測量系統(tǒng)分析(MSA)-培訓教材.ppt

1、測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis,誤差及能力分析,測量系統(tǒng)分析的目的,測量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 測量系統(tǒng)分析還可以： 評估新的測量儀器 將兩種不同的測量方法進行比較 對可能存在問題的測量方法進行評估 確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題,數(shù)據(jù)的質(zhì)量,數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于從處于穩(wěn)定條件下進行操作的測量系統(tǒng)中，多次測量的統(tǒng)計特性，如：假設使用某一在穩(wěn)定條件下操作的測量系統(tǒng)對某一特定特性值進行了幾次測量，如果這些測量值均與該特性的參考值（master value）“接近”），那么，數(shù)據(jù)的質(zhì)量被稱為“高”；同樣，如果部份或所有的測量值與參考值相差“很遠”，則數(shù)

2、據(jù)的質(zhì)量很“低”,描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性,通常用來描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性是某測量系統(tǒng)的偏倚（Bias）和變差（variance）。 被稱為偏倚的統(tǒng)計特性指的是數(shù)據(jù)值相對于參考（基準）值的位置。 被稱為變差的特性指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的普遍原因之一是變差太大 一組數(shù)據(jù)中的變差多是由于測量系統(tǒng)及其環(huán)境的相互作用造成的。 如果相互作用產(chǎn)生的變差過大，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會太低，從而造成測量數(shù)據(jù)無法利用。如：具有較大變差的測量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過程，因為測量系統(tǒng)的變差可能掩蓋制造過程的變差。,有關測量數(shù)據(jù)的常見問題,什么是測量？ 將一個未知量與一個已知的或

3、已經(jīng)接受的參照值進行的比較 為什么我們需要測量數(shù)據(jù)？ 我們使用測量數(shù)據(jù)來判斷產(chǎn)品是否合格，制定有關過程管理的決策。 我接受這件產(chǎn)品嗎？ 過程是很好，還是需要進行調(diào)整？ 我們對測量數(shù)據(jù)有什么期望？ 準確性：數(shù)據(jù)必須告訴我們真相！ 重復性：重復測量必須產(chǎn)生同樣的結果！ 再現(xiàn)性：結果不應該受檢驗員的影響。 什么是測量儀器？ 用來進行測量的任何儀器。 什么是檢驗員（或者鑒定人）？ 使用測量儀器進行測量的個人或裝置,有關測量數(shù)據(jù)的常見問題,測量系統(tǒng)：不僅指量具。 測量系統(tǒng)包括：人（及其培訓）、過程（測量程序）、設備（量具或測量工具）、系統(tǒng)的控制點、及所有這些因素的相互作用。 測量總偏差： 總的觀察偏差=

4、過程偏差+測量系統(tǒng)偏差 測量是一個能影響所觀察值的中心值和偏差的過程。,有關測量數(shù)據(jù)的常見問題,Gage R&R分析是用來分析測量系統(tǒng)的方法，目的是確定測量某種東西時出現(xiàn)的波動（誤差）的大小和類型。 將“測量系統(tǒng)”看作是會給測量數(shù)據(jù)帶來額外誤差的子過程，其目的就是使用誤差盡可能小的測量過程。 任何觀測數(shù)據(jù)的誤差，都是部件的實際誤差和測量系統(tǒng)誤差的總和。,過程變差剖析,長期,過程變差,短期,抽樣產(chǎn)生的變差,實際過程變差,穩(wěn)定性,線性,重復性,準確度,量具變差,操作員造成的變差,測量誤差,過程變差觀測值,“重復性” 和 “再現(xiàn)性” 是測量誤差的主要來源,再現(xiàn)性,過程變差,測量系統(tǒng)的規(guī)劃（一）,由A

