YS-测量系统分析作业指导书-YA-ZY-ZB-025

1、第18页 共 13 页测量系统分析作业指导书编制： 审核： 批准： 本制度主要责任任部门： 生效效日期: 年年 月 日一.目的通过对量具的重重复性和再现现性进行研究究，对其出现现的变差进行行统计分析，来来评定测量系系统的质量。二.范围在控制计划中所所提及的测量量系统。三.职责3.1 质保部部负责编制并并更改本操作作指导书；3.2质保部负负责组织检验验员对测量系系统进行分析析；四.定义4.1 测量系系统误差模型型：本作业指指导书采用的的误差模型为为S.W.II.P.E模模型，该模型型指出测量系系统变差来源源于以下几大大方面：标准准（Stanndard）、零零件（Worrk）、仪器器（I）、人人员

2、/程序（PPersonn/Procceduree）、环境（EE）测量系统：对测测量单元进行行量化或对被被测的特性进进行评估，所所使用的仪器器或量具、标标准、操作、方方法、夹具、软软件、人员、环环境及假设的的集合。分辨力：测量装装置和标准的的测量解析度度、刻度限制制、或最小可可检出的单位位。与最小可可读单位研究究，即通常所所说的最小刻刻度值，但当当仪器刻度较较粗略时，允允许将最小刻刻度值估读为为原来的一半半作为仪器的的可视分辨力力。 重复性：当测测量条件已被被确定和定义义在确定的的零件、仪器器、标准、方方法、操作者者、环境和假假设之下，测测量系统内部部的变差。 再现性：传统统上将再现性性称为“评

3、价人之间间”的变差（AAV）。指的的是不同评价价人使用相同同的仪器对同同一产品上的的同一特性，进进行测量所得得的平均值的的变差。但对对于操作者不不是变差的主主要原因的测测量过程，上上述说法是不不正确的。AASTM的定定义为：再现性是指测测量的系统之之间或条件之之间的平均值值变差。它不不但包括评价价人的变差，同同时还可能包包括：量具、试试验室及环境境的不同，除除此之外，还还包括重复性性。 偏倚：对相同同零件上同一一特性的观测测平均值与真真值（参考值值）的差异。 线性：在测量量设备预期的的工作（测量量）量程内，偏偏倚值的差异异。五.测量系统分分析（一）分析的原原则a) 测量系统统分析的对象象: 测

4、量系统分分析针对的对对象是控制计计划中提及的的测量系统。 本作业指导导书针对的是是非破坏性的的测量系统分分析，关于破破坏性的测量量系统的分析析见测量系系统分析参参考手册第三三版。b) 测量系统统分析时机:当出现以下情况况时，应进行行测量系统分分析： 新品试生产产时； 测量系统变变更时，如新新购量具替换换控制计划中中规定的量具具、量具的校校准方法或测测量程序发生生变化等情况况。c) 计量型量量具的分辨力力: 应用10:1原则检查查测量仪器是是否具有足够够的分辨力。 所谓10:1原则是指指仪器的可视视分辨力至少少应为被测特特性公差和过过程变差两者者之间较小者者的十分之一一。（二）稳定性分分析取得一

5、个样件，并并建立参考值值。建立参考值最好好能够追溯到到相关标准（如如国家标准、二二级标准等）。因因此，样件可可以送到有资资格的外部实实验室测试，或或用三坐标（CCMM）检测测仪进行检测测。但如果不能得到到上述参考值值，那么可以以选择一件落落在生产测量量范围中间的的生产件，并并将它指定为为偏倚分析的的基准件，在在实验室内测测量该零件，测测量次数必须须大于或等于于10次，并并计算读数的的平均值，将将平均值视为为“参考值”。每天测量样件三三至五次。将数据按时间顺顺序画在Xbbar-R图图上。计算控制限，评评价是否有不不受控或不稳稳定的情况。自编测量系统分分析软件之稳稳定性分析的的操作说明为减少计算工

