MSA培训教材(第三版)课件

测量系统分析MSA(第三版)培训教材1测量系统分析1MSA课程目的使参加培训的人员—理解MSA在控制和改进过程中的重要性；—具备开展测量系统分析所需要的实用知识；—建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标和接受准则，从而作出专业的、客观的评价。

2MSA课程目的使参加培训的人员2课程结构图测量系统分析定义测量系统分辨率计量较准和追溯偏倚、线性和稳定性进行GR&R测量系统比较和分析工具3课程结构图测量系统分析定义测量系统分辨率计量较准偏倚、线性进第一章MSA与ISO/TS16949的关系4第一章MSA与ISO/TS16949的关系4ISO/TS16949:2002与MSA要求条文要素7.6.1为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。（如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究。）如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。5ISO/TS16949:2002与MSA要求条文5实施要点说明对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。SQA手册强调要有证据证明上述要求已达到。PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。ISO/TS16949:2002与MSA6实施要点说明ISO/TS16949:2002与MSA6ISO/TS16949:2002与MSA实施要点说明标识、监视与测量设备及其校准状态确定量具准确度和精确度当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果作确认确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放校准记录应包括个人量具应用MSA手册中规定的方法7ISO/TS16949:2002与MSA实施要点说明7优胜者方法最大限度的减少量具种类最大限度的减少量具的数量根据产品族添置量具只采用符合MSA要求的量具不允许个人量具用6Ơ过程分布计算结果，而不是规范或公差8优胜者方法最大限度的减少量具种类8第二章测量系统简介9第二章测量系统简介9什么是测量系统人设备材料方法环境输入输出测量过程数据测量系统用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合。10什么是测量系统人测量过程测量系统范例例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：—测量项目—人员—测量仪器—进行测量的环境条件作为测量活动的结果，产生一个数值以表示内径11测量系统范例例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：什么是数据的质量数据的类型计量型数据Variabledata计数型数据Attributedata12什么是数据的质量数据的类型12如何评定数据质量—测量结果与“真”值的差越小越好。—数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。计量型数据的质量—均值与真值（基准值）之差。—方差大小。计数型数据的质量—对产品特性产生错误分级的概率。什么是数据的质量13如何评定数据质量什么是数据的质量13数据分析和使用用测量系统所收集的数据用于：—控制过程—评估影响过程结果的变量及其相互关系利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对过程的影响的了解把注意力放在测量系统上，其产生的读数可在每个零件上获得重复，在每个测量人员间获得再现14数据分析和使用用测量系统所收集的数据用于：14标准的传递国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认可的校准机构公司标准企业的校准实验室测量结果生产现场检测设备制造厂15标准的传递国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。标准的传递16追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结测量系统分析（MSA）—MSA用于分析测量系统对测量值的影响—强调仪器和人的影响我们对测量系统作试验，以确定系统的统计特性值与可接受的标准作比较什么是测量系统分析17测量系统分析（MSA）什么是测量系统分析17测量系统评定的两个阶段第一阶段（使用前）—确定统计特性是否满足需要？—确认环境因素是否有影响？第二阶段（使用过程）—确定是否持续地具备恰当的统计特性？18测量系统评定的两个阶段第一阶段（使用前）18评价测量系统的基本问题是否有足够的分辨力？是否具备时间意义的统计稳定？统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制和分析是否可接受？所有的变差总和是否在一个可接受的量测不确定度的水平?19评价测量系统的基本问题是否有足够的分辨力？19MSA总目标测量不确定度一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。20MSA总目标测量不确定度20优胜者方法只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述基本问题的确定变得最有意义。针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差的百分来表达测量误差是不够的。21优胜者方法只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述盲测法在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。向传统观念挑战长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。评价测量系统的关键注意点22盲测法评价测量系统的关键注意点22测量系统的变差测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差人员量具材料环境方法测量值变差23测量系统的变差测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的环境如何影响测量结果温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足防碍正确的读数刺眼的光导致读数不正确受时间影响的材料—-如铝、塑料及玻璃湿度影响污染—-如电磁、灰尘等24环境如何影响测量结果温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一测量仪器如何影响测量结果测量仪器精度必须小于规范值测量仪器的咱类，如尺、游标卡尺测量仪器的准确度和精确度偏倚和线性重复性和再现性稳定性25测量仪器如何影响测量结果测量仪器精度必须小于规范值25材料、人员如何影响测量结果材料人员26材料、人员如何影响测量结果材料人测量值并不总是精确的测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作的判定测量系统的误差或分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性必须在使用一个测量系统前知道其测量变差27测量值并不总是精确的测量系统的变差影响每个测量值和根据这些MSA的应用建立新量具的适用性和可接受性标准把一个量具和另一个量具作比较评估可疑的量具量具维修前后的性能比较计算测量系统变差确定制造过程可接受性管理和改进测量过程28MSA的应用建立新量具的适用性和可接受性标准28从哪里开始评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确保量测系统在符合使用它的要求状态下把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和测量不确定性上使用SPC的基本原理29从哪里开始评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以第三章测量系统统计特征30第三章测量系统统计特征30理想的测量系统每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值一致有以下统计特性：—零变差—零偏倚—零概率错误分类31理想的测量系统每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值测量系统特性及变差类型和定义类型定义图示分辨力Discrimination(Resolution)测量系统检出并如实指出被测定特性微小变化的能力。偏倚Bias观测平均值与基准值的差。稳定性Stability在某种持续时间内测量同一基准或零件单一特性结果的总变差。线性Linearity量具的预期工作范围内偏倚的变化。重复性Repeatability同一评价人，多次测量同一特性的观测值变差。再现性Reproducibity不同评价人，测量同一特性观测平均值的变差。操作者B操作者C操作者A再现性基准值无偏倚有偏倚观测的平均值32测量系统特性及变差类型和定义类型定义图示分辨力测量系统检出并测量系统数据评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确保量测系统在符合使用它的要求状态下把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和测量不确定性上使用SPC的基本原理33测量系统数据评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，变差数据表达过程控制中所收集的数据包含二种不同的、相对独立的变差来源：—制造过程变差（MPV）—测量系统变差（MSV）—总变差（TV）=MPV+MSV34变差数据表达过程控制中所收集的数据包含二种不同的、相对独立测量系统的变差与制造过程变差测量系统的变差必须小于制造过程变差MSV<MPVMSVMPV总变差（TV）规范公差注：测量系统的变差必须尽可能小35测量系统的变差与制造过程变差测量系统的变差必须小于制造过程统计稳定性测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的变差不受特殊原因支配1、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内时，测量系统便处于统计控制状态2、如果没有如SPC手册中描述的数据趋势或漂移时，我们也可以认为是统计控制状态特殊原因区域特殊原因区域共同原因区域36统计稳定性测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统1、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。2、测量系统的变异性（Variability）小于过程变异性。3、测量系统的变异性小于技术规范界限。4、测量增量（increments）小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。5、当被测项目变化时，测量系统统计特性的最大变差小于过程变差和规范宽度较小者。测量系统应具备的特性371、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。测量系统应具备测量系统的分辨率第四章38测量系统的分辨率第四章38分辨力了解测量系统的能力，以提供过程变差的信息当测量系统不能探测过程变差时，不宜作测量系统分析当测量系统不能探测特殊原因变差时，不宜用用过程控制39分辨力了解测量系统的能力，以提供过程变差的信息39分辨力测量一个硬币的厚度哪个测量系统对三个硬币提供更好的变差信息？分辨力

