測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)

1、穩(wěn)定性:1. 定義：穩(wěn)定性 測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的 單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。2 . 使用均值和極差控制圖，該控制圖可提供方法以分離影響所有測(cè)量結(jié)果的原因產(chǎn)生的變差（普通變差）和特殊條件產(chǎn)生的變差（特殊 原因變差）。凡信號(hào)出現(xiàn)在控制值外點(diǎn)均表現(xiàn)“失控”或“不穩(wěn)定”3 .研究：繪出標(biāo)準(zhǔn)（樣件）重復(fù)讀數(shù) X或R，圖中失控信號(hào)即為需核準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)志。4 . 操作要領(lǐng)：必須仔細(xì)策劃控制圖技術(shù)（如取樣時(shí)間、環(huán)境等），以防樣本容量、頻率等導(dǎo)致失誤信號(hào)。5. 穩(wěn)定性改進(jìn) 從過程中排除特殊原因一一由超出的點(diǎn)反應(yīng)。 減少控制限寬度一一排除普通原因造成的變差。圖2測(cè)量系統(tǒng)特性圖偏倚1.

2、定義：偏倚一一測(cè)量結(jié)果的觀察平均值與基準(zhǔn)的差值。2. 操作方式： 對(duì)一件樣件進(jìn)行精密測(cè)量。 由同一評(píng)價(jià)人用被評(píng)價(jià)單個(gè)量具測(cè)量同一零件至少十次。 計(jì)算讀數(shù)平均值。 偏倚=基準(zhǔn)值-平均值3. 產(chǎn)生較大偏倚的原因 基準(zhǔn)誤差 磨損的零件 制造的儀器尺寸不對(duì) 測(cè)量錯(cuò)誤的特性 儀表未正確校準(zhǔn) 評(píng)價(jià)人使用儀器不正確。三. 重復(fù)性1 . 定義：重復(fù)性一一由一個(gè)評(píng)價(jià)人采用一種測(cè)量器具，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的差值。2 . 測(cè)量過程的重復(fù)性意味著測(cè)量系統(tǒng)自身的變異是一致的。重復(fù)性可用極差圖顯示測(cè)量過程的一致性。3. 重復(fù)性或量具變差的估計(jì)：ge=5.15 XR/d2d2常數(shù)（查表得）與零件數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)

3、有關(guān)5.15 代表正態(tài)分布的90%的測(cè)量結(jié)果四. 再現(xiàn)性1. 定義：再現(xiàn)性一一由不同評(píng)價(jià)人采用相同測(cè)量器具測(cè)量同一零件的 同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差。2 . 測(cè)量過程的再現(xiàn)性表明評(píng)價(jià)人的差異性是一致的。若評(píng)價(jià)人變異存 在，則每位評(píng)價(jià)人所有平均值將會(huì)不同，可采用均值圖來顯示。3. 估計(jì)評(píng)價(jià)人標(biāo)準(zhǔn)偏差0=5.15 XRo/d2d2常數(shù)(查表得)與零件數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)有關(guān)。5.15 代表正態(tài)分布的90%的測(cè)量結(jié)果。Ro = R max-Rmin由于量具變差影響該估計(jì)值，必須通過減去重復(fù)性來糾正校正過的再現(xiàn)值二 V 5.15 XRo/d2-( 5.15 oe ) 2/nrn零件數(shù)量r試驗(yàn)次數(shù)五. 線性1

4、.定義：線性一一在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。2 .非線性的原因： 測(cè)量系統(tǒng)上限和下限沒有正確校準(zhǔn)。 最大和最小值校準(zhǔn)量具的誤差 磨損的儀器 儀器固有的設(shè)計(jì)特性y=b+axa=Exy-( Ex y/n)/ Ex2 (Ex) 2/nb=Dy/n)axE(x/n)六. 零件間變差評(píng)價(jià)人1評(píng)價(jià)人2/u /2弟評(píng)價(jià)人n111r 3找試驗(yàn)$個(gè)零件11111.在均值圖中可看出零件間的變差兒上控制限7零件極差煲控一一測(cè)量過程是一敦的，評(píng)價(jià)人1評(píng)價(jià)人2、A宀4 -2名評(píng)價(jià)人-V3次試驗(yàn)$個(gè)零徘圖3重復(fù)性極差控制圖ULJLft制限7LLFft制限圖4零件評(píng)價(jià)人均值圖對(duì)每一位評(píng)價(jià)人來說，子組平均值反映出零

5、件間的差異，由于零件平均值的 控制限值 以重復(fù)性為基礎(chǔ)，而不是零件間的變差，所以許多子組平均值在限值以外，如果沒有一個(gè)子組平均值在這些限值以外，則零件間變差隱蔽在重 復(fù)性中，測(cè)量變差支配著過程變差。從上圖中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外，本例中的測(cè)量系統(tǒng)不足以檢測(cè)出零件間變差。2 .測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)：E2)13e 量具標(biāo)準(zhǔn)偏差（重復(fù)性）0D 評(píng)價(jià)人標(biāo)準(zhǔn)偏差（再現(xiàn)性）零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差：op= vf Ot2- oo2)gt總過程變差標(biāo)準(zhǔn)偏差0t= V 0P2+ om2)p=(5.15/d 2)Rp=2.08R p (假如為 5 個(gè)零件)Rp = R max-Rmin樣品平均值

