MS A在評(píng)價(jià)汽車零部件測(cè)試設(shè)備中的應(yīng)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(yè)大學(xué)，合肥 230009）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的質(zhì)量、舒適度等各方面的性能要求越來越高。構(gòu)成汽車的每個(gè)零部件對(duì)整車的質(zhì)量都有重要影響［1］。

人們對(duì)MSA的研究，最早是從A.R.Eagle和F.E.Grubbs等從統(tǒng)計(jì)角度對(duì)測(cè)量系統(tǒng)誤差的研究開始的。Kendall于1938年提出一種與Spearman秩相似的相關(guān)系數(shù)［2］。AIAG（Automotive Industry Action Group）出版的測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)中有關(guān)屬性值測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)容主要推薦了風(fēng)險(xiǎn)分析法（RiskAnalysis Methods）和解析法（Analytic Method）［3］。Alan Agresti系統(tǒng)介紹了廣義線性模型（Generalized Linear Model），最大似然估計(jì)法（Maximum Likelihood） 等處理分類數(shù)據(jù)（Categorical Data）的理論與方法［4］。何楨等［5］在《測(cè)量系統(tǒng)的 R&R 分析在企業(yè)質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用》中重點(diǎn)闡述了測(cè)量系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容和方法，通過實(shí)例描述了測(cè)量系統(tǒng)分析在企業(yè)應(yīng)用的過程。陳宏［6］在《測(cè)量系統(tǒng)分析在實(shí)驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用》中運(yùn)用MSA原理和測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)的影響因素，得到了持續(xù)改善設(shè)備質(zhì)量的相關(guān)方案。汪鵬［7］在《測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)源分離與監(jiān)控技術(shù)的研究及應(yīng)用》中重點(diǎn)討論了MSA理論，同時(shí)對(duì)MSA理論中的波動(dòng)類型、計(jì)算方法及測(cè)量系統(tǒng)的接受準(zhǔn)則進(jìn)行了深入的探討。

綜上所述，MSA對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)具有一定的實(shí)踐意義。如何利用MSA加強(qiáng)對(duì)汽車零部件的質(zhì)量控制，通過改善汽車零部件的質(zhì)量以進(jìn)一步改善整車的質(zhì)量性能成為眾多學(xué)者研究的重要領(lǐng)域［8］。

1MSA方法現(xiàn)狀分析

在對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)合其產(chǎn)品工藝及其裝配線，選取離合器分離指結(jié)合點(diǎn)高度為關(guān)鍵性能指標(biāo)，通過分析，可以確定該測(cè)量系統(tǒng)和產(chǎn)品性能是否具有可靠性。

由于量具重復(fù)性和再現(xiàn)性（R&R）是表示量具好壞的重要性能指標(biāo)，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(píng)定一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)是否被接受或者被使用的重要參數(shù)指標(biāo)。

以下用 A、B、C 分別表示 3 個(gè)測(cè)量人員；A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3 分別表示第一個(gè)、第二個(gè)、第三個(gè)測(cè)量人員對(duì)10個(gè)零件的第一次、第二次、第三次測(cè)量；用數(shù)字1-10表示10個(gè)零件的編號(hào)。

測(cè)量數(shù)據(jù)整理如表1所示。

表1 接合點(diǎn)的分離指高度數(shù)據(jù)表

每個(gè)測(cè)量人員3次測(cè)量10個(gè)零件所得測(cè)量數(shù)據(jù)的均值如下：

計(jì)算量具R&R在總變差TV中所占百分比（%R&R）為

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

由于%R&R＞30%，故該測(cè)量系統(tǒng)的接合點(diǎn)分離指高度是不可以接受的，這一項(xiàng)性能指標(biāo)就有待進(jìn)行改善和提高。

2MSA的改善分析

為了解決測(cè)量系統(tǒng)綜合性能的重復(fù)性和再現(xiàn)性存在的不足，采用魚骨圖的方法對(duì)測(cè)量零件、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量人員、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖1 十個(gè)零件的均值圖和極差圖

