在工作过程中,经常有人问SPC/MSA知识点,总想做一些关于测量系统分析(MSA)的总结。但是各种原因没有实现,今天是开始。是的,只能是开始。MSA的内容很多,只能普及一些基本概念和个人感受。希望大家有不同的看法,互相交流。
什么是MSA?
根据个人理解,我举个例子:初中化学课上,我们都学过读试管中溶液的量。为了保证读数的准确性,我们需要保持视线与页面的直线。这是一个简单的测量系统分析问题。
测量系统分析,缩写为MSA,简单的意思是“测量系统的分析”。为了理解MSA的含义,我们可以把它分解成两个部分,一个是“测量系统”,一个是“分析”。
什么是测量系统?
我们知道,测量是一个给被测特性赋值的过程,测量系统实际上是这个赋值过程中所涉及的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员环境等要素的集合。系统中每个元素对测量结果的影响可能是独立的,也可能是相互的。
什么是“分析”?
测量分析的根本对象不是零件,而是测量系统输出的变化。“分析”代表一系列的分析方法。具体方法介绍如下:
二、MSA的目的?
MSA的目的是通过分析测量系统的输出变化来判断测量系统是否可接受,如果不可接受,则采取相应的对策。需要注意的是,世界上没有绝对完美的测量系统,测量系统误差可以减小但不能绝对消除。在品质领域,我们视变异为头号敌人,认为小变异是一种美。但是,在自然界中,变异就是多样性,这本身就是一种美。
三。MSA方法
MSA涉及到很多方法,每种方法都和统计学有关。对于大多数人来说,这些方法往往很难记住,包括我自己。为了理解和记忆,我们先把“变差”剥离,也就是把它结构化,看看哪些指标可以用来表征测量系统的测量变差。
一:
观测总变差=零件间变差+测量系统误差,其中零件间变差是指不同零件间的真实差异,由零件本身决定;测量系统误差是我们MSA的对象,即由测量系统能力决定的测量偏差。
二:
测量误差=准确度+精确度。准确度研究测量变化的波动范围,不考虑与真实值的差异。准确度研究测量的变化和真实值(或参考值)之间的差异。
第三:
a、准确度=重复性+再现性;
b、精度=偏置+稳定性+线性度。
MSA研究变异的指标实际上是上面等号右边的五个,所以MSA方法论包括:
重复性研究:
同一个人,使用相同的设备/方法/设置,在相同的环境中,多次测量相同产品的观察到的劣化;研究主要设备引起的误差。
举个例子:你去买金饰,同一个店员用同一个量具称了三次你喜欢的金饰,你发现三次测量结果波动很大,说明重复性差。
再现性研究:
不同的人使用相同的设备/方法/设置,在相同的环境中测量相同产品的观察到的退化;研究主要人物造成的误差。
理解举例:举上面的例子,然后另一个店员来了,用同样的工具和方法称了同样的金饰三次,发现第一个人测得的平均值和第一个人测得的平均值也相差很大,这就意味着再现性的问题。
偏见研究:
观测平均值与参考值(参考值)之间的差值。
举例:假设金饰的真实价值是50g,但今天你测量了10次,得到的平均值是45g,那么5g的差值就是偏差。
稳定性研究:
当在不同的时间间隔测量偏差时,良好的稳定性意味着测量偏差在任何时间都是相似的。
以上面的例子为例。一个月后,用同样的量具测量了10次真实价值为50g的首饰,平均值为40g,比一个月前少了10g。这说明稳定性很差。
线性研究:
如果测量结果随着量程的变化始终保持较小的偏差,那么测量系统的线性度就很好。
理解举例:对于上述量具,真值为50g的金饰第一次的偏假比是0.5g,200个金饰第二次与真值的偏差是5g,这意味着随着测量范围的变大,偏差越来越大,这个系统的线性很差。
第四,MSA的分辨率不容忽视
即分辨率测量装置的灵敏度(最小刻度)。分辨率高时,可以测量被测物体的微小变化,分辨率低时则不能。比如用最小单位分别为1分米和1厘米的软尺测量一个人的身高,哪个误差更小是不言而喻的。选择测量装置分辨率的一个经验法则是,装置的分辨率,即最小刻度值,至少是被测特性的尺寸规格或工艺变化的十分之一。一般来说,分辨率是由测量设备/装置本身决定的,与人的操作和环境无关。前面金饰的例子有些夸张。也许应该从分辨率的角度去找原因。
5.总结
综上所述,一个完整的MSA过程在逻辑上和理论上应该遵循以下步骤:分辨率->准确度(偏倚、线性、稳定性)->准确度(重复性、再现性)。当然,在实际工作中,会根据不同情况有所侧重。比如在我们公司,涉及到检具、操作工、三坐标机等。三坐标机本身的常规标定也会涉及到分辨率、偏置、线性度和稳定性;检查百分表的应用涉及分辨率的确认;在提交PPAP之前,一般需要做重复性分析;每年的检具三坐标精度校准都涉及稳定性确认。