測量系統(tǒng)分析作業(yè)指導

1、重復性和再現(xiàn)性均值極差法一、術語1. 重復性又稱設備變差（符號 EV ），是指在固定和規(guī)定的測量條件下由一位測 量者使用一種測量儀器，連續(xù)（短期）多次測量同一試樣的同一特性時獲得的測量變差。 它是系統(tǒng)內變差。2. 再現(xiàn)性又稱評價人變差（符號 AV ），是指由不同的評價人使用相同的測量儀 器，測量同一試樣的同一特性時測量平均值的變差。它是系統(tǒng)間變差。3. GRR又稱量具重復性和再現(xiàn)性，它是對測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性合成變差的 估計。4. 零件變差一一符號PV，指零件與零件之間的變差。5. 分級數(shù)符號ndc,指覆蓋預期的產品變差所用不重疊的 97%置信區(qū)間的數(shù)量。二、研究前的準備1. 樣本的選取選擇

2、同一型號規(guī)格的 12個試樣， 這 12個試樣必須能代表實際的過程變差范圍， 即這 批試樣應包含這個規(guī)格的從最大到最小的不同值。 （試樣個數(shù)由分析人員根據(jù)置信概率和 試樣的可獲得性來確定，一般不得少于 5個）2. 人員選擇 選擇一名工藝員負責數(shù)據(jù)的記錄、采集，三名專門從事此試樣測量的人員（操作工）進行實際測量。（實際測量人數(shù)由分析人員根據(jù)置信概率要求和選擇的試樣個數(shù)來確定， 但不得少于 2 人）3. 測量器具 測量器具選用平時所用的器具或相同型號、 精度、分辨率的器具并確保此測量器具準 確可靠。測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。三、數(shù)據(jù)采集步驟1. 數(shù)據(jù)記錄人員把

3、10 個試樣分別編為 1-10 號，確保測量人員不能看到試樣編號。2. 讓測量者 A 分別測量這 10 個試樣，將測量結果輸入數(shù)據(jù)表。3. 讓測量者 B、C 測量同樣的 10 個試樣，將測量結果輸入相應的數(shù)據(jù)表，且他們不 能彼此看到結果。數(shù)據(jù)收集表見附錄 1。四、數(shù)值的計算1. 將計算的結果值記到提供的報告表格相應的地方。 （報告表見附錄 2）2. 根據(jù)報告表中給出的公式計算出所有的參數(shù)值并檢查結果確認沒有發(fā)生錯誤。五、結果分析1. 均值圖 通過極差均值確定的全部均值和控制限可形成均值圖，此圖結果提供了測量系統(tǒng)的 “可用性”指示?？刂葡迌炔繀^(qū)域表示的是測量靈敏度“噪聲” 。因為研究中使用的試樣

4、 子組數(shù)代表過程變差， 大約一半或更多的均值應落在控制限以外， 這樣的測量系統(tǒng)應該能 夠充分探測試樣 -試樣之間的變差并且測量系統(tǒng)能提供對過程分析和過程控制有用的信 息。如果少于一半的均值落在控制限外， 則測量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期 望的過程變差。2. 極差圖 極差控制圖用于確定過程是否受控， 這也是我們要在測量研究完成前識別并去除特殊 點的原因。若所有的極差都受控，則所有測量者的工作狀態(tài)是相同的； 若一個測量者不受控，說明他的方法與其他人不同； 若所有測量者都不受控， 則測量系統(tǒng)對測量者的技術很敏感， 需要改善以獲得有用的 數(shù)據(jù)。3. 報告表中的數(shù)據(jù)分析報告表左側測量單元分析中

5、計算的是變差的每個分量的標準偏差。報告表右側計算“總變差”0該分析可以估計變差和整個測量系統(tǒng)占過程變差的百分比以及其重復性、再現(xiàn)性和零件與零件間的變差的構成，這些信息需要與作圖分析的結果相比較，并作為作圖法補充。六、接受準則1. 誤差低于10%通常認為測量系統(tǒng)是可接受的。2. 誤差在10%到30%之間一一基于應用的重要性、測量裝置的成本、維修的成本等 方面的考慮，可能是可接受的。3. 超過30%認為是不可接受的一一應該作出各種努力來改進測量系統(tǒng)。4. 過程能被測量系統(tǒng)區(qū)分開的分級數(shù)（ndc）應該大于或等于5o5. X圖中的點1/2以上不在控制界限內、R圖的點全部在控制界限內。偏 倚一、術語1.

