測量系統(tǒng)分析第四版.ppt

1,測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis,2,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,測量 對某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），以表示它們對于特定特性之間的關系。 賦予數(shù)字的過程被定義為測量過程，而指定的數(shù)值被定義為測量值。 量具（Gage) 是指任何用來獲得測量結(jié)果的裝置。經(jīng)常是用在工廠現(xiàn)場的裝置，包括通/止規(guī)（go/no go device)。,3,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,測量系統(tǒng)： 是對測量單元進行量化或?qū)Ρ粶y的特性進行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合。,：標準 ：零件 ：儀器 ：人/程序 ：環(huán)境,S W I P E,測量,數(shù) 值,分析,輸入,輸出,可接受 可能可接受 需改善,測 量 系 統(tǒng),4,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,參考值（Reference value)： 某一物品的可接受數(shù)值。 需要一個可操作的定義。 常被用來替代真值使用。 真值(True value) 某一物品的真實數(shù)值。 不可知且無法知道的。,5,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,位置變差 準確度（Accuracy) 與真值或可接受的基準值“接近“的程度。 在ASTM包括了位置及寬度誤差的影響。 偏倚（Bias) 觀測到的測量值的平均值與基準值之間的差值。,6,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,穩(wěn)定性(Stability) 隨時間變化的偏倚值。 一個穩(wěn)定的測量過程在位置方面是處于統(tǒng)計上受控狀態(tài)。別名：漂移（drift) 線性(linearity) 在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量。 多個獨立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關系。 是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所構成。,7,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,寬度變差（Width variation) 精確度（Precision) 每個重復讀數(shù)之間的“接近”程度。 是測量系統(tǒng)的隨機誤差所構成。,8,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,重復性(Repeatability) 一個評價者使用一種測量儀器，對同一零件的某一特性進行多次測量下的變差。 是在固定的和已定義的測量條件下，連續(xù)（短期內(nèi)）多次測量中的變差。 通常被稱為E.V設備變差 。 設備（量具）能力或潛能。 系統(tǒng)內(nèi)部變差。,9,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,再現(xiàn)性(Reproducibility) 不同評價者使用相同的量具，測量同一個零件的同一個特性的測量平均值的變差。 通常被稱為A.V.評價者變差。 系統(tǒng)之間（條件）的 誤差。,10,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,GRR或量具的重復性和再現(xiàn)性(Gage R&R) 量具的重復性和再現(xiàn)性：測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計值。 測量系統(tǒng)能力：取決于所用的方法，可能包括或不包括時間的影響。,11,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性,1)足夠的分辨率和靈敏度。 2)是統(tǒng)計受控制的。 3)產(chǎn)品控制，變異性小于公差。 4)過程控制: 顯示有效的分辨率。 變異性小于制造過程變差。,12,分辨力 1)測量設備能夠檢測并忠實地顯示相對參考值的變化量。 2)所用測量器具的分辨力必須小于或等于被測參數(shù)允許誤差的10%。,零件A,零件B,零件A,零件B,A=2.0 B=2.0,A=2.50 B=2.00,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,13,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,有效的分辨率 考慮整個測量系統(tǒng)變差時的數(shù)據(jù)分級大?。╪dc)。 Ndc=1.41（PV/GRR）。,14,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,極差控制圖可顯示分辨率是否足夠，應看控制限內(nèi)有多少個數(shù)據(jù)分級， 一般要求它大于5才可接受。 在過程變差的SPC極差圖上可看出：,15,分辨率不足的表現(xiàn),當極差圖中只有一、二或三種可能的極差值在控制界限內(nèi)時。 如果極差圖顯示有四種可能的極差值在控制界限內(nèi)，且超過1/4以上的極差值為零。,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,16,測量系統(tǒng)分析基礎和術語,敏感度(Sensitivity) 能導致可探測到的輸出信號的最小輸入。 