测量系统分析第四版

1、测量系统分析Measurement System Analysis1测量系统统分析基基础和术术语测量对某具体体事物赋赋予数字字（或数数值），以表示示它们对对于特定定特性之之间的关关系。赋予数字字的过程程被定义义为测量量过程，而指定定的数值值被定义义为测量量值。量具（Gage)是指任何何用来获获得测量量结果的的装置。经常是是用在工工厂现场场的装置置，包括括通/止止规（go/nogodevice)。2测量系统统分析基基础和术术语测量系统统：是对测量量单元进进行量化化或对被被测的特特性进行行评估，其所使使用的仪仪器或量量具、标标准、操操作、方方法、夹夹具、软软件、人人员、环环境和假假设的集集合。：标

2、准：零件：仪器：人/程序：环境S W IPE测量数值分析输入输出可接受可能可接接受需改善测量 系统3测量系统统分析基基础和术术语参考值（Referencevalue)：某一物品品的可接接受数值值。需要一个个可操作作的定义义。常被用来来替代真真值使用用。真值(Truevalue)某一物品品的真实实数值。不可知且且无法知知道的。4测量系统统分析基基础和术术语位置变差差准确度（Accuracy)与真值或或可接受受的基准准值“接接近“的的程度。在ASTM包括了位位置及宽宽度误差差的影响响。偏倚（Bias)观测到的的测量值值的平均均值与基基准值之之间的差差值。5测量系统统分析基基础和术术语稳定性(Sta

3、bility)随时间变变化的偏偏倚值。一个稳定定的测量量过程在在位置方方面是处处于统计计上受控控状态。别名：漂移（drift)线性(linearity)在量具正正常工作作量程内内的偏倚倚变化量量。多个独立立的偏倚倚误差在在量具工工作量程程内的关关系。是测量系系统的系系统误差差所构成成。6测量系统统分析基基础和术术语宽度变差差（Widthvariation)精确度（Precision)每个重复复读数之之间的“接近”程度。是测量系系统的随随机误差差所构成成。7测量系统统分析基基础和术术语重复性(Repeatability)一个评价价者使用用一种测测量仪器器，对同同一零件件的某一一特性进进行多次次测

4、量下下的变差差。是在固定定的和已已定义的的测量条条件下，连续（短期内内）多次次测量中中的变差差。通常被称称为E.V设设备变差差 。设备（量量具）能能力或潜潜能。系统内部部变差。8测量系统统分析基基础和术术语再现性(Reproducibility)不同评价价者使用用相同的的量具，测量同同一个零零件的同同一个特特性的测测量平均均值的变变差。通常被称称为A.V.评价者变变差。系统之间间（条件件）的误误差。9测量系统统分析基基础和术术语GRR或量具的的重复性性和再现现性(GageR&R)量具的重重复性和和再现性性：测量量系统重重复性和和再现性性的联合合估计值值。测量系统统能力：取决于于所用的的方法，可

5、能包包括或不不包括时时间的影影响。10测量系统统分析基基础和术术语测量系统统的统计计特性1)足够的分分辨率和和灵敏度度。2)是统计受受控制的的。3)产品控制制，变异异性小于于公差。4)过程控制制:显示有效效的分辨辨率。变异性小小于制造造过程变变差。11分辨力1)测量设备备能够检检测并忠忠实地显显示相对对参考值值的变化化量。2)所用测量量器具的的分辨力力必须小小于或等等于被测测参数允允许误差差的10%。零件A零件B零件A零件BA=2.0B=2.0A=2.50B=2.00测量系统统分析基基础和术术语12测量系统统分析基基础和术术语有效的分分辨率考虑整个个测量系系统变差差时的数数据分级级大小（ndc

