MSA培训ppt课件

1、2021-12-12整理课件1测量系统分析测量系统分析参考手册第三版Measurement System Analysis2021-12-12整理课件2到本课程结束时，参加者应能：1.熟练掌握MSA常用的术语和概念;2.能独立进行常用的计量型MSA的方法;3.能独立进行常用的计数型MSA的方法;4.能掌握复杂系统的MSA的分析方法;5.具备一定的MSA独立学习提高的基础和能力.2021-12-12整理课件3MSA第三版快速指南 Third Edition Fast Guide测量系统类型测量系统类型MSA方法方法章章基本计量型基本计量型极差、极差、均值和极差、均值和极差、方差分析方差分析（AN

2、OVA)、偏倚、线性、控制图偏倚、线性、控制图三三基本计数型基本计数型信号探测、信号探测、假设试验分析假设试验分析四四不可重复（如破坏试验）不可重复（如破坏试验）控制图控制图三、四三、四复杂计量型复杂计量型极差、均值和极差、极差、均值和极差、ANOVA、偏倚、偏倚、线性、控制图线性、控制图三、四三、四多重系统、量具或试验台多重系统、量具或试验台控制图、控制图、ANOVA分析、回归分析分析、回归分析三、四三、四连续过程连续过程控制图控制图三三其他情况其他情况替代法替代法五五其它其它White papers 可在可在http: /www. aiag .org /publications/quali

3、ty /msa3.htm 2021-12-12整理课件4课程目录课程目录第一章 通用测量系统指南第一章 第一节 引言、目的和术语 第二节 测量过程 第三节 测量战略和策划 第四节 测量资源的开发 第五节 测量问题 第六节 测量不确定度 第七节 测量问题分析第二章 测量系统评定的通用概念 第一节 引言 第二节 选择/制定试验程序 第三节 测量系统研究的准备 第四节 结果分析第三章 简单测量系统推荐的实践 第一节 试验程序实例 第二节第二节 计量型测量系统研究计量型测量系统研究 第三节第三节 计数型测量系统研究计数型测量系统研究第四章第四章 复杂测量系统实践复杂测量系统实践 第一节第一节 复杂的或

4、非重复的测量系复杂的或非重复的测量系统的实践统的实践 第二节第二节 稳定性研究稳定性研究 第三节第三节 变异性研究变异性研究第五章第五章 其他测量概念其他测量概念 第一节第一节 量化过渡的零件内变差的量化过渡的零件内变差的影响影响 第二节第二节 均值极差附加处理均值极差附加处理 第三节第三节 量具性能曲线量具性能曲线 第四节第四节 通过多次读数减少变差通过多次读数减少变差 第五节第五节 GRRGRR的合并标准偏差法的合并标准偏差法2021-12-12整理课件5第一章 通用测量系统指南第一节 引言、目的和术语Catalog一、目的一、目的二、引言二、引言三、测量数据的质量三、测量数据的质量四、术

5、语四、术语五、术语总结五、术语总结六、标准和可溯源六、标准和可溯源2021-12-12整理课件6 一、目的（主要关注的是每个零件能重复读数的测量系统）； 测量系统分析的目的是确定所使用的数据是否可靠?p测量系统分析还可以：n评估新的测量仪器n将两种不同的测量方法进行比较n对可能存在问题的测量方法进行评估n确定并解决测量系统误差问题第一节 引言、目的和术语第一章 通用测量系统指南2021-12-12整理课件7二、引言1、测量数据的作用：过程调整的依据；可用来研究多个变量之间的相互关系；2、数据发挥作用的前提：数据的质量。三、测量数据的质量1、测量数据的质量取决于处于稳定条件下进行的测量系统中，多

6、次测量的统计特性，如：可利用结果和真值之间的距离统计特性确定，判断数据质量的好坏：第一章第一章 第一节目的、引言和术语第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件82、表征数据质量的最通用的统计特征是测量系统的偏倚和变差。偏倚指数据值相对于真值的位置；3、数据的低质量变差指数据的分布宽度。通常是由测量系统内多因素交互作用产生的变差太大引起。故测量系统的管理重点在监视和控制变差。第一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件9p四、术语p什么是测量？n赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系，赋值过程赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系，赋值过程定义为测量过程；

7、所赋的值称为测量值；定义为测量过程；所赋的值称为测量值；p为什么我们需要测量数据？n我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。p我接受这件产品吗？p过程是很好，还是需要进行调整？p我们对测量数据有什么期望？n准确性：数据必须告诉我们真相！n重复性：重复测量必须产生同样的结果！n再现性：结果不应该受检验员的影响。2021-12-12整理课件10 什么是测量仪器？ 任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括通过/不通过的装置； 什么是检验员（或者鉴定人）？n使用测量仪器进行测量的个人或装置n测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估其所用的仪器、量具、标

