MSA測量系統(tǒng)誤差分析Minitab實例

1、MSA測量系統(tǒng)誤差分析Minitab實例穩(wěn)定性1基準值2統(tǒng)計穩(wěn)定性（穩(wěn)定性、飄移）： 測量系統(tǒng)在持續(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的總變差。 它反映測量值的分布規(guī)律是否隨時間發(fā)生變化。 當測量值的分布規(guī)律不隨時間發(fā)生變化時，這個測量系統(tǒng)就具有統(tǒng)計穩(wěn)定性。2基準值觀測平均值偏倚（B）偏倚： 在測量系統(tǒng)具有統(tǒng)計穩(wěn)定性的前提下，測量值分布的均值與基準值之間的距離。 3真值偏倚基準值無偏倚有偏倚線性：在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。線性可以 被認為是關(guān)于偏倚大小的變化量程較低部位量程較高部位真值偏倚4重復(fù)性第二次測量第一次測量重復(fù)性是由一個操作者采用同一種測量儀器,多次測量同

2、一零件的同一特性時獲得的測量值變差。表現(xiàn)為“設(shè)備差”5操作者C操作者B操作者A再現(xiàn)性：由不同的操作者，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時，測量平均值的變差。再現(xiàn)性體現(xiàn)“人差”。61、處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即只存在普通原因引起的變差。2、測量系統(tǒng)的變異性（Variability）小于過程變異性。3、測量系統(tǒng)的變異性小于技術(shù)規(guī)范界限。4、測量增量（increments）小于過程變異性和技術(shù)規(guī)范寬度 的1/10。5、當被測項目變化時，測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性的最大變差小于 過程變差和規(guī)范寬度較小者。7 測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系統(tǒng)的 變差不受特殊原因支配 1、一般說來，當沒有數(shù)值（

3、點）落在特殊原因區(qū)域內(nèi) 時，測量系統(tǒng)便處于統(tǒng)計控制狀態(tài) 2、如果沒有如SPC手冊中描述的 數(shù)據(jù)趨勢或偏移時，我們也可 以認為是統(tǒng)計控制狀態(tài)特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域共同原因區(qū)域8選取標準樣本多次測量樣本制作控制圖解釋控制圖 應(yīng)選擇一個落在過程產(chǎn)品測量值中程數(shù)的產(chǎn)品作為研究的標準樣本。具備預(yù)期測量的最低值、最高值和中程數(shù)的標準樣本是比較理想的。建議對上述每個標準樣本分別進行測量和作出控制圖。9制作控制圖解釋控制圖多次測量樣本選取標準樣本 周期性(每天或每周等)地對標準樣本測量多次, 一般為3 到5 次。子組容量及其采集周期的選擇應(yīng)該取決于測量系統(tǒng)的情況，例如需要進行重新標定或維修的周期是多長、該測

4、量系統(tǒng)使用的頻繁程度如何、工作條件的緊張程度如何，等。應(yīng)該在每天的不同時間測取讀數(shù)，以反映該測量系統(tǒng)實際使用時的情況，例如預(yù)熱、環(huán)境溫度、濕度等的影響。10解釋控制圖選取標準樣本制作控制圖多次測量樣本穩(wěn)定性的均值極差圖6.36.05.7樣本均值子組0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=5.7461.00.50.0樣本極差R=0.47792ULC=1.01LCL=011計量型控制圖X Bar - R零件編號：零件名稱（產(chǎn)品）：操作（過程）：上下偏差：操作者：量具：測量單位：日期12345678910111213141516171819202122232425時間10:

5、00?測量數(shù)據(jù)(mm)4.99 5.02 5.02 4.99 5.00 5.02 5.02 5.02 5.01 5.00 5.00 5.01 5.01 5.01 5.00 5.00 4.99 5.00 5.00 5.01 5.01 5.00 5.02 5.02 5.00 5.01 5.02 5.02 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.01 5.02 5.02 5.02 5.02 5.01 5.01 5.01 5.00 5.01 5.01 5.00 5.01 5.04 5.03 5.01 5.00 5.01 5.03 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

