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测量系统分析MSA详细解读

2019/11/11 11:54:43 标签:   MSA   测量系统分析       浏览:633

信华科技(厦门)有限公司  特约撰稿人:吴健康   

    在QS9000(或ISO/TS16949等)汽车业质量体系中,均具有针对测量系统分析的强制性要求,亦即:企业除应对相关量具(或测量仪器)执行至少每年一次的定期校正以外,还必须对其实施必要的“测量系统分析”(即:MSA)


    MSA目前除了已被汽车零组件生产企业所应用之外,同时也被广泛运用于其他行业。
    MSA的目的是:汽车整车厂(顾客)认为汽车零组件生产厂家若仅针对量具定期“校正”,并不能确保产品最终的测量品质,“校正”只能代表该量具在特定场合(如校正场所)的某种“偏倚”状况,尚不能完全反映出该量具在生产制造现场可能出现的各种变差问题;因此,对于汽车零组件生产企业来说,为避免可能存在的潜在零件质量问题及顾客车辆可能因此而被“召回”的风险,必须对相关的“测量系统”进行分析。


     由于MSA作业的繁杂性,大多企业在执行MSA时均感到困扰;当然,这种困扰主要是来自于人力资源的不足以及人员对MSA的不理解等方面;另外,由于MSA能够直观地反映现用量具的问题点,亦可能导致该量具无法再投入使用的风险(尽管该量具的“校正”结果为正常)。


      针对测量系统的分析可被分为“计数型”及“计量型”测量系统分析共两类;由于“计数型”测量系统的分析方法较为简单,故在此处不作说明,而仅介绍“计量型”测量系统分析的运作方法;当然,在此所介绍的这一方法均已在实践中获得良好应用并得到修订提高,以至于可以达到简单、易于理解和便于操作的效果,同时亦完全符合美国三大汽车厂(戴姆勒克莱斯特、福特、通用)所制定《测量系统分析》的要求。
    有必要先明确的一此概念:
    测量系统:系指用来获得测量结果的整体(可能包括:量具、测量者、测量方法等);
    “计量型”数据:测量后所给出的具体测量数值;
    “计量型”测量系统分析的途径:包括“稳定性”、“重复性”、“再现性”、“偏倚”及“线性”(五性)的分析、评价;
    稳定性:系指测量系统变差随时间变化的结果;
    重复性:系指于测量某零件的某一特性时,一位测量者同一量具多次执行这一测量所获得的变差结果;
    再现性:系指于测量某零件的某一特性时,由不同测量者使用同一量具执行这一测量所获得的变差的结果;
    偏倚:系指测量所得数值与基准值之间的差距;
    线性:系指在量具预期工作量程内,各量测数据与相应基准值之间的差值(偏倚)之变化情况;
    量具的分辨力:若被测特性的变差要求为0.01,测该量具应能读出0.001的变化(分辨能力),即:量具的分辨能力应至少能直接读取被测特性预期变差的十分之一


    执行“计量型”测量系统分析初步:
    执行测量作业的人员,均应经过必要的量具使用、维护训练,不致于出现因人员操作问题所造成的测量误差;


    拟执行分析的量具均已经过“校正”(于“校正有效期”之内),同时其分辨力亦能符合要求;
    本企业已确定了相应的“测量系统分析计划”(该计划谨用于明确拟执行分析的具体量具以及担当者、开始日期和预计完成日期等);


    “计量型”测量系统之稳定性、重复性、再现性、偏倚、线性(五性)分析可同时进行,亦可逐项进行(为拿取时间通常采用同步方式)。


    三、“计量型”测量系统分析运作办法:
    需按照上述所拟“测量系统分析计划”进行,并由各项分析之担当者负责取样:
    “稳定性”分析方法:
    取样:可选择标准件作为测量样本(如:块规、标准样件等);
    测量执行者:该量具的现行使用者;
    测量:每天(或每班)对相关样本进行一次测量,且每次测量4遍(得一组数据),并记录数据;需要至少测量25组数据;
    由该项分析之担当者使用X&R控制图进行描点分析、判定,其判定准则如下:
    ·不能有点超出上、下控制线;
    ·不能有连续7点位于平均值一侧;
    ·不能有连续7点上升或下降;
    ·不能有显著多于2/3以上的描点位于控制线中间1/3区域;
    ·不能有显著少于2/3以下的描点位于控制线中间1/3区域;
    当有违背上述“判定准则”时,该量具的“稳定性”则不可接受(有待进行维修或更换);