系统检测和指示被测量特性最小变化的能力，也称为分辨率范例—用二个系统测量同一组本—建立如下所示的均值和极差图（&R图）—观察分辨率分别为0.001″和0.01″的二个测量系统之间的差别40分辨力测量一个硬币的厚度40测量系统的分辨力（分辨率不足对控制图的影响）41测量系统的分辨力（分辨率不足对控制图的影响）41分辨力不足当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨力不足：—只有一、二或三个极差值可读—四分之一以上极差为零选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分辨力42分辨力不足当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨力不足分辨力的决定原则分辨力应当为（容限）公差或分布的十分之一在PPAP之前，APQP和测试期间进行量具分辨力的研究研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页或范例从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够，MSA建议用6Ơ（总的）制造标准偏差的十分之一。43分辨力的决定原则分辨力应当为（容限）公差或分布的十分之一4测量系统的分辨率建议的可视分辨率6Ơ≤10

Ơ——过程的标准差(不是公差宽度的1/10)44测量系统的分辨率建议的可视分辨率44第五章偏倚、线性和稳定性45第五章偏倚、线性和稳定性45准确度与精确度量化—准确度以偏倚评估—精确度以重复性和再现性评估46准确度与精确度量化46准确度与精确度范例★量具A●量具B◆量具C☆量具A的均值○量具B的均值

