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TS16949五大工具之MSA手册.pdf

TS16949五大工具之MSA手册

absmt009
2009-09-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《TS16949五大工具之MSA手册pdf》,可适用于项目管理领域

测量系统分析(MSA)参考手册第三版第一版年月。第二版年月二次印刷年月第三版年月第二次印刷年月版权戴姆勒克莱斯勒公司、福特汽车公司、通用汽车公司中文版版权品士公司前言本参考手册是在美国质量协会(AmericanSocietyforQualityASQ)及汽车工业行动集团(AutomotiveIndustryActionGroupAIAG)赞助下由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析(MSA)工作小组所编写。负责第三版的工作小组成员是DavidBanham(戴姆勒克莱斯勒)、MichealDown(通用汽车公司)、PeterCvetkoeski(福特汽车公司)、GregotyGruska(ThirdGeneration,Inc)、TrippMartin(FederalMorgul)与SteveStahley(SRSTechnicalServices)。以往戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司各有其确保供方一致性的指导文件和格式。但这些指导文件的差异导致了对供方资源的额外需求。为了改善这种状况特别工作组被特许将戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司所使用的参考手册、程序、报告格式以及技术术语进行标准化处理。因此戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意在年编写并通过AIAG发行了MSA手册。第一版发行后供方反映良好并根据实际应用经验提出了一些修改建议这些建议都已纳入第二版和这次的第三版。本手册由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认是QS的一份补充参考文件。本手册可看作是对测量系统分析的一种介绍它并不试图去限制某特定的过程或商品所适用的分析方法的发展。当这些指导文件意在涵盖测量系统通常发生的情况时其中可能还有一些问题没有考虑到这些问题应该由你的顾客的供方质量保证部门(SQA)提出指示。如果不知道如何与有关的SQA部门联系在顾客采购部门的采购人员可以提供帮助。MSA特别工作组衷心感谢:戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁TomSidlik、福特汽车公司副总裁CarlosMazzorin以及通用汽车公司副总裁BoAndersson的领导和委任感谢AIAG在编写、出版和发行本手册中提供的帮助感谢特别工作组负责人HankGryn(戴姆勒克莱斯勒)、RussHopkins(福特汽车公司)、JoeBransky(通用汽车公司)的指导以及ASQ代表JackieParkhurst(通用汽车公司)和美国测试与材料协会(AmericanSocietyforTestingandMaterialsASTMInternational)的协助。因此这本手册才得以编写出来以满足汽车工业界的特殊要求。本手册的版权由戴姆勒克莱斯勒公司、福特汽车公司、通用汽车公司保留所有权年。需要更多的手册可向AIAG订购和/或通过AIAG联系电话:取得在供方组织内使用本手册的部分复制内容的许可。年月前言本参考手册是在美国质量控制协会(ASQC)汽车部及汽车工业行动集团(AIAG)主持下由克莱斯勒/福特/通用汽车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析(MSA)工作小组编写负责第二版的工作小组成员是ReyDaughterty(克莱斯勒)VictorLowe,Jr(福特汽车公司)、主席MichaeHDown(通用汽车公司)、GregotyGruska(TheThirdGenerationInc)。以往克莱斯勒、福特和通用汽车公司各有其确保供方一致性的指导文件和格式。这些指南的差异导致了对供方资源的额外需求。