6、作作量以及在计计算工作中的的疏漏，公司司利用Exccel软件开开发了测量系系统分析软件件，其操作方方法如下：第一步：打开MMicrossoft EExcel；第二步：查找“稳定性分析析”文件名并打打开。第三步：在工作作表中填写记记录编号、分分析日期、操操作人、参考考值、样本容容量（样本容容量必须为33-5）、抽抽样频率等。（注注：工作表中中只能填写白白色区域，蓝蓝色区域为测测量数据不可可编辑区域，对对蓝色区域的的任何修改都都将导致错误误的结果）；第四步：在“数数据记录表”中输入每天天测量时的读读数，程序自自动绘制控制制图，并计算算控制限，作作出是否受控控（稳定）的的结论。（三）偏倚分析析公司对

7、偏倚进行行研究采用的的方法是“独立样件法法”。取得一个样件，并并建立参考值值。（同上）让一个评价者以以正常方式测测量样件，测测量次数不得得少于10次次。因偏倚分分析表格的限限制，测量次次数最好不超超过15次。实施人员记录下下测量的数值值，并在偏倚倚分析中画出出这些数值的的直方图。评评审直方图，以以确定是否存存在特殊原因因，若有特殊殊原因或异常常点，应重新新进行试验，若若无，继续分分析。计算读数的平均均值。计算公公式为：式中：n为读数数的个数计算重复性标准准差。计算公公式为：式中：R表示所所记录的读数数的极差；dd2*可以从附录录1中查到，取取g=1，且且m=n。如果已进行GRRR研究（且且有效

8、），重重复性标准差差计算应该取取决于该研究究结果。确定偏倚的t统统计值（t-statiistic）偏倚=观测到的的平均测量值值-参考值 t = 式中中：=；n=m如果0落在偏倚倚值附近的11-置信度界限限内，则偏倚倚在水准上是可可接受的。置置售度界限的的计算公式为为：上限=偏倚+ 下下限=偏倚-式中：V表示自自由度，在附附录1中可查查到；可以利利用标准t分分布表查到。注：所使用水水准取决于敏敏感度的水准准。如果置信度水准准不是使用00.05（995%置信度度），则应该该得到顾客的的同意。自编测量系统分分析软件之偏偏倚分析的使使用说明为减少计算工作作量以及在计计算工作中疏疏漏，公司利利用Exce

9、el软件开发发自编了测量量系统分析软软件，其操作作方法如下：第一步：打开MMicrossoft EExcel；第二步：查找“偏倚研究”文件名并打打开。第三步：在工作作表中填写评评价日期、评评价人、分析析特性、量检检具名称等信信息，（注：工作表中只只能填写白色色区域，蓝色色区域为测量量数据不可编编辑区域，对对蓝色区域的的任何修改都都将导致错误误的结果）；第四步：在 “实测值”栏内输入操操作人的读数数；第五步：根据实实测值数据绘绘制直方图，计计算偏倚、统统计t值等值值，并做出结结论。如果偏倚在统计计上不等于00，检查是否否存在以下原原因：基准件或参考值值有误，检查查确定标准件件的程序。仪器磨损。仪

10、器产生错误的的尺寸。仪器所测量的特特性有误。仪器没有经过适适当的校准。对对校准程序进进行评审。评价者使用仪器器的方法不正正确。对测量量指导书进行行评审。仪器纠正的指令令错误。（四）线性分析析1、图示法选择至少五个零零件（g5），以覆盖盖被研究量具具的整个工作作量程。对每个零件进行行全尺寸测量量，以确定每每个零件的参参考值，并确确定是否覆盖盖了被研究量量具的整个工工作量程。让经常使用该量量具的操作者者按正常程序序测量每个零零件至少100次（m10）。注注：测量时，尽尽量随机选择择零件，以提提高分析的可可信度。计算零件每次测测量的偏倚，以以及每个零件件的偏倚平均均值。偏倚i,j=XXi,j -（参

11、参考值）i式中：i为零件件序号；j为为测量次数的的序号；Xii,j表示第ii个零件第jj次的测量读读数在线性图上画出出相对于参考考值的每个偏偏倚及偏倚的的平均值。应用以下公式，计计算并画出最最适合的线（拟拟合直线）及及该线的置信信区间，并在在线性图上画画出来。最适合的线（拟拟合直线）的的方程为：yy=aX+bb其中：a=斜斜率（Sloope）b=（y-ax）/gmm=中心（IInterccept）计算该直线的拟拟合优度：RR2=R2是一个表征征偏倚随基准准变化的相关关性的值，当当其大于0.8时，为强强相关。对于一个已知的的X0，的置信度区区间为：上限为：下限为：式中：s=；(S为Y估计计值的标