量具C的均值A具有最佳准确度B具有最佳精确度C的准确度好于B比较A和C的表现◆★★★★★★★

★★☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●●○●●●●●●47准确度与精确度范例★量具AA具有最佳准确度◆☆◆◆◆◆◆◆偏倚观测均值与基准值之差。基准值，也称为可接受的基准值或标准值，用作测量值的认可基准。基准值可以通过更高级别的测量设备进行测量而获得测量均值来确定。ObservedAverageValueBiasReferenceValue48偏倚观测均值与基准值之差。ObservedAverage基准值为了比较的一个一致认可的值，有时也称为：—可接受的值—常规值—指定值—最佳估算值—标准测量—测量的标准49基准值为了比较的一个一致认可的值，有时也称为：49基准件具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。50基准件具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，5测量标准一个材料测量，测量仪器、基准件或系统准备去定义、实现、保存或复制一个零件、一个或更多的数值，为了将它们去和其他测量仪器比较这些标准被一些国家专业机构或国际一致认可的国际性服务机构所承认，作为确定其他所有与数量有关的标准件的值的依据一些例子—1Kg质量标准—氦-氖激光长度标准—标准量块—铯原子频率标准—100欧姆标准电阻—JosephsonArray电压标准—solutionofcortisolinhumanserumasastandardofconcentration—韦斯登标准电池51测量标准一个材料测量，测量仪器、基准件或系统准备去定义、实测量标准使用一个可追溯的标准以提供：—比较的共同点—测量系统有效性—测量系统准确性评价—解决零件间的冲突—最直接的验证指导52测量标准使用一个可追溯的标准以提供：52应用局限性在破坏性测试中很难使用有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准有些测试没有行业或国家标准在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性；事关管理职责问题53应用局限性在破坏性测试中很难使用53选择校准时，可使用GoldenUnits，其他内部实验室内验证的零件和/或相互认同的标准。这些都是通过高级别测量设备的评定而得到的最好产品。对精确数据比较分析产生的结果，用于确定校准时需要的调整。实验室间比较：在预定的条件下，2个或更多的实验室比较量具对相同或相似的测量项目的表现。54选择校准时，可使用GoldenUnits，其他内部实验测量不确定度测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可能性的总和（百分率）。总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和关键性相一致。根据测量系统分析而作出的决定包括：—使用现有的系统，同时考虑它的测量不确定度—改进系统以控制产生变差的因子。—考滤其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系统(这通常会花更多的资金，但您的MSA数据将帮助你确定并证实适当的资源。)55测量不确定度测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可测量不确定度与校准测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产生。校准允许对测量仪器、测量系统或标在尺上的刻度值等的指示的误差的评价。基准件本身，校准过程和环境以及校验人员也都对测量不确定度有影响。这就是要经鉴定合格的和/或有资格的实验室以及你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已做校准的数据的益处的原因。56测量不确定度与校准测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而偏移范例★量具A●量具B◆量具C☆量具A的均值○量具B的均值

量具C的均值●☆为A的偏倚●○为B的偏倚●

为C的偏倚◆★★★★★★★

★★☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●●○●●●●●●57偏移范例★量具A◆☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●57偏移计算指南1、获得可接受基准值（标准零件或高等级量具）2、用测量室或完全尺寸检验设备3、由同一评价人对同一零件作至少10次测量4、计算：—读数的均值—偏倚=观测值均值–基准值—偏倚％=[偏倚/过程变差(或公差)]×100%58偏移计算指南1、获得可接受基准值（标准零件或高等级量具）58偏移分析的意义从比例上讲，不会象R&R那么大，但有助于量化准确度用于同一量具的稳定性和线性进一步分析可接受基准值应与其它统计特性评估相同和以后其他评价作GR&R分析时，作读数比较59偏移分析的意义从比例上讲，不会象R&R那么大，但有助于量化实例已知：基准值0.8mm零件过程变差=0.7mm一位评价人对样件测量10次结果(以mm为单位):0.750.750.800.800.650.800.750.750.750.70∑X7.5X===0.75mm1010偏倚=0.75-0.8=-0.05mm偏倚靠占过程变差百分比=0.05/0.70=7.1%测量系统的偏倚60实例测量系统的偏倚60偏倚相对较大的可能原因—基准的误差—元器件磨损—仪器尺寸错误—测量错误的特性—仪器未经正确校准—不正确使用仪器测量系统的偏倚61偏倚相对较大的可能原因测量系统的偏倚61在量具预期的工作范围内偏倚值的差值线性ObservedAverageValueReferenceValueNoBiasBias62在量具预期的工作范围内偏倚值的差值线性ObservedRef量具的线性量具的线性可以通过对量具预期的工作范围内的偏倚分析而确定至少要作二次分析，在量具量程范围的下限和上限各一次量具量程范围的中部也应考虑63量具的线性量具的线性可以通过对量具预期的工作范围内的偏倚分量具线性的分析量具线性工作指南1、选择可在测量系统不同工作范围作测量的5-8个零件2、用完全尺寸检验设备确定每个零件的基准值3、由一个评价人和同一量具测量所有零件4、每个零件重复5次或更多次测量5、计算零件的偏倚