8、准、操作方法、夹具、软件人员、环境和假设的集合；也就是说用来获得测量结果的整个过程。第一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件11一个测量过程可以看作一个制造过程，它产生数据作为输出，这样可以利用SPC中所有概念、原理和工具。五、术语总结： （省略，见第一章第五节）1、标准：接收的准则；用于比较可接收的值；参考值。2、基本设备：分辨力、可读性、分辨率（一个仪器测量或输出的最小刻度单位）有效分辨率（通常被描述为一种测量单元）基准值（某一物品可接收数的值，常用来替代真值使用第一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件123、位置变差：准确度偏倚稳定性（漂移）线性4、宽

9、度变差：精密度重复性再现性GRR或量具R&R第一章 第一节目的、引言和术语测量系统能力测量系统能力测量系统性能测量系统性能灵敏度灵敏度一致性一致性均一性（重复性的同义词）均一性（重复性的同义词）5、系统变差：测量系统可具特征、系统变差：测量系统可具特征能力能力性能性能不确定度不确定度2021-12-12整理课件13准确度准确度(Accuracy)l准确度(Accuracy) 测量的平均值是否与真值吻合?l真值(True Value):n理论上正确的值 n国际度量衡标准l偏倚（Bias)n测量值的均值与真值的距离n测量系统持续地偏离目标n系统错误2021-12-12整理课件14六、标准和

10、可溯源性1、NIST:国家标准和技术研究院；是美国的主要国家测量研究院NMI；在美国商务部领导下提供服务；NIST的前称是国际标准局NSB是美国最高水平权力机构；NIST的主要责任是提供测量服务和负责测量标准，帮助美国工业进行可溯源的测量，主要是精密测量工业。第一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件152、测量研究院：大多工业化国家都有自己的NMI和与NIST相近的机构，美国NIST和其他国家NMI通过多边认可协议MRAs进行实验室的对比，确保他们的测量相同；但这些NMI能力不同，并不是所有测量都是定期进行对比，故存在差异；所以了解不同国家的测量是否是溯源的或是怎样溯源的是很

11、重要的。3、溯源性：在商品和服务的贸易中是很重要的，有溯源性的结果更易被接受，可以减少重复试验、拒收好产品接受坏产品。第一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件16溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语VIM中的解释是：测量的特性或标准值，此标准是规定的标准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。典型的溯源性是可返回到NMI，但在工业界通常可能是返回到一致同意的基准值或供需双方认同的标准，故最终测量可溯源到满足顾客需求是很关键的，且随着技术的发展和工业中精密测量系统的使用，在哪里溯源以及怎样溯源的定义是一个不断发展的概念。第一章 第一节目的、引言和

12、术语2021-12-12整理课件17第一章 第一节目的、引言和术语国家标准应用标准工作标准生产量具波长标准 干涉比测仪 激光干涉仪 引用量具量块/比测CMM 量块夹量具 千分尺图：长度测量溯源性链的实例2021-12-12整理课件18NMI与不同的国家实验室、量具供应商、精密制造公司等紧密合作，以确保他们的参考标准正确校准，并溯源到由NMI用有的标准；上述机构可为其服务对象提供校准和测量服务，这种连接或比较最终达到工厂，通过这种不间断的测量链又连接返回到NMI的测量称为可溯源到可溯源到NIST。使用认可的商业/独立的实验室进行校准和测量是可以被接受的，但要求其提供认可的资格和业务范围的证明。第

13、一章 第一节目的、引言和术语2021-12-12整理课件19第一章第一章 通用测量系统指南通用测量系统指南第二节第二节 测量过程测量过程Catalog一、测量过程模式一、测量过程模式二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性三、变差源三、变差源四、测量系统变异性的影响四、测量系统变异性的影响五、对决策的影响五、对决策的影响六、对产品的影响六、对产品的影响七、对过程的影响七、对过程的影响八、新过程的接受八、新过程的接受九、过程设定九、过程设定/控制（漏斗试验）控制（漏斗试验）2021-12-12整理课件20为了有效控制任何过程变差，需要了解：为了有效控制任何过程变差，需要了解：过程应该做什么？

14、过程应该做什么？什么能导致错误？什么能导致错误？过程在做什么？过程在做什么？往往要达到上述目的，应用往往要达到上述目的，应用FMEA、Control Plan等技术，并通过对过程参数和产品特性的监测过程等技术，并通过对过程参数和产品特性的监测过程来实现。来实现。 下面介绍测量过程的原理模型：下面介绍测量过程的原理模型：第一章 第二节 测量过程2021-12-12整理课件21输入 操 作通用过程输出需要控制的过程测量分析决定测量过程 图：测量过程模式所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。一、测量过程模式一、测量过程模式第一章 第二节 测量过程测量值2