6、 偏倚一一又稱準確度，是指對同樣的試樣的同一特性，真值（基準值）和觀測到 的測量平均值的差值。它也對測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的測量。二、研究前的準備1. 樣本選取選擇一個落在生產測量的中程數(shù)的試樣，在工具室測量此試樣n10次，并計算這n個讀數(shù)的均值作為“基準值”，或者選用高一級別量具測量此試樣10次，求其平均值作為 “基準值”。2. 人員選擇選擇生產線上專門從事此試樣檢測的人員對試樣進行評價。3. 測量器具測量器具選用平時所用的器具或相同型號、精度、分辨率的器具并確保此測量器具準 確可靠。測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。二、數(shù)據(jù)采集1. 在工具間測量此試樣10次以上，

7、求其平均值作為“基準值”，或選用高一級別量 具測量此試樣10次，求其平均值作為“基準值”。2. 讓所選擇的測量者以通常方法測量樣本 15次，讀數(shù)依次記入附錄3中的表格。三、數(shù)據(jù)計算1. 計算15個讀數(shù)的平均值。a2. 計算可重復性標準偏差。其中3可以從MSA測量系統(tǒng)分析（第三版）附錄 C中查到，g=1，m=n3. 確定偏倚的t統(tǒng)計量。偏倚=觀測測量平均值-基準值偏倚的不確定度說明：如果總的樣本容量超過 20,建議將樣本分成多個子組并使用控制圖法，或使 用傳統(tǒng)的一個樣本t實驗得到標準偏差的均方差RMS計算。4. 置信區(qū)間的計算。說明：如果 水平不是用默認值0.05（95%置信度）則必須得到顧客同

8、意。 數(shù)據(jù)計算分析表見附錄3。四、接受準則如果0落在圍繞偏倚值置信區(qū)間以內，即0在置信區(qū)間低值和高值之間，偏倚在水平是可接受的。一、術語1. 線性一一在設備的預期操作（測量）范圍內偏倚的不同被稱為線性，它是測量系 統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量。二、研究前的準備1. 試樣的選擇選擇g>5個試樣，這些試樣測量值覆蓋量具的操作范圍。 如稱量范圍為0-10kg的秤， 可以選擇重量分別為2、4、6、8 9kg的試樣進行評定。2. 人員選擇選擇通常用這個儀器的操作者中的一人測量每個試樣12次，另選一人負責記錄數(shù)據(jù)。3. 測量器具測量器具選用平時所用的器具或相同型號、精度、分辨率的器具并確保此測量器具準 確可靠。

9、測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。三、數(shù)據(jù)采集1. 記錄人員把所選擇的5個試樣分別編為1-5號，并確保測量者在測量過程中看不 到此編號。2. 以一種順序讓測量者分別測出這5個試樣的值并記錄在所對應的試樣編號下。（數(shù) 據(jù)記錄表格見附錄4）3. 記錄人員把5個試樣以另一種順序排列，再讓測量者以這新的順序測出5個試樣的值并記錄在所對應的試樣編號下。4. 重復3中的過程直到12行數(shù)據(jù)全部得到。四、數(shù)據(jù)計算1.計算每次測量的試樣偏倚及試樣偏倚均值。2. 用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。 對于最佳擬合線，用公式：其中：一一基準值一一偏倚平均值對于給定的xo， 水平置信

10、帶是:低值:高值:3. 在線性圖上畫出單值偏倚和相關基準值的偏倚均值及“偏倚 =0線”五、接受準則及不合格處理“偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內。如果測量系統(tǒng)存在線性問題，需要通過 調整軟件、硬件或兩項同時進行來再校準以達到 0偏倚。如果偏倚在測量范圍內不能被調 整到0,只要測量系統(tǒng)保持穩(wěn)定，仍可用于產品/過程的控制，但不能進行分析，直到測量 系統(tǒng)達到穩(wěn)定。穩(wěn)定性一、術語1.穩(wěn)定性一一指測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內測量同一基準或零件的單一特性時獲得 的測量平均值總變差，即偏倚隨時間的增量。二、步驟1. 樣本的選擇選擇一個落在產品測量中程數(shù)的生產零件作為樣本。2. 數(shù)據(jù)采集每天測量標準樣本5次，

11、持續(xù)23天，數(shù)據(jù)記入穩(wěn)定性分析報告（附錄 5）3. 將數(shù)據(jù)按時間順序畫在附錄5中的控制圖上。4. 計算均值（）和極差（R）5. 將均值、極差畫在控制圖上6. 計算控制限。1 , _1三、接受準則及原因分析。1. 無超出控制限的點。a 控制限計算錯誤或描點時描錯。B 零件間的變化性或分布的寬度已經增大，這種增大可以發(fā)生在某個時間點上，也 可能是整個趨勢的一部分。C.測量系統(tǒng)變化（例如，不同的檢驗員或量具）。D 測量系統(tǒng)沒有適當?shù)姆直媪Α?. 連續(xù)7點位于平均值的一側；連續(xù)7點上升（后點等于或大于前點）或下降。A 高于平均極差的鏈或上升鏈說明存在下列情況之一或全部：輸出值的分布寬度增加，其原因可能是無規(guī)律的（如設備工作不正常或固定松動） 或是由于過程中的某個要素變化（例如使用新的不是很一致的原材料）。測量系統(tǒng)改變（例如，新的檢驗員或量具）。B 低于平均極差的鏈，或下降鏈表明存在下列情況之一或全部：輸出