MS A在評價汽車零部件測試設備中的應用

李蓋華， 劉猛， 鐘啟能

（1.蕪湖禾豐離合器有限公司，安徽 蕪湖 241100；2.合肥工業大學，合肥 230009）

0 引言

隨著科學技術的發展，人們對汽車的質量、舒適度等各方面的性能要求越來越高。構成汽車的每個零部件對整車的質量都有重要影響［1］。

人們對MSA的研究，最早是從A.R.Eagle和F.E.Grubbs等從統計角度對測量系統誤差的研究開始的。Kendall于1938年提出一種與Spearman秩相似的相關系數［2］。AIAG（Automotive Industry Action Group）出版的測量系統分析參考手冊中有關屬性值測量系統內容主要推薦了風險分析法（RiskAnalysis Methods）和解析法（Analytic Method）［3］。Alan Agresti系統介紹了廣義線性模型（Generalized Linear Model），最大似然估計法（Maximum Likelihood） 等處理分類數據（Categorical Data）的理論與方法［4］。何楨等［5］在《測量系統的 R&R 分析在企業質量改進中的應用》中重點闡述了測量系統分析的基本內容和方法，通過實例描述了測量系統分析在企業應用的過程。陳宏［6］在《測量系統分析在實驗設備質量評價中的應用》中運用MSA原理和測量系統的評價標準，分析實驗設備測量系統的影響因素，得到了持續改善設備質量的相關方案。汪鵬［7］在《測量系統波動源分離與監控技術的研究及應用》中重點討論了MSA理論，同時對MSA理論中的波動類型、計算方法及測量系統的接受準則進行了深入的探討。

綜上所述，MSA對產品質量的改進具有一定的實踐意義。如何利用MSA加強對汽車零部件的質量控制，通過改善汽車零部件的質量以進一步改善整車的質量性能成為眾多學者研究的重要領域［8］。

1MSA方法現狀分析

在對測量系統進行分析時，結合其產品工藝及其裝配線，選取離合器分離指結合點高度為關鍵性能指標，通過分析，可以確定該測量系統和產品性能是否具有可靠性。

由于量具重復性和再現性（R&R）是表示量具好壞的重要性能指標，它在總變差中占的百分比記做%R&R，并且%R&R的大小是可以作為評定一個測量系統是否被接受或者被使用的重要參數指標。

以下用 A、B、C 分別表示 3 個測量人員；A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3 分別表示第一個、第二個、第三個測量人員對10個零件的第一次、第二次、第三次測量；用數字1-10表示10個零件的編號。

測量數據整理如表1所示。

表1 接合點的分離指高度數據表

每個測量人員3次測量10個零件所得測量數據的均值如下：

計算量具R&R在總變差TV中所占百分比（%R&R）為

10個零件的均值圖和極差圖如圖1所示。其中橫坐標表示零件編號，均值圖中縱坐標表示分離指高度，單位為mm，極差圖中縱坐標表示分離指高度差。

由于%R&R＞30%，故該測量系統的接合點分離指高度是不可以接受的，這一項性能指標就有待進行改善和提高。

2MSA的改善分析

為了解決測量系統綜合性能的重復性和再現性存在的不足，采用魚骨圖的方法對測量零件、測量標準、測量人員、測量環境、測量方法和測量設備進行分析，如圖2所示。

圖1 十個零件的均值圖和極差圖

圖2 測量系統誤差因素的魚骨圖

經過分析,總結影響數據誤差的主要原因有：1）產品工藝不合理；2）零件表面不夠清潔；3）人員不規范的操作；4）測量設備傳感器的轉動沒達到要求；5）測量設備的底座高度不在水平面上，即不在基準位置。

針對以上存在的問題，小組采用了一系列改進措施，并通過實驗驗證了改進結果。

通過以上幾方面的改進之后，再重新對測量系統進行分析，分析其綜合性能的重復性和再現性是否有所提高或是否達到了接受的標準。

根據表2中的數據計算每個零件的極差值，結果如表3所示。

表2 改進后各個測量人員測量各零件的平均值表

表3 改進后各個測量人員測量各零件的極差值表

根據表3中的結果計算3個測量人員綜合對10個零件極差值的平均值0.0743，根據表3中的數據計算3個測量人員綜合對每個零件的測量平值，結果如表4所示。

表4 改進后各個零件的測量平均值表

計算各個零件均值的極差值，得RP=52.832-52.362=0.4700。

計算均值圖的控制上限，其計算公式為

在式（4）～式（7）中，A2、D3、D4為試驗次數的系數，其取值如表5所示。

表5 控制圖的相關系數

本次試驗的次數為3次，將數據代入式（4）中計算均值上限，得

UCLX=52.627 1+1.02×0.074 3=52.702 9。

將數據代入式（5）中計算均值下限，得

LCLX=52.627 1-1.02×0.074 3=52.551 3。

將數據代入式（6）中計算極差上限，得

UCLR=2.57×0.074 3=0.191 0。

將數據代入式（7）中計算極差下限，得LCLR=0。

結合表3和表4計算各個測量人員測量十個零件的均值圖和極差圖，如圖3所示。

圖3 改進后10個零件的均值圖和極差圖

通過改進前后均值圖和極差圖的對比，我們可以發現，改進后的均值圖，雖然有幾個點超出了控制界限，但是其所有的點基本上就在中心線上下波動，不像其改進前基本所有的點都在一條水平線上，數據穩定不易分析。在改進后的極差圖中，顯然就是上述的第三條結論，故需要對測量系統進行改進。

計算設備變差（EV），得

計算量具R&R在總變差TV中所占的百分比（%R&R），將數據代入式（3），得

經過改善后，%R&R的值為28.7%，相對改善前（32.0%）測量系統的這一項性能有了較小的提高。由于10%≤%R&R≤30%，故只要得到顧客的同意，該測量系統改進后的接合點分離指高度是可以接受的。

3 結論

測量數據的可靠度直接影響到進行分析時的準確性，可見測量系統的可靠與否是相當重要的。當企業對產品進行分析時，一個測量系統的準確性必定會直接影響到其結果的判定。可見，企業在質量管理體系中，任何關于質量改進的工作，必須首先要對測量系統進行分析，只有確保測量系統是可靠的，質量改進的工作才有意義。

［1］ Biermann D，Terwey I.Cutting edge preparation to improve drilling tools for HPC processes［J］.CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology，2008（2）：76-80.

［2］ Mandel.Repeatability and Reproducibility［J］.Journal of Quality Technology，1972，4（2）：74-85.

［3］ Automotive Industry Action Group（AIAG）.Measurement Systems Analysis Reference Manual［M］.Troy，Mich：Chrysler，Ford，General Motors Supplier Quality Requirements Task Force，2002.

［4］ Liski E P.An Introduction to Categorical Data Analysis，2nd Edition by Alan Agresti［J］.International Statistical Review，2007，75.（3）：414.

［5］ 何楨，生靜，施亮星.測量系統的 R&R分析在企業質量改進中的應用［J］.工業工程，2003，6（1）：62-66.

［6］ 陳宏.測量系統分析在實驗設備質量評價中的應用［J］.實驗室研究與探索，2011，30（11）：172-176.

［7］ 汪鵬.測量系統波動源分離與監控技術的研究及應用［D］.南京：南京理工大學，2006.

［8］ 王子成，呂金勇，葉威峰.PPA在質量管理中的應用［J］.現代制造工程，2013（9）：86-90.