測量系統(tǒng)對被測特性變化的感應度。 取決于量具設計（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用期間的維修，以及測量儀器與標準的操作情況。 通常被描述為一種測量單元。,17,測量系統(tǒng)變差對產(chǎn)品決策的影響,測量系統(tǒng)應有的特性 對產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變差與公差相比必須小于依據(jù)特性的公差評價測量系統(tǒng)。 對于過程控制，測量系統(tǒng)的變差應顯示有效的分辨率與過程變差相比要小。根據(jù)6變差和/或來自測量系統(tǒng)的總變差評價測量系統(tǒng)。 偏倚、重復性、再現(xiàn)性、線性應是可接受的。,18,測量系統(tǒng)變差對產(chǎn)品決策的影響,圖中: I不好的零件永遠被視為不好的零件； II可能做出潛在的錯誤決定； III好零件永遠被視為好零件。,19,測量系統(tǒng)變差對產(chǎn)品決策的影響,由于我們的目標是盡可能地對產(chǎn)品狀態(tài)做出正確的決定，所以會做出以下選擇： 1）改進生產(chǎn)過程：減少過程變差，不會生產(chǎn)出落在區(qū)域的產(chǎn)品。 2）改進測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差以減少區(qū)域的大小，這樣，生產(chǎn)出的所有的產(chǎn)品將全部落在區(qū)域內(nèi)，這就能減少做出錯誤的風險。,20,測量系統(tǒng)分析的應用和時機,應用 1）接受新測量設備的準則。 2）一種測量設備與另一種的比較。 3）評價懷疑有缺陷的量具的依據(jù)。 4）維修前后測量設備的比較。 分析時機 1）新生產(chǎn)的產(chǎn)品PV（零件變差）有不同時。 2）新量具EV(量具變差）有不同時。 3）新操作人員AV（人員變差）有不同時。 4）易損耗的量具必須注意其分析頻率。,21,測量系統(tǒng)分析的準備,測量系統(tǒng)計劃的制定 在進行測量系統(tǒng)分析之前，要制定測量系統(tǒng)分析計劃。計劃內(nèi)容包括： ）確定需分析的測量系統(tǒng)。 ）確定用于分析的待測參數(shù)/尺寸或質(zhì)量特性。 ）確定分析方法： ）確定測試環(huán)境； ）確定分析人員和測量人員。 ）確定樣品數(shù)量和重復計數(shù)的次數(shù)。,22,測量系統(tǒng)分析的準備,量具的準備 1）應針對具體尺寸/特性選擇有關控制計劃指定的量具。 2）確保要分析的量具是經(jīng)過檢定/校準且是合格的。 3）量具的分辨力一般應小于被測參數(shù)允許差的1/10,在量具計數(shù)中，如有可能該數(shù)應取至最小刻度的一半。 測試操作人員和分析人員的選擇 ）在測量系統(tǒng)分析時，測試人員和分析人員不能是同一個人。 ）應優(yōu)先選擇通常情況下實際使用所選定量具實施測量的操作工/檢驗人員為測量操作人員，以確保測試方法和測量結(jié)果與日后的正式生產(chǎn)或過程更改的實際情況相符。 ）應選擇熟悉測量系統(tǒng)分析方法的人員作為分析人員。,23,測量系統(tǒng)分析的準備,分析樣本的選擇 1）樣本應從實際生產(chǎn)或檢驗過程中選擇，并考慮盡可能代表實際生產(chǎn)中存在的所有變差。 2）如果一個量具適用于多個規(guī)格產(chǎn)品的尺寸/特性測量，在作該量具測量系統(tǒng)分析時，應選擇其中一個過程變差最小規(guī)格的產(chǎn)品作樣本，以避免過大的零件變差造成分析結(jié)果不準確。 3）給每一個樣本編號并貼上標簽，但要避免測試操作人員事先知道編號，并確保按隨機順序進行測量。,24,測量系統(tǒng)變差的類型,25,測量系統(tǒng)變差穩(wěn)定性,穩(wěn)定性 是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差。 即偏移隨時間的變化。,26,測量系統(tǒng)變差穩(wěn)定性,27,測量系統(tǒng)分析案例穩(wěn)定性,測量系統(tǒng)：針對控制計劃中的自動型測量系統(tǒng)進行分析。 特性：針對控制計劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：1PCS（可以是可追溯到相關標準的參考值的基準件。也可以是落在生產(chǎn)測量范圍中間的樣品）。 參考值：只要測量系統(tǒng)穩(wěn)定，并不要求參考值已知。 測量周期：每天或每周一次。重復次數(shù)：3-5次。 計算控制限：輸入相應的表格。 判穩(wěn)：先判R圖，再判Xbar圖。 前面分析測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的，后續(xù)同SPC中的控制用控制圖。 保留分析相應記錄。,28,造成不穩(wěn)定的可能因素,儀器需要校準，縮短校準周期 儀器、設備或夾具的磨損 正常的老化或損壞 變形（量具或零件） 儀器質(zhì)量不好設計或符合性 維護保養(yǎng)不好：空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準的磨損或損壞，基準的誤差 不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定 儀器缺少穩(wěn)健的設計或方法 不同的測量方法作業(yè)準備、載入、夾緊、技巧 環(huán)境變化溫度、濕度、振動、清潔 錯誤的假設，應用的常數(shù)不對 應用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差（易讀性、視差）,29,測量系統(tǒng)變差偏移,偏移 是測量結(jié)果的觀測平均值與基準值的差值。 偏移的大小表示測量系統(tǒng)的準確度，偏移越小越好，反之越差,30,測量系統(tǒng)分析偏移,獨立樣件法,31,測量系統(tǒng)分析偏移,偏移分析方法和注意事項 測量系統(tǒng)：針對控制計劃中的計量型測量系統(tǒng)。 