15、021-12-12整理课件22第一章 第二节 测量过程上述模型告诉我们：上述模型告诉我们： 提供好的测量设备、清楚定义操作方法和标准、提供好的测量设备、清楚定义操作方法和标准、正确使用操作测量设备、正确分析解释测量结果、正确使用操作测量设备、正确分析解释测量结果、提供培训和支持、合理地使用适当的测量系统分析提供培训和支持、合理地使用适当的测量系统分析技术都是非常重要的事情。技术都是非常重要的事情。2021-12-12整理课件23第一章 第二节 测量过程二、测量系统的统计特性：1、理想的测量系统是只产生真值的结果，它应具有零方差、零偏倚和错误分类零概率的统计特性，但这种理想的测量系统几乎是不存在

16、的；2、一个测量系统的质量经常用多次测量数据的统计特性来确定。3、在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中不一定是最重要的。如CMM最重要的统计特性是小的偏倚和方差，它用来分析制造过程十分有用，但用它来区分好的和坏的产品时是不能够被接受的。故测量系统的其它因素会产生额外的变差来源。2021-12-12整理课件24p4、管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的统计特性，也有责任确保用哪些统计特性作为选择一个测量系统的依据。为达到以上目的，需要有关统计特性的可操作的定义，第一章 第二节 测量过程2021-12-12整理课件25第一章 第二节 测量过程以及测量他们的可接受方法，尽管每一个测量系统可

17、能被要求有不同的统计特性，但有一些基本特性用于定义“好的”测量系统，他们包括：足够的分辨率和灵敏度：十进位或101法则，表明仪器的分辨率应把公差或过程变差分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低点；测量系统应是统计受控的：即只存在普通原因的统计稳定状态，且最好由图形法评价；对于产品控制，测量系统的变异性必须小于公差，依据特性的公差评价测量系统；2021-12-12整理课件26第一章 第二节 测量过程对于过程控制，测量系统的变异性应显示有效的分辨率并且小于制造过程变差，根据6过程变差和/或来自MSA研究的总变差可用来评价测量系统。测量系统统计特性可能随被测项目的变化而变化，如果是这样，则

18、测量系统最大（最坏）的变差必须小于过程变差或规范控制限。三、变差源1、测量系统受随机和系统变差源影响（普通和特殊原因），为控制其变差，我们应：识别潜在的变差源排除（可能时）或监控这些变差源2021-12-12整理课件27 S 标准 W 工件（如零件） I 仪器 P 人/程序 E 环境第一章 第二节 测量过程2、分析原因的工具可以是：因果图故障树3、测量系统的变差源的主要要素 测量系统的误差模型2021-12-12整理课件28第一章 第二节 测量过程4、测量系统的变差源识别的因果图：、测量系统的变差源识别的因果图：测量系统变异性标准仪器（量具）工件（零件）环境人员稳定性几何相容性制造培训设计弹性

19、变形弹性性质标准热膨胀系数温度人机工厂振动维护可操作定义体力经验理解清洁度充分的数据2021-12-12整理课件29第一章 第二节 测量过程四、测量系统变异性的影响：测量系统变差源是由普通原因和特殊原因造成，不同变差源对测量系统的影响应通过短期和长期评估；测量系统的能力是短期时间的测量系统（随机）误差，它是由线性、一致性、R&R误差合成定量的；测量系统的性能，如同过程性能，是所有变差源随时间的影响，这是通过确定过程是否受控、对准目标、且在预期范围内是否有可接受的变差（ R&R）来完成；2021-12-12整理课件30p所有变差源的累积影响通常称为测量系统误差，或有时称为误差；第

20、一章 第二节 测量过程2021-12-12整理课件31第一章 第二节 测量过程五、对决策的影响：1、对产品的决策是：确定产品是否可接受；2、对过程的决策是：确定过程是否受控；控制原理控制原理关注点关注点1产品控制产品控制零件是否在指定的范围内？零件是否在指定的范围内？2过程控制过程控制过程变差是否稳定并可接受？过程变差是否稳定并可接受？六、对产品决策的影响：六、对产品决策的影响：1、前提：测量过程是统计受控（所有变差由、前提：测量过程是统计受控（所有变差由R&R影响）并且是零偏倚。影响）并且是零偏倚。2021-12-12整理课件32第一章 第二节 测量过程LSLUSL1、型错误：生产者

21、风险或误发报警（一个好的零件可能会判为坏的）；型错误：生产者风险或误发报警（一个好的零件可能会判为坏的）；或LSLUSL2、型错误：消费者风险或漏发报警（一个坏的零件可能会判为好的）；型错误：消费者风险或漏发报警（一个坏的零件可能会判为好的）；或2021-12-12整理课件33第一章 第二节 测量过程3、相对于公差，对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公、相对于公差，对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域；差交叉时存在，下面给出三个区分的区域； 目标目标此处：此处：坏零件永远被称为坏零件坏零件永远被称为坏零件可能作出潜在的错误决定可能作出

22、潜在的错误决定好零件好零件永远被称为永远被称为好零件好零件对于产品状况，目标是最大限度地作出正对于产品状况，目标是最大限度地作出正确的决定，有两种选择：确的决定，有两种选择：A、改进生产过程：减少过程变差，没有零件、改进生产过程：减少过程变差，没有零件生产在生产在区域；区域；B、改进测量系统：减少测量系统误差从而减、改进测量系统：减少测量系统误差从而减少区域的面积，所有零件都在少区域的面积，所有零件都在区，从而区，从而风险降低。风险降低。LSLUSL2021-12-12整理课件34第一章 第二节 测量过程七、对过程决策的影响：七、对过程决策的影响：1、对于过程控制需要确定以下、对于过程控制需要

