MSA測(cè)量系統(tǒng)分析1

1、 測(cè)量系統(tǒng)分析 - PAGE 25 -第一章 通用測(cè)量系統(tǒng)指南MSA目的： 選擇各種方法來評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量。被檢產(chǎn)品特性檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果果輸 入輸 出賦值過程 受控：量具、儀器、檢測(cè)人員、程序、軟件 活動(dòng)：測(cè)量、分析、校正適用范圍：用于對(duì)每一零件件能重復(fù)讀數(shù)數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)。測(cè)量和測(cè)量過程程：賦值給具體事物物以表示它們們之間關(guān)于特特殊特性的關(guān)關(guān)系；賦值過程定義為為測(cè)量過程；賦予的值定義為為測(cè)量值；測(cè)量過程看成一一個(gè)制造過程程，它產(chǎn)生數(shù)數(shù)字（數(shù)據(jù)）作作為輸出。量 具：任何用來獲得測(cè)測(cè)量結(jié)果的裝裝置；經(jīng)常用用來特指在車車間的裝置；包括用來測(cè)測(cè)量合格不不合格的裝置置。測(cè)量系統(tǒng)：用來對(duì)被測(cè)特性性賦

2、值的操作作、程序、量具、設(shè)備、軟件、以及操作人人員的集合；用來獲得測(cè)測(cè)量結(jié)果的整整個(gè)過程。測(cè)量變差：多次測(cè)量結(jié)果變變異程度；常用m表示；也可用測(cè)量過程程過程變差RR&R表示。注：測(cè)量過程（數(shù)據(jù)據(jù)）服從正態(tài)態(tài)分布；R&R=5.115m99%R&R=5.115m表征測(cè)量數(shù)據(jù)的的質(zhì)量最通用用的統(tǒng)計(jì)特性性是偏倚和方方差。所謂偏偏倚特性，是是指數(shù)據(jù)相對(duì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值的位位置，而所謂謂方差的特性性，是指數(shù)據(jù)據(jù)的分布。測(cè)量系統(tǒng)質(zhì)量特特性：測(cè)量成本；測(cè)量的容易程度度；最重要的是測(cè)量量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)特性。常用統(tǒng)計(jì)特性：重復(fù)性（針對(duì)同一人，反反映量具本身身情況）再現(xiàn)性（針對(duì)不同人，反反映測(cè)量方法法情況）穩(wěn)定性偏倚線性（針

3、對(duì)不同尺寸寸的研究）注：對(duì)不同的測(cè)測(cè)量系統(tǒng)可能能需要有不同同的統(tǒng)計(jì)特性性（相對(duì)于顧顧客的要求）。測(cè)量系統(tǒng)對(duì)其統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性的基基本要求：測(cè)量系統(tǒng)必須處處于統(tǒng)計(jì)控制制中；測(cè)量系統(tǒng)的變異異必須比制造造過程的變異異??；變異應(yīng)小于公差差帶；測(cè)量精度應(yīng)高于于過程變異和和公差帶兩者者中精度較高高者（十分之之一）；測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特特性隨被測(cè)項(xiàng)項(xiàng)目的改變而而變化時(shí)，其其最大的變差差應(yīng)小于過程程變差和公差差帶中的較小小者。評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的的三個(gè)問題：有足夠的分辨力力；（根據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品特性的需需要）一定時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)計(jì)上保持一致致（穩(wěn)定性）；在預(yù)期范圍（被被測(cè)項(xiàng)目）內(nèi)內(nèi)一致可用于于過程分析或或過程控制。這些問題的確定定同過程的變

4、變差聯(lián)系起來來是很有意義義的。長(zhǎng)期存存在的把測(cè)量量誤差只作為為公差范圍百百分率來報(bào)告告的傳統(tǒng)，是是不適應(yīng)汽車車行業(yè)的發(fā)展展的。評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的的試驗(yàn)：確定該測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)是否具有滿滿足要求的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性；發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因因素對(duì)測(cè)量系系統(tǒng)有顯著的的影響；驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)特性持持續(xù)滿足要求求（R&R）。應(yīng)考慮使用盲測(cè)測(cè)，還要考慮慮試驗(yàn)成本、時(shí)時(shí)間。程序文件要求：示例；選擇待測(cè)項(xiàng)目和和環(huán)境規(guī)范；規(guī)定收集、記錄錄、分析數(shù)據(jù)據(jù)的詳細(xì)說明明；關(guān)鍵術(shù)語和概念念可操作的定定義、相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)說明、明明確授權(quán)。 包括：aa. 評(píng)定，b. 評(píng)定機(jī)構(gòu)構(gòu)的職責(zé)，cc. 對(duì)評(píng)定定結(jié)果的處理理方式及責(zé)任任第二章 分析/評(píng)定測(cè)量系系統(tǒng)的方法測(cè)量

