测量系统分析作业指导书

淅川县粉末冶金有限公司测量系统分析作业指导书编 号 ：XFYJ/WI-25版本/状态：A/0发放编号： 编制： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期： 一、 目的 评定测量系统,对测量系统进行监控。二、 适用范围 适用于分辨力、稳定性、偏倚、线性、重复性和再现性的确定和分析。三、 职责 1.检验科负责测量系统分析的计划和组织工作。 2.检测量具设备的使用单位负责测量系统分析的实施。四、 定义 1.量具:任何用来获得测量结果的装置,包括用来测量合格/不合格的装置。 2.测量系统:用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。 3.盲测:指在实际测量环境下,在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下,获得的测量结果。五、测量系统研究的准备在为进行测量系统分析制订计划阶段，应进行充分的策划和准备。典型准备如下： 先计划要采用的研究方法。例如，是否需要考虑再现性。 确定测量者的数量、样件数量和重复测量次数。选择日常使用所要研究测量系统的人员参加研究，目的是揭示在过程中该测量系统所表现出的真实性能。样件必须在过程中选择,并且能够代表过程的整个工作范 围 量具的最小刻度应该不超过预期的过程变差的十分之一。例如，如果一个过程的变差是0.01,则量具的最小刻度至少应该是0.001。确保测量方法正测量特性的尺寸并遵循规定的测量程序。a.在进行测量中，应该采取措施尽可能保证各次读数的统计独立性测量者应该不知道他所测量的是哪个零件，零件的测量顺序应该随机化。但是，负责记录的人应该知道各次测量是针对哪个零件的第几次测量。b.测量读数应该估计到可能获得的最接近数值。如果可能的话，应该把读数读到最小刻度的二分之一。例如，千分尺的最小刻度是0.01mm,应该把读数圆整到0.005mm。c.规定专人对测量系统分析的过程进行监督,他应该清楚地认识到仔细和认真对测量系统的重要性。 d.每个测量者都应使用同样的方法和步骤获取读数。 一.测量系统分辨率 1.测量系统的分辨力是指仪器可以探测到并如实显示被测特性中极小变化的能力,也称分辨率。例如,某量具能识别长度中0.01mm的变化，但不能识别长度中0.001mm的变化。对此种量具而言，0.01mm就是该量具的分辨力。每个测量系统必须有足够小的分辨力，但也不宜过高，否则也是一种浪费。2. 测量仪器分辨力的第一准则至少是被测范围的十分之一。3.应用-R图进行统计过程控制,通过观察R图,可以判断所应用的测量系统是否具有足够的分辨率。 在用于统计过程控制的R图上出现如下情况时,表明用于测量数据的测量系统的分辨率不足: a.在控制限以内只有一个、二个或三个可能的数值(包括极差等于零的数值);b.在控制限内有四个可能的数值,但有超过四分之一的极差为零。4.假设一个制造过程生产一种产品,只有当这个测量系统能够把过程分布的分组数量ndc分成5个或更多个数据组时,才能满足对为进行统计过程控制而进行的测量的要求。 二.稳 定 性一、 定义： 稳定性是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。二、 目的：评价测量系统引入的测量误差的分布规律不随时间发生变化。在测量系统分析中主要是应用-R控制图来评价统计稳定性。三、 操作方法: (1)先选择一个落在过程产品测量值均值附近的产品作为研 究的样本,并做出标识，量具日常测什么零件就选什么零件, 量具在什么环境下使用就在什么环境下测量。(2)周期性(每天或每周或持续一月等)地对样本测量多次, 一般一次测5个数据做为一个子组,每次测量同一特性的同一位置,测25组。(如测某一外元 将测量具体位置做出标识。每次都测此位置5次),子组容量及其采集周期的选择应取决于测量系统的情况，例如维修的周期是多长,该测量系统使用的频繁程度如何,工作条件的紧张程度如何等。应该在每天的不同时间测取读数,以反映该测量系统实际使用的情况,例如预热、环境温度、湿度变化等）。(3)对量具进行初始稳定性研究在未采集子组以前控制图的底图没有中心线和控制限,也没有数据。采集子组以 后，画-R控制图。(4)分析-R控制图，先检查R图,若R图有出现异常点,应查找原因采取措施予以消除,剔出不合格点,继续采集至25组数,重新做-R控制图,在R图受控的情况下,再检查图,在-R图都受控时，才说明测量系统处于统计稳定状态。-R图异常趋势同控制图作业指导书中判断方法。 (5)进行初始研究以后,把在初始稳定性研究控制图上已经存在的控制线确定下来，制作生产现场进行量具稳定性研究的控制图。在生产过程中(每天每周或持续一月等),仍用相同量具测量初始研究中零件的位置,每次仍测5次为一组,计算平均值和极差R后打点,每次打的点并用线段连起来,便得到在线控制的稳定性研究控制图。(6)应注意:初始研究与在线控制中子组容量n必须相同。 