5、PQP小組根據(jù)被測量特性的重要程度確定測量系統(tǒng)。同時考量： 產(chǎn)品規(guī)范是什么？預期的過程變差是多少？需要什么樣的分辨率？ 量具需要怎樣的操作方式？需要操作者具備哪些技能？怎樣培訓？ 如何測量？是否人工測量？在哪里測量？零件的位置和固定是否是可能的變差來源？接觸測量還是非接觸測量？ 測量如何被校準？校準頻率？誰來校準？,測量系統(tǒng)規(guī)劃（二）,測量生命周期的考量：隨著時間的不同，對過程了解及過程的改進，測量方法可能改變。 如：為了建立穩(wěn)定的和有能力的過程，可能開始對一個產(chǎn)品特性測量，透過測量了解直接影響產(chǎn)品特性的關鍵過程特性，這種了解意味著對產(chǎn)品特性的信息依賴少了，可以減少抽樣計劃并簡化測量方法。最后

6、，可能只監(jiān)測極少數(shù)的零件，只要過程被維護著或測量和監(jiān)控這維護及工裝，也就是必要的工作了。 測量的程度是依賴著對過程理解的程度。,測量系統(tǒng)開發(fā)檢查清單的建議要素,本清單應該根據(jù)測量系統(tǒng)的情況和類型進行修改。最終檢查清單的建立應該是顧客和供方合作的結果。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,被測特性是什么？特性的類別是什么？是機械上的特性嗎？是動態(tài)的還是靜態(tài)的？是一項電的特性嗎？其零件內(nèi)部變差大嗎？ 測量過程的結果（輸出）將被應用的目的是什么？生產(chǎn)改進、生產(chǎn)監(jiān)控、實驗室研究、過程審核、出貨檢驗、進貨檢驗、對D.O.E的回應？ 誰將使用該過程？操作者、工程師、技術員、檢驗員、審核員？ 培訓要

7、求：操作者、維修人員、工程師；教室、應用實習、在職訓練、學徒期間。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,變差的原因是否已被識別？透過小組、頭腦風暴法、淵博的過程知識、因果圖或矩陣圖等方法建立一個誤差模型（S.W.I.P.E或P.I.S.M.O.E.A). 是否展開了測量系統(tǒng)的FMEA？ 彈性的或?qū)Ｓ玫臏y量系統(tǒng)：測量系統(tǒng)可以是固定的、專用的還是彈性的（flexible)，是否有測量不同類型零件的能力：例如爪型量具、夾緊量具、三坐標座標測量儀等。彈性的量具價格較貴，但從長遠來看能節(jié)約成本。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,接觸式或非接觸式：可靠性、特性的類型、抽樣計劃、成本、維

8、護保養(yǎng)、校準、人員技能要求、兼容性、環(huán)境、速度、探頭的類型、零件的變形、影像處理，以上內(nèi)容可能由控制計劃和測量的頻率來確定（全接觸式量具在連續(xù)抽樣時可能會過度磨損）。整個表面接觸的探頭、探頭的類型、空氣回流噴嘴、影像處理CMM與光學比較儀等。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,環(huán)境：灰塵、水分、濕度、溫度、振動、噪音、電磁干擾（electro-magnetic interference, EMI）、大氣流動、空氣雜質(zhì)等。實驗室、工場、辦公室等。在小且嚴格的公差下以微米為單位的測量系統(tǒng)中，以及在CMM、光學系統(tǒng)、超音波儀器等環(huán)境中，環(huán)境成為一個關鍵的問題。對線上自動反饋類型的測量也是一

9、個影響因素。切削油、切削碎屑及極端溫度也會成為問題。是否清潔環(huán)境的要求？,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,測量及固定點：使用幾何尺寸與公差（GD&T）清晰地定義固定位置和夾緊點，以及在零件的什么部位進行測量。 固定方法：不固定或夾緊零件。 零件方位：主體的位置或其它的位置。 零件準備：在測量之前，零件是否應該清潔、儲油、溫度穩(wěn)定等。 感測器的位置：從主定位器或定位系統(tǒng)的取向角度與距離？,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,相關問題1備份的量具：在工場內(nèi)或不同工場之間是否需要備份的（或多個）量具支持？制造的考慮、測量誤差的考慮、維修的考慮、標準是哪個的考慮？如何才能使每個考慮