偏倚=观测平均值勤-基准值64量具线性的分析量具线性工作指南64量具线性的分析量具线性工作指南（续）6、将计算出的偏倚由小到大排序7、以偏倚均值（Y-轴）对基准值（X轴）建立散点图8、线性由这些点的最佳拟合直线的斜率确定。一般说来，斜率越小表示线性越好。9、计算量具的线性指数量具的线性指数=斜率×过程变差（或公差）线性%=100[线性/过程变差（或公差）]65量具线性的分析量具线性工作指南（续）65测量系统的线性实例:(1)测量数据零件12345基准值2.004.006.008.0010.00试验次数12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基准值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.566测量系统的线性实例:(1)测量数据零件(2)线性回归公式:Y=b+aXX基准值Y偏倚a斜率拟合结果:Y=0.7367–0.1317X线性=a×过程变差=0.1317×6.00=0.79%线性=a×100%=13.17%拟合优度=0.98测量系统的线性67(2)线性回归测量系统的线性67线性图析68线性图析68线性分析线性回归直线的拟合优度（R2）确定了偏倚和基准值之间的相关程度—如果拟合性好且呈线性关系，评估回归线的可接受性（>或<45）—如果不呈线性关系，应当采用其它工具分析测量系统的可接受性69线性分析线性回归直线的拟合优度（R2）确定了偏倚和基准值之非线性的原因量具的工作范围的上限和下限未经正确的校准用于最小和最大量程的标准件有误量具磨损量具固有的设计特性70非线性的原因量具的工作范围的上限和下限未经正确的校准70稳定性稳定性(或漂移)是指一个测量系统在某一持续时间（指几天而不是几小时）获得的对同一基准或零件的一个单一特性的测量值总变差Time1Time1Time2Stability71稳定性稳定性(或漂移)是指一个测Time1Time1T稳定性范例☆量具A的第一次均值△量具A的第二次均值☆至△为A的稳定性▲★▲★▲★★▲▲▲★★★▲▲★△▲★▲★▲▲☆72稳定性范例☆量具A的第一次均值▲★▲★▲★☆72测量系统的稳定性两种稳定性—一般概念：随着时间变化系统偏倚的总变差。—统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差，而没有特殊原因变差。利用控制图评价测量系统稳定性（稳定性分析实例）—保持基准件或标准样件—极差图（标准差图）出现失控时，说明存在不稳定的重复性。—均值图出现失控时，说明偏倚不稳定。73测量系统的稳定性两种稳定性73稳定性稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间的偏倚的总变差当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统被认为是“稳定”的系统74稳定性稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间的偏7量具稳定性一般没有R&R问题大有助于确定校准周期当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有显著变差时，有助于确定最稳定的测量系统应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记录实际读数和其它相关数据）75量具稳定性一般没有R&R问题大75对量具稳定性的影响长时间的不用或间歇使用二次稳定性试验的测量数据很大或很小环境或系统变化，例如：湿度、气压—与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效应、磨损度、缺乏维护、作业员或实验人员缺乏培训等76对量具稳定性的影响长时间的不用或间歇使用76稳定性不好的影响校准频度不够或太过频繁缺乏气压调节或过滤电子或其它量具的预热期缺少维护不易观察的磨损和损坏氧化（生锈）77稳定性不好的影响校准频度不够或太过频繁77量具稳定性分析量具稳定性工作指南1、使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件—在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)—给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本2、对标准件在一天朱同时间作3-5次测量（根据测量系统的具体情况而定）78量具稳定性分析量具稳定性工作指南78量具稳定性分析量具稳定性工作指南（续）3、把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出注:要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图4、根据通常的SPC要求作评估5、将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性79量具稳定性分析量具稳定性工作指南（续）79稳定性图析如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制状态—均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不正确，检查：a、偏倚改变了—确定原因并改正b、如果原因是磨损—重复校准、维修—不必计算测量系统稳定性数值—通过减少系统变差来改善稳定性80稳定性图析如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控测量系统的稳定性81测量系统的稳定性81第六章量具重复性与再现性82第六章量具重复性与再现性82量具R&R目的—理解用AIAG计算方法所作的GR&R注意—重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或分布—偏倚、稳定性和线性用于测量系统变差作定位83量具R&R目的83重复性同一评鉴人用同一测量仪器多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差重复性84重复性同一评鉴人用同一测量仪器重复性84重复性范例★量具A●量具B◆量具C☆量具A的均值○量具B的均值