23、确定以下要求：要求：统计控制统计控制对准目标对准目标可接受的变异性可接受的变异性 特注：关于特注：关于Cp,应应参考附录参考附录B公式和公式和图表图表2021-12-12整理课件352、对过程决策的影响如下：把普通原因报告为特殊原因把特殊原因报告为普通原因A、测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标及变差的决定， 以下是实际和观测过程变差之间关系：2obs=2actual+ 2msa（观测、实际、测量系统变差）B、能力指数为Cp=容差/6 ，则观测过程能力指数和实际之关系为：（Cp-2obs= （Cp）-2actual+ （Cp）-2msa（观测、实际、测量系统方差）第一章 第二节 测量过程2

24、021-12-12整理课件36R&R 对过程变差计算的影响观测到的过程变差实际的过程变差测量系统的变差2021-12-12整理课件37R&R 对过程能力计算的影响70%60%50%40%30%10%2021-12-12整理课件38过程变差剖析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” 是测量误差的主要来源再现性再现性过程变差2021-12-12整理课件39第一章 第三节 测量战略和策划一、引言1、在设计和采购测量仪器或系统之前的策划是关键的，策划阶段将确定过程并对如何很好地进

25、行测量过程并能减少将来可能出现地问题和测量误差有很重要地影响；2、有些情况下，由于被测量零件包括地风险或因为测量装置地成本和复杂性，OEM顾客可能使用APQP过程和小组决定供应商地测量战略；3、并不是所有产品和过程特性都需要测量系统，而是那些特性属于详细检查这种类型。简单地测量工具如卡尺被排除在外，但一个基本准则是看特性是否在控制计划中识别或该特性在确定产品或过程是否可接受时是否是最重要的，另外的指南是对特定尺寸赋予的公差水平。2021-12-12整理课件40第一章 第三节 测量战略和策划二、复杂性1、测量系统的类型、复杂性和目的可以推动不同水平的项目管理、战略决策、测量系统分析或其他测量选择

26、、评价和控制的特殊考虑；2、简单的测量工具和装置（例如天平、卷尺、固定限制或计数型量具）可能不需要复杂或关键的测量系统（如标准或基准、CMM、试验台、自动在线测量等）要求的管理的水平、计划或分析，任何测量系统可能需要或多或少的战略策划和检查；3、作出适当水平的决策的任务将由测量过程和顾客委派的APQP小组来完成。2021-12-12整理课件41第一章 第三节 测量战略和策划三、确定测量过程的目的和如何利用测量1、在测量过程开发的早期组织横向协调小组完成这项任务很关键；2、这项工作与审核、过程控制、产品和过程开发及“测量寿命周期”的分析相关的事宜要特殊考虑。四、测量寿命周期1、此概念表达当一个人

27、研究和改进过程时，测量方法会随着时间改变的信心；2、完成。To continue2021-12-12整理课件42第一章 第四节 测量资源开发1、引言；To continue2021-12-12整理课件43第一章 第五节 测量问题Catalog一、引言一、引言二、测量系统变差的类型二、测量系统变差的类型三、定义及潜在的变差源三、定义及潜在的变差源四、测量过程变差四、测量过程变差五、位置变差五、位置变差六、宽度变差六、宽度变差七、测量系统变差七、测量系统变差八、注释八、注释2021-12-12整理课件44第一章 第五节 测量问题一、引言 在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题：1、测量系统必须显

28、示足够的灵敏性；具有足够的分辨率吗，“十份制”就是典型的实例；具有有效的分辨率吗？即对应用及环境变化的灵敏性；2、测量系统必须是稳定的；在重复性的条件下，测量系统变差只归于普通原因；测量分析者必须经常考虑到这一点对实际应用和统计的重要性。3、统计特性（误差）在预期的范围内一致，并注意满足测量的目的（产品或过程控制）；注意：将测量误差只作为公差的一个百分数来报告的传统方法，不能适应强调战略上的和持续的过程改进的市场挑战。当过程改变或改进时必须重新评价测量系统。2021-12-12整理课件45第一章 第五节 测量问题二、测量系统变差的类型1、测量系统误差类型有：偏倚(Bias)重复性( Repea

29、tability )再现性( Reproducibility )稳定性( Stability )和线性（Linearity）2、测量系统研究的目的之一是获得测量系统与其环境相互作用时，有关该系统测量变差大小和类型的信息，因为3、承认重复性和校准偏倚，并为他们确定合理的限制，远比提供极准确的并具有高重复性的量具更实际。2021-12-12整理课件46第一章 第五节 测量问题4、什么时候作MSA：接收新测量设备时；一种测量装置与另外一种测量装置的比较时；评价一个疑似不充分量具的基础；测量设备维修前与维修后的比较；计算过程变差的一个必要部分，以及一个生产过程的可接受性的水平；绘制量具性能曲线（GPC