12、准误误差)在线性图上画出出“偏倚=0”的直线，如如果“偏倚=0”的整个直线线都位于置信信度区间以内内，则该测量量系统的线性性是可接受的的。2、数值法如果图示法分析析表明该测量量系统的线性性是可接受的的，则应存在在以下情况：斜率a=0，截截距（中心）bb=0因此，下面式子子应该成立：|ta|=ttgm-2,1-a/22|tb|=ttgm-2,1-a/22如以上两式不成成立，应检查查线性图是否否画错、计算算是否准确。自编测量系统分分析软件之偏偏倚分析的使使用说明为减少计算工作作量以及在计计算工作中疏疏漏，公司利利用Exceel软件开发发自编了测量量系统分析软软件，其操作作方法如下：第一步：打开MM

13、icrossoft EExcel；第二步：查找“线性分析”文件名并打打开。第三步：在工作作表中填写分分析日期、操操作人、量具具信息等信息息，（注：工工作表中只能能填写白色区区域，蓝色区区域为测量数数据不可编辑辑区域，对蓝蓝色区域的任任何修改都将将导致错误的的结果）；第四步：在“基基准值”栏中输入相相应的基准值值；第五步：在读数数栏中输入相相应的读数，输输入完毕后，程程序自动计算算并绘制拟合合直线及置信信度区间，并并做出线性的的符合性结论论。（五）双性（GGRR或R&R）分析双性是指重复性性与再现性。进进行双性研究究有三种不同同的方法：极极差法、均值值-极差法、方方差分析法，我我公司采用的的研究

14、方法是是“均值-极差差法”。因此，在在此主要讲解解“均值-极差差法”的操作方法法，关于另外外两种方法的的详细讲解，请请参阅第三版版测量系统统分析手册。均值极差法（）是是一种可同时时对测量系统统提供重复性性和再现性的的估计值的研研究方法。该该方法允许将将测量系统变变差分解成重重复性和再现现性两个独立立的部分，但但不能确定它它们两者的相相互作用。1、研究步骤：取得一个能够代代表过程变差差实际或预期期范围的样本本。该样本的的容量（n）要要求必须大于于5，但由于于公司质量记记录表格重重复性和再现现性数据记录录表的限制制，样本容量量最好不要大大于10。选择三名平时使使用该量具的的操作人员，并并给其编号为

15、为A、B、CC等。对零件件从1到n进进行编号，为为了避免“霍桑效应”，零件编号号不能让评价价人看到。按正常测量程序序，让评价人人以随机顺序序对这几个零零件进行测量量；并将第一一次的测量结结果填到记录录表中的第66、11、116行。重复第三步，将将第二次的测测量结果填到到7、12、117行，如要要进行三次测测量，则重复复第三步，将将测量结果填填到8、133、18行。填填表时须特别别注意被测零零件的读数与与零件号的对对应关系。计算每个评价人人对每个零件件的读数平均均值，记入第第9、14、119行。计算每个评价人人对每个零件件的读数的极极差值，记入入第10、115、20行行。计算所有零件每每次读数的

16、平平均值，此值值称为评价人人每次测量均均值，分别记记录到单元格格N6、N77、N8（评评价人A），NN11、N112、N133（评价人BB），N166、N17、NN18（评价价人C）中。计算出每个人读读数的平均值值，分别记录录到单元格OO9（）、OO14（）、OO19（）中中；将每个评价人针针对每个零件件的极差值相相加除以零件件个数，得到到每个评价人人极差的平均均数，分别填填入单元格OO10（）、OO15（）、OO19（）中中；（10）将O110、O155、O19的的平均值转到到23行，用用它们的和除除以评价人数数，结果记入入单元格O223（）中；（11）在记录录表格重复复性和再现性性分析-均