6、 5.00 5.02 5.02 5.02 5.03 5.03 5.01 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 5.03 5.02 5.03 5.01 平均值5.00 5.02 5.02 5.00 5.00 5.01 5.01 5.01 5.00 5.01 5.01 5.02 5.02 5.02 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.03 5.03 5.01 極差0.02 0.01 0.01 0.01 0.00 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.03

7、 0.02 0.02 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01 0.01 例子：某標準件尺寸要求為5+/-0.05mm，采用千分尺進行測量，為進行該測量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，取一標準件，每天同一質(zhì)檢員采用同一千分尺對其進行測量，每次測量3個數(shù)據(jù)，連續(xù)測量25組。具體數(shù)據(jù)見下表：121、打開Minitab，建立工作表如圖所示：圖表的所有觀測值均在一列中132、選擇統(tǒng)計 控制圖 子組的變量控制圖 Xbar-R。如圖示：1、選擇：圖表的所有觀測值均在一列中。2、在子組大小中，輸入 3。3、雙擊左側(cè)“檢測值”，到右側(cè)空白處。4、根據(jù)需要點擊其他選項，填充相關(guān)內(nèi)容，如“標簽”選項，也可不管；5、點擊“

8、確定”。143、點擊“確認”后生成控制圖如圖示：1、其中控制圖中上半部分為均值圖，下半部分為極差圖；2、分析控制圖，判定是否處于統(tǒng)計穩(wěn)定性，詳細參考SPC相關(guān)法則；3、一般至少滿足均值、極差圖所有點都在控制限內(nèi)，且平均極差不能超出公差（0.05mm)控制要求.15 若控制圖顯示失控，應(yīng)該調(diào)查、研究在與失控點相對應(yīng)的時間內(nèi)所出現(xiàn)的特殊原因，并予以消除，使其不再出現(xiàn)。然后，再作控制圖檢驗糾正效果，直至控制圖受控。 一般地，在R 圖受控的情況下，再檢查X圖，直至R 圖以及X圖都受控為止。16選取標準樣本確定基準值測量樣件計算、作圖判斷v隨機抽取基準值不同的五個零件（包括量具的全程）。v用全尺寸檢驗測

9、量每個零件以確定其準值并確認了包括量具的操作范圍。v通常用這個儀器的操作者中的一人測量每個零件m10次。17測量樣件計算、作圖判斷確定基準值選取標準樣本v把5個樣件送到一個比待分析的測量系統(tǒng)更高級別的測量系統(tǒng)上，對每一個樣件分別進行多次測量（10），分別取其平均值，得到5個基準值。18計算、作圖判斷選取標準樣本測量樣件確定基準值v 使用待分析的測量系統(tǒng)對5個樣件分別進行多次重復(fù)測量（10），記錄測量結(jié)果；19判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件v計算零件每次測量的偏倚，以及每個零件的偏倚平均值v用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。v對于最佳擬合直線，用公式：yi=axi+bvxi

10、=基準值vyi=偏倚平均值v這里xi是基準值， yi是偏倚均值，用下列公式求出a、b和s。va=(xy-xy/gm)/x2-(x)2/gmvb=y-axvs= (yi2-b yi-a xiyi)/(gm-2)1/220判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件v對于給定的x0，畫出a水平的置信帶v低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/nv高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/nv其中1/n=1/gm+(x0-x)2/ (xi-x)21/2v畫出“偏倚=0”線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性。v判斷v“偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內(nèi)。21實例:(1) 測量數(shù)據(jù)零件

11、 1 2 3 4 5 基準值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00試 驗 次 數(shù) 1 2.70 5.10 5.80 7.60 9.10 2 2.50 3.90 5.70 7.70 9.30 3 2.40 4.20 5.90 7.80 9.50 4 2.50 5.00 5.90 7.70 9.30 5 2.70 3.80 6.00 7.80 9.40 6 2.30 3.90 6.10 7.80 9.50 7 2.50 3.90 6.00 7.80 9.50 8 2.50 3.90 6.10 7.70 9.50 9 2.40 3.90 6.40 7.80 9.6010 2.40 4.