6、)。Ndc=1.41（PV/GRR）。13测量系统统分析基基础和术术语极差控制制图可显显示分辨辨率是否否足够，应看控控制限内内有多少少个数据据分级， 一般般要求它它大于5才可接受受。在过程变变差的SPC极差图上上可看出出：14分辨率不不足的表表现当极差图图中只有有一、二二或三种种可能的的极差值值在控制制界限内内时。如果极差差图显示示有四种种可能的的极差值值在控制制界限内内，且超超过1/4以上的极极差值为为零。测量系统统分析基基础和术术语15测量系统统分析基基础和术术语敏感度(Sensitivity)能导致可可探测到到的输出出信号的的最小输输入。测量系统统对被测测特性变变化的感感应度。取决于量量

7、具设计计（分辨辨力）、固有质质量（OEM）、使用用期间的的维修，以及测测量仪器器与标准准的操作作情况。通常被描描述为一一种测量量单元。16测量系统统变差对对产品决决策的影影响测量系统统应有的的特性对产品控控制，测测量系统统的变差差与公差差相比必必须小于于依据特特性的公公差评价价测量系系统。对于过程程控制，测量系系统的变变差应显显示有效效的分辨辨率与过过程变差差相比要要小。根根据6变差和/或来自测测量系统统的总变变差评价价测量系系统。偏倚、重重复性、再现性性、线性性应是可可接受的的。17测量系统统变差对对产品决决策的影影响图中:I不好的零零件永远远被视为为不好的的零件；II可能做出出潜在的的错误

8、决决定；III好零件永永远被视视为好零零件。18测量系统统变差对对产品决决策的影影响由于我们们的目标标是尽可可能地对对产品状状态做出出正确的的决定，所以会会做出以以下选择择：1）改进生生产过程程：减少少过程变变差，不不会生产产出落在在区域的产品。2）改进测测量系统统：减少少测量系系统误差差以减少少区域的大小，这样，生产出出的所有有的产品品将全部部落在区区域内，这就就能减少少做出错错误的风风险。19测量系统统分析的的应用和和时机应用1）接受新新测量设设备的准准则。2）一种测测量设备备与另一一种的比比较。3）评价怀怀疑有缺缺陷的量量具的依依据。4）维修前前后测量量设备的的比较。分析时机机1）新生产

9、产的产品品PV（零件变变差）有有不同时时。2）新量具具EV(量具变差差）有不不同时。3）新操作作人员AV（人员变变差）有有不同时时。4）易损耗耗的量具具必须注注意其分分析频率率。20测量系统统分析的的准备测量系统统计划的的制定在进行测测量系统统分析之之前，要要制定测测量系统统分析计计划。计计划内容容包括：）确定定需分析析的测量量系统。）确定定用于分分析的待待测参数数/尺寸或质质量特性性。）确定定分析方方法：）确定定测试环环境；）确定定分析人人员和测测量人员员。）确定定样品数数量和重重复计数数的次数数。21测量系统统分析的的准备量具的准准备1）应针对对具体尺尺寸/特性选择择有关控控制计划划指定的

10、的量具。2）确保要要分析的的量具是是经过检检定/校准且是是合格的的。3）量具的的分辨力力一般应应小于被被测参数数允许差差的1/10,在量具计计数中，如有可可能该数数应取至至最小刻刻度的一一半。测试操作作人员和和分析人人员的选选择）在测测量系统统分析时时，测试试人员和和分析人人员不能能是同一一个人。）应优优先选择择通常情情况下实实际使用用所选定定量具实实施测量量的操作作工/检验人员员为测量量操作人人员，以以确保测测试方法法和测量量结果与与日后的的正式生生产或过过程更改改的实际际情况相相符。）应选选择熟悉悉测量系系统分析析方法的的人员作作为分析析人员。22测量系统统分析的的准备分析样本本的选择择1