10、問題均符合要求？ 相關問題2方法差異：在可接受的實施和操作極限內(nèi)，由不同的測量系統(tǒng)設計對同一產(chǎn)品/過程進行測量的測量誤差結果（例如：CMM對手工量具或開放式設定量具的測量結果）。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,自動或手動：線上、線外、操作者依賴性。 破壞性和非破壞性（Nondestructive, NDT）測量：例如，拉力試驗、鹽霧試驗、電鍍/涂裝的厚度、硬度、尺寸測量、影像處理、化學分析、應力、耐久性、沖擊、扭力、扭矩、焊接強度、電特性等。 潛在的測量量程：可能的測量尺寸大小和期望的量程。,第1類要素：與測量系統(tǒng)設計和開發(fā)有關的問題,有效的分辨率：對應用在一特殊的應用場的可接受

11、性，如測量對物理變化是否敏感（探測過程或產(chǎn)品誤差的能力）？ 敏感度：最小輸入量的信號能產(chǎn)生一個可探測的輸出（可辨別的）信號，測量裝置對應用這種情況的可接受性？敏感度是由量具的固有設計和質(zhì)量（OEM）、使用期間的維護和操作條件所決定。,第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關的問題 （設備、標準、儀器）,是否已在系統(tǒng)設計中針對變差來源的識別？設計評審；驗證和確認。 校準和控制系統(tǒng)：推薦的校準計劃和設備審核及其文件。頻率、內(nèi)部或外部、參數(shù)、生產(chǎn)過程中的驗證檢查。 輸入要求：機械的、電子的、液壓的、真空的、波動抑制器、干燥器、濾清器、作業(yè)準備和操作問題、隔離、解析度和靈敏度。 輸出要求：類比或數(shù)位、文件和記錄

12、、檔案、保存、存取、備份。 成本：開發(fā)、采購、安裝、操作和培訓的預算要素。,第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關的問題 （設備、標準、儀器）,預防性維護：形式、計劃、成本、人員、培訓、文件。 可維修性：內(nèi)部和外部、場所、支持程度、回應時間、服務配件的可取得性、標準零件清單。 人機工程學（Ergonomics）：在長時間的裝載和操作設備過程中，人員不被傷害的能力。測量裝置的讀者討論需要著重在測量系統(tǒng)與操作者之間的相互關系。 安全的考慮：人員、操作、環(huán)境、切斷。 貯存及場所：建立對測量設備的貯存及場所的要求。隔離、環(huán)境、安全、取得性（接近）有關的問題。 測量周期時間：測量一個零件或特性需要多長時間？測量

13、周期要與過程和產(chǎn)品控制合并。,第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關的問題 （設備、標準、儀器）,是否有任何對過程流程、批次完整性、記錄、測量和零件回復的干擾？ 材料搬運：是否需要特殊的支架、支撐夾具、搬運設備或其它物料搬運設備來放置被測零件或?qū)y量系統(tǒng)本身？ 環(huán)境問題：是否有特殊的環(huán)境要求、條件、限制等影響本測量過程或臨近的過程？是否要求特殊的排氣？是否有必要控制溫度或濕度？濕度、振動、噪音、電磁干擾、清潔？ 是否有任何特別的可靠性要求或考慮？設備是否能夠在任何時間下維持其狀況？在生產(chǎn)使用之前是否需要進行驗證？ 備用配件：共享清單、適當?shù)墓陀嗁徬到y(tǒng)、可取得性、導入期的理解與說明。是否有足夠的安全

14、庫存（軸承、軟管、皮帶、開關、插座、閥等）？,第2類要素：與測量系統(tǒng)制造有關的問題 （設備、標準、儀器）,使用者說明書：夾緊順序、清潔程度、數(shù)據(jù)解釋、圖表、目視輔具、易于理解的?？扇〉眯浴⑦m當?shù)年惲小?文件：工程圖面、診斷分析、使用者手冊、語言等。 校準：與可接受的標準進行比較；可接受的標準的可取得性和費用。建議的頻率、培訓要求、停機時間的要求。 貯存：是否有與測量裝置貯存有關的特別要求或考慮？隔離、環(huán)境、防止損壞/竊盜等。 防錯：已知的測量程度錯誤是否容易由操作者更正（非常容易？）數(shù)據(jù)輸入、設備誤用、防錯。,第3類要素：與測量系統(tǒng)實施有關的問題（過程）,支持：由誰來支持測量過程？實驗室技術人