为了改善这种状况特别工作组被特许将克莱斯勒、福特和通用汽车公司所使用的参考手册、程序、报告格式以及技术术语进行标准化处理。因此克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意在年编写并通过AIAG发行MSA手册。第一版发行后供方反映良好并根据实际应用经验提出了一些修改建议这些建议都已纳入第二版。由克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认的本手册可由供方在制造过程和满足QS要求中用来实现MSA技术。本手册可看作是对测量系统分析的一种介绍它并不意图去限制某特定的过程或商品所适用的分析方法的发展。当这些指导文件意在涵盖测量系统通常发生的情况时其中可能还有些问题没有考虑到这些问题应该由你的顾客的供方质量保证部门(SQA)提出指示。如果不知道如何与有关的SQA部门联系在顾客采购部的采购人员可以提供帮助。特别工作组衷心感谢:克莱斯勒汽车公司副总裁ThomasTStallkamp、福特汽车公司副总裁NormanF.Ehlers以及通用汽车公司副总裁HaroldR.Kurner的领导和委任感谢AIAG在编写、出版、分发手册中提供的帮助感谢特别工作组负责人RussellJacobs(克莱斯勒)、StephenWelsh(福特)、DanReid(通用)的指导以及ASQC给与的关心和帮助。因此这本手册才得以编写出来以满足汽车工业界的特殊要求。本手册的版权由AIAG保留所有权年。需要更多的手册可向AIAG订购和/或通过AIAG联系电话:取得在供方组织内使用本手册的部分复制内容的许可。年月MSA第三版快速指南测量系统类型MSA方法章节基本的计量型极差法、均值与极差法、方差分析(ANOVA)法、偏倚、线性、控制图法Ⅲ基本的计数型信号探测法假设试验分析法Ⅲ不可重复的(如:破坏试验)控制图法Ⅳ复杂的计量型极差法、均值与极差法、方差分析(ANOVA)法、偏倚、线性、控制图法Ⅲ、Ⅳ复合的系统、量具或试验标准控制图法、方差分析(ANOVA)法、回归分析法Ⅲ、Ⅳ持续的过程控制图法Ⅲ其它替代的方法Ⅴ其它白皮书可上网查询网址:http:wwwaiagorgpublicationsqualitymsahtml注:关于GRR标准差的应用以往为方便起见一直用的分布宽度(spread)来代表测量误差的“全”宽度也就是乘以一个系数(用GRRσ乘以来代表的全部分布宽度)。分布宽度是由乘数代表即±σ其代表一“常态”曲线的全部分布宽度。如果读者想把总测量变异的范围或分布宽度提高到在计算时请用乘数代替。应注意使用哪一个相乘系数对方程序和结果的正确计算是极关紧要的。如果是用于测量系统变异和公差之间的比较它尤为重要。目录第一章通用测量系统指南第一章第一节引言、目的和术语测量数据的质量目的术语术语总结真值第一章第二节测量过程测量系统的统计特性变差来源测量系统变异性的影响对决策的影响对产品决策的影响对过程决策的影响新过程的接受过程设定控制(漏斗试验)第一章第三节测量战略和策划复杂性确定测量过程的目的测量寿命周期测量过程设计选择的准则研究不同测量过程方法开发和设计概念以及建议第一章第四节测量资源的开发基准协调先决条件和假设量具来源选择过程详细的工程概念预防性维护的考虑规范评估报价可交付的文件在供应商处的资格装运在顾客处的资格文件交付测量系统开发检查表的建议要素第一章第五节测量问题测量系统变差的类型定义及潜在的变差源测量过程变差位置变差宽度变差测量系统变差注释第一章第六节测量不确定度总则测量的不确定度和MSA(测量系统分析)测量的溯源性ISO表述测量中不确定度的指南第一章第七节测量问题分析第二章测量系统评定的通用概念第二章第一章引言第二章第二节选择制定试验程序第二章第三节测量系统研究的准备第二章第四节结果分析第三章简单测量系统推荐的实践第三章第一节试验程序示例第三章第二节计量型测量系统研究指南确定稳定性的指南确定偏倚的指南独立样本法确定偏倚的指南控制图方法确定线性的指南确定重复性和再现性的指南极差法均值极差法均值图极差图链图散点图振荡图误差图归一化直方图均值基准值图比较图数值的计算数据结果的分析方差分析法(ANOVA)随机化及和统计独立性第三章第三节计数型测量系统研究风险分析法解析法第四章复杂测量系统实践第四章第一节复杂的或非重复的测量系统的实践第四章第二节稳定性研究S:单个零件每个循环单一测量S:n≥个零件每循环每个零件单一测量S:从稳定过程中大量取样S:分割样本(通用)每循环单一样本S:试验台第四章第三节变异性研究V:标准GRR研究V:P≥台仪器的多重读数V:平分样本(m=)V:分割样本(通用)V:与V一样用于稳定化的零件V:时间序列分析V:线性分析V:特性(性能)随时间的衰变V:V同时用于多重读数和P≥台仪器第五章其它测量概念第五章第一节量化过度的零件内变差的影响第五章第二节均值极差法附加处理第五章第三节量具性能曲线第五章第四节通过多次读数减少变差第五章第五节GRR的合并标准偏差法附录附录A方差分析概念附录BGRR对能力指数Cp的影响公式图形分析附录Cd*表附录D量具R(重复性)的研究附录E使用误差修正术语替代PV计算附录FPISMOEA误差模型术语参考文献样表索引MSA手册用户反馈过程表格目录控制原理和驱动兴趣点偏倚研究数据偏倚研究偏倚研究的分析偏倚研究偏倚的稳定性研究分析线性研究数据线性研究中间结果量具研究(极差法)方差(ANOVA)表方差分析变差和贡献ANOVA法和均值极差法的比较ANOVA法的GRR报告计数型研究数据表测量系统示例基于不同类型的测量系统使用的方法合并标准偏差分析数据表方差分量的估算σ分布宽度方差分析(ANOVA)ANOVA结果列表(零件ab)观测和实际Cp的对比插图目录长度测量溯源链的示例测量系统变异性因果图不同标准之间的关系分辨力过程分布的分组数量(ndc)对控制和分析活动的影响过程控制图测量过程变差的特性偏倚和重复性的关系稳定性的控制图分析偏倚研究偏倚研究直方图线性研究作图分析量具重复性和再现性数据收集表均值图“层叠的”均值图“不层叠的”极差图“层叠的”极差图“不层叠的”零件的链图散点图振荡图误差图归一化直方图均值基准值图比较图完整的GRR数据收集表量具重复性和再现性报告交互作用图残留图过程举例与测量系统有关的灰色区域具有Pp=Ppk=的过程绘制在正态概率纸上的计数型量具性能曲线计数型量具性能曲线(ab)测量评价控制图(ab)评价测量过程的控制图方法的计算无误差的量具性能曲线量具性能曲线示例绘制在正态概率纸上的量具性能曲线(a,bc)合成标准偏差研究图形分析观测的与实际的Cp(基于过程)观测Cp与实际Cp(基于公差)致谢本手册是许多人多年来负责编写的成果下面列举的只是那些为本手册的开发贡献了大量的时间和精力的少数人。ASQ及AIAG奉献了时间和设施为本手册的发行开发提供了帮助。ASQ汽车部门的代表GreyGruska、以及前修订工作小组的主席JohnKatona一直是编写及以往出版本手册的主要贡献者。本手册第三章的技术部分是在BerneyFlym的指导和促进下由雪佛兰(Chevrolet)产品保证部的KatonaMirkhani首先进行调查并编写的。计量型量具研究是依据GeneralElectic(年ASQC会刊)中RWTraver所发表的论文由JimMcCaslin校对。这些概念被雪佛兰汽车的JimMcCaslin、GregoryGrucka和TomBrunzell扩展到计数型数据研究和量具性能曲线中(年ASQC会刊)。年月BillWiechec将这些技术进行了总结和编辑出版了雪佛兰汽车“测量系统分析”手册。在过去的几年里本手册追加了补充材料。特别是奥斯摩比汽车(Oldmobile)的SherlHansen和RayBenner编写了方差分析(ANOVA)方法和置信区间的文件在八十年代雪佛兰汽车的LarryMarruffo和JohnLazur更新了雪佛兰汽车手册JohnLazur和KazemMirkhani对该手册提出了新的章节并强化了一些概念例如:稳定性、线性和ANOVAEDS的JothiShanker为供方开发人员的准备工作进行更新。其它的新增修改包括:零件内变差的识别与鉴定的观念以及对统计稳定性作了更全面的描述通用汽车公司统计评审委员会完成了这两处修改。最新的改进包括:为符合现行QS文件要求而使用了新的格式更多的说明和范例使本手册让读者方便阅读讨论了测量不确定度的概念增加了原手册编写中没有包括的部分或不存在的内容。这次更新还包括测量系统寿命周期的概念以及促使测量分析成为常规的过程分析。在本次修订中还包括通用汽车公司动力系统(GMPowertrain)内部在年月日所出版的“测量过程:计划、使用或改进”手册中的一部分内容。本手册重新编写小组委员会由通用汽车公司的MikeDown主持成员包括:戴姆勒克莱斯勒公司的DavidBenham、福特汽车公司的PeterCvetkovski、ASQ汽车部门的代表GregGruska、FederalMogul公司的TrippMartin、SRSTechnicalServices公司的SteveStahley。