《基于MSA方法的测量系统误差分析研究》.docVIP

1 绪 论 1.1 测量系统分析介绍 测量系统分析，简称MSA（全称为Measurement System Analysis），使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分。 测量系统的误差由稳定条件下运行的测量系统多次测量数据的统计特性：偏倚和方差来表征。偏倚指测量数据相对于标准值的位置，包括测量系统的偏倚、线性和稳定性；而方差指测量数据的分散程度，也称为测量系统的RR，包括测量系统的重复性和再现性。 1.1.1 MSA的术语 （1）测量系统（Measurement System） 测量系统是对测量单位进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。 测量系统可分为两类分别为“计量型”测量系统分析和“计数型”测量系统分析。前者测量后能够给出具体的测量数值；后者只能定性地给出测量结果。 “计量型”测量系统分析通常包括五类的分析和评价，它们分别为：“偏倚”、“稳定性”、“线性”、“重复性”和“再现性”。在测量系统分析的实际运作过程中，可以分别进行，也可以同时进行，根据具体使用情况而定。 （2）偏倚（Bias） 偏倚是指对相同零件上同一特性的观测平均值与真值（参考值）的差异，是测量系统的系统误差所构成。 （3）稳定性（Stability） 稳定性（或漂移）是指经过一段长期时间下，用相同的测量系统对同一基准或零件的同一特性进行测量所获得的总变差。也就是说，稳定性是整个时间的偏倚变化。 （4）线性（Linearity） 线性是在测量设备预期的工作（测量）量程内，偏倚值的差异。线性可被视为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。 （5）重复性（Repeatability） 传统上将重复性称为“评价人内部”的变异。重复性是用一个评价人使用相同的测量仪器对同一零件上的同一特性，进行多次测量所得到的测量变差；它是设备本身的固有的变差或能力。 （6）再现性（Reproducibility） 传统上将再现性称为“评价人之间”的变差。通常将再现性定义为用不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品上的同一特性，进行测量所得的平均值的变差。 （7）量具RR或GRR 量具的RR是结合了重复性和再现性变差的估计值。换句话说，GRR值等于系统内部变差和系统之间变差的和。 1.2 MSA的概况 1.2.1 MSA的起源 1995年，美国三大汽车公司共同提出了QS-9000质量体系，作为主要附件的五本参考手册之一。首次完整地、明确地提出了测量系统分析的理念。奠定了MSA的基础。但为了便于在企业中尤其是在汽车行业等以批量生产为特征的企业中执 行和推广，相应的拓展工作仍在继续。1999年，由知名的德国统计分析软件Q-DS公司牵　 头，组织欧美11家汽车工业巨头共同编写“测量系统能力(MSC, Measurement Systems Capacity ）”这一技术指导手册，使MSA的贯彻、执行更具可操作性。 1.2.2 MSA的发展 测量系统分析在现代企业质量保证体系中占有重要地位，企业在进行以ISO9000系列、QS9000和VDA6.1为代表的质量认证时，都被要求确保“监视和测量装置的控制”。近几年来,汽车制造业在贯彻ISOTS16949标准时，更明确地提出了测量系统分析。 近年来，测量系统分析已经逐渐成为企业质量改进中的一项重要工作，企业界和学术界都对测量系统分析给予了足够的重视。测量系统分析也已成为美国三大汽车公司质量体系QS9000的要素之一，是6σ连续质量改进计划模式即为：确认(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、改进(Improve)和控制(Control),简称DMAIC。 市场的需要推动了MSA在企业质量管理中的应用。随着越来越多的跨国公司进入中国市场投资建厂，为了降低成本，它们都在加速采购本地化的进程。在选择和评估供应商时，这些企业都非常重视供应商的质量保证体系，并把SPC（统计过程控制）和MSA（测量系统分析）的应用状况作为衡量供应商提供稳定的符合要求的产品的能力的重要参考指标。同时，这些成功企业的自身实践也证明SPC和MSA的成功运用是保证企业的质量保证体系稳定有效运作，提升企业竞争力的关键。为了在未来的市场竞争中获胜，许多市场意识超前的企业已经在企业质量管理中实施MSA，并加大SPC的应用。 企业MSA应用中大量的数据需要处理，传统的手工计算方法已经不能满足复杂的计算要求，计算机硬件价格的下降和市场的需要，促成了MSA计算机软件的出现。 MSA软件把信息技术与MSA分析方法融合起来，以直观的图表分析加数字分析结果的方法来