初始研究的时间短,在线控制中,在测量系统处于稳定情况下,可减少频次。 应该强调指出,只有处于统计稳定状态的测量系统才可以用来为制作制造过程控制图提供数据。必须处于统计稳定状态是对测量系统的首要要求。四使用范围：1. 仅当仪器被作为“工作标准”时才要求作稳定性研究。工厂用卡尺、千分尺不用作稳定性，也可做一把量具进行研究。2. 用空气/电子原理测量的仪器。 三.偏 倚 只有当测量系统处于统计稳定状态时,进行偏倚研究才有意义。一、定义: 偏倚:是观测平均值与基准值的差值. 基准值:称为可接受的基准值或标准值，是充当测量值的一个-致认可的基准，一个基准值可以通过更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确定。二、目的： 了解量具存在的偏倚值是否落在95的置信区间以内，从而评价测量系统不会导致附加变差源。三、运作程序1. 选择一个样件,由精测室人员在工作室测量该零件同一特性同一位置10次,并计算10次读数的平均值，把这个平均值作为基准值(使用精测室量具)。2. 将抽取样件拿到工作现场,由现场的一位评价人使用被评价的量 具测量样件同一特性同一位置至少5次。3. 计算这n次读数的平均值。4. 计算标准差 ，可以用计算器算，也可以采用： R/d2* d2*可以从附录C中查到5. 计算平均值的标准差 （x-bar）/ n-测量次数6. 计算“t” 值：“t”=偏倚(误差)/ =观测平均值-基准值/ 7.在95的置信度情况下的“t” 值表中，根据重复测量次数，查出“t” 值, 如果t 计算值位于- t（表中值）和+ t（表中值）之间，则结论是误差为零，偏倚是可以接收的，如果不在这个区间内，结论是误差不为零，偏倚是不可接收的，仪器需要调整以确保误差为零。四. 偏倚示例一位评价人对一个样件测量5次，基准值为25um。5次测量值如下所示。25、24、25、25、241. 计算平均值：25+24+25+25+24/524.62. 计算误差（偏倚） 基准值-平均值25-24.60.43.计算标准差 =0.4, 可以用计算器算 4. 计算平均值的标准差 （- x）/ =0.4/ =0.25. 计算“t” 值：“t”=0.4/0.2=26. 根据重复测量次数5，查出“t” 值2.7764,因“t” 值2位于-2.7764和+2.7764之间，故该量具偏倚是可接收的。95的CL时的“t” 值表测量次数“t” 值表212.70634.302743.182552.776462.570572.446982.364692.3060102.2622112.2281122.2010132.1788142.1604152.1448五、 分析 如果偏倚较大，查找以下可能的原因： 1)标准或基准值误差,检验校准程序。 2)仪器磨损。 3)制造的仪器尺寸不对。 4)仪器测量了错误的特性。 5)仪器校准不正确。复查校准方法。 6)评价人操作设备不当。复查检验说明书。 7)仪器修正计算不正确。四.线 性一、 定义： 量程:量具的工作范围。 线性是在量具量程范围内,偏倚值的差值。线性的差值必须符合线性回归。（即偏倚值成增加下降趋势）二、 线性选择方法:工作量程在过程中经常使用时选择线性分析。有两种方法检查线性：方法1：根据以上偏倚计算，如所有标准点的偏倚为零，仪器可确定为线性的。方法2：绘图方法。三、 绘图方法：1. 在测量系统工作范围内选定5个零件作样本，零件的大小必须覆盖量具的操作范围。 2.由精测室人员或全尺寸检验设备进行多次测量,取多次测量的平均值作为它们各自的基准值。(零件测量位置不变,应标识出来)。 3.由现场一位评价人在现场使用被评价的量具对每个零件测量10次。即：测量10个数值，零件的测量位置不变。 在进行这种测量时,应注意保持各次测量结果之间的统计独立性,使零件和测量次数的组合随机化,不能1个零件一次测量12次。由一位记录人记录并监督操作的随机性。4.在X轴上均分每一个标准点，Y轴上描出每一个点误差。5.检查是否有上升或下降趋势，如有，仪器为非线性。6.如没有上升或下降趋势，通过最高及最低的点各画一条平行于X轴的直线。7.如果零线在两条线之间，仪器为线性，否则，仪器为非线性。 四.举例： 以下是校准后所得数据 基准值 次数5102025基准值 偏倚5102025 15112025 10100241020242-100-135101923300-1-2441121264-1111559222650-121 五.测量系统的重复性 只有前测量系统处于统计稳定状态时,进行重复性研究才有意义。一.定义: 重复性:由一个评价人,采用一种测量仪器,多次测量同一零件的 同一特性时获得的测量值变差（用极差图）。二.选择方法 如果采用一个人,一把量具对同一个被测特性进行多次重复测 量,测量值之间的差别,选择用重复性极差控制图。三. 重复性计算公式: EV= .K1 K1=1/d2* 而d2*取决于m和g,其中m表示试验次数,g为零件数量乘以评价人数 量。 六. 