其它来自Minitab公司的YanlingZuo、ASTMInternational的NeilUllman和RockValley大学技术部的GordonSkattum也做出了重要贡献。AIAG为本手册发行的开发贡献了时间和设施。最后代表了通用、戴姆勒克莱斯勒与福特汽车公司的MSA下作小组成员一致同意本文件内容的效力他们的批准签名如下:MichaelHDownDavidRBenhamPeterCvetkovski通用汽车公司戴姆勒克莱斯勒公司福特汽车公司第一章第一节引言、目的和术语第一章通用测量系统指南第一章第一节引言、目的和术语第一章第一节引言、目的和术语引言测量数据的使用比以前更频繁、更广泛。例如现在普遍依据测量数据来决定是否调整制造过程把测量数据或由它们计算出的一些统计量与这一过程的统计控制限值相比较如果比较结果表明这一过程统计失控那么要做某种调整否则这一过程就允许运行而勿须调整。测量数据另一个用处是确定在两个或更多变量之间是否存在重要关系。例如可能怀疑注塑塑料件上的一个关键尺寸和注塑材料的温度有关。这种可能的关系可以通过采用所谓回归分析的统计方法来研究即比较关键尺寸的测量值和注塑材料的温度测量值。探索象这类关系的研究是戴明博士称为分析研究的事例。通常分析研究是增加对有关影响过程的各种原因的系统知识。各种分析研究是测量数据的最重要应用之一因为这些分析研究最终导致更好地理解各种过程。应用以数据为基础的方法的收益很大程度上决定于所用测量数据的质量。如果测量数据质量低则这种方法的收益很可能低。类似地测量数据质量高这一方法的收益也很可能高。为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。测量数据的质量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”类似地如果一些或全部测量数据“远离”标准值那么可以说这些数据的质量“低”。表示数据质量最通用的统计特性是测量系统的偏倚和方差。所谓偏倚的特性是指数据相对基准(标准)值的位置而所谓方差的特性是指数据的分布宽度。低质量数据最普遍的原因之一是数据变差太大。一组测量的变差大多是由于测量系统及其环境之间的交互作用造成的。例如测量某容器内流体的容积使用的测量系统第一章第一节引言、目的和术语可能对它周围的环境温度敏感在这种情况下数据的变差可能由于其体积的变化或周围温度的变化使得这些数据很难解释因此该测量系统不尽理想。如果交互作用产生太大的变差那么数据的质量可能会太低从而造成测量数据无法利用。例如一个具有大量变差的测量系统在分析制造过程中使用是不适合的因为测量系统变差可能会掩盖制造过程的变差。管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。这就是说应着重研究掌握环境对测量系统的影响以使测量系统产生可接受的数据。目的本手册的目的是为评定测量系统的质量提供指南。尽管这些指南足以用于任何测量系统但希望它们主要用于工业界的测量系统。本手册不打算作为所有测量系统分析的汇编。它主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统。许多分析对于其它形式的测量系统也是很有用的并且该手册的确包含了参考意见和建议。对更复杂或不常见的情况在此没有讨论建议咨询有统计能力的资源。测量系统分析方法需要顾客批准本手册没有覆盖。术语不建立一套涉及通用统计特性和测量系统相关要素的术语对测量系统分析的讨论会使人迷惑和误解。本节提供了本手册中使用的这些术语。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()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。第一章第一节引言、目的和术语术语总结标准*用于比较的可接受的基准*用于接受的准则*已知数值在表明的不确定度界限内作为真值被接受*基准值一个标准应该是一个可操作的定义:由供应商或顾客应用时在昨天、今天和明天都具有同样的含义产生同样的结果。基本的设备*分辨力、可读性、分辨率(Basicequipment)√别名:最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测限度√由设计决定的固有特性√测量或仪器输出的最小刻度单位√总是以测量单位报告√:经验法则*有效分辨率(Effectiveresolution)√对于一个特定的应用测量系统对过程变差的灵敏性√产生有用的测量输出信号的最小输入值√总是以一个测量单位报告*基准值(Referencevalue)√人为规定的可接受值√需要一个可操作的定义√作为真值的替代*真值(Turevalue)√物品的实际值√未知的和不可知的见第一章第五节术语定义和讨论。