15、員、工程師、生產(chǎn)、維護保養(yǎng)、與外部簽訂保養(yǎng)合同？ 培訓：為了使用和維護本測量過程，需要為操作者/檢驗人員/技術人員/工程師提供哪些培訓？時間、資源和費用。誰來培訓？在哪時行培訓？導入期要求？與測量過程的實際使用相協(xié)調(diào)。 數(shù)據(jù)管理：如何管理從本測量過程輸出的數(shù)據(jù)？人工、電腦化、匯總法、匯總頻率、評審方法、評審頻率、顧客的要求、內(nèi)部的要求?？扇〉眯?、儲存、存取、備份、安全。數(shù)據(jù)的解釋。,第3類要素：與測量系統(tǒng)實施有關的問題（過程）,人員：是否需要聘請人員以支持這測量系統(tǒng)？成本、時間、可取得性有關的問題。目前的或新的。 改進方法：由誰來對測量過程進行經(jīng)常性的改進？工程師、生產(chǎn)人員、維護保養(yǎng)人員？使用

16、什么評價方法？是否有一系統(tǒng)以識別需要的改進？ 長期穩(wěn)定性：長期性研究的評估方法、形式、頻率、需求。漂移、磨損、污染、操作的完整性。長期誤差是否能夠被測量、控制、理解、預測？ 特別的考慮：檢驗人員的特質(zhì)、體能限制或健康問題：色盲、視力、身體強度、疲勞、耐力、人機工程。,連續(xù)變量測量系統(tǒng)分析,分辨率,偏移？“準確性” （居中性均值）,線 性？,穩(wěn)定性？,校準？,“精確性”（R&R） （離散性偏差）,OK,OK,OK,OK,測量儀器分辨率 （測量儀器的分辨率必須小于或等于規(guī)范或過程誤差的10%）,測量儀器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。 看看下面的部件A和部件B，它們的長度非常相似。測

17、量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0 B=2.0,A=2.25 B=2.00,因為上面刻度的分辨率比兩個部件之間 的差異要大，兩個部件將出現(xiàn)相同的測 量結果。,第二個刻度的分辨率比兩個部件之間的 差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測量結果。,測量系統(tǒng)的有效分辨率（ discrimination）,要求不低于過程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一 零件之間的差異必須大于最小測量刻度 極差控制圖可顯示分辨率是否足夠 看控制限內(nèi)有多少個數(shù)據(jù)分級 不同數(shù)據(jù)分級(ndc)的計算為 零件的標準偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般

18、要求它大于5才可接受,分辨率不足的表現(xiàn),在過程變差的SPC極差圖上可看出： 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。 如果及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。,敏感度（Sensitivity）,敏感度是指能產(chǎn)生一個可檢測到（有用的）輸出信號的最小輸入。它是測量系統(tǒng)對被測特性變化的回應。敏感度由量具設計（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標準來確定。它通常被表示為一測量單位。 影響敏感度的因素包括： 一個儀器的衰減能力 操作者的技能 測量裝置的重復性 對于電子或氣動量具，提供無漂移操作的能力 儀器使用所處的條件，例如：大

19、氣條件、塵土、濕度,準確度(Accuracy),準確度(Accuracy) 測量的平均值是否與真值吻合? 真值(True Value): 理論上正確的值 國際度量衡標準 偏倚（Bias) 測量值的均值與真值的距離 測量系統(tǒng)持續(xù)地偏離目標 系統(tǒng)錯誤,BIAS 測量結果的平均值與參考值的差異. 參考值（reference-value）是一個預先認定的參考標準. 該標準可用更高一級測量系統(tǒng)測量的平均值來確定(例如：高一級計量室),觀測平均值,參考值,偏倚BIAS,X1=0.75mm X6=0.8mm X2=0.75mm X7=0.75mm X3=0.8mm X8=0.75mm X4=0.8mm X9