6、極差復(fù)讀數(shù)的數(shù)量3.評(píng)價(jià)人應(yīng)從日常操作者中挑選2 .確定評(píng)價(jià)人、樣件及重d2=2.48第二節(jié)測(cè)量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備一.計(jì)劃和準(zhǔn)備1.選擇方法：直接觀察或量具研究等4 .樣品必須從過程中選取的預(yù)期過程變差的1/10。（或公差1/3）確定并代表其整個(gè)工作范圍5 . 儀器的分辨力應(yīng)為特性操作規(guī)范。二.讀數(shù)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性的保證1 . 隨機(jī)測(cè)量2 . 讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半.3 . 應(yīng)了解研究工作重要性且仔細(xì)認(rèn)真人員操作.4 . 評(píng)價(jià)人應(yīng)用相同方法來獲取讀數(shù)。第三節(jié)計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究指南一. 確定穩(wěn)定性指南1.對(duì)各種樣本單獨(dú)測(cè)量并作控制圖。2 .定期（天、周）測(cè)量基準(zhǔn)樣品3 5次。3 .在X-R或-X-S控制

7、圖中標(biāo)繪數(shù)據(jù)。4 .確定每個(gè)曲線控制限并按標(biāo)準(zhǔn)曲線圖判定失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。5 .計(jì)算測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差并與測(cè)量過程偏差相比較，確定測(cè)量系統(tǒng)重 復(fù)性是否適用。二. 確定偏倚指南1 . 獨(dú)立樣本法 選取一個(gè)處于中間值的產(chǎn)品作為“基準(zhǔn)值” 讓一位評(píng)價(jià)人以普通方法測(cè)量該零件 10次 計(jì)算10次讀數(shù)的平均值 計(jì)算偏倚：偏倚=觀察平均值-基準(zhǔn)值偏倚%=偏倚/過程變差過程變差=6。極差。按2 . 圖表法：用X-R控制圖 選取一個(gè)處于中間值的產(chǎn)品作為“基準(zhǔn)值” 從圖表中計(jì)算X值 通過X減去基準(zhǔn)值來計(jì)算偏倚 偏倚=X-參考值偏倚%=偏倚/過程變差過程變差=6 3極差3. 偏倚較大的原因 基準(zhǔn)值偏差 儀器磨損 評(píng)

8、價(jià)人操作設(shè)備不當(dāng) 儀器修正計(jì)算不正確起尺寸不對(duì)儀器測(cè)量了錯(cuò)誤的特性儀器校準(zhǔn)不準(zhǔn)確.確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南1.極差法：可迅速提供測(cè)量變異的近似值，但不能分解重復(fù)性和再現(xiàn)性。2 .均值和極差法：X-R是提供測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)學(xué)方法。重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因a.儀器需要維護(hù)c.夾緊和檢驗(yàn)點(diǎn)需要改b.量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)以提進(jìn)；高剛度d.零件內(nèi)變差過大。再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因a. 評(píng)價(jià)人缺少培訓(xùn)b. 量具刻度欠清晰c. 需要某種夾具幫助評(píng)價(jià)人提高使用量具的一致性 進(jìn)行研究（P121 ； P122表和報(bào)告）（“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表”和“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告”a. 10個(gè)零件組成一個(gè)樣本b. 指定評(píng)

9、價(jià)人A、B、C,并給10個(gè)零件編號(hào)c. 對(duì)量具進(jìn)行校準(zhǔn)d. 讓評(píng)價(jià)人A、B、C,隨機(jī)測(cè)量10個(gè)零件，并記錄30個(gè)數(shù)據(jù)e. 隨機(jī)重復(fù)d。零件評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人B極差 R= (A-B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均極差(R) = ERi/5 =0.35/5=0.07重復(fù)性和再現(xiàn)性 GR& R=5.15 (R) /d2=5.15_(R) /1.19 =5.15(0.07)/1.19=0.303 過程變差6S =0.4S=也(Ri- R) 2/(n-1)%GR&R二GR&R/過程變差X100 =100

10、0.033/0.40=75.5%注：1.過程變差也可用容差代替.2.接收準(zhǔn)則：V 10%可以接收10% 30%有條件接收M30%不可接收 結(jié)果分析一一圖表分析a. 將每個(gè)評(píng)級(jí)人/零件組合的極差繪制在極差圖中。將平均值繪制在 均值圖中。b. 計(jì)算并繪出標(biāo)準(zhǔn)控制限c. 評(píng)價(jià)圖表判定極差圖表是否受控：受控評(píng)價(jià)人是一致的。不受控一一評(píng)價(jià)人技術(shù)、位置誤差或儀器一致性不好。檢驗(yàn)平均值是否在控制限之外：控制限內(nèi)的代表測(cè)量誤差。如一半或更多平均值落在控制限內(nèi)。則測(cè)量系統(tǒng)足以檢查試件變差。 數(shù)值計(jì)算：量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告（3）可用容差（上偏差-下偏差）代替過程變差 量具量具重復(fù)性和再現(xiàn)性接收準(zhǔn)則：v 10%可以接收10%30%有條件接收（人員培訓(xùn)、）三 30 i%不可接收第四節(jié) 計(jì)數(shù)型量具研究（小樣法）計(jì)數(shù)型量具一一把各個(gè)零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件否 則拒收。如：環(huán)規(guī)、塞軌小樣法一一通過選取20個(gè)零件、兩評(píng)價(jià)人。然后兩評(píng)價(jià)人以一種能防止評(píng)價(jià)人偏倚 的方式（盲測(cè)），兩次測(cè)量所有零件。如果所有測(cè)量結(jié)果一致，則接受該量具。否則 應(yīng)