第一章第一节引言、目的和术语位置变差(Locationvariation)*准确度(Accuracy)√“接近”真值或可接受的基准√ASTM包括位置和宽度误差的影响*偏倚(Bias)√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(Stability)√偏倚随时间的变化√一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控√别名:漂移(drift)*线性(Linearity)√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宽度变差(Widthvariation)*精密度(Precision)√重复读数彼此之间的“接近度”√测量系统的随机误差分量*重复性(Repeatability)√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√在固定和规定的测量条件下连续(短期)试验变差√通常指EV设备变差√仪器(量具)的能力或潜能√系统内部变差在ASTM文件中没有测量系统的精密度也就是说精密度不能由一个单值来解释。第一章第一节引言、目的和术语*再现性(Reproducibility)√由不同的评价人使用同一个量具测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差√对于产品和过程条件可能是评价人、环境(时间)或方法的误差√通常指AV评价人变差√系统间(条件)变差√ASTME包括重复性、实验室、环境及评价人影响*GRR或量具RR√量具重复性和再现性:测量系统重复性和再现性合成的评估√测量系统能力依据使用的方法可能包括或不包括时间影响*测量系统能力(MeasurementSystemCapability)√测量系统变差的短期评估(例如“GRR”包括图形)*测量系统性能(MeasurementSystemPerformance)√测量系统变差的长期评估(例:长期控制图法)*灵敏度(Sensitivity)√最小的输入产生可探测出的输出信号√在测量特性变化时测量系统的响应√由量具设计(分辨率)、固有质量(OEM)、使用中的维修及仪器和标准的操作条件确定√总是以一个测量单位报告*致性(Consistency)√重复性随时间的变化程度√一个一致的测量过程是考虑到宽度(变异性)下的统计受控*均性(Uniformity)√整个正常操作范围重复性的变化√重复性的一致性第一章第一节引言、目的和术语系统变差(SystemVariation)测量系统变差可以具有如下特征:*能力(Capability)√短期获取读数的变异性*性能(Performance)√长期获取读数的变异性√以总变差为基础*不确定度(Uncertainty)√关于测量值的数值估计范围相信真值包括在此范围内。测量系统必须稳定和一致测量系统总变差的所有特性均假设系统是稳定和一致的。例如变差分量可以包括第页图所示的各项的合成。标准和溯源性国家标准和技术研究院(NIST)是美国的主要国家测量协会(NMI)在美国商务部领导下提供服务。NIST前身为国家标准局(NBS)是美国计量学最高水平的权力机构。NIST的主要职责是提供测量服务以及保存测量标准从而帮助美国工业界建立可溯源的测量最终帮助产品和服务贸易。NIST直接对许多类型的工业提供服务但主要是那些需要最高水平准确度的产品以及与之相配的生产过程中进行精密测量的工业。国家测量研究院世界范围内大多数工业化国家都拥有自己的NMI和与NIST相近的机构他们为各自国家提供高水平的计量标准或测量服务。美国NIST与其他国家的NMI机构合作以确保在一个国家的测量与其它国家相同。这通常是通过多边认可协议(MRAs)在NMI之间进行国际实验室比对完成的。有一点应该注意这些NMI的能力不同并不是所有类型的测量是在定期的基础上进行比对所以存在着差异。这就是为什么需要了解哪国的测量是溯源的以及是怎样溯源的是很重要的。溯源性在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念。溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。溯源性在ISO国际基本和通用计量学术语(VIM)中的第一章第一节引言、目的和术语定义是:“测量的特性或标准值此标准是规定的基准通常是国家或国际标准通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。”典型的测量溯源性是通过可返回到NMI的比较链建立的。但在工业中的许多情况下测量的溯源性可能与返回到一致同意的基准值或顾客与供应商之间“认同的标准”有联系。与这些“认同的标准”相关的返回到NMI溯源性可能不总是理解得很清楚因此最终测量可溯源到满足顾客需求是很关键的。随着测量技术的发展和工业中精密测量系统的使用在哪里溯源以及怎样溯源的定义是一个不断发展的概念。NMI与不同的国家实验室、量具供应商、科研开发制造商等紧密合作以确保他们的参考标准正确校准并直接溯源到由NMI拥有的标准。这些政府的或私人的工业组织然后使用他们的标准为他们客户的计量、量具实验室、校准工作、或其他初级标准提供校准和测量服务。这种连接或比较链最终达到工厂然后提供测量溯源性的基础。通过这个不间断的测量链又连接返回到NIST的测量称为可溯源到NIST。并不是所有组织在其设施内都有计量或量具实验室需要依靠外界的商业/独立实验室提供溯源性的校准或测量服务。这是一种达到溯源到NIST的可接受的且适当的方法只要商业/独立实验室的能力能够通过如实验室认可等过程得到保证。第一章第一节引言、目的和术语真值测量过程的目标是零件的“真”值希望任何单独读数都尽可能地接近这一数值(经济地)。遗憾的是真值永远也不能确切地得到。然而通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的“基准”值使用较高级别分辨率的测量系统的结果且可溯源到NIST能够使这种不确定度减到最低。因为使用基准作为真值的替代这些术语通常互换使用。但不建议这种互换使用。第一章第二节测量过程第一章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(PFMEA)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。PFMEA的结果转移至控制计划。通过评价过程结果或参数可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。本章的部分内容经允许采用了测量系统分析指南由GFGruska和MSHenphy编写第三代。参见潜在的失效模式及后果分析(FMEA)参考手册第版第一章第二节测量过程遗憾的是工业界传统上视测量和分析活动为“黑盒子”。设备是主要关注点特性越“重要”量具越昂贵。对仪器的有效性与过程和环境的相容性仪器的实用性很少有疑问。因此这些量具经常是不能被正确使用或完全不被使用。测量和分析活动是一个过程测量过程。所有的过程控制管理统计或逻辑技术均能应用。这就意味着必须首先确定顾客和他们的需要。顾客过程所有者希望用最小的努力做出正确的决定。管理者必须提供资源以采购对于测量过程来说是充分且必要的。但是采购最好的或最新的测量技术未必能保证做出正确的生产过程控制决定。设备仅是测量过程的一部分过程的所有者必须知道如何正确使用这些设备及如何分析和解释结果。因此管理者也必须提供清晰明了的操作定义和标准以及培训和支持。依次过程的拥有者有监控和控制测量过程以确保稳定和正确的义务这包括全部的测量系统分析方法量具研究、程序、使用者及环境例如正常操作条件。测量系统的统计特性理想的测量系统在每次使用时应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准相一致。能够产生理想测量结果的测量系统应具有零方差、零偏倚和对所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。遗憾的是具有这样理想统计特性的测量系统很少存在因此过程管理者必须采用具有不太理想统计特性的测量系统。测量系统的质量通常仅仅取决于经过一段时间后产生数据的统计特性。当他们要促成一整体上令人满意的测量系统时其它因素如成本易于操作等也同样重要。但这是所产生数据的统计特性是测量系统质量的决定因素。在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中不一定是最重要的。