20、=0.75mm X5=0.65 mm X10=0.7mm,同一操作者對同一工件測量10次,如果參考標準是 0.80mm. 過程變差為0.70mm,= 0.75,Bias = 0.75-0.8= -0.05,% Bias=1000.05/0.70=7.1%,表明 7.1% 的過程變差是偏倚 BIAS,偏倚BIAS 實例:,準確度的問題可以通過校準來探測. 偏倚也可以與過程的容差相比較 判斷準確度的簡單標準為. 小于過程變差或容差的 1%, 可認為是精確的. 小于過程變差或容差的 1% 則需要研究和調(diào)整測量系統(tǒng), 或者臨時用補償值來修正以后的測量值 偏倚的研究還可以通過作圖的方式來進行, 即作出直

21、方圖, 然后根據(jù)經(jīng)驗判斷是否可以接受. 偏倚的研究還可以通過計算置信區(qū)間來判斷是否可以接受,作圖分析,偏倚研究的分析,如果偏倚在統(tǒng)計上不等于0，檢查是否存在以下原因： 基準件或參考值有誤檢查確定標準件的程序 儀器磨損維修 儀器所測量的特性有誤 儀器沒有經(jīng)過適當?shù)男蕦π食绦蜻M行評審 評價者使用儀器的方法不正確對測量指導書進行評審,偏倚的調(diào)整,如果偏倚不等于零，應采用硬體修正法和軟體修正法對量具進行重新校準以達到零偏倚；如果偏倚不能調(diào)整為零，通過變更程序（每個讀值根據(jù)偏倚進行修正）還可繼續(xù)使用該測量系統(tǒng)。由于存在評價誤差這一高度風險，因此這種方法只能在取得顧客同意后方可使用。,線性,在量具正常

22、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)誤差構成,線性的探測可以在校準時進行 線性的好壞可以通過作圖來顯示 線性的研究也可以通過數(shù)據(jù)分析來進行, 即用最小二乘法來計算最佳的擬合直線, 再用假設檢驗來驗證其線性是否可以接受.,線性誤差的原因,造成線性誤差的可能原因如下： 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,在一段時間內(nèi)，測量結果的分布無論是均值還是標準偏差都保持不變和可預測的 通過較長時間內(nèi)，用被監(jiān)視的量具對相同的標準或 標準件的同一特性進行測

23、量的總變異來監(jiān)視 可用時間走勢圖進行分析,穩(wěn)定性（Stability）,量值,穩(wěn)定性的判定,確定參考值 長期抽樣：例如每班5件抽20個班 做出穩(wěn)定性的均值極差控制圖 如測量過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有明顯的特殊原因結果發(fā)生，則判定穩(wěn)定性合格。,造成不穩(wěn)定的可能因素（一）,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 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,造成不穩(wěn)定的可能因素（二）,儀器質(zhì)量不好設計或符合性 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 變形（量具或零件） 環(huán)境變

24、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）,校 準,對比一個已知的真實值檢查測量系統(tǒng)或相對于一個已知的標準調(diào)整量具以至讀數(shù)正確。 所有的測量系統(tǒng)需要校準： 校準時可參考量具制造者的建議。 定期對操作員培訓考核。 相關軟件。,精確性（重復性和再現(xiàn)性）,精確性描述了測量系統(tǒng)的偏差 可重復性偏差由量具本身造成；（測量系統(tǒng)內(nèi)部變差） 可再現(xiàn)性偏差由測量者的技巧造成；（測量系統(tǒng)之間或條件之間的變差） 測量系統(tǒng)=重復性+再現(xiàn)性,測量系統(tǒng)內(nèi)在的變異性 基于重復測量的數(shù)據(jù)，用分組后組內(nèi)的標準偏差來估算 小于測量系統(tǒng)的總變差,精確度：重復