量具C的均值◆★★★★★★★

★★☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●●○●●●●●●85重复性范例★量具A◆☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●85再现性不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量平均值的变差OperatorBOperatorCOperatorAReproducibility86再现性不同评价人员用同一测量OperatorBOperat再现性范例★量具A●量具B◆量具C☆量具A的均值○量具B的均值

量具C的均值☆○为A和B的再现性☆

为A和C的再现性○

为B和C的再现性◆★★★★★★★

★★☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●●○●●●●●●87再现性范例★量具A◆☆◆◆◆◆◆◆◆◆◆●●87量具R&R分析量具R&R工作指南1、在测量系统使用者中选出2-3个评价人2、抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差3、把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见4、如果测量程序文件中有规定，则对量具作校准5、由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察员记录测量结果88量具R&R分析量具R&R工作指南88量具R&R分析量具R&R工作指南（续）6、由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得的读数7、重复第5和第6步，用不同的随机组合测量8、对每个评鉴员的读数计算均值和极差9、用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值10、计算表示设备变差的重复性89量具R&R分析量具R&R工作指南（续）89量具R&R分析量具R&R工作指南（续）11、计算表示评鉴人员变差的再现性12、计算GR&R并转换为百分比13、计算零件变差并转换为百分比14、计算总变差90量具R&R分析量具R&R工作指南（续）90测量系统的重复性与再现性(1)测量数据项目评价人1评价人2零件1234512345测量次序121722021721421621621621621622022162162162122192192162152122203216218216212220220220216212220均值X极差R216.3218.0216.3212.7218.31.04.01.02.04.0218.3217.3215.7213.3220.04.04.04.04.00.0X216.3216.9R2.591测量系统的重复性与再现性(1)测量数据项目评价测量系统的重复性与再现性(2)重复性分析绘极差图计算控制限UCLR=R×D4=2.5×2.575=6.4mmUCLR=R×D3=0.00mm分析控制图计算重复性（量具变差）R2.5EV=5.15σe=5.15=5.15×=7.5mmd2*1.7292测量系统的重复性与再现性(2)重复性分析绘极差图92样本容量A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.57702.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.672150.2230.3481.652控制常数图测量系统的重复性与再现性93样本容量A2D3D421.88003.26731.02302测量系统的重复性与再现性

(平均极差分布的d2＊值）（d2*值g＞15的）m234567891011121314151.411.912.242.482.672.832.963.083.183.273.353.423.493.551.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.511.231.772.122.382.582.752.893.013.113.213.293.373.433.501.211.752.112.372.572.742.883.003.103.203.283.363.433.491.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.283.353.423.491.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.491.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.983.093.193.273.353.423.481.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.481.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.423.481.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.552.722.852.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.273.343.413.481.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.343.413.481.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.263.343.413.48

1.1282.0592.5342.8473.0783.2583.4071.6392.3262.7042.9073.1733.3363.472g＞1594测量系统的重复性与再现性(平均极差分布的d2＊值）（d2*测量系统的重复性与再现性95测量系统的重复性与再现性95测量系统的重复性与再现性96测量系统的重复性与再现性96（3）再现性分析□评价人均值极差R0=X2-X1=216.9-216.3=0.6□计算再现性R0Ơ

e2AV=5.15()2_

d2*nr

0.61.452=

5.15()2-1.415×3=1.0mm测量系统的重复性与再现性97（3）再现性分析测量系统的重复性与再现性97(4)零件间变差分析计算均值控制限UCLX=X+A2R=216.6+1.023×2.5=219.2mmUCLX=X-A2R=216.6-1.023×2.5=214.1mm分析控制图(一半以上点应在控制限外)计算零件间变差RP6.2PV=5.15=5.15×=12.8mmd2*2.48测量系统的重复性与再现性98(4)零件间变差分析测量系统的重复性与再现性98(5)计算双性R&R