5、系統(tǒng)變差的的類型： 偏 倚重 復(fù) 性性再 現(xiàn) 性性穩(wěn) 定 性性 線 性性測(cè)量系統(tǒng)研究可可提供：接收新測(cè)量設(shè)備備的準(zhǔn)則；一種測(cè)量設(shè)備與與另一種的比比較；評(píng)價(jià)懷疑有缺陷陷的量具的根根據(jù)；維修前后測(cè)量設(shè)設(shè)備的比較；計(jì)算過程變差，以以及生產(chǎn)過程程的可接收性性水平；作出量具特性曲曲線（GPCC）的必要信信息。GPCC指示接收某某一真值零件件的概率。偏 倚：基準(zhǔn)值偏倚觀測(cè)的平均值定義： 是測(cè)量結(jié)果果的觀測(cè)平均均值與基準(zhǔn)值值的差值。 又稱為“準(zhǔn)準(zhǔn)確度”。注：基準(zhǔn)值可通通過更高級(jí)別別的測(cè)量設(shè)備備進(jìn)行多次測(cè)測(cè)量取平均值值。確定方法：在工具室或全尺尺寸檢驗(yàn)設(shè)備備上對(duì)一個(gè)基基準(zhǔn)件進(jìn)行精精密測(cè)量；讓一位評(píng)價(jià)人用用正被

6、評(píng)價(jià)的的量具測(cè)量同同一零件至少少10次；計(jì)算讀數(shù)的平均均值。偏倚原因：基準(zhǔn)的誤差；磨損的零件；制造的儀器尺寸寸不對(duì)；儀器測(cè)量非代表表性的特性；儀器沒有正確校校準(zhǔn)；評(píng)價(jià)人員使用儀儀器不正確。重復(fù)性：重復(fù)性定義： 是由一個(gè)評(píng)評(píng)價(jià)人，采用用一種測(cè)量?jī)x儀器，多次測(cè)測(cè)量同一零件件的同一特性性時(shí)獲得的測(cè)測(cè)量值變差。 測(cè)量過程程的重復(fù)性意意味著測(cè)量系系統(tǒng)自身的變變異是一致的的。確定方法：采用極差圖；如果極差圖受控控，則儀器變變差及測(cè)量過過程在研究期期間是一致的的；重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差差或儀器變差差距(e)的估計(jì)為為Rd；儀器變差或重復(fù)復(fù)性將為5.15Rd 或4.655 R；（d依賴于試驗(yàn)驗(yàn)次數(shù)及零件件乘以評(píng)價(jià)人人

7、數(shù)量從表中中查處） 注（假定定為兩次重復(fù)復(fù)測(cè)量，評(píng)價(jià)價(jià)人數(shù)乘以零零件數(shù)量大于于15）此時(shí)代表正態(tài)分分布測(cè)量結(jié)果果的99。極差圖失控：應(yīng)調(diào)查識(shí)別為失失控的點(diǎn)的不不一致性原因因加以糾正；例外：當(dāng)測(cè)量系系統(tǒng)分辨率不不足時(shí)。再現(xiàn)性：操作者B操作者C操作者A再現(xiàn)性定義： 是由不同的的評(píng)價(jià)人，采采用相同的測(cè)測(cè)量?jī)x器，測(cè)測(cè)量同一零件件的同一特性性時(shí)測(cè)量平均均值的變差。確定方法：確定每一評(píng)價(jià)人人所有平均值值；從評(píng)價(jià)人最大平平均值減去最最小的得到極極差(R0)來估計(jì)；再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)偏偏差(0)估計(jì)為R0d；再現(xiàn)性為5.115R0d或3.65 R0；代表正態(tài)分布測(cè)測(cè)量結(jié)果的999%。由于量具變差影影響了該估計(jì)計(jì)值，