25、性,造成重復性的可能原因,零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性 儀器內(nèi)部：維修、磨損、設備或夾具的失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好 標準內(nèi)部：質(zhì)量、等級、磨損 方法內(nèi)部：作業(yè)準備、技巧、歸零、固定、夾持、點密度的變差 評價人內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓、意識、疲勞,造成重復性的可能原因（續(xù)）,環(huán)境內(nèi)部：對溫度、濕度、振動、清潔的小幅度波動 錯誤的假設穩(wěn)定，適當?shù)牟僮?缺乏穩(wěn)健的儀器設計或方法，一致性不好 量具誤用 失真（量具或零件）、缺乏堅固性 應用零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）,精確度：再現(xiàn)性,測量系統(tǒng)中操作員產(chǎn)生的變異 基于不同操作者的測量數(shù)據(jù)，按操作

26、員分組，通過組平均值的差來估。 應扣除量具的因素（組內(nèi)變差） 比測量系統(tǒng)總變差小,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因,零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測量A、B、C零件類型時的平均差異 儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。 標準之間：在測量過程中，不同的設定標準的平均影響。,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)）,方法之間：由于改變測量點密度、手動或自動系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。 評價人（操作者）之間：評價人A、B、C之間由于培訓、技巧、技能和經(jīng)驗所造成的平均值差異。推薦在

27、為產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動測量儀器時使用這種研究方法。,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)）,環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時段所進行的測量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動化測量系統(tǒng)對產(chǎn)品和過程的鑒定。 研究中的假設有誤 缺乏穩(wěn)健的儀器設計或方法。 操作者培訓的有效性。 應用零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）,測量系統(tǒng)分析的準備工作,確定要測量的對象 確定評價人的人數(shù)，抽樣零件的數(shù)量 重復測量的次數(shù) 評價人的選擇 樣件的選擇 儀器有足夠的分辨率 確定測量程度,測量系統(tǒng)分析的兩個階段,階段一：理解測量過程，確定它是否滿足要求？ 第一階段是驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設計規(guī)范要

28、求。此外驗證是否存在任何與測量相互依賴的重要環(huán)境問題。 第一階段驗證的結果可能說明操作環(huán)境不會對整個測量系統(tǒng)變差產(chǎn)生重大影響。另外，與重復性和再現(xiàn)性要素相比較，測量裝置的偏倚和線性影響應該較小。,測量系統(tǒng)分析的兩個階段（續(xù)）,階段二：隨著時間推移，測量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？ 從階段一所得到知識應該被用于改進第二階段的測量。例如，如果在整個測量系統(tǒng)變差中，重復性和再現(xiàn)性的影響很大，那么在第二階段中可能要周期性簡單地進行這兩個因素的統(tǒng)計實驗。 第二階段是對變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而說明測量系統(tǒng)是持續(xù)可信的，或隨著時間的推移，測量系統(tǒng)是否出現(xiàn)變壞的信號。,連續(xù)變理測量系統(tǒng)分析,極差法：短期

29、方法，快速的近似值 均值極差法：長期方法，將變差分解為重復性和再現(xiàn)性、但不確定兩者的相互作用。 ANOVA分析法：標準的統(tǒng)計技術，可將變差分為四類：零件、評價人、零件與評價人之間的相互作用，以及量具造成的重復誤差。,平均范圍 = = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4 量具誤差 = 5.15 * /d =5.15 / 1.19 * = 4.33 * = 4.33 * 1.4 = 6.1 % Gage R&R = 量具誤差Gage Error / 允差Tolerance = 6.1 / 20 * 100 % = 30.5%,快速GR&R（極差法/短期模式）,d常數(shù)表,允差Tole

30、rance = 20,= 最大值-最小值,短期模式練習,Average range = R = ( + + + + )/_ = _ / _ Gage Error = 5.15 / d * R = 5.15 /_ * R = _ * R = _ * _ = _ % Gage R&R = Gage Error / Tolerance = _ / _ * 100 %) = _%,Spec range = 185 - 215,計量型數(shù)據(jù)的 均值-極差法,均值-極差（X-R）法是確定測量系統(tǒng)的重復性和再現(xiàn)性的數(shù)學方法，步驟如下： 1 選擇三個測量人（A, B,C）和10個測量樣品。 測量人應有代表性，代