30、)的必要信息， GPC表示接受某一真值零件的概率。2021-12-12整理课件47第一章 第五节 测量问题三、定义及潜在的变差源：可操作的定义有助于：交流对实物进行具体检验和试验；确定的判定准则；作出决定，对或错，产品是否满足要求；1、标准一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的基础；是一个可接受的模型。它可能是一件人工制品或总效果（各种仪器、程序等），由某一权力机构确定和建立，作为数量、重量、范围、值或质量的测量规则。2021-12-12整理课件48第一章 第五节 测量问题一个简单的总效果的例子应是各种量块校准的总效果，它由一个标准量块，一个比较器，一名操作者，环境和校准程序组成。2、参考

31、标准一般在给定位置可得到的最高计量质量标准，在这个位置进行的测量，都是以此标准为最终参照。3、测量和试验设备（M&TE)完成一次测量所必须的所有测量仪器，测量标准，基准材料以及辅助设备。4、校准标准在进行定期校准中作为基准的标准，用来减轻按照试验室基准标准来进行的校准工作负担。2021-12-12整理课件49第一章 第五节 测量问题5、传递标准用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的标准。6、基准用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。7、工作标准在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是也许可以用作传递标准8、检查标准一个非常类似设计测量过程的测

32、量人工制品，不过它本身比被评价的测量过程更稳定。注意：需要仔细考虑针对某一标准的材料选择（材料对环境、温度等的敏感度）。 下面是不同标准之间的关系图：2021-12-12整理课件50第一章 第五节 测量问题测测量量及及试试验验设设备备传递标准传递标准传递标准传递标准参考标准参考标准校准标准校准标准工作标准工作标准检查标准检查标准基准基准基准基准图：不同标准之间的联系图：不同标准之间的联系2021-12-12整理课件51第一章 第五节 测量问题9、参考值也被成为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工制品值或总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值而定：A由较高级（如计量实验室或全尺寸检

33、验设备）的测量设备得到的几个测量平均值确定；B法定值：由法律定义和强制执行；C理论值：根据科学原理计算而得；D给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由可靠的理论支持）而得；E同意值：根据由科学或工程主持下的合作实验工作而得，由用户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义；F协议值：由有关各方明确一致同意的值；2021-12-12整理课件52第一章 第五节 测量问题F在所有情况下，参考值必须基于可操作的定义和可接受的测量系统的结果。为此，用于决定参考值的测量系统应包括：A使用比用于正常评价的系统要高的分辨等级和较低的测量系统误差的仪器；B使用源于（美国）国家标或者和技术局（NIST)或

34、其他NMI的标准进行校准；10真值是零件的“实际”测量值，它是不可能被知道的，故参考值被用作真值的近似值（替代值）。它是测量过程的目标（大家应尽可能经济的接近这个值）。2021-12-12整理课件53第一章 第五节 测量问题11分辨力是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。亦称可读性或分辨率。此能力的度量是看仪器的最小刻度值，如果刻度粗，则可以使用它的半刻度。第一准则是分辨率是产品规范和过程变差的十分之一，因为它没有包括测量系统变异的任何其他因素。测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立或不同的被测特性。2021-12-12整理课件54第一章 第五节 测量问题如果测量系统缺乏分辨力（灵敏度

35、或有效分辨率），不能探测过程变差，则其用于分析过程是不可接受的，如他不能探测特殊原因的变差，则其不能用于控制。分辨率不足会被极差图显示出来（只有少数几个点在控制限内或大多数极差为0）；为得到足够分辨率，建议可视分辨率为全过程的6标准偏差的1/10.而非公差的1/10。当使用稳定的，（最高等级的），并在切实可行的技术限值内的测量系统后，可以达到稳定的高能量的过程，然而，有效分辨率也许不足，并且进一步改进测量系统变得不可行了，在这种情况下，测量计划需要其它代替性的过程检测技术，只有具有一定资格的熟悉测量系统和过程的技术人员才能作出决定并用文件记录。这些要求都要求获得顾客的批准，并在控制计划中文件化

36、。2021-12-12整理课件55第一章 第五节 测量问题分组数量控制分析1个数据分组可以用于控制的前提是：1、与规范相比规程变差较小；2、在预期过程变差范围内的损失函数是平缓的；3、主要的变差源导致均值偏移1、不能用于估算过程参数和指数；2、只表明过程是否正生产合格或不合格的零件。24个数据分组1、根据过程分布，可用于半计量控制技术；2、可以产生不敏感的计量控制图；1、一般不用于估算过程参数和指数，因为它只提供了粗略的估测 。5个或更多的数据分组1、可用于计量控制图1、推荐使用图：过程分布的分组数量（ndc)对控制和分析活动的影响2021-12-12整理课件56第一章 第五节 测量问题图：分