特性：針對控制計劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：1PCS（可以是可追溯的相關標準的參考值的基準件。也可是落在生產(chǎn)測量范圍中間的樣品，用更高一級測量設備獲得參考值）。 測量人數(shù)、重復次數(shù)：一個評價人，重復10次以上。 計算t值 判定：可以使用直方圖進行判定，0需要在偏倚的上下限之間方可接受，如不可接受視必要采取糾正補償。,32,測量系統(tǒng)分析案例偏移,置信區(qū)間 期望包括一個參數(shù)的真值的值的范圍(在希望的概率情況下叫置信水平)。 統(tǒng)計檢定時，常常取用置信水平=95%時，表示1.96的范圍。,33,造成過大的偏倚的可能原因,儀器、設備或夾具磨損 儀器需要校準基準的磨損或損壞 線性誤差 使用了錯誤的量具不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定 儀器質(zhì)量不良設計或符合性 不同的測量方法作業(yè)準備載入、夾緊、技巧 測量的特性不對 變形（量具或零件） 環(huán)境溫度、溫度、振動、清潔 錯誤的假設 應用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差,34,測量系統(tǒng)分析線性,線性 在量具預期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。即我們偏移隨量程的變化。,35,測量系統(tǒng)分析線性,36,測量系統(tǒng)分析案例線性,測量系統(tǒng)：控制計劃中的計量型測量系統(tǒng)均需分析。（但用于特定工序或只使用單個行程的測量系統(tǒng)可不分析）。 特性：針對控制計劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：5PCS（覆蓋整個工作量程）。 測量人數(shù)、重復次數(shù)：一個評價人，重復10次以上（盡量盲測）。 將數(shù)據(jù)輸入EXCEL中。計算ta,tb值。 判定：0需要在偏倚的上限、下限之間，方可接受，如不可接受視必要采取修正補償。 保留分析相應記錄。,37,造成線性誤差的可能原因,儀器需要校準，縮短校準周期 儀器、設備或夾具的磨損 維護保養(yǎng)不好空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準的磨損或損壞，基準的誤差最小/最大 不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定 儀器質(zhì)量不好 設計或符合性 缺乏穩(wěn)健的儀器設計和方法 應用了錯誤的量具 不同的測量方法作業(yè)準備、載入、夾緊、技巧 隨著測量尺寸不同，（量具或零件）的變形量不同 環(huán)境溫度、濕度、振動、清潔 錯誤的假設，應用的常數(shù)不對 應用零件的數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差,38,測量系統(tǒng)變差的類型重復性和再現(xiàn)性,重復性 是由一個評價人，采用一種測量設備，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。 再現(xiàn)性 是由不同的評價人，采用相同的測量設備，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。,39,測量系統(tǒng)變差的類型重復性和再現(xiàn)性,重復性和再現(xiàn)性 重復性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計值。 可能包括或不包括時間的影響。,40,測量系統(tǒng)分析案例重復性和再現(xiàn)性,獲取一個樣本零件數(shù)n=10，應代表實際的或期望的過程變差的范圍，并順序編上號。 選擇三個測量人，A，B，C，要求盲測。 三人隨機抽樣進行檢測。由評價人將測得的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。,41,測量系統(tǒng)分析案例重復性和再現(xiàn)性,有效分辨力 5,重復性和再現(xiàn)性接受準則,42,測量系統(tǒng)分析案例重復性和再現(xiàn)性,使用過程差異：當所取的樣本代表了預期的過程差異時使用。 替代過程差異：當沒有足夠的樣本代表過程，但卻存在一個擁有相似差異的過程時使用； PP（or PPK）值：當沒有足夠的樣本代表過程，但卻存在一個擁有相似差異的過程或新過程差異預期將比此已存在的過程更少時使用。 規(guī)范公差：當測量系統(tǒng)被用于分類此過程，并且此過程的PP小于1.0時使用。,43,測量系統(tǒng)分析案例重復性和再現(xiàn)性,重復性大于再現(xiàn)性，原因可能是： 儀器需要維修 可能需要對量具進行重新設計，以獲得更好的嚴格度 需要對量具的夾緊或固定裝置進行改進 零件內(nèi)變差太大 再現(xiàn)性大于重復性，原因可能是： 需要更好的對評價人進行如何使用和判讀該量具儀器的培訓 量具校準，刻度不清晰 某種夾具幫助評價人更一致地使用量具。,44,測量系統(tǒng)分析案例大樣法,從過程中隨機選取50個零件，給每個零件編上號。 選定的樣品應 1/3 合格， 1/3 不合格，1/3 模糊 三個評價人，隨機抽取零件檢測，每人每個零件測3次（要求盲測），設定用1表示接受，用0表示不可接受。 將數(shù)據(jù)填入表格中。,45,測量系統(tǒng)分析案例大樣法,一致性的判定 Kappa是用于來衡量兩個評價人對同一物體進行評價時，其評定結(jié)論的一致性。 通用的比例法是Kappa值大于0.75時則表示有很好的一致性，小于0.40時則表示一致性不好。 設: Po=對角線單元中計算值的總和/總計數(shù) Pe=對角線單元中期望值的總和/總計數(shù) 則 Kappa=（Po-Pe）/（1-Pe）,46,測量系統(tǒng)分析案例大樣法,Kappa值計算舉例： k