17、值值极差图中中，以零件编编号顺序画出出由每个评价价人对每个零零件多次读值值的平均值，观观察评价人之之间的变差。如如多个评价人人的均值图的的趋势均一致致，则说明评评价人之间是是一致的；（12）根据记记录表格中的的公式，计算算并绘制均值值图的控制限限，并将其填填入单元格EE1（）、HH1（）中。控控制限以内的的区域表示的的是零件之间间的变差（代代表了过程变变差），因此此，应该有一一半或一半以以上的平均值值落在控制限限外，否则，说说明测量系统统的有效分辨辨率不足，或或者这样的样样本不能代表表预期的过程程变差；在记录表格重重复性和再现现性分析-均均值极差图中中，以零件编编号顺序画出出由每个评价价人对每

18、个零零件多次读值值的极差，多多个评价人之之间的极差图图重迭画出，以以便于观察；根据记录表格中中的公式，计计算并绘制极极差图的控制制限，并将其其填入“均值 极差图”中28行（UUCLR）、30行行（LCLRR）中。极差差图中不允许许出现超出控控制限的点，因因为极差图是是用来确定测测量过程是否否受控的，因因此不管测量量误差有多大大，控制限都都将包含该误误差。如果某某个评价人在在控制限之外外，则说明他他使用的方法法与其它人不不一致。如果果所有的评价价人均有一些些超出控制限限范围的点，则则说明该测量量系统对评价价人的技巧较较敏感，需要要进行改进；如果极差图中存存在任何超出出控制限的点点，让原来的的评价

19、人对原原来的零件进进行重新测量量，或剔除那那些读值，然然后根据修改改后的抽样数数量重新平均均并计算；计算每次测量每每个零件的读读值之和，然然后除以总测测量次数（测测量次数乘以以评价人人数数）；将结果果填在数据表表的第21行行，该行为每每个零件平均均值；将零件平均值的的最大值减去去零件平均值值的最小值，并并将结果填入入O22（RRPART），该该单元格表示示的是零件平平均值的极差差；找出O09（）、OO14（）、OO19（）中中的最大值和和最小值，并并计算它们的的差，将结果果填入J244（）；计算相关结果，设设备变差EVV填写到“报告”表格D133栏、人员变变差AV填写写到D18栏栏、双性R&R

20、填写到DD24、零件件间变差PVV填写到D229、总变差差TV填写到到D34；进行“报告“表表格右侧的计计算，并将计计算结果填入入单元格Q113（EV%）、Q188（AV%）、QQ24（R&R%）、QQ29（PVV%）、Q333（数据分分级数ndcc）；检查计算结果。注1：本公司所所用的表格为为基于研究变变差的测量系系统分析，除除此之外，还还有基于产品品公差和过程程总变差的测测量系统分析析，使用哪种种方法取决于于测量系统的的应用目的。如如：用于产品品控制和测量量系统，最好好使用基于产产品公差的测测量系统分析析；而用于过过程控制的测测量系统，最最好使用基于于过程总变差差的测量系统统分析或基于于研

21、究变差的的测量系统分分析。注2：如果是使使用基于研究究变差的测量量系统分析，那那么所选取的的样本应能代代表过程变差差。附：计算公式重复性和再现现性分析数据据记录表以下各式中：MM表示评价人人，i表示测测量的次序，jj表示零件号号，n表示测测量次数，mm表示零件件件数。如XAA,2,2表表示的信息是是评价A对22#零件的第第2次测量读读数。 单元格DD9到M9、DD14到M114、D199到M19（评评价人对每个个零件的读数数平均值）的的计算公式：单元格N6（AA1）、N7（AA2）、N8（AA3）、N111（B1）、N122（B2）、N133（B3）、N166（C1）、N177（C2）、N18

22、8（C3）（评价人人每次测量值值）的计算公公式： 单元格OO9（）、OO14（）、OO19（）（评评价人读数平平均值）的计计算公式： 单元格OO10（）、OO15（）、OO20（）（评评价人极差平平均值）的计计算公式： 单元格DD6（D7、DD8）到M116（M177、M18）（每每个零件读数数平均值）的的计算公式为为： 单元格OO21（）、OO22（RPPART）的的计算公式： 单元格OO23（）的的计算公式： 单元格NN24（）的的计算公式： 单元格EE26（）、JJ26（）的的计算公式为为： A2的取值请查查阅SPC手手册，记录表表格上已列出出A2的取值。 单元格JJ25（UCCLR）、