37、辨率对过程X均值控制图的影响UCL0.1444Mean0.1397LCL0.1350UCL0.1438Mean0.1398LCL0.1359样样本本均均值值样样本本均均值值分辨率是分辨率是0.001分辨率是分辨率是0.012021-12-12整理课件57第一章 第五节 测量问题图：分辨率对过程极差R控制图的影响UCL0.001717Mean0.00812LCL0.0UCL0.01438Mean0.0068LCL0.0样样本本极极差差样样本本极极差差分辨率是分辨率是0.001分辨率是分辨率是0.012021-12-12整理课件58测量仪器分辨率（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10

38、%）p测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。p看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的差异要大，两个部件将出现相同的测量结果。第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差异要小，部件将产生不同的测量结果。2021-12-12整理课件59测量系统的有效分辨率（ discrimination）l要求不低于过程变差或允许偏差（ tolerance）的十分之一l零件之间的差异必须大于最小测量刻度l极差控制图可显示分辨率是否足

39、够n看控制限内有多少个数据分级l不同数据分级(ndc)的计算为 零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受直尺直尺卡尺卡尺千分尺千分尺.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.27912021-12-12整理课件60分辨率不足的表现p在过程变差的SPC极差图上可看出：n当极差图中只有一、二或三种可能的极差值在控制界限内时。n如果极差图显示有四种可能的极差值在控制界限内，且超过1/4以上的极差值为零。2021-12-12整理课件61第一章 第五节 测量问题四、测量过程变差1、MSA之前，应区分测量过程是否呈正态分布，因为M

40、SA是建立在正态分布基础之上的。2、对非正态分布，过程责任者有责任纠正这些测量系统的评价。位置宽度图：测量过程变差测量过程变差的特性的特性2021-12-12整理课件62第一章 第五节 测量问题五、位置变差1、准确度：一个表示准确的通用概念，涉及一个或多个测量结果的平均值与一个参考值之间一致的接近程度，ISO和ASTM（美国实验与材料协会）使用这个术语时包含了偏倚和重复性的概念，故MSA中偏倚仅用来描述位置误差。2、偏倚accuracy ：同一个人对同一零件同一特性进行测量，其真值（基准值）和观测平均值的差值。偏倚基准观测平均值2021-12-12整理课件63第一章 第五节 测量问题造成过分偏

41、倚的可能原因有仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好线性误差应用错误的量具不同的测量方法设置、安装、不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术夹紧、技术测量错误的特性测量错误的特性（量具或零件）变形（量具或零件）变形环境温度、湿度、振动、清环境温度、湿度、振动、清洁的影响洁的影响违背假定，在应用常量上出错违背假定，在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）性、视差）F校准过程中使用的测量程序应尽校准过程中使用的测量程序应尽可能与正

42、常操作的测量程序一致可能与正常操作的测量程序一致2021-12-12整理课件64第一章 第五节 测量问题3、稳定性： 亦称漂移，是测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差，换句话说，稳定性是整个时间的偏倚变化。时间时间参考值参考值2021-12-12整理课件65第一章 第五节 测量问题 不稳定可能的原因包括仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不仪器质量差设计或一致性不好好仪器设计或方法缺乏稳健性仪

43、器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法设置、安装、不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术夹紧、技术（量具或零件）变形（量具或零件）变形环境变化温度、湿度、振动、环境变化温度、湿度、振动、清洁度清洁度违背假定，在应用常量上出错违背假定，在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）性、视差）2021-12-12整理课件66第一章 第五节 测量问题4、线性： 在测量设备预期的（测量）量程内，偏倚值的差异，可以认为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。不可接受的线性是以不同的形式出现，故假定一种常量偏倚是不正确的。偏倚偏倚偏

44、倚偏倚值值1值值N2021-12-12整理课件67第一章 第五节 测量问题一致的偏倚一致的偏倚观测值观测值零偏零偏倚线倚线线性不一致的偏倚线性不一致的偏倚一致的偏倚一致的偏倚观测值基准值观测值基准值线性不一致的偏倚线性不一致的偏倚基准值基准值基准值基准值正向偏倚正向偏倚零偏倚零偏倚 负向偏倚负向偏倚图：不同形式的线性分布示意图图：不同形式的线性分布示意图2021-12-12整理课件68第一章 第五节 测量问题 线性误差可能的原因包括仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁磨损或损坏的基准，基准出现误差最小/最大校准（不包括工

45、作范围）不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性仪器设计或方法缺乏稳健性应用错误的量具应用错误的量具不同的测量方法设置、安不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术装、夹紧、技术（量具或零件）随零件尺寸变（量具或零件）随零件尺寸变化的变形化的变形环境温度、湿度、振动、环境温度、湿度、振动、清洁度清洁度违背假定，在应用常量上出错违背假定，在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）（易读性、视差）2021-12-12整理课件69第一章 第五节 测量问题六、宽度变差：1、精密度Precisi