例如对一个三坐标测量机(CMM)的某些应用最重要的统计特性是“小”的偏倚和方差。一个具有这些特性的CMM将产生与证明过的、可追溯的标准值“很近”的测量结果。从这样一台机器上所得到的数据对分析一个制造过程可能是十分有用的。但是不管其偏倚和方差多么“小”使用CMM机的测量系统可能不能够用于在好的或坏的产品中的分辨接收工作由于测量系统中其他要素带来了其他变差源。有关标准问题的完整讨论见《走出危机》WEdwardaDeming,,,P。第一章第二节测量过程管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的统计特性也有责任确保用那些特性作为选择一个测量系统的基础。为了完成这些需要有关统计特性的可操作的定义以及测量它们的可接受的方法。尽管每一个测量系统可能被要求有不同的统计特性但有一些基本特性用于定义“好的”测量系统。它们包括:)足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的相对于过程变差或规范控制限测量的增量应该很小。通常所知的十进位或比法则表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。)测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最好由图形法评价。)对于产品控制测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性的公差评价测量系统。)对于过程控制测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并且与制造过程变差相比要小。根据σ过程变差和/或来自MSA研究的总变差评价测量系统。测量系统统计特性可能随被测项目的变化而改变。如果是这样则测量系统最大的(最坏)变差应小于过程变差和规范控制限两者中的较小者。测量分析必须要考虑实践和统计的重要性。第一章第二节测量过程变差源与所有过程相似测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由普通原因和特殊原因造成。为了控制测量系统变差:)识别潜在的变差源)排除(可能时)或监控这些变差源尽管特定的原因将依据条件但一些典型的变差源是可以识别的。有多种不同的方法可以对这些变差源表述和分类如因果图、故障树图等但本指南将关注的是测量系统的主要要素。这五个字母SWIPE用来表示归纳的测量系统六个基本要素以确保达到要求的目标。SWIPE代表标准、工件仪器、人、程序及环境。这可以视为全部测量系统的误差模型。要求理解影响这六个方面的因素由此可以控制或排除这些因素。图显示了一张潜在的变差源的因果图。由于实际的变差来源影响一个特定的测量系统它对这个系统来说是唯一的本图所示可作为研究测量系统变差源的一个思考的起点。这五个首字母最初是由MaryHoskins提出的她是一个与Honeywell、Eliwhitney计量实验室及Bendix公司合作的计量学家。参见附录F替代误差模型PISMOEAS标准W工件(如零件)I仪器P人程序E环境第一章第二节测量过程测量系统变异性的影响由于测量系统可以受多种变差源的影响因此相同零件的重复读数也不产生相同或同样的结果。读数之间不相同是由于普通和特殊原因造成的。不同的变差源对测量系统的影响应经过短期和长期评估。测量系统的能力是短期时间的测量系统(随机)误差。它是由线性、一致性、重复性和再现性误差合成定量的。测量系统的性能如同过程性能是所有变差源随时间的影响。这是通过确定我们的过程是否统计受控(如稳定并且一致变差仅由普通原因造成)对准目标(无偏倚)且在预期结果的范围有可接受的变差(量具重复性和再现性(GRR))来完成。这为测量系统能力增加稳定性和一致性。由于测量系统的输出值用于做出关于产品和过程的决定所有变差源的累积影响通常称为测量系统误差或有时称为“误差”。对决策的影响测量了一个零件后可采取的活动之一是确定零件的状态。在历史上它应该确定零件是否可接受(在公差内)或不可接受(在公差外)。另外一种通常作法是把零件进行规定的分类(如活塞尺寸)。在下面的讨论中作为例子使用两种分类条件:在公差外(“坏”)和在公差内(“好”)。对其他分类活动没有限制讨论应用。进一步的分类可能是可返工的、可挽救的或报废的。在产品控制原理下这样的分类活动是测量零件的主要原因。但是在过程控制原理下兴趣的焦点是零件变差是由过程中的普通原因还是特殊原因造成的。