R&R=(EV)2+(AV)2=7.52+1.02=7.6mm计算过程总变差TV=(PV)2+(R&R)2=12.82+7.62=14.9mm测量系统的重复性与再现性99(5)计算双性R&R测量系统的重复性与再现性99(7)计算双性对总变差的比例R&R7.6%R&R=×100%=×100%=50.7%TV14.9(8)计算数据分级

PV12.8分级数=×1.41=×1.41=2R&R7.6测量系统的重复性与再现性100(7)计算双性对总变差的比例(8)计算数据分级测量系统的量具R&R重复性—同一评鉴人员用同一测量仪器多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做极差图再现性—不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做均值图101量具R&R重复性再现性101极差图范例2个评价人，3次实验，5个零件102极差图范例2个评价人，3次实验，5个零件102极差图解析对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此，评价人没有区别如果其中一个评价人的测量值超出控制限制，那么结论是他的方法与另外一个不同如果两个评价人都有一些点超出控制限制，那么结论是测量系统对评价人的技术敏感，需要改进以获得有用的数据103极差图解析对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此，评均值图范例2名评价人，4次试验，5个零件104均值图范例2名评价人，4次试验，5个零件104均值图解析在这次分析中，10个点中的4个超出控制限制因为这少于总点数的一半，结论是测量系统不足以检查出零件间变差105均值图解析在这次分析中，10个点中的4个超出控制限制105测量系统分析实施流程图测量是否可重复测量是否随机赋值供试验零件是否超过300是否计量型适用的分析时间是否计量型见其它参考手册计数型量具研究(ShortMethod)P81极差法P43计数型量具研究(LongMethod)P82图示分析P46均值极差法或方差分析法P55P69YYYYNNNNYN短长②③⑤①④106测量系统分析实施流程图测量测量供试验是否适用的是否见其它参考计量型----极差法零件评价人A评价人B极差(A-B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均极差(R)=∑Ri/5=0.35/5=0.07GR&R=5.15(R)/d2*=5.15(R)/1.19=5.15×(0.07)/1.19=0.303过程变差=0.40%GR&R=100(GR&R/过程变差)=100×(0.303/0.40)=75.5%%R&R﹤10%可接受%R&R10~30%临界%R&R﹥30%不可接受107计量型----极差法零件评价人A评价人计量型--均值极差法示例108计量型108图示分析----极差图

极差

••••••••••••••UCLRR

12345

12345

12345ABC零件

评价人•分析:—是否显示与评价人或零件要关的图形?—是否有超出控制限的点?极差图109图示分析----极差图极差UCLRR1误差=观测值-零件平均值(或基准值)分析:评价人B10号零件图示分析----误差图110误差=观测值-零件平均值(或基准值)图示分析----分析:—评价人之间的一致性—测量系统的适用性图示分析----均值/链图111分析:图示分析----均值/链图111图示分析----归一化单值图112图示分析----归一化单值图112最一化单值=单个数据-总平均值分析:—再现性—异常读数—零件与评价人的交互作用图示分析----归一化单值图113最一化单值=单个数据-总平均值图示分析----归一化单分析:—评价人一致性—异常读数—零件与评价人的交互作用图示分析----振荡图114分析:图示分析----振荡图114图示分析----XY均值-基准图分析:—线性—评价人线性一致性115图示分析----XY均值-基准图分析:115图示分析----XY比较图误差=观测值-零件平均值（或基准值）分析：评价人B10号零件116图示分析----XY比较图误差=观测值-零件平均值读数ABC

