测量系统分析——MSA

1、2022-3-61常州盛士达Changzhou Senstar2022-3-62l评定测量系统的程序，广泛用于整个汽车工业。 2022-3-63l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l测量结果的整个过程。 2022-3-64lM-Measurement 测量lS-Systems 系统lA-Analysis 分析MSA-测量系统分析2022-3-65关键词 测量对某具体事物赋予数字（或数 值） 以表示他们对特定特性之间的关系。测量过程赋予数值的过程，定义为测量过程。测量值 数值的指定定义为测量值。 测量的本质是对被测对象赋值，所赋的值称为结果。 测量结果可

2、以是定量的,也可以是定性的（止通规）。 测量是一个制造过程，其输出是测量值（数据）。2022-3-66l 测量系统的“分辨能力分辨能力”，也称“分分辨率辨率”：l定义：即测量系统检出并如实批示被测特性中极小变化变化的能力。l 若没有足够的分辨力，应应使用更好的测量技术；l 若不能测定出“过程的变差”，这种分辨力用于“分析分析”是不可接受的；l 若不能测定出“特殊原因的变差”，它用于“控制控制”也是不可接受的。2022-3-67l 变差：相相邻再次测量值的差异。l1）变差是由于普通原因和特殊原因造 成的。l2)控制测量系统的变差：a.识别潜在的变差来源，b.消除（如有可能的话）或监控这些变差的来

3、源。 2022-3-68l 均值法和极差法：是一种提供测 量系统重复性和再现性估计的数学方法。l他允许把测量系统分解成两部分：重复性和再现性，而不是他们的交互作用。 2022-3-69l 样本容量（数量）：指一个样本所取的零件数量，一般取10个零件l在现场抽取，代表过程变差的实际、或预期范围（手册57页表7的量具R&R数据表，表8量具重复性） 2022-3-610 过程受控：Cpk1.33或Cpk1.67 分析的目的：鉴别测量系统的精度能否足 够地满足零件(试样)精度的测量需要. 测量数值时: 1 尽可能地避开因零件的椭圆度、锥度、不 圆柱度等的于扰；2.对已编号的零件确定测量点（可用

4、彩色笔按120均分标注），最好测量头（脚）能靠在零件的某肩夹处，减少轴向移动。 2022-3-611设备（量具：制造误差） 人员（熟练程度 ，认真 程度，读数误差等差别） 环境（温度，湿度，灰尘，振动等） 原材料（被测对象内部差别） 操作规程 共同作用 输出测量值 顾客 2022-3-612l可看出在测量过程中存在大量的随机因素的影响，使得过程的输出测量值也是随机变量。从图1.1看出测量过程与一般工业制造过程本质上是相同的，所以对测量系统分析可以应用统计过程控制概念，原理，方法在测量系统分析中占有重要地位。 2022-3-613用以评价用于生产环境中的测量系特别是用于评定下列统计特性： 202

5、2-3-614有资格的专门机构研究部门的课题 控制计划 有 资 格 的 专 门机 构 进 行 鉴定常用 采用均值极差分析法 常用 采用小样分析法 2022-3-615l 由一个评价人（检验员），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。 l定义本主题中要使用的词汇重复性2022-3-616l 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。评价人B 评价人C评价人A 再现性2022-3-617再现性GRR2022-3-618l1 是测量结果的观测平均值与基准值的差值。l 偏倚是从测量系统的系统误差构成的 偏倚 观测的平均值 基准值2022-3-

6、619l稳定性（或飘移），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。 时间1 时间2 稳定性 2022-3-620l是在量具预测的工作范围内，偏移值的差值。 偏倚较小 偏倚较大 基准值 基准值 观测的平均值 观测的平均值 范围的较低部分范围的较高部分图5a线性 2022-3-621有偏倚无偏倚有偏倚图5b线性(变化的线性偏倚)观测的平均值 基准值 2022-3-622 通常这些方法便于在生产环境中使用。但不允许用来研究其他要素的影响，如温度及光线等对测量系统的变差的影响，需要用其他统计方法完成某一阶段试验。 2022-3-623l首先，这种测量系统有足够的分辨力

7、？l其次，这种测量系统在一定时间内是否在统计上保持一致？l最后，这些统计性能在预期范围内是否一致，并且用于过程分析或控制是否可接受？2022-3-6242022-3-625l 是获得测量系统与环境交互作时，该系统有关测量变差量和类型的信息。ll 此信息的价值，在于对一般的生产过程，确认重复性和校准偏倚，以及为它们合理的极限，比提供具有非常高重复性、特别准确的量具更实际。2022-3-626l（1） 接受新测量设备的准则；l（2） 一种测量设备与另一种的比较；l（3） 评价怀疑有缺陷的量具的根据；l（4） 维修前后测量设备的比较；l（5） 计算过程变差，以及生产过程的 可 接受性水平；l（6）