测量系统的再现性 只有当测量系统处于统计稳定状态时,进行再现性研究才有意义。一.定义 再现性：是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一 零件的同一特性时测量平均值的变差（用均值图）。二.选择方法： 如果由不同的人使用相同的量具对同一个被测特性进行多次重 复测量,不同测量者所获得的测量值的平均值是不同,这种平均 值的差别主要反映再现性误差。三. 再现性计算公式如下：AV=DIFF.K2=K2值取决于评价人数量并且时d2的倒数，d2取决于m和g,其中m是评价人数,g=1DIFF=R0=Max-Minn零件数量r对每个零件的重复测量次数七.重复性和再现性 当测量系统处于统计状态时,计算重复性和再现性才有意义。一、定义：在重复性和再现性误差Em的分布上以0为中心的5.15e范围称为重复性和再现性。测量系统的重复性和再现性常用R&R即: R&R=5.15m=5.15 = 二、参加人员：评价人:2-3人记录人:1人监督人员:1人三、操作方法：(按量具R&R数据表格)(1)取得包含(5-10个零件作为样本,代表过程变差的实际或预期范围)。(2)找出使用量具的评价人(2-3)人,并按1至10给零件编号,使评价人不能看到这些数字,并标识出每件具体测量位置。(3)如果校准是正常程序中的一部分,则对量具进行校准。(4)让评价人A以随机的顺序测量10个零件,由记录人将结果记录在第1行。采用盲测的方法让测试人B和C随机测量这10个零件并互相不看对方的数据,然后将结果分别填入第6行和第11行。(5).使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程,由记录人把数据填入第2、7和12行,在适当之列记录数据。例如,第一个测量的零件是零件7,则将结果记录在标有第7号零件的列内，如果需要试验次,重复上述操作,将数据记录在第3、8和13行。(6).由监督人员对测量过程进行监控,看操作过程是否正确的采用盲测,不能1个零件1次测量3次。(7).如果评价人在不同的班次,可以使用一个替换的方法。让评价人A随机测量10个零件,由记录人将读数记录在第1行。然后，让评价人按照不同的顺序重新测量，并把结果记录在第2和第3行。评价人B和C也同样做。(8).计算出每位评价人零件1-10每组的平均值和极差填入行 4、 5、行9、10、行14、15,并计算XA、RA、XB、RB、XC、RC 。(9).由行4、14中计算出每个零件的平均值Xp填入行16,例 如:行16中XP第2个零件(14.95833+14.95967+14.96033)/3 =14.95944，并计算行16中10个零件平均值的平均值XPART=（Xp1+Xp2+Xp10）/10。由行16中平均值的最大减最小计算出RPART。(10).在行16中由零件平均值的最大减最小计算出Rp=Xp最大-XP最小(11).计算三个评价人极差平均值:(RA+RB+RC )/3,填入行17中。(12).在三个评价人平均值由最大减最小计算XDIFF=Max=14.97480 -Min=14.97427,填入行18中。(13).按图表计算均值,并画出均值极差图.图 UCL=+A2.RP LCL=-A2.RP ( = XPART )R图 UCLR=D4 LCLR=D3=0 A2、D3、D4为常数。 (14).按重复性和再现性分析报告表格中的公式计算EV、AV、R&R、PV、TV、%EV、%AV、%R&R、%PV、ndc。 六、量具重复性和再现性（R&R）的可接受性准则是: 1低于10%的误差测量系统可接受。 210%至30%的误差根据应用的重要性、量具成本、维修的费用 等可能是可接受的。 3大于30%的误差不可接受测量系统需要改进,进行各种努力发现问题并改正。4.数据分级数ndc5， ndc取整数。 八.计数型量具研究在工业界中还应用另一类量具,利用它们进行测量,仅能给出定性的结果,即合格/不合格。例如用“通过不通过”量规测量孔，只能告诉该孔是合格还是不合格，而不能给出孔径是多少毫米这样的定量测量值。这类量具称为计数型量具。下面介绍对这类量具的分析方法。1评价方法 1.1 选择20个零件为样件,其中应至少有6个坏零件1.2 要求一个有资质人员检查好的及坏的零件 1.3 选择至少3个操作员1. 4要求每个操作员进行两次参数判定2. 确定3个参量：测量效率、错判、误报错判：是指将坏零件误判为好零件。误报：是指将好零件误判为坏零件。下表测量结果,其中OK是合格(通过);NO是不合格(不通过)。3、测量系统的评价准则：评价人可接受评价人可接受边缘 可能需要培训评价人不可接受 -需要培训效率95%90-9590错判2 2-55%误报5 5-1010%测 量 系 统 分 析（计 数 型）版本/状态：A/0流水号NO:单位名称：奇强2006年 2月15日产品图号：357 413 061评价人1：李鹏评价人2：张中华产品名称：星形座评价人3：贾净技术要求:1.50.1合格/不合