測量系統分析MSA在風力發電機質量控制中的運用

葛艷 覃化彥 羅雄 周波

摘要：測量系統的準確性直接對產品和過程質量的判定造成影響。本文以風電發電機制造行業測量系統運用為例，介紹測量系統分析（MSA）的基礎理論并結合風力發電機制造生產特殊性，對運用MSA過程中存在的問題以及解決方案進行探討。

關鍵詞：IATF16949;風力發電機;MSA;重復性和再現性

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1 測量系統分析（MSA）的意義和目的

產品質量控制過程中，常常會問到某個產品的測量數據是否準確。與ISO9001質量管理體系對比，IATF16949體系關于測量與監控過程增加了測量系統分析要求即識別每種檢驗、測量和試驗設備系統的結果呈現的變異，通過采用的分析方法及接收準則，判定測量過程是否可以接收。

測量系統分析技術（MSA）通過研究測量系統產生的變差，對測量系統做一個科學、系統的分析和評定，保證測量出來的結果真實、有效，用“數據說話”代替“經驗主義”。

2測量系統分析計劃制定

測量系統分析前，需具備MSA測量系統分析的基本理論知識包含：測量系統的概念、變差來源、基本的統計知識、誤差分析的“五性”、Mintab軟件的使用等基本知識，本文中就不再闡述。

MSA工作復雜，為了保證測量分析過程滿足分析要求，需制定清晰的工作流程、工作計劃，提高工作效率。

在進行測量系統分析之前，要制定測量系統分析計劃，具體見表1所示。

測量系統分析從以下幾個方面進行策劃：

1）確定分析的測量系統：出現新量具、客戶要求以及控制計劃中提到的量具均要進行分析。對于用同一量具測量多個尺寸的情況下，則選擇公差最小或者KPC尺寸進行分析。

2）確定用于分析的待測質量特性：尺寸特性或者其他參數。

3）確定分析的內容與方法

4）量具與樣品的選擇：對用于統計過程控制的量具，其最小刻度應該不超過預期的過程變差（6 ?）的1/10，樣本的選擇能夠代表整改過程變差。

在實際運用中，量具精度、樣品對象的選擇必須滿足該條件，否則無法滿足測量系統分析要求，簡單來說就是測量系統的分辨率不夠或者樣本不能代表期望的過程變差。

當量具與樣本滿足要求，測量系統就能夠、可靠地將零件間（6 ?）范圍內的零件分成5個或者更多的數據時（即NDC≥5），測量系統才能滿足進行統計過程控制和過程能力分析要求。

在進行測量系統分析過程中，就需要對樣本的測量數據進行有條件篩選，保證50%的測量值在控制限外（UCL＼LCL）。

5）測量操作人員和分析人員的準備

操作工/檢驗員：優選選擇實際使用所選定量具實施測試的人員，以確保測試方法和測試結果與日后的正式生產或過程更改的實際情況相符。

分析人員：熟悉測試和MSA分析方法的人員。

6）樣品測量數量和重復試驗次數確定：根據被測特性的重要性以及零件的結構，結合MSA分析方法以及標準要求確定。

3風力發電機制造行業MSA實踐運用

3.1 編制MSA測量記錄表單

根據測量系統的不同分析方法，制定不同的記錄表單，包含測量系統偏倚數據表、測量系統系統數據表、測量系統的重復性和再現性分析數據表，企業可以根據運用情況，參照測量系統分析（MSA）第四板手冊[1] 要求執行。

本文對外徑千尺尺進行GRR分析，分析方差采用方差分析。相比較均值和極差分析法，計算精度更高。由于方差分析法計算復雜，故使用Mintab軟件計算%EV、%VA、%GRR、NDC數據。

1）抽取10個樣件、由2個人測量其外徑尺寸，每個人測量4次，測量結果如圖2所示.

3.2 利用Mintab軟件數據分析

將數據導入Mintab軟件中，測量系統分析的結果和數據如圖3所示。

Xbar控制圖中有14個點落在控制線之外，超過50%超出了UCL和LCL之外，表明選擇的10個零件能夠代表過程變異的情況

重復性分析：R控制圖以看出，零件的最大值和最小值間的差異未超過UCL，說明測量過程穩定，2位操作者的工作狀態是相同的。

%GRR=26.98%，在10%-30范圍內，可以接受。

綜上所述，本測量系統的重復性和再現性是可以接受的。通過使用測量系統分析技術對轉軸測量數據評估，確定了該測量系統是可靠的，測量過程中的誤差是可以忽略不計的。

4結束語

MSA測量系統分析運用了大量了數理統計和圖標知識，本文中未做詳細說明。僅介紹了測量系統技術的目的、測量系統分析計劃的制定、執行、判定準則、GRR評估，要形成一套企業內部的測量與監控能力，還需做大量的研究工作。

參考文獻：

[1] Plexuschina Co.測量系統分析參考【M】.第四板.北京：中國出版社，2010.

[2] 測量系統分析中重復性再現性應用淺談.測試試驗，2019：54-56.

（作者單位：江蘇中車電機有限公司）