46、on：描述测量范围内重复测量的预期变差，测量范围也许是大小或时间（即“一个装置在低量程同在高量程一样具有相同的精密度”，或“今天与昨天的精密度一样”）。ASTM定义为包括来自不同的读数、量具、人员、实验室或条件。利用同一量具，重复测量相同工件同一产品特性，所得数据的变异。2021-12-12整理课件70第一章 第五节 测量问题2、重复性：常称为“评价人内变异性”。一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。一般指仪器的变差EV。当测量环境是固定的，重复性可理解为是系统内部变差。参考值参考值重复性重复性2021-12-12整理课件71第一章 第五节 测量问题 重复

47、性不好的可能原因：零件（样品）内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零件调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳或培训、感觉、疲劳环境内部：温度、湿度、振动、环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化亮度、清洁度的短期起伏变化违背假定稳定、正确操作违背假定稳定、正确操作仪器设计或方法缺乏稳健性，一仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好致性不好应用错误的量具应用错误的量具（量具或零件）变形，硬度不足（量具或零件）变形，硬度不

48、足应用零件尺寸、位置、操作应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）性、视差）2021-12-12整理课件72第一章 第五节 测量问题3、再现性：常称为“评价人之间的变异性”。定义：不同评价人采用相同测量仪器，测量同一零件同一特性时测量平均值的变差。自动测量系统中操作者就不是主要的变差源了，故再现性被看作是系统之间的或测量条件之间的平均变差。ASTM的定义超出上述范围，它不仅包括评价人不同，而且量具、实验室和环境（温度湿度）也不同，同时在再现性计算中还包括重复性。再现性再现性评价人评价人ABC2021-12-12整理课件73第一章 第五节 测量问

49、题 再现性错误的潜在原因：零件（样品）之间：使用同样的仪器、操作者和方法时，当测量零件的类型为ABC时的均值差。仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器ABC的均值差。注意：在这种研究情况下，再现性错误常与方法和/或操作者混淆。 标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响。方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整，夹持或夹紧方法等导致的均值差。 评价人（操作者）之间：评价人评价人（操作者）之间：评价人ABC等等的训练、技术、技能和经验不同导致的的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推荐进行此研究。手动

50、测量仪器，推荐进行此研究。 环境之间：在第环境之间：在第123等时间段内测量，等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。的研究。 违背研究中的假定。违背研究中的假定。 仪器设计或方法缺乏稳健性。仪器设计或方法缺乏稳健性。 操作者训练效果。操作者训练效果。 应用零件尺寸、位置、操作者技能、应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）。疲劳、观察误差（易读性、视差）。2021-12-12整理课件74第一章 第五节 测量问题F注意：重复性和再现性的定义在本手册中和A

51、STM采用的定义不同。ASTM着重于多个实验室之间的评价，关注实验室与实验室之间包括不同的操作者之间、量具和环境以及实验室内部的重复性的区别。按ASTM标准，设备保持在原状时（一名操作者，一个量具、小段时间内）重复性会是最好的，而再现性则体现更典型。2021-12-12整理课件75第一章 第五节 测量问题4、量具R&R或GRR：是结合了重复性和再现性变差的估计值。等于系统内部变差和系统之间变差的和。2GRR=2再现性+ 2重复性GRRACB基准值基准值2021-12-12整理课件76第一章 第五节 测量问题5、灵敏度：。6、一致性：。7、均匀性：。七、测量系统变差七、测量系统变差1、能

52、力：、能力：。2、性能：、性能：。3、不确定度：、不确定度：。2021-12-12整理课件77第一章 第五节 测量问题图：偏倚和重复性的关系重复性（精密度）重复性（精密度）可接可接受受偏倚（准确度）偏倚（准确度）2021-12-12整理课件78第一章 第六节 测量不确定度Catalog一、总则一、总则二、测量的不确定度和二、测量的不确定度和MSA三、测量的溯源性三、测量的溯源性四、四、ISO表述测量中不确定度的指南表述测量中不确定度的指南2021-12-12整理课件79第一章 第六节 测量不确定度1、总则测量不确定度是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。它实质上是赋值给测量结果的范围，在给规

53、定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。它通常被描述为一个双向量，不确定度是测量可靠性的定量表达，这个概念的一个简单表达是： 真测量值观测到的测量值（结果）U 重要的是它是在测量时间上测量值可能变化多少的一个简单估计值。这个估计将使应用MSA和GRR法来确定这些重要的标准误差。定期充复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所预计的准确度是适宜的。扩展不确定度U=KUC ,其中，K表示所希望的置信度范围的正态分布的分布系数；UC表示测量过程中的合成标准误差。ISO/IEC测量中不确定度指南确定了足以代表正态分布的95的不确定度的分布系数。通常认为K2。2021-12-12整理课件80

