù)現(xiàn)性或重現(xiàn)性，是指在各種可能變化的測量條件下，對(duì)同一測量部件的同一特性進(jìn)行多次測量，所得結(jié)果的一致性。一般而言，好的測量系統(tǒng)應(yīng)具有良好的再現(xiàn)性，特別是由不同的操作人員使用同樣的檢測儀器對(duì)同一測量對(duì)象測量時(shí)的波動(dòng)要小。

2.3測量系統(tǒng)的偏倚（準(zhǔn)確度）是指測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值。一個(gè)基準(zhǔn)值可通過采用更高級(jí)別的測量設(shè)備（如：計(jì)量實(shí)驗(yàn)室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備）進(jìn)行多次測量，取其平均值來確定。

2.4測量系統(tǒng)的線性指在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。

2.5測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性（飄移）是指測量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測量值總變差；

3 怎樣進(jìn)行測量系統(tǒng)分析

3.1 識(shí)別數(shù)據(jù)類型

在進(jìn)行測量系統(tǒng)分析前首先要識(shí)別測量數(shù)據(jù)的類型，了解了數(shù)據(jù)的類型才能使用合適的方法進(jìn)行測量系統(tǒng)分析。一般數(shù)據(jù)類型有兩種：計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)和計(jì)量型數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)是指不能連續(xù)取值的，如砂眼數(shù)、裂紋處、疵點(diǎn)數(shù)等。計(jì)量型數(shù)據(jù)是可以連續(xù)取值的，如長度、尺寸、溫度等。

3.2 選定測量系統(tǒng)分析方法

測量系統(tǒng)分析常用的方法有Gage R&R研究、專家再評(píng)估、檢驗(yàn)一致性和專家循環(huán)研究。本文重點(diǎn)研究Gage R&R。Gage R&R方法主要用于計(jì)量型數(shù)據(jù)，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是用Gage R&R值。一般Gage R&R值在小于10%以下可接受，Gage R&R值在10%-30%之間為灰色區(qū)域，也許可接受，Gage R&R值大于30%，測量系統(tǒng)需改進(jìn)。同時(shí)還要看可區(qū)分?jǐn)?shù)NDC，當(dāng)NDC大于等于5時(shí)，通常認(rèn)為測量系統(tǒng)可靠。用Gage R&R值作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)還要考慮零件的關(guān)、重特性，對(duì)關(guān)健特性測量系統(tǒng)分析結(jié)果Gage R&R值大于15%時(shí)，我們就要考慮對(duì)這個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

3.3測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性分析方法（簡稱%GR&R%或R&R）

確定研究主要變差形態(tài)的對(duì)象/量具（如：游標(biāo)卡尺、電子秤、硬度計(jì)、千分尺等） 工序量具、產(chǎn)品和質(zhì)量特性；選擇使用極差法，均值和極差法中的其中一種方法對(duì)檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行分析；從代表整個(gè)工作范圍的過程中隨機(jī)抽取樣品進(jìn)行； %R&R測量系統(tǒng)分析的工作人員在進(jìn)行檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)設(shè)備測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性分析時(shí)，必須先對(duì)被分析的檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差分析，同時(shí)所分析的零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差之結(jié)果必須均受控方可進(jìn)行被檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)設(shè)備測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性分析工作；否則該檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)設(shè)備的測量系統(tǒng)不能檢查出零件間的變差且不能將其用于過程控制中。

（1） 零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差分析

①選擇2-3個(gè)操作員（至少2人）在全然不知情的狀況下利用校準(zhǔn)合格的量具對(duì)隨機(jī)抽取的5-10個(gè)樣品進(jìn)行盲測，每個(gè)操作員對(duì)同一樣品的同一特性在盲測的情況下重復(fù)測量2-3次。

②操作員或進(jìn)行%R&R測量系統(tǒng)分析的工作人員將所測量的結(jié)果記錄于“零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差控制圖”上。

③負(fù)責(zé)組織此項(xiàng)測量系統(tǒng)分析研究的工作人員，依據(jù)“零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差控制圖”上的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量特性規(guī)格進(jìn)行計(jì)算和分析，并將其分析的結(jié)果記錄于“零件評(píng)價(jià)人平均值和重復(fù)性極差控制圖”上。

（2）均值和極差法（X-R）

①選擇2-3個(gè)操作員（至少2人）在全然不知情的狀況下利用校準(zhǔn)合格的量具對(duì)隨機(jī)抽取的5-10個(gè)樣品進(jìn)行盲測，每個(gè)操作員對(duì)同一樣品的同一特性重復(fù)測量2-3次。