第一章第二节测量过程第一章第二节测量过程也就是说考虑到规范限值只要当测量系统误差与规范限值相交时就可能发生对零件作出潜在的错误决定。以下提出三个明显的区域。此处第Ⅰ类区坏零件总是称为坏的第Ⅱ类区可能做出潜在的错误决定第Ⅲ类区好零件总是称为好的对于产品状况目标是最大限度地做出正确决定有两种选择:)改进生产过程:减少过程的变差没有零件产生在Ⅱ区域。)改进测量系统:减少测量系统误差从而减小Ⅱ区域的面积因此生产的所有零件将在Ⅲ区域这样就可最小限度地降低做出错误决定的风险。上述讨论假定测量过程是统计受控并且是对准目标。如果有一种假定被违反那么通过任何观测值做出正确决策的把握就不大。对过程决策的影响对于过程控制需要确定以下需求:*统计控制*对准目标*可接受的变异性第一章第二节测量过程在前一节中已作了解释测量误差可引起对产品产生不正确的决策。对过程决策的影响如下:*把普通原因报告为特殊原因*把特殊原因报告为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定。实际和观测的过程变差之间的基本关系是:σobs=σactualσmsa此处σobs=观测过程方差σactual=实际过程方差σmsa=测量系统方差能力指数Cp定义为σ容差=Cp这可以用上面的等式替代而得到观测过程和实际过程指数之间的关系:(Cp)obs=(Cp)actual(Cp)msa假定测量系统统计受控而且对准目标实际过程Cp可以与观测Cp用图形法比较。因此观测的过程能力是实际过程能力加上测量过程造成的变差的合成。为了达到规定的过程能力目标需要测量变差因子分解。例如如果测量系统Cp指数是为了计算的(观测)指数为实际过程需要Cp大于或等于。如果测量系统Cp本身是最终结果也要求是那么过程必须完全没有变差这显然是个不可能的条件。此处讨论使用Cp结果也支持性能指数Pp。参见附录B公式和图表。第一章第二节测量过程新过程的接受当有一个新过程如机加工、制造、冲压、材料处理、热处理或采购总成时作为采购活动的一部分经常要完成一系列步骤。这通常包括在供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的研究。如果在任何一方使用的测量系统与在正常情况下使用的测量系统不一致那么就会发生混乱。最通常的情况包括使用不同的仪器在供应商一方使用的比生产用的(量具)分辨率高。例如在采购时用一个三坐标测量机测量零件但在生产中用一个高度量具。在采购时用电子天平或实验室机械天平测量(称重)但在生产中用简单的机械天平。在采购时使用的(高等级)测量系统的GRR为%且实际过程Cp为的情况下在采购时观测过程Cp将为。当这过程是在生产场地使用生产用的量具来研究时会观测到更大的变差(也就是说一个较小的Cp值)。例如如果生产量具的GRR为而实际过程能力Cp值还是则观测到的过程能力Cp值将为。最坏的情况是使用了不合格的生产用量具。如果测量系统的GRR是(但是并不知道这一事实)那么观测到的Cp值将是。观测到的Cp值由到之间的区别就是由测量系统的不同所造成的。如果不能了解这一情况可能要努力地寻找新的过程在什么地方出错了当然这些努力是白费的。对这个问题的讨论假设没有样件的变差。事实上是一个期望值实际的结果会在其周围变化。第一章第二节测量过程过程作业准备控制(漏斗试验)通常生产操作是在一天的开始时使用单个零件来检验过程是否对准目标。如果测量的零件在目标外就调整过程。然后在一些情况下测量另一个零件并且可能再次调整过程。戴明博士把这种类型的测量和做决策称为干预。有一个零件的精密金属涂层的重量控制目标为克的情况。假设从用于确定重量的天平得到的结果在±克变化但由于从来没有进行测量系统分析所以对这一点不了解。操作指导书要求操作者以一个样件为基础在作业准备时及每小时对重量进行验证。如果重量在此期间超过克操作者再次设定过程。作业准备时假设过程运行为克但由于测量误差操作者观测为克。根据指导书操作者试图向上调整过程克。为了对准目标现在过程运行为克。当操作者这次检查作业准备时观测到克因此允许过程运行。过程的过度调整会增加变差并会持续影响。这是戴明博士用于描述干预影响的漏斗试验的一个示例。测量误差只是把这些问题复杂化。漏斗试验的四项规则是:规则除非过程不稳定否则不作调整或不采取行动。规则:在上次进行测量的相反方向以等量调整过程。规则:对准目标重新设定过程。然后在目标的相反方向以等量调整过程。规则:调整

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