8、必須通通過減去重復(fù)復(fù)性部分來校校正。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性時(shí)間2時(shí)間1定義： 是測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同同一基準(zhǔn)或零零件的單一特特性時(shí)獲得的的測(cè)量值總變變差。 穩(wěn)定性有兩兩個(gè)概念一個(gè)個(gè)是上面的概概念，另一個(gè)個(gè)是統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定定性。統(tǒng)計(jì)穩(wěn)穩(wěn)定性是測(cè)量量系統(tǒng)穩(wěn)定的的基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)計(jì)穩(wěn)定性同樣樣可以應(yīng)用到到重復(fù)性、偏偏倚、一般過過程等。 統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性性結(jié)合專業(yè)知知識(shí)，允許我我們預(yù)測(cè)將來來的過程性能能。如果不了了解一個(gè)測(cè)量量過程控制狀狀態(tài)的數(shù)據(jù)，而而只有重復(fù)性性、再現(xiàn)性等等的數(shù)字對(duì)于于將來的性能能沒有任何意意義。在不知知道測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)時(shí)，評(píng)價(jià)該該系統(tǒng)的重復(fù)復(fù)性、再現(xiàn)性性可能弊大于于利。 分析穩(wěn)定性性時(shí)，

9、時(shí)間是是重要因素，但但更重要的因因素是在穩(wěn)定定性分析期間間內(nèi)系統(tǒng)外部部的條件。因因此，沒有專專業(yè)知識(shí)，不不可能確定用用于穩(wěn)定性分分析的時(shí)間表表。 應(yīng)努力使產(chǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)定的的條件不敏感感，當(dāng)評(píng)價(jià)測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性時(shí)時(shí)，必須考慮慮到系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)壽命周期間間會(huì)遇到的預(yù)預(yù)期環(huán)境、使使用者、零件件及方法。 推薦使用控控制圖來確定定統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性性。沒有必要要計(jì)算測(cè)量系系統(tǒng)穩(wěn)定性的的數(shù)值。系統(tǒng)統(tǒng)的改進(jìn)可在在圖上看出來來。改進(jìn)的形形式可能是排排除特殊原因因，可視為便便窄了控制限限等。線 性：定義： 是在量具預(yù)預(yù)期的工作范范圍內(nèi)，偏倚倚值的差值。 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值偏倚較小偏倚較大觀測(cè)的平均值觀測(cè)的平均值范圍的較低部

10、分分范圍的較高部分分觀測(cè)的平均值 注：在量程范圍內(nèi)，偏偏倚不是基準(zhǔn)準(zhǔn)值的線性函函數(shù)。不具備線性的測(cè)測(cè)量系統(tǒng)不是是合格的，需需要校正。 無偏偏倚有偏倚 基準(zhǔn)值確定方法：在測(cè)量?jī)x器的工工作范圍內(nèi)選選擇一些零件件；被選零件的偏倚倚由基準(zhǔn)值與與測(cè)量觀察平平均值之間的的差值確定；最佳擬合偏倚平平均值與基準(zhǔn)準(zhǔn)值的直線的的斜率乘以零零件的過程變變差是代表量量具線性的指指數(shù)；將線性乘以1000然后除以以過程變差得得到“%線性”。非線性原因：在工作范圍上限限和下限內(nèi)儀儀器沒有正確確校準(zhǔn)；最小或最大值校校準(zhǔn)量具的誤誤差；磨損的儀器；儀器固有的設(shè)計(jì)計(jì)特性。擬合優(yōu)度可用用來推斷偏倚倚與基準(zhǔn)值之之間的關(guān)系。但但線性是由

11、最最佳擬合直線線的斜率而不不是擬合優(yōu)度度（R2）的值確定定的。一般地地，斜率越低低，量具線性性越好；相反反斜率越大，量量具線性越差差。零件間變變差：定義： 零件間固固有的差異； 不包含測(cè)測(cè)量的變差。確定方法：使用均值控制圖圖：子組平均值反映映出零件間的的差異；零件平均值的控控制限值以重重復(fù)性誤差為為基礎(chǔ)，而不不是零件間的的變差；沒有一個(gè)子組平平均值在這些些限值之外，則則零件間變差差隱蔽在重復(fù)復(fù)性中，測(cè)量量變差支配著著過程變差，如如果這些零件件用來代表過過程變差，則則此測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)用于分析過過程是不可接接受的；如果越多的平均均值落在限值值之外，該測(cè)測(cè)量越有用。 （注：非受控，550以上為為好；即：

