怎样把MSA同测量器具性能联系在一起?

摘要：测量系统是指为了完成对被测对象质量特性的测量所需要的人员、量具、程序、软件、操作等的集合。建立准确有效的测量系统永远是企业实现质量改进的第一步。本文阐述了测量系统分析的基本内容及方法，通过一个案例介绍利用MSA对企业质量的改进。
关键词：测量系统分析，重复性，再现性
The MSA is used to the quality management
The MS is a gather of operators, instruments, methods, software, environments and so on that has been accomplished to measure the product quality characteristic. Forming an exact and effectual MS is the first step to achieve the corporation quality improvement. The article mainly introduces the basic content and method of MSA and introduces the corporation quality improvement that the MSA is used to pass an example.
Key words：Measurement System Analysis, Repeatability, Reproducibility
一、 引言
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，把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：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广泛地实施了MSA。
二、 MSA 简介
MSA （ Measurement System Analysis ）是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。
MSA主要包括计数型和计量型。计数型测量系统分析主要包括：偏倚（ Bias ）、线性 (Linearity) 和稳定性 (Stability)，它通常用在产品外观检测和破坏性试验。计量型测量系统分析主要就是测量系统的重复性 (Repeatability) 和再现性 (Reproducibility)。一般来说，测量系统的分辨率应为获得测量参数的过程变差的十分之一。测量系统的偏倚和线性由量具校准来确定。测量系统的稳定性可由重复测量相同部件的同一质量特性的均值极差控制图来监控。测量系统的重复性和再现性由 Gage R&R 研究来确定。
注意：Gage R&R分析用的数据必须来自具有适当的分辨率和测量系统误差的测量系统，否则，不管采用什么样的分析方法，最终都可能导致错误的分析结果。在 ISO10012-2 和 QS9000 中，都对测量系统的质量保证做出了相应的要求，要求企业有相关的程序来对测量系统的有效性进行验证。
三、测量系统分析中重复性和再现性操作方法及接受准则
（一）、Gage R&R操作方法
a在测量系统处于统计受控的状态下，随机选定10个标准件或10个样品。标准件或样品的同一质量特性值最好覆盖整个工艺规范要求的区间，并对他们进行任意的编号。特别说明：抽取的标准件或样品的同一质量特性一定要稳定，不能波动很大，若波动，可能导致测量系统分析的结论产生错误。
b在测量系统处于受控的状态下，任意选择3名操作员按照编号顺序对抽取的10个标准件或样品进行盲测，并且每个操作员对同一标准件或样品的同一质量特性重复测量3次。
c测量系统分析员首先对测量数据进行简单的检查，若没有明显的错误，把数据输入MSA软件中，可以得到以下图表。
2、Gage R&R接受准则
a 当R&R低于10%的误差，说明测量系统非常好，测量人员技术水平相当，设备性能稳定，测量系统是完全接受。
b 当R&R在10%-30%时，测量系统是可以接受的，但必须各部门共同对测量系统进行评估，工程部和品保部一定要参加。评估时应根据量具对产品质量的重要性、量具的成本、维修费用等进行，以确定该量具是否是可接受的。
c 当R&R大于30%的误差，测量系统完全不可接受，必须停止生产，进行改进，等到问题解决了，R&R下降，再根据a 、b的接受准则，对系统进行分析，直到认可接受后，才可以生产。
四、MSA 在企业中的应用和讨论


Package mode：SOT-223 Instrument：粗糙度测试仪 Date：2006-8-21
Characteristic：粗糙度 Serial：LF01-001 Operator：沈 静
Specification：≤0.2um 司林平
Following Data： 刘敏亚

=0.00425 DIFF =0.00058 RP=0.08751
Measurement Unit Analysis %TV
Repeatability-Equipment Variation（EV）


=0.00251 %EV=100（EV/TV）
=9.09%
Trials K1
2 0.8862
3 0.5908
Reproducibility-Appraiser Variation (AV)
= 0.00000 %AV=100(AV/TV)
=0.00%
Appraisers 2 3
K2 0.7071 0.5231
Repeatability $ Reproducibility（R&R）
=0.00251 %R&R=100(GRR/TV)
=9.09%

Parts K3
Part Variation（PV）
=0.02752
2 0.7071 %PV=100(PV/TV)
= 99.59%
3 0.5231
4 0.4467
5 0.4030
6 0.3742
Tolerance Variation（TV）

=0.02764 7 0.3534 ndc=1.41(PV/GRR)
=15
8 0.3375
9 0.3249
10 0.3146
All calculations are based upon predicting 5.15 sigma (99.0% of the area under the normal distribution curve) K1 is 5.15/d2, where d2 is dependent on the number of trials (m)and the number if parts times the number of operators (g) which is assumed to be greater than 15. AV-if a negative is calculated under the square root sign, the appraiser variation(AV) defaults to zero(0). K2 is 5.15/d2, where d2 is dependent on the number of operators(m) and (g) is 1,since there is only one range calculation. K2 is 5.15/d2, where d2 is dependent on the number of parts(m) and (g) is 1,since there is only one range calculation. d2 is obtained form table D3,“Quality Control and Industrial Statistics” A.J. Duncan.

图表
根据GR&R的判断原则，从上面的表中，我们一眼看出，Gage R&R为9.09%，小于10%，说明整个测量体系合格，完全可以接受。我们从表中数据可以分析：因为AV为0，EV为9.09%，说明员工操作误差为0，技术技能很好，或者此数据是由仪器自动测试与人员无管；仪器误差为9.09%，误差主要来源于设备。若要提高质量，就必须改进设备技术性能或提高设备精度。我们都知道设备的改进或精度提升一个等级，它的费用相当高，也就增加生产成本，这就要考虑公司生产需要和顾客要求，适当的配备测量仪器来保证产品的质量。
如果Gage R&R值太小，接近于0时，说明测量系统太好，设备精度太高，人员素质太好，表明公司有能力生产更高精度的产品，若用这样的测量系统测量原来的产品，就好想那一把游标卡尺去测量足球的直径，有些浪费资源。这时公司可以改革，生产更高精度的产品，从而获得更多的利益。
如果Gage R&R值在10%—30%之间时，表示可以接受，不过要对测量系统进行评估。在此，观看AV和EV各自大小和公司的实际情况，若AV太大，这表示员工技术能力不够，加强员工培训，提高员工素质，有时工艺要求员工技能很高，培训要大量成本，如果公司能力根本不能承受，则分析利润和生产风险的问题；如果EV太大，说明设备存在问题，首先对设备进行校准和维护，若不是设备性能问题，而是设备精度不够，（一般设备精度是工艺要求的1/10），则提高仪器的精度等级，这样会带来生产成本的增加。这时要分析客户要求和生产风险，若能满足客户要求，风险又小，则接受；反之，不接受。
如果Gage R&R大于30%，则系统不接受，停止生产，必须改进后才能生产。这时要考虑两个方面，即AV和EV。若AV太大，就要加强人员培训，提高人员素质；若EV太大，如把分辨率为0.02MM游标卡尺，去测量要求达到0.01MM的产品，是永远不可能的，那么就必须换成0.001MM的千分尺。
总之，MSA的数据和图形给我们明确地提供了企业改进的项目，分析了测量系统是否符合客户要求和生产工艺的需要，指明企业能否生产客户和工艺要求的产品。
5、结论
在质量控制的整个过程中MSA扮演了非常重要的角色，它是我们产品质量提高，工艺流程改善的重要保证，只有一个合格有效的测量系统，才能保证企业生产符合质量特性和满足客户要求的产品。