54、第一章 第六节 测量不确定度2、测量的不确定度和MSA测量不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并希望包括测量的真值；MSA的重点是了解测量过程，确定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性，MSA促进了解和改进（减少变差）。3、测量溯源性它是一个测量特性或一个标准值，借助它能将测量通过由都具有所述的不确定的各种比较组成的不间断链与所举例的参考资料相联系，这些参考资料通常是国家标准或国际标准。4、ISO测量不确定度表述指南为怎样评价和表达一个测量不确定度提供了指南。END2021-12-12整理课件81第一章 第七节 测量问题分析Catalog

55、一、引言一、引言二、第一步识别问题二、第一步识别问题三、第二步确定小组三、第二步确定小组四、第三步测量系统和过程的流程图四、第三步测量系统和过程的流程图五、第四步因果图五、第四步因果图六、第五步六、第五步PDSA七、第六步可能的解决方法和对纠正的验证七、第六步可能的解决方法和对纠正的验证八、第七步使更改制度化八、第七步使更改制度化2021-12-12整理课件82第一章 第七节 测量问题分析 一、引言1、对测量变差及其对造成总变差的贡献的了解是解决基础问题的基本步骤；2、当测量系统变差超过所有其他变量时，在使用之前应分析和解决这些问题。二、第一步：识别问题1、清楚易懂地定义问题2、可用准确度、变

56、差、稳定性等形式来体现3、努力将测量变差和其贡献与过程变差相分离（可立足过程，而非测量装置做出这个判断。三、第二步：确定小组1、小组大小可视测量系统和问题地复杂程度而定；2、人数限制在两三个人到十人以内。2021-12-12整理课件83第一章 第七节 测量问题分析四、第三步：测量系统和过程的流程图1、小组应评审所有已有的测量系统和过程流程图，因为2、这将导致可能要对测量和测量过程的相互关系的已知和未知的信息进行讨论。3、制定流程图过程就可识别是否对该小组补充成员。五、第四步：因果图1、小组应复审所有已有的有关测量系统的因果图，因为2、这在某些情况下就可能解决或部分解决问题，同样这也会引起对已知

57、和未知的信息进行讨论；3、小组成员应该用专业知识来初步识别那些对问题贡献最大的变量。2021-12-12整理课件84第一章 第七节 测量问题分析六、第五步：计划实施研究措施（PDSA)1、它是一种科学的研究形式。2、计划各种试验、收集数据、建立稳定性、作各种假设并加以证实，一直到获得适当的解决。七、第六步：可能的解决方法和对纠正的验证1、将各步骤和解决方案文件化；2、可利用试验设计等方法进行初步研究以确认解决方案；3、还可以随时间的变化作额外的研究，包括环境和材料变差。八、第七步：使更改制度化1、最后的解决方案在报告中文件化，然后更改过程，以便将来不重复发生；2、积累大多数以前发生过的问题在程

58、序、标准及培训材料中，以丰富小组经验。2021-12-12整理课件85第二章第二章 测量系统评定的通用概念测量系统评定的通用概念第一节第一节 背景背景Catalog一、引言一、引言二、第二、第1阶段试验阶段试验三、第三、第2阶段试验阶段试验2021-12-12整理课件86第二章第二章 第一节第一节 背景背景一、引言 需要对两个重要的方面进行评定：1、验证在适当的特性位置正在测量正确的变量。若适用，还要验证夹紧和锁紧，另外，还要识别与测量相互依赖的任何关键的环境因素。2、确定测量系统需要具有何种统计特性才是可接受的。为了作出这样的确定，很重要的一点是要知道数据将被怎样使用。2021-12-12整

59、理课件87二、第一阶段试验了解测量过程，以及该过程是否满足要求？1、第1阶段试验是一项评定，用以验证是否按照测量系统的设计规范，在适当的特性位置正在测量正确的变量。2、可以利用从统计角度设计的实验来评价操作环境对测量系统参数的影响（如偏倚、线性、R&R）。3、在该阶段中所得结果应用作测量系统维护计划的输入，并用作应该在第2阶段中使用的试验类型。环境问题可能会引起位置变化或测量装置需要受控的环境。4、例如：若R&R对测量系统的总变差有明显的影响，就可定期进行简单的两因子统计试验，作为第2阶段试验。第二章第二章 第一节第一节 背景背景2021-12-12整理课件88第二章第二章 第

60、一节第一节 背景背景三、第二阶段试验研究测量过程随时间的推移是否满足要求？1、第二阶段试验提供对测量系统持续置信的主要变差源持续的监视和/或测量系统经过一定时间后降级的信号。2021-12-12整理课件89第二章第二章 测量系统评定的通用概念测量系统评定的通用概念第二节第二节 选择选择/制定试验程序制定试验程序Catalog一、如何选择一、如何选择/制定试验程序制定试验程序2021-12-12整理课件90一、有很多程序可用来评价测量系统，但选择合适的程序要视具体情况而定，在某些情况下，一个方法对一个特殊的测量系统是否合适，需要预先试验，这种预先试验应是第一阶段试验中必不可少的部分。第二章第二章 第二节第二节 选择选择/制定试验程序制定试验程序2021-12-12整理课件9