12、RR圖受控，XX圖大部分點(diǎn)點(diǎn)在界外）測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差差： m= ( + )零件之間標(biāo)準(zhǔn)偏偏差的確定： 可由測(cè)測(cè)量系統(tǒng)研究究的數(shù)據(jù)或由由獨(dú)立的過程程能力研究決決定。確定每一零件平平均值；找出樣品平均值值極差(RP)；零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差差(P)估計(jì)為RPd；零件間變差PVV為5.15RRPd或3.65 RP；代表正態(tài)態(tài)分布的999測(cè)量結(jié)果果?？傔^程變差標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差：t= ( + ) ； 則則 零件間標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差：P ( - ) ；與測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)復(fù)性及再現(xiàn)性性相關(guān)的容差差的百分比RR&R為5.155*容差100；產(chǎn)品品尺寸的分級(jí)級(jí)（數(shù)據(jù)分級(jí)級(jí)）：p/m*1.411或1.411(PV/RR&R)確定定。 PVV

13、=5.155p TV=55.15T第三章 測(cè)量系系統(tǒng)研究程序序準(zhǔn)備工作：先計(jì)劃將要使用用的方法；確定評(píng)價(jià)人的數(shù)數(shù)量、樣品數(shù)數(shù)量及重復(fù)讀讀數(shù)：關(guān)鍵尺寸需要更更多的零件和和或試驗(yàn)；大或重的零件可可規(guī)定較少樣樣品和較多試試驗(yàn)；從日常操作該儀儀器的人中挑挑選評(píng)價(jià)人；樣品必須從過程程中選取并代代表其整個(gè)工工作范圍；儀器的分辨力應(yīng)應(yīng)允許至少直直接讀取特性性的預(yù)期過程程變差的十分分之一；確保測(cè)量方法（即即評(píng)價(jià)人和儀儀器）在按照照規(guī)定的測(cè)量量步驟測(cè)量特特征尺寸。測(cè)量順序：測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)機(jī)順序；評(píng)價(jià)人不應(yīng)知道道正在檢查零零件的編號(hào)；研究人應(yīng)知道正正在檢查零件件的編號(hào)，并并相應(yīng)記下數(shù)數(shù)據(jù)； 即：評(píng)價(jià)價(jià)人A，零件件

14、1，第一次次試驗(yàn)； 評(píng)價(jià)人B，零零件2，第二二次試驗(yàn)等；讀數(shù)就取至最小小刻度的一半半；研究工作應(yīng)由知知其重要性且且仔細(xì)認(rèn)真的的人員進(jìn)行；每一位評(píng)價(jià)人應(yīng)應(yīng)采用相同的的方法（包括括所有步驟）來來獲得讀數(shù)。計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)研究指南： A. 確定穩(wěn)定定性用指南：獲得一樣本并確確定其相對(duì)于于可追溯標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值；定期（天、周）測(cè)測(cè)量基準(zhǔn)樣品品35次；XX在 &R 或或 &SS控制圖中標(biāo)標(biāo)繪數(shù)據(jù)；XX確定每個(gè)曲線的的控制限并按按標(biāo)準(zhǔn)曲線圖圖判斷失控或或不穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)；計(jì)算測(cè)量結(jié)果的的標(biāo)準(zhǔn)偏差并并與測(cè)量過程程偏差相比較較，確定測(cè)量量系統(tǒng)穩(wěn)定性性是否適于應(yīng)應(yīng)用。確定偏倚用指南南： 獨(dú)獨(dú)立樣本法：獲取一樣本并確確

15、定其相對(duì)可可追溯標(biāo)準(zhǔn)的的基準(zhǔn)值；讓一位評(píng)價(jià)人以以通常的方法法測(cè)量該零件件10次；計(jì)算這10次讀讀數(shù)的平均值值；通過該平均值減減去基準(zhǔn)值來來計(jì)算偏倚： 偏偏 倚 觀測(cè)平均值基基準(zhǔn)值 過程程變差6極差 偏偏 倚偏 倚過程變差確定重復(fù)性和再再現(xiàn)性用指南南：常用方法：極差差法、均值和和極差法方方差分析法等等。 極差差法：極差法是一種改改進(jìn)的計(jì)量型型量具研究方方法，可迅速速提供一個(gè)測(cè)測(cè)量變異的近近似值。使用兩名評(píng)價(jià)人人和五個(gè)零件件進(jìn)行分析：例：零件評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人B極差（AB）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10