圖2 測(cè)量系統(tǒng)誤差因素的魚骨圖

經(jīng)過分析,總結(jié)影響數(shù)據(jù)誤差的主要原因有：1）產(chǎn)品工藝不合理；2）零件表面不夠清潔；3）人員不規(guī)范的操作；4）測(cè)量設(shè)備傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)沒達(dá)到要求；5）測(cè)量設(shè)備的底座高度不在水平面上，即不在基準(zhǔn)位置。

針對(duì)以上存在的問題，小組采用了一系列改進(jìn)措施，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)結(jié)果。

通過以上幾方面的改進(jìn)之后，再重新對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析其綜合性能的重復(fù)性和再現(xiàn)性是否有所提高或是否達(dá)到了接受的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)零件的極差值，結(jié)果如表3所示。

表2 改進(jìn)后各個(gè)測(cè)量人員測(cè)量各零件的平均值表

表3 改進(jìn)后各個(gè)測(cè)量人員測(cè)量各零件的極差值表

根據(jù)表3中的結(jié)果計(jì)算3個(gè)測(cè)量人員綜合對(duì)10個(gè)零件極差值的平均值0.0743，根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)計(jì)算3個(gè)測(cè)量人員綜合對(duì)每個(gè)零件的測(cè)量平值，結(jié)果如表4所示。

表4 改進(jìn)后各個(gè)零件的測(cè)量平均值表

計(jì)算各個(gè)零件均值的極差值，得RP=52.832-52.362=0.4700。

計(jì)算均值圖的控制上限，其計(jì)算公式為

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

表5 控制圖的相關(guān)系數(shù)

本次試驗(yàn)的次數(shù)為3次，將數(shù)據(jù)代入式（4）中計(jì)算均值上限，得

UCLX=52.627 1+1.02×0.074 3=52.702 9。

將數(shù)據(jù)代入式（5）中計(jì)算均值下限，得

LCLX=52.627 1-1.02×0.074 3=52.551 3。

將數(shù)據(jù)代入式（6）中計(jì)算極差上限，得

UCLR=2.57×0.074 3=0.191 0。

將數(shù)據(jù)代入式（7）中計(jì)算極差下限，得LCLR=0。

結(jié)合表3和表4計(jì)算各個(gè)測(cè)量人員測(cè)量十個(gè)零件的均值圖和極差圖，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后10個(gè)零件的均值圖和極差圖

通過改進(jìn)前后均值圖和極差圖的對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的均值圖，雖然有幾個(gè)點(diǎn)超出了控制界限，但是其所有的點(diǎn)基本上就在中心線上下波動(dòng)，不像其改進(jìn)前基本所有的點(diǎn)都在一條水平線上，數(shù)據(jù)穩(wěn)定不易分析。在改進(jìn)后的極差圖中，顯然就是上述的第三條結(jié)論，故需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

計(jì)算設(shè)備變差（EV），得

計(jì)算量具R&R在總變差TV中所占的百分比（%R&R），將數(shù)據(jù)代入式（3），得

經(jīng)過改善后，%R&R的值為28.7%，相對(duì)改善前（32.0%）測(cè)量系統(tǒng)的這一項(xiàng)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(cè)量系統(tǒng)改進(jìn)后的接合點(diǎn)分離指高度是可以接受的。

3 結(jié)論

測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠度直接影響到進(jìn)行分析時(shí)的準(zhǔn)確性，可見測(cè)量系統(tǒng)的可靠與否是相當(dāng)重要的。當(dāng)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析時(shí)，一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性必定會(huì)直接影響到其結(jié)果的判定。可見，企業(yè)在質(zhì)量管理體系中，任何關(guān)于質(zhì)量改進(jìn)的工作，必須首先要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，只有確保測(cè)量系統(tǒng)是可靠的，質(zhì)量改進(jìn)的工作才有意義。

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