11、）样本应应从实际际生产或或检验过过程中选选择，并并考虑尽尽可能代代表实际际生产中中存在的的所有变变差。2）如果一一个量具具适用于于多个规规格产品品的尺寸寸/特性测量量，在作作该量具具测量系系统分析析时，应应选择其其中一个个过程变变差最小小规格的的产品作作样本，以避免免过大的的零件变变差造成成分析结结果不准准确。3）给每一一个样本本编号并并贴上标标签，但但要避免免测试操操作人员员事先知知道编号号，并确确保按随随机顺序序进行测测量。23测量系统统变差的的类型长期过程变差短期抽样产生的变差实际过程变差稳定性线性重复性 准确度 量具变差操作员造成的变差测量误差过程变差观测值“重复性” 和 “再现性”

12、是测量误差的主要来源再现性过程变差24测量系统统变差稳定性稳定性是测量系系统在某某持续时时间内测测量同一一基准或或零件的的单一特特性时获获得的测测量值总总变差。 即偏偏移随时时间的变变化。25测量系统统变差稳定性26测量系统统分析案案例稳定性测量系统统：针对对控制计计划中的的自动型型测量系系统进行行分析。特性：针针对控制制计划中中重要程程度较高高的质量量特性。样本：1PCS（可以是是可追溯溯到相关关标准的的参考值值的基准准件。也也可以是是落在生生产测量量范围中中间的样样品）。参考值：只要测测量系统统稳定，并不要要求参考考值已知知。测量周期期：每天天或每周周一次。重复次次数：3-5次。计算控制制

13、限：输输入相应应的表格格。判稳：先先判R图，再判判Xbar图。前面分析析测量系系统是稳稳定的，后续同同SPC中的控制制用控制制图。保留分析析相应记记录。27造成不稳稳定的可可能因素素仪器需要要校准，缩短校校准周期期仪器、设设备或夹夹具的磨磨损正常的老老化或损损坏变形（量量具或零零件）仪器质量量不好设计或符符合性维护保养养不好：空气、动力、液体、过滤器器、腐蚀蚀、尘土土、清洁洁基准的磨磨损或损损坏，基基准的误误差不适当的的校准或或使用基基准设定定仪器缺少少稳健的的设计或或方法不同的测测量方法法作业准备备、载入入、夹紧紧、技巧巧环境变化化温度、湿湿度、振振动、清清洁错误的假假设，应应用的常常数不对

14、对应用零件数量量、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观测测误差（易读性性、视差差）28测量系统统变差偏移偏移是测量结结果的观观测平均均值与基基准值的的差值。偏移的大大小表示示测量系系统的准准确度，偏移越越小越好好，反之之越差真值/参考值平均值真实值偏 移观察的平均值29测量系统统分析偏移独立样件件法决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量15次输入数据到EXCEL表格中计算t值，并判定是否合格，是否要加补正值保留记录30测量系统统分析偏移偏移分析析方法和和注意事事项测量系统统：针对对控制计计划中的的计量型型测量系系统。特性：针针对控制制计划中中重要程程度较高高的质量量特性。样本

15、：1PCS（可以以是可追追溯的相相关标准准的参考考值的基基准件。也可是是落在生生产测量量范围中中间的样样品，用用更高一一级测量量设备获获得参考考值）。测量人数数、重复复次数：一个评评价人，重复10次以以上。计算t值值判定：可可以使用用直方图图进行判判定，0需要在在偏倚的的上下限限之间方方可接受受，如不不可接受受视必要要采取纠纠正补偿偿。31测量系统统分析案案例偏移置信区间间期望包括括一个参参数的真真值的值值的范围围(在希望的的概率情情况下叫叫置信水水平)。统计检定定时，常常常取用用置信水水平=95%时，表示示1.96的范围。32造成过大大的偏倚倚的可能能原因仪器、设设备或夹夹具磨损损仪器需要要

16、校准基基准的磨磨损或损损坏线性误差差使用了错错误的量量具不适当的的校准或或使用基基准设定定仪器质量量不良设计计或符合合性不同的测测量方法法作作业准备备载入、夹紧、技巧测量的特特性不对对变形（量量具或零零件）环境温度、温度、振动、清洁错误的假假设应用零件数数量、位位置、操操作者技技能、疲疲劳、观观测误差差33测量系统统分析线性 线性在量具预预期的工工作范围围内，偏偏倚值的的差值。即我们们偏移随随量程的的变化。测得的温度实得温度 线性非线性非线性201030401020304034测量系统统分析线性35测量系统统分析案案例线性测量系统统：控制制计划中中的计量量型测量量系统均均需分析析。（但但用于特