12、00 6.30 7.50 9.2011 2.60 4.10 6.00 7.60 9.30 12 2.40 3.80 6.10 7.70 9.40零件平均值 2.49 4.13 6.03 7.71 9.38基準值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00偏倚 +0.49 +0.13 +0.03 -0.29 -0.62極差 0.4 1.3 0.7 0.3 0.5221、打開Minitab，建立工作表。如圖示：1、部件號：輸入包含部件名或部件號的列。 2、參考值：輸入包含參考值的列。 3、測量數(shù)據(jù)：輸入包含實測測量值的列。 4、過程變異（可選）：輸入過程標準差。您可以從“量具 R&

13、R 研究 - 方差分析”方法的輸出中“6 * SD”列的“總變異”行獲得過程標準差，也可以輸入已知值（6 * 歷史標準差）。 232、選擇統(tǒng)計-質(zhì)量工具-量具研究-量具線性和偏移研究。如圖示：1、在部件號中，輸入部件（零件號）；2、在參考值中，輸入主要參考值（基準值）； 3、在測量數(shù)據(jù)中，輸入響應(yīng)(測量值）；4、在過程變異中，輸入 過程變異值（可使用方差分析法從量具 R&R 研究中獲得，可空白）；243、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“量具信息”。如圖示：1、量具名稱：鍵入量具 的名稱；2、研究日期：鍵入日期；3、報表人：鍵入報告研究信息的人員的姓名；4、量具公差：鍵入量具公

14、差 ； 5、其他：鍵入任何其他注釋；6、點擊“確定”。254、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“選項”。如圖示：1、重復(fù)性標準差的估計方法樣本極差：選擇此項可使用樣本極差來估計重復(fù)性標準差。樣本標準差：選擇此項可使用樣本標準差來估計重復(fù)性標準差。 2、標題：輸入替換圖形輸出中默認標題的新標題。3、點擊“確定”。265、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話框量具線性和偏移研究，點擊“確定” 。如圖示：1、線性百分率（斜率 * 100 的絕對值）是 13.2，這表示量具線性占整個過程變異的 13%。2、參考值的偏倚百分率是 0.3，這表示量具偏倚占整個過程變異的比率小于 0.3%。27 選擇交叉或

15、嵌套分析法的原因：量具重復(fù)性和再現(xiàn)性研究確定觀測到的過程變異中有多少是因測量系統(tǒng)變異 所致。使用 Minitab 可以執(zhí)行交叉或嵌套量具 R&R 研究。 當每個部件由每個操作員多次測量時，請使用量具 R&R 研究（交叉）。 當每個部件只由一名操作員測量（如在破壞性試驗 中）時，請使用量具 R&R 研究（嵌套）。在破壞性試驗中，測量特征在測量過程后與其在開始時不同。撞擊試驗即是破壞性試驗的一個例子。選擇交叉或嵌套選擇交叉或嵌套如果需要使用破壞性試驗，必須能夠假定一批中所有部件的相同程度足夠高，以致于可以把它們當作是同一部件。如果無法做該假定，則一批中部件之間的變異將掩蓋測

16、量系統(tǒng)變異。 如果可以做該假定，那么，是選擇交叉量具 R&R 研究還是嵌套量具 R&R 研究進行破壞性試驗取決于測量過程的設(shè)置方式。如果所有操作員都測量每一批部件，則使用量具 R&R 研究（交叉）。如果每個批次只由一名操作員測量，則必須使用量具 R&R 研究（嵌套）。實際上，只要操作員測量獨特的部件，就屬于嵌套設(shè)計。28如果 %研究變異研究變異 列（%公差公差、%過程過程）中的合計量具 R&R 貢獻： 小于 10% - 則測量系統(tǒng)可接受。 在 10% 到 30% 之間 - 則測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備 成本、維修成本或其他因素。 大于 3

