淺談測量系統(tǒng)分析(MSA)(一):幾個基本概念

測量的重要性是不言而喻的丹泉,中國也有落于杭州的中國計量大學來專門研究測量汪拥,因為我們所有的決策都是基于數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)是由測量得來的动看,數(shù)據(jù)錯了,決策也就錯了洞慎。為了保證得到可靠的痛单、可信的數(shù)據(jù),也有專門的工具來評估測量過程劲腿,這就是測量系統(tǒng)分析(MSA),無論你從事的什么行業(yè)旭绒,汽車、電子焦人、家電甚至航空挥吵、航天,我想大家都接觸過這個工具花椭,并且每天都在使用它忽匈。今天我們就澄清一下幾個關(guān)鍵的概念性問題。

首先矿辽,我們要討論一下丹允,為什么叫測量系統(tǒng)分析,而不叫測量儀器分析呢嗦锐?我們可以從測量誤差的來源來理解這個問題嫌松、眾所周知,測量的目的是無限地接近被測對象的真值或參考值奕污,但我們永遠也得不到這個值萎羔,也就是說測量總是有誤差的,測量誤差就是測量過程最大的敵人碳默。那么誤差的來源有哪些贾陷?這一點非常類似于制造過程的變差來源,也就是4M1E嘱根。

1st M, ( Machine), 在這兒指的就是測量裝置髓废。任何測量裝置也是通過一定的制造工藝生產(chǎn)出來的,既然是生產(chǎn)该抒,比必然有偏差慌洪,無論用多么精密的機加工設(shè)備,多么精密的電子元器件凑保,制造誤差是不可避免的冈爹,而且越復雜的測量設(shè)備誤差可能越大。

2nd M, (Man), 指的是實施測量的欧引、受過培訓的频伤、技能被認可的操作員。不同的人用同一種方法測量同一個零件芝此,結(jié)果也是不同的憋肖,因為人和人之間的差異是不可避免的因痛,也是絕對存在的。即使是同一個人岸更,每次操作也是不完全一樣的鸵膏。

3rd M, (Method), 指的是測量操作的方法、步驟怎炊。不同的操作順序较性,產(chǎn)生的誤差也是不同的。比如结胀,定位順序、加緊順序都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響责循。

4th M, (Material), 在這兒指的即使被測對象糟港,準確地說,指的是某一產(chǎn)品特性院仿。

E, (Environment), 實施該測量需要的環(huán)境秸抚,比如光照強度、溫度歹垫、濕度剥汤、電磁輻射、噪音等級等排惨。

從以上測量誤差的來源可知吭敢,測量裝置引起的誤差只是其中的一個,所以我們稱之為測量系統(tǒng)分析暮芭,而不是測量儀器分析鹿驼。測量系統(tǒng)分析的目的就是量化這些測量誤差,從而進一步確定誤差來源辕宏,在實施措施改進畜晰。

第二,在上面的誤差來源中比較難理解的是被測對象(或被測產(chǎn)品特性)對測量誤差的影響瑞筐。一般而言凄鼻,我們都認為被測對象在一定的環(huán)境下、較短的時間內(nèi)是固定的聚假,為什么會對測量誤差有貢獻呢块蚌?一種情況時被測產(chǎn)品確實發(fā)生了變化,比如重量大魔策、剛度較低的產(chǎn)品匈子,每次放到測量裝置上變形都不同;第二種情況闯袒,破壞性試驗的產(chǎn)品虎敦,每次測量都是不同的游岳;還有一種情況,同一個產(chǎn)品特性由于存在形狀誤差其徙,尺寸在不同位置是不同的胚迫,如軸或孔的直徑由于存在圓度誤差,在不同位置測量直徑的值是不同的唾那。理論上講访锻,把產(chǎn)品引起的誤差算作測量系統(tǒng)的誤差是不公平的,所以我們在做測量系統(tǒng)分析的時候闹获,務(wù)必把這種誤差規(guī)避掉期犬。針對第一種情況,可能需要把產(chǎn)品加強一下避诽。第二種情況龟虎,針對破壞試驗,盡量保證同一批產(chǎn)品的一致性高沙庐,然后采用嵌套法鲤妥;第三種情況,務(wù)必保證每次測量在相同的位置拱雏。

第三棉安,很多人認為 MSA=GRR, 這是錯誤的。測量系統(tǒng)分析铸抑,包括五個方面贡耽,如偏倚、線性羡滑、穩(wěn)定性菇爪、重復性和再現(xiàn)性(R&R)。對于一個測量系統(tǒng)柒昏,需要做哪些分析凳宙,一定要根據(jù)實際的測量系統(tǒng)的特性事先確定好了。一般而言职祷,遵循以下原則:

1. 標準量具氏涩,如卡尺、千分尺有梆、高度尺等是尖,偏倚和線性有第三方的校準機構(gòu)完成,重復性和再現(xiàn)性在工廠內(nèi)完成泥耀,是否需要做穩(wěn)定性饺汹,根據(jù)量具的特性而定。

2. 專用量具痰催,如檢具兜辞,偏倚用CMM的校準代替迎瞧,如果測量范圍很小,線性不要做逸吵,穩(wěn)定性視情況而定凶硅,重復性和再現(xiàn)性工廠內(nèi)完成。

3. 有很多PCBA或其他電子元器件的自動測量設(shè)備扫皱,偏倚足绅、線性、穩(wěn)定性韩脑、重復性氢妈、再現(xiàn)性都需要在工廠內(nèi)完成。

4. 如果是人為干預(yù)很少的測量設(shè)備段多,或人的操作幾乎沒有引起測量誤差時允懂,可以不做再現(xiàn)性。

第四衩匣,測量設(shè)備,不是越精密也好粥航,更不是越貴越好琅捏,夠用就好,因為MSA的分析結(jié)果是否接受是相對于特定的產(chǎn)品公差和過程變差而言递雀。千萬不要犯“殺豬用牛刀”和“大炮打蚊子”的錯誤柄延。

在做測量系統(tǒng)分析時,有一個“可區(qū)分類別數(shù)(ndc)” 的指標缀程,ndc到底是什么含義呢搜吧?ndc和GRR%有什么關(guān)系呢?咱們下次再詳細介紹杨凑。

2021-2-3

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