    2.“重复性”和“再现性”分析方法:
    取样:从现行产品中取样,共取10个产品(零件);
    测量执行者:选三位测量执行者,且使用同一个量具(拟用于分析的量具);
    测量:每位测量者对各样品测量3遍;
    由该项分析之担当者记录上述测量结果,并计算出如下数据:
    各测量结果的均值X及极差R(每位测量者所测结果);
    依以上数据另需计算出:
    Rp—由各零件均值所组成之数列的极差;
    R—三位测量者所测值的平均极差的均值;
    XDIFF—三位测量者所测数据之最大均值与最小均值之差;
    UCLR=2.58*R
    LCLR=0
    再从上述结果,计算出如下数据:
    设备变差EV=3.05R
     人员变差AV=(2.7*XDIFF)2(EV2/30)
    零件变差PV=1.62*Rp
     重复性及再现性R&R=EV2+AV2
     总变差TV=R&R2+PV2
    最终通过上述数据计算出“%R&R”值;
    %R&R=100[R&R/TV]
    (5)运用“%R&R”判定该量具“重复性及再现性”是否适宜:
    ·%R&R<10%:则该量具可接受(适宜);
    ·10%≤%R&R≤30%:需根据该测量作业的重要程度来判定是否适宜;
    ·%R&R>30%:该量具不可接受(不适宜)。


    3.“线性”和“偏倚”的分析方法:
    取样:取5个大小不一的零件或标准件(如:块规、标准样件等);
    其中:最小测量特性≤该量具正常作业之预计的最小测量值;
    最大测量特性≥该量具正常作业之预计的最大测量值;
    测量者:该量具的使用者;
    基准植Xi的确定:
    对各样品测10次,求得其平均值,以作为“基准值”;
    若为标准件(如块规等),可直接取其标准值;
    测量:由选定的测量者对每个样品(共5个)各测量12次,并记录结果;
    由该项分析之担当者对上述测量数据进行汇总和计算:
    ·各样品零件公差或计算出6б;
    ·各样品基准值Xi;
    ·各样品测量数据(12个)之平均值Mi
    ·各样品偏倚平均值Yi=MiXi
    ·各样品“偏倚%”=100*Yi/过程变差(“过程变差”可使用6б或各样品的零件公差)。
    线性计算:
    %线性=[∑Xi*Yi(∑Xi*Yi/n)]/[∑Xi2/n(∑Xi)2/n]*100%
    (或直接在电脑依据上述公式予以设定后直接计算得出);


    (7)“偏倚”判定准则:
    ·偏倚%≤10%:可用于测量重要特性;
    ·偏倚%≤30%:可用于测量一般特性;
    ·偏倚%>30%:该量具不可接受;


    (8)“线性”判定准则:
    ·线性%≤5%:该量具可接受;
    ·线性%≤10%:应根据该测量的重要程度决定是否可接受;
    ·线性%>10%:该量具不可接受。
    四、在执行“计量型”测量系统分析时,应对上述“五性”作出全面的分析,除非本企业具有前期可作利用的该测量系统之分析结果或获得顾客的特别许可。


    由于测量系统分析作业是为了追求一种更可靠的测量品质,因此,作为企业在运用这种分析手法之前,内部应有至少一、两位人员能够较全面地理解美国三大车厂之《测量系统分析》,并可将其中的参考表单加以修整,以运用于上述方法之中。


    企业在运用“测量系统分析”时,可能面临针对测量系统的“可接受”或“不可接受”之判定,当出现“不可接受”时,企业必须对测量系统之各方面可能存在的问题点进行检讨,假若人员操作不存在缺失,同时亦排除被测量之样品零件的变异,那么该企业就只能更换或维修现有的量具了,否则将不能满足汽车业顾客的要求。

当然,对于一家遵从美国三大车厂QS9000要求(或遵从ISO/TS16949要求)的中小型汽车零组件生产厂家,当遇到新产品,产品的变更或量具更换等情况时,应开展“测量系统分析”,这是一项强制性规定;同时,由于在QS9000(或ISO/TS16949)之中除了必须执行“测量系统分析”之外,另在“产品质量先期策划(APQP)”中还有“控制计划(CP)”、“潜在失效模式及后果分析(FMEA)”和“生产件批准程序(PPAP)”,并要求在制程中应用“统计技术(SPC)”等,都需要企业在人力资源方面予以支持;但无论如何,对企业而言,仍然需要将所有面临的作业变得简单易懂,以便可使仅具有一般知识水准的人员均能予掌握自如;本文所介绍的MSA运作方法也就是出自于这一目的,以使企业易于操作,并降低运作成本。