17、特定工序序或只使使用单个个行程的的测量系系统可不不分析）。特性：针针对控制制计划中中重要程程度较高高的质量量特性。样本：5PCS（覆盖整整个工作作量程）。测量人数数、重复复次数：一个评评价人，重复10次以上（尽量盲盲测）。将数据输输入EXCEL中。计算算ta,tb值。判定：0需要在偏偏倚的上上限、下下限之间间，方可可接受，如不可可接受视视必要采采取修正正补偿。保留分析析相应记记录。36造成线性性误差的的可能原原因仪器需要要校准，缩短校校准周期期仪器、设设备或夹夹具的磨磨损维护保养养不好空气、动动力、液液体、过过滤器、腐蚀、尘土、清洁基准的磨磨损或损损坏，基基准的误误差最小/最大不适当的的校准或

18、或使用基基准设定定仪器质量量不好设计或符符合性缺乏稳健健的仪器器设计和和方法应用了错错误的量量具不同的测测量方法法作作业准备备、载入入、夹紧紧、技巧巧随着测量量尺寸不不同，（量具或或零件）的变形形量不同同环境温温度、湿湿度、振振动、清清洁错误的假假设，应应用的常常数不对对应用零零件的数数量、位位置、操操作者技技能、疲疲劳、观观测误差差37测量系统统变差的的类型重复性和和再现性性重复性是由一个个评价人人，采用用一种测测量设备备，多次次测量同同一零件件的同一一特性时时获得的的测量值值变差。再现性是由不同同的评价价人，采采用相同同的测量量设备，测量同同一零件件的同一一特性时时测量平平均值的的变差。3

19、8测量系统统变差的的类型重复性和和再现性性重复性和和再现性性重复性和和再现性性的联合合估计值值。可能包括括或不包包括时间间的影响响。39测量系统统分析案案例重复性和和再现性性获取一个个样本零零件数n=10，应代表表实际的的或期望望的过程程变差的的范围，并顺序序编上号号。选择三个个测量人人，A，B，C，要求盲盲测。三人随机机抽样进进行检测测。由评评价人将将测得的的数据记记录在数数据表中中。40测量系统统分析案案例重复性和和再现性性% R&R接受准则10%好的，可接受的测量系统10%30%根据应用的重要性、测量装置的成本、维修费用等，可能是可接受的。30%不可接受，需要改进有效分辨辨力5重复性和和

20、再现性性接受准准则41测量系统统分析案案例重复性和和再现性性使用过程程差异：当所取取的样本本代表了了预期的的过程差差异时使使用。替代过程程差异：当没有有足够的的样本代代表过程程，但却却存在一一个拥有有相似差差异的过过程时使使用；PP（orPPK）值：当当没有足足够的样样本代表表过程，但却存存在一个个拥有相相似差异异的过程程或新过过程差异异预期将将比此已已存在的的过程更更少时使使用。规范公差差：当测测量系统统被用于于分类此此过程，并且此此过程的的PP小于1.0时使用。42测量系统统分析案案例重复性和和再现性性重复性大大于再现现性，原原因可能能是：仪器需要要维修可能需要要对量具具进行重重新设计计，以获获得更好好的严格格度需要对量量具的夹夹紧或固固定装置置进行改改进零件内变变差太大大再现性大大于重复复性，原原因可能能是：需要更好好的对评评价人进进行如何何使用和和判读该该量具仪仪器的培培训量具校准准，刻度度不清晰晰某种夹具具帮助评评价人更更一致地地使用量量具。43测量系统统分析案案例大样法从过程中中随机选选取50个零件，给