8、作出量具特性曲线（GPC）的必要信息。 (GPC指示接受某一真值零件的概率)。2022-3-627l被测参数：24.70.06 公差带:0.12l 量 具； 游标卡尺:0150mm/0.02 2022-3-6282022-3-6292022-3-6302022-3-6312022-3-6322022-3-6332022-3-6342022-3-6352022-3-636l1. 选取5个不同尺寸的零件，要求覆盖被分析量具的量程；l2. 采用盲测方法，由检验员随机对每个零件进行测量12次，并由评价人记录检查结果；l3. 电脑自动计算得到相应分析报告。l分析要求：l1. 线性分析图黑色X点（每个零件

9、的测量平均偏倚）应处于两条红色；l2. t值应小于tgm-2,1-/2；l如有任意一条不满足，线性不符合要求。2022-3-637l一、量具重复性和再现性的“数据表”和“报告 表”的功能1、提供了数 据的数值的分析方法， 1 评定变差及各种变差占整个测量系统的过程变差 2.重复性变差3.再现性变差 4.零件间变差 2、上述变差与图表分析结果作比较，并对此作补充。2022-3-638 1、重复性或设备变差（EV或e） EV=RK1 2、再现性或评价人变差（AV或O） AV= xdiffk22-（EV）（nr） 基于：占正态分布曲线以下面积的99%的 5.15个标准偏差，为各变差分量的计算结果。

10、式式中：xdiff评价人的最大均值差 K2购见表2 n零件数； r试验次数 注：如果根号下计算值为负数，则评价人变差（AV）缺省为零。 二、对变差数值的分析2022-3-639l3、重复性和再现性变差（R&R或m）l R&R= （EV）2+（AV）2 l4、零件间变差（PV或p） PV=RpK3式中：Rp零件平均值的极差l5、总变差（TV或t） TV= （R&R）2+（PV）2 若过程变差已知并且它的值以6为基础，则它可以代替量具研究数据中计算出的总变差（TV），通过以下两项计算完成： l（1） TV=5.15过程变差/6.00l(2) PV= （TV）2+（R&

11、;R）2 2022-3-640l6、各变差与总变差（TV）的比较。l 一旦研究中每个因素的变异确定后，便可与总变差进行比较。l1） 设备变差占总变差的百分率（%EV）l %EV=100EV/TVl2）评价人变差占总变差的百分率（%AV）l %AV=100AV/TVl3）重复性和再现性变差占总变差的百分率（% R&R）l % R&R=100R&R/TV （CL置信水平） l4）零件间变差占总变差的百分率（%PV）l %PV=100PV/TV2022-3-641ll（1） 应对总变差的百分数结果进行评价，以确定测量系统是否被允许用于预期的用途。l（2） 如果分析是以公差而不

12、是以过程变差为基础，则量具重复性和再现性报告表格（表8）可将右侧的%总变差改变为%公差。因此，%EV、%AV、% R&R和%PV的计算式中的分母总变差（TV）替换成公差值。 l 根据测量系统或顾客的要求可以采用任何一种或两种方法。 2022-3-642l1、低于10%的误差测量系统可接受（或称l 良好）；l2、10%至30%的误差根据应用的重要性，l 量具成本，维修费用等可能是可接受的； （或称勉强接受）l3、大于30%的误差测量系统需要改进。l 进行各种努力发现问题并改正。2022-3-643l1 研究、了解测试系统的变差源，对测量的应用非常重要；l2 找出哪有显著的零件变差更是关键

13、所在；2022-3-644l3 零件内变差：例如锥度、失圆等。l 1）它将给测量系统的评价带来错误的结果。l 2）不计零件内变差会影响对重复性、再现性或两者的估计。l 3）零件内变差可以成为测量系统变差的显著分量。l 因此，了解生产中出现的零件内变差，将对了解因此，了解生产中出现的零件内变差，将对了解测量系统对止前任务的适用性有更大的意义测量系统对止前任务的适用性有更大的意义。2022-3-645l4 一个加入了零件内变差测量系统分析的均值和极差法，其程序与标准的均值和极差法是相同的。l5 每个零件由每位评价人至少重复以下这个过程两次，此法将零件内变差以量具重复性变差中分离出来，以便更好地进行

14、量具评价。l 1）零件旋转360或彻底检测以估计每个零件变差的全范围将每个零件的最大（最高）和最小（最低）的读数记录在适当的格内；l 2）最大读数减去最小读数记录在极差格内。l 图18和19中运用标准均值和极差法对五个正好相同的零件进行了评价。可容易地看出。量具重复性变差所占总变差的百分比以17%降到4.5%（见表10）2022-3-646l6 所有变差分量也可以容易地表达成公差的百分比和总变差的百分比两者都应进行。 ISO/TS16949 TS技术规范 TR10012 TR技术报告 GB/T19000 T推行2022-3-647l选择均值极差“控制图的刻线”：l1 1、 x图：l 纵座标；座标上的刻度值的最大值与最小值之差,应至少为子组均值(x)的最大值与最小值之差的2倍,横座标:即为子