23、M255（LCLRR）的计算公公式为： D4、D3的取取值请查阅SSPC手册，记记录表格上已已列出D4的的取值，当样样本容量小于于7时，LCCLR在技术上是是一个负值，因因此LCLRR当样本容量量小于7时取取0。重复性和再现现性分析报告告 单元格DD13（设备备变差EV）的的计算公式：EV=K1式中K1的取值值情况是：当当试验次数为为2次时，KK1=0.88862；当试试验次数为33次时，K11=0.59908。 单元格DD18（人员员变差AV）的的计算公式：AV=式中：n表示零零件数，r表表示测量次数数；K2的取值情况况是：当评价价人数为2时时，K2=0.70071；当评评价人数为33时，K

24、2=0.52231。注：如果根号下下所得的数值值为负数，则则评价人变差差（AV）为为零。 单元格DD24（双性性R&R）的的计算公式：R&R= 基于研究究变差或基于于产品公差时时，单元格DD29（零件件间变差PVV）的计算公公式：PV=RPARRTk3 其中中K3的取值见表表1。表1：K3取值值零件数2345678910K30.70710.52310.44670.40300.37420.35340.33750.32490.3146 基于研究究变差时，单单元格D344（总变差TTV）的计算算公式为：但如果是使用基基于过程总变变差的测量系系统分析，那那么TV和PPV的计算应应按以下公式式进行计算：

25、TV= PV= EV%、AAV%、R&R%分别表表示的是测量量系统的重复复性变差、再再现性变差及及双性占总变变差的比例，其其计算公式为为：EV%=1000(EV/TTV) AV%=100(AV/TTV) R&R%=100(R&R/TV)每个因素所占百百分比的和不不等于1000%。注：如果分析是是以公差为基基础，则将上上式中的总变变差TV由公公差除以6（TTOL）来代代替。 单元格LL66（数据据分级数NDDC）的计算算公式为：nndc=1.41(PV/RR&R)2、接收准则测量系统必须同同时满足以下下几种情况方方能接收：通过均值极差控控制图没有发发现特殊原因因；数据分级数nddc经四舍五五入取

26、整后，必必须大于或等等于5；双性占总变差的的百分比R&R%的接收收准则为：小于10%：测测量系统可以以接收；介于10%到330%之间：基于应用的的重要性、经经济性等原因因，该量具可可能会被接收收。大于30%：该该量具需要改改进，不可接接收。自编测量系统分分析软件之重重复性与再现现性分析的使使用说明为减少计算工作作量以及在计计算工作中疏疏漏，公司利利用Exceel软件开发发自编了测量量系统分析软软件，其操作作方法如下：第一步：打开MMicrossoft EExcel；第二步：查找“重复性和再再现性分析”文件名并打打开。第三步：在工作作表中填写分分析日期、操操作人、量具具信息、产品品特性、特性性公

27、差、过程程总变差等信信息；第四步：在数据据记录表重重复性及再现现性分析数据据记录表中中输入评价人人测量的读数数(数据表中中返黄色的部部分)；第五步：以上步步骤完成后，程程序自动计算算并绘制出控控制图，做出出符合性结论论。（六）计数型量量具的测量系系统分析1、计数型测量量系统是一种种测量数值为为一有限分类类数量的测量量系统。对该该类测量系统统的分析，不不可能充分获获得附有计量量型参考数值值的零件。在在这种情况下下，可使用下下述方法来评评价作出错误误或不一致决决定的风险：假设性试验分析析信号探测理论2、本作业指导导书重点介绍绍本公司使用用的假设性试试验分析法，关关于信号探测测理论，请参参阅测量系系

28、统分析参参考手册第三三版。3、假设性试验验分析的步骤骤：从过程中随机选选取50个零零件，以涵盖盖过程变差；从日常使用该计计数型量具的的操作者中选选择3名评价价人，每人对对每个零件测测量3次；将测量结果填入入风险分析析之假设检验验研究的数数据记录表中中（用1表示示可接受的决决定，0表示示不可接受的的决定，“基准”事先确定）；用交叉表法来评评价每个评价价人与其它人人的结果（如如表1所示）；这些表格的的目的在于确确定评价人之之间一致性的的程度。表1：A*B交交叉表B总计01A0计算期望的计算1计算期望的计算总计计算期望的计算为确定一致性的的程度，应计计算Kapppa，当Kaappa等于于1时，表示示有完全的一一致性，为00时，表示一一致性