16、平均極差（R）Ri/5=00.35/55=0.077GR&R=5.15( RR)/d*=5.155(0.077)/1.119=0.3303過程變差0.40%GR&G=1100GRR&G/過程程變差11000.303/00.40=75.5% 均值值和極差法：均值和極差法是是一種提供測(cè)測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)復(fù)性和再現(xiàn)性性估計(jì)的數(shù)學(xué)學(xué)方法。重復(fù)性比再現(xiàn)性性大的原因：儀器需要維護(hù)；量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)計(jì)來提高剛度度；夾緊和檢驗(yàn)點(diǎn)需需要改進(jìn)；存在過大的零件件變差。再現(xiàn)性比重復(fù)性性大的原因：評(píng)價(jià)人需要更好好的培訓(xùn)如何何使用量具儀儀器和讀數(shù)；量具刻度盤上的的刻度不清楚楚；需要某種夾具幫幫助評(píng)價(jià)人提提高使用量具具的一致性。研

17、究程序：取等得包含100個(gè)零件的一一個(gè)樣本，代代表過程變差差的實(shí)際或預(yù)預(yù)期范圍；指定評(píng)價(jià)人A、BB和C，并按按1至10給給零件編號(hào)（評(píng)評(píng)價(jià)人不能看看到數(shù)字）；如果校準(zhǔn)是正常常程序中的一一部分，則對(duì)對(duì)量具進(jìn)行校校準(zhǔn)；讓評(píng)價(jià)人A隨機(jī)機(jī)測(cè)量10個(gè)個(gè)零件，由觀觀測(cè)人記錄結(jié)結(jié)果填入第11行，讓評(píng)價(jià)價(jià)人B和C隨隨機(jī)測(cè)量這110個(gè)零件，由由觀測(cè)人記錄錄結(jié)果填入第第6、11行行，三人測(cè)量量時(shí)應(yīng)互相不不看對(duì)方的數(shù)數(shù)據(jù)；使用不同的隨機(jī)機(jī)順序重復(fù)上上述操作過程程；數(shù)值計(jì)算：從第1、2、33行的最大值值減去它們中中的最小值；把結(jié)果記入入第5行。在在第6、7和和8行，111、12和113行重復(fù)這這一步驟，并并將結(jié)果記錄

18、錄在第10和和15行；把填入第5、110和15行行的數(shù)據(jù)變?yōu)闉檎龜?shù)；將第5行的數(shù)據(jù)據(jù)相加并除以以零件數(shù)量，得得到第一個(gè)評(píng)評(píng)價(jià)人的測(cè)量量平均極差RRa。同樣對(duì)第第10和155行的數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行處理得到到Rb和Rc；將第5、10和和15行的數(shù)數(shù)據(jù)（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第第17行，將將它們相加并并除以評(píng)價(jià)人人數(shù)，將結(jié)果果記為R（所所有極差的平平均值）；將R（平均值）記記入第19和和20行并與與D3和D4相乘得到控控制下限和上上限。注意：如果進(jìn)行22次試驗(yàn)則，D3為零，D4為3.27。單個(gè)極差的上限值（UCLR）填入第19行。小于7次測(cè)量的控制下限極差值（LCLR）等于0；使用原來的評(píng)價(jià)價(jià)人和零件重重復(fù)讀取任何何差大于計(jì)算算的UCLRR的讀數(shù)，或或剔除那些值值并重新計(jì)算算平均值；將行（第1、22、3、6、77、8、111、12和113行）中的的值相加。把把每行的和除除以零件數(shù)并并將結(jié)果填入入表中最右邊邊標(biāo)有“平均值 “的列內(nèi)；將第1、2第33行的平均值值相加除以試試驗(yàn)次數(shù)。結(jié)結(jié)果填入第44行的Xa格內(nèi)。對(duì)第第6，7和88；第11，112和13行行重復(fù)這個(gè)過過程，將結(jié)果果分別填入第第9和14行行的Xb，Xc格內(nèi)；將第4、9和114行的平均均值中最大和和最小值填入入第18行中中適當(dāng)?shù)目崭窀裉?，確定它它們的差值，填填入第1