31、表經(jīng)常從事此項測量工作的QC人員或生產(chǎn)線人員 10個樣品應在過程中隨機抽取，可代表整個過程的變差，否則會嚴重影響研究結果。 2 校準量具 3 測量，讓三個測量人對10個樣品的某項特性進行測試，每個樣品每人測量 三次，將數(shù)據(jù)填入表中。試驗時遵循以下原則： 盲測原則1：對10個樣品編號，每個人測完第一輪后，由其他人對這10個樣品進行隨機的重新編號后再測，避免主觀偏向。 盲測原則2：三個人之間都互相不知道其他人的測量結果。 4 計算,計算A測的所有樣品 的總平均值XA。,同樣方法計算 RB, XB, RC, Xc,對每個樣品由三個人所測得的 9個測試值求平均值， 計算這些均值的極差Rp,計算A對每個

32、樣品三次 測試結果的極差， 然后計算10 個樣品 的極差的均值RA,測量系統(tǒng)分析,R=(RA+RB+RC)/3 XDIFF=MaxXA,XB,XC-MinXA,XB,XC 重復性-設備變差 EV=RK1 再現(xiàn)性-測驗人變差 AV= (XDIFF K2)2-(EV2/nr) 過程變差 PV=RP K3 R&R= (EV2+AV2) 總變差 TV= (R&R2+PV2) %EV=EV/TV %AV=AV/TV %R&R=R&R/TV %PV=PV/TV P/T=R&R/Tolerance,n=樣品個數(shù) r=每個人對每個樣品的試驗次數(shù),r,K1,2 3,4.56 3.05,K2,2 3,3.65 2

33、.70,測試人數(shù),n,K3,7 8 9 10,1.82 1.74 1.67 1.62,K1=5.15/d*2,*AV計算中，如根號下出現(xiàn)負值，AV取值0,EV= Equipment Variation (Repeatability) AV= Appraiser Variation (Reproducibility) R&R= Repeatability & Reproducibility PV= Part Variation TV= Total Variation of R&R and PV K1-Trial, K2-Operator, & K3-Part Constants,GR&R研究中的

34、名詞,卡尺的R&R研究 Excel 運算,StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 1.85E-02 0.095449 18.87 19.09 Repeatability 1.42E-02 0.073006 14.44 14.60 Reproducibility 1.19E-02 0.061486 12.16 12.30 Part-to-Part 9.64E-02 0.496646 98.20 99.33 Total Variation 9.82E-0

35、2 0.505735 100.00 101.15 Number of distinct categories = 7,Minitab 計算GR&R,Xbar-R 均值極差法,注：使用同組數(shù)據(jù),%Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.000459 4.53 Repeatability 0.000231 2.28 Reproducibility 0.000228 2.25 Operator 0.000117 1.16 Operator*Part No 0.000111 1.09 Part-To-Part 0.009670

36、 95.47 Total Variation 0.010129 100.00 StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.021430 0.110366 21.29 22.07 Repeatability 0.015202 0.078292 15.11 15.66 Reproducibility 0.015105 0.077789 15.01 15.56 Operator 0.010834 0.055793 10.76 11.16 Operator*

37、Part No 0.010525 0.054205 10.46 10.84 Part-To-Part 0.098336 0.506430 97.71 101.29 Total Variation 0.100644 0.518317 100.00 103.66 Number of Distinct Categories = 6,Minitab 計算GR&R-ANOVA 法,% R&R Results 30% 測量系統(tǒng)需要改進,Gage R&R 判斷原則,如果重復性大于再現(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

38、太大,如果再現(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。,短期與長期方法的比較,短期模式 用生產(chǎn)設備 用生產(chǎn)操作員 快速 - 只需幾個樣品(5) 無反復（replicates） 估計總的變差(Total Gage R&R) 不能區(qū)分 AV 和EV 不能指導改進的方向 可用于破壞性測試,長期模式 用生產(chǎn)設備 用生產(chǎn)操作員 較多樣品 (5) 要求反復 Replicates (3) 估計總的變差 (Total Gage R&R) 可以區(qū)分 AV 和EV 為測量系統(tǒng)的改進提供指導,R&R 對產(chǎn)品決策的影響,下限,上限,上限,下限,或,或,第II型錯誤：漏判，將不合格的判斷成合格的,第I型錯誤：誤判，將合格的判斷成不合