②操作員或進(jìn)行%R&R測量系統(tǒng)分析的工作人員將所測量的結(jié)果記錄于“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性X-R分析數(shù)據(jù)表”上。

③負(fù)責(zé)組織此項(xiàng)測量系統(tǒng)分析研究的工作人員，依據(jù)“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性X-R分析數(shù)據(jù)表”上的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量特性/規(guī)格進(jìn)行計(jì)算，并將其記錄于“量具重性和再現(xiàn)性X-R分析報(bào)告”上。

（3） 極差法（R）

①選取兩位評(píng)價(jià)人和5個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行分析，每個(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行盲測一次，并將測量結(jié)果記錄于“量具極差法分析表”中（每個(gè)操作員應(yīng)熟悉和了解使用量具的一般操作程序，避免應(yīng)操作不一致而影響測量系統(tǒng)的可靠性），并評(píng)估不同操作員對(duì)量具使用的熟練程度； ②針對(duì)重要特性（尤其指有特殊特性符號(hào)的）測量所使用量具的精度應(yīng)是被測量產(chǎn)品公差的1/10（即其最小刻度應(yīng)能讀到1/過程變差或規(guī)格公差較小者），以避免量具的分辯力不足，而一般特性測量所使用量具的精度應(yīng)是被測量產(chǎn)品公差的1/5；

③負(fù)責(zé)組織此項(xiàng)%R&R測量系統(tǒng)分析研究的工作人員，依據(jù)“量具極差法分析表”的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量特性/規(guī)格進(jìn)行計(jì)算，并將其計(jì)算結(jié)果記錄于“量具極差法分析表”上；必要時(shí)，可將其作成X-R控制圖。

④%R&R接受準(zhǔn)則： a）、%R&R<10%，可接受；b）、10%≤%R&R≤30%，依據(jù)量具的重要性、成本及維修費(fèi)用等因素，決定是否可接受或不可接受；c）、%R&R>30%，不能接受，必須進(jìn)行改進(jìn)。

（4）線性分析法：

在測量系統(tǒng)工作范圍內(nèi)選定5個(gè)產(chǎn)品，它們的測量值應(yīng)覆蓋量具工作范圍；在計(jì)量室或工具間用全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備（精密量具）測量每個(gè)產(chǎn)品10次，并計(jì)算其平均值，然后將其確定為“基準(zhǔn)值”，同時(shí)確定它們各自所取得的“基準(zhǔn)值”是否覆蓋了被檢量具的工作范圍；讓一位經(jīng)常使用該量具的操作員（評(píng)價(jià)人）對(duì)5個(gè)產(chǎn)品以盲測的方式按隨機(jī)抽取 順序分別測量每個(gè)產(chǎn)品各10次（或更多次），并將其測量值記錄于“量具線性分析報(bào)告”中，然后計(jì)算各產(chǎn)品的測量平均值，此值即為每個(gè)產(chǎn)品的“觀察平均值”。

4 測量系統(tǒng)分析遇到的問題和解決方法

4.1 部件數(shù)量不足

在測量系統(tǒng)分析取樣時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到數(shù)據(jù)量不足的問題，我們往往不能在一次湊齊10個(gè)零件，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)量不足的問題，解決這種問題的方法就一是增加測量次數(shù)，可以1個(gè)人測量3-5遍，二是增加測量點(diǎn)，一個(gè)零件選擇多個(gè)位置測量，這樣數(shù)據(jù)量就充分了。

4.2 測具精度不足

在作測量系統(tǒng)分析時(shí)，當(dāng)測量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性非常好的時(shí)候，測量系統(tǒng)分析結(jié)果還是不合格，主要是因?yàn)闇y具的精度不足，測具不能準(zhǔn)確反映零件的真實(shí)狀態(tài)，那么就要考慮更換測具，使用精度高和分辨力高的測具進(jìn)行測量系統(tǒng)分析。

4.3 操作員重視度不足

在測量系統(tǒng)分析時(shí)，還會(huì)遇到操作員每次測量結(jié)果波動(dòng)很大，一致性差，采集這樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量系統(tǒng)分析大部分是不合格的。造成這種情況大部分是零件單向限制一個(gè)最大值，操作員在測量時(shí)認(rèn)為只要不超差就行，因此讀數(shù)時(shí)誤差大、精確度低。這種問題的解決方法時(shí)對(duì)操作者進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的培訓(xùn)，讓他們明確什么樣的數(shù)據(jù)是可用的、有效的。

結(jié)束語

綜上所述，在測量數(shù)據(jù)前開展測量系統(tǒng)分析、評(píng)價(jià)是保證測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提條件。