17、0% - 則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。 如果查看 %貢獻貢獻 列，則相應(yīng)的標準為： 小于 1% - 測量系統(tǒng)可接受。 在 1% 到 9% 之間 - 測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備成本、維修成本或其他因素。 大于 9% - 則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。 汽車工業(yè)行動組織 (AIAG ) 建議，當類別數(shù)小于 2 時，測量系統(tǒng)對于控制過程毫無價值，因為無法區(qū)分各個部件。當類別數(shù)為 2 時，數(shù)據(jù)可分為兩組，如高和低。當類別數(shù)為 3 時，數(shù)據(jù)可分為三組，如高、中、低。5 或更高的值表明測量系統(tǒng)可接受。29例子：細紗tex檢測系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析在此示例中，選取E225代表整個過

18、程變差的五個管紗作為樣品，三名操作員中的每一名分別將五批不同的管紗測量了兩次，總共測量了 30 次。每次測試都在同一管紗上重新繞取樣品，則每個測試用的tex小樣對于操作員而言都是唯一的，不會有兩名操作員測量同一小樣，既考慮進來取樣過程認為此測試是破壞性測試。選定量具 R&R 研究（嵌套）以確定實測過程變異有多少是由于測量系統(tǒng)變異導(dǎo)致的。 量具/測試方法名稱玻璃纖維細紗TEX檢測分析日期2014.5.1分析人王薇原始數(shù)據(jù)TEX值批次測試員TEX值批次測試員TEX值批次測試員22.63A程麗蓉22.62A周懷麗22.59A陳華珍22.56A程麗蓉22.65A周懷麗22.63A陳華珍20.5

19、9B程麗蓉20.62B周懷麗20.5B陳華珍20.54B程麗蓉20.55B周懷麗20.48B陳華珍22.94C程麗蓉22.9C周懷麗22.89C陳華珍22.92C程麗蓉22.97C周懷麗22.95C陳華珍21.78D程麗蓉21.7D周懷麗21.69D陳華珍21.77D程麗蓉21.65D周懷麗21.73D陳華珍23.54E程麗蓉23.6E周懷麗23.49E陳華珍23.48E程麗蓉23.52E周懷麗23.57E陳華珍301、打開Minitab，建立工作表。如圖示：1、如圖所示：大體可分為3列，“部件號”列、“檢測員”列、和“檢測值”列；2、部件號為測量數(shù)據(jù)所對應(yīng)的序號，此處為A-E循環(huán)排列；3、姓

20、名為三個人，也是與測量數(shù)據(jù)相對應(yīng)；4、數(shù)據(jù)部分是將上表中的所有數(shù)據(jù)按照順序排為一列。312、選擇統(tǒng)計 質(zhì)量工具 量具研究 量具 R&R 研究（嵌套）如圖示：1、部件號或批號：輸入包含部件名/號或批名/號的列。2、操作員：輸入包含操作員姓名或編號的列（可選）。3、測量數(shù)據(jù)：輸入包含實測測量值的列。322、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“量具信息”。如圖示：1、量具名稱：鍵入量具 的名稱。2、研究日期：鍵入日期。3、報表人：鍵入報告研究信息的人員的姓名。4、量具公差：鍵入量具公差 。 5、其他：鍵入任何其他注釋。333、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“選項”。如圖示：1、變異：輸入要在會話窗口輸出的研究變異 列中使用的倍數(shù)。默認倍數(shù)是 6，這是捕獲過程測量的 99.73% 所需的標準差個數(shù)。2、過程公差：輸入已知公差極差（規(guī)格上限 - 規(guī)格下限）、規(guī)格下限或規(guī)格上限?！?公差”列將顯示在會話窗口輸出底部的表中或變異圖的分量中。此列顯示每個方差分量