ABC

ABC

ABCABC12345XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX评价人零件分析:—评价人一致性—异常读数—零件与评价人的交互作用图示分析----散点图117读数ABCABCA计量型----均值极差法量具重复性和再现性报告118计量型----均值极差法量具重复性和再现性评定原则%R&R﹤10%可接受%R&R10~30%临界%R&R﹥30%需改进计量型----均值极差法119评定原则%R&R﹤10%分析:--重复性比再现性大1)仪器需要维护。2)量具刚度不足。3)夹紧和检测点需改进。4)零件内变差(失圆锥度等)过大。--再现性比重复性大1)评价人培训不足。2)刻度不清晰。3)需要某种辅助器具。计量型----均值极差法120分析:计量型----均值极差法120重复性极差控制图----示例计量型----均值极差法121重复性极差控制图----示例计量型----均零件评价人均值图---示例计量型----均值极差法122零件评价人均值图---示例计量型----均值第七章属性类测量系统123第七章属性类测量系统123计数型----短期研究橡胶软管内径通过/不通过塞规A评价人B评价人12345678910111213141516171819201GGNGNGGGNGNGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGNGGGGGNGGGGGGGG1GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG方法：2个评价人，20个零件，每人试验2次。评定：每个零件4次结果一致则接受。124计数型----短期研究属性测量一个属性量具—将每个零件与一个给定的限制相比较，如果沿路这个限制则接受这个零件—用于接受/拒收一组标准件—不能指出一个零件有多好或多坏，只能指出这个零件是接受或拒收（通过/不通过）125属性测量一个属性量具125属性量具分析1、选择20个零件2、包括一些在规范容限上限和下限边缘的零件3、选择两个在日常工作中使用这些属性量具的评价人4、每个评价人对每个零件随机的进行两次测量126属性量具分析1、选择20个零件126评价原则如果所有测量一致—量具是可接受的如果测量不一致—系统需要改进（单个不一致）如果量具不能改进，系统不能接受—寻找替换的测量系统127评价原则如果所有测量一致—量具是可接受的127

A评价人B评价人12345678910111213141516171819201GGNGNGGGNGNGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGNGGGGGNGGGGGGGG1GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG分析示例两个评价人用一个通/止（G/NG）量具测试了20个零件，结果如下表：零件1，9，13和20测量不一致—系统需要改进。128A评价人第八章方差分析129第八章方差分析129计量型----方差分析法（ANOVA）ANOVA（AnalysisOrVariance）优点—更精确估计方差。—适用于任何试验调试。—从数据中分离出更多的信息。缺点—计算量大，需要计算机。130计量型----方差分析法（ANOVA）ANOVA（Anal数学模型观测值=（零件均值+量具偏倚）+零件效应+评价人效应+评价人与零件间效应+重复检验误差计量型----方差分析法（ANOVA）131数学模型计量型----方差分析法（ANOVA）131产品不能再次使用，比如说破坏性实验—拉力实验—抗拉强度实验—化学成分分析产品因评估设备发生变化如何使用需要变差来源的知识—设备—评价人—测量的零件—他们的相互作用评估系统稳定性132产品不能再次使用，比如说如何使用需要变差来源的知识132用公式表达：

yijm=（μ+b）+αi+βj+λij+eijm

yijm----第i个零件，第j个评价人，第m次观测值。

μ----零件均值

b----量具偏倚

αi----第i个零件效应，均值为0，方差为σ2βj----第j个评价人效应，均值为0，方差为ω2λij----第i个零件与第j个评价人效应，均值为0，方差为γ2eijm----第i个零件、第j个评价人、第m次测量的误差，均值为0，方差为τ2i

=1，2，……，nj=1，2，……，km=1，2，……，r计量型----方差分析法（ANOVA）133用公式表达：计量型----方差分析法（ANOVA）133方差分析计算公式nXi2..X2…nkrx2…SSp=∑－TSS=∑∑∑Xijm2－i=1krnkri=1j=1m=1nkrnXi2..X2…SSo=∑-SSe=TSS－[SSo+SSp+SSop]i=1krnkrnkXij2nXi2..KXj2.X2…SSop=∑∑－∑－∑+i=1,…nj=i,…km=1,…ri=1j=1ri=1krj=1nrnkrANOVA变差源DFSSMSEMSF评价人k-1SSoSSo/(k-1)=MSoτ2+rγ2+nrω2零件n-1SSpSSp/(n-1)=MSpτ2+rγ2+krσ2

评价人×零件(n-1)(k-1)SSopSSop/(n-1)(k-1)=MSopτ2+rγ2量具（误差）nk(r-1)SSeSSe/nk(r-1)=MSeτ2

总变差nkr-1TSS评价人～N（o,ω2)

零件～N（o,σ2)评价人×零件～N（o,γ2)量具（误差）～N（o,τ2)MSopMSeDF–自由度SS–平方和MS–平方和／自由度EMS–期望均方差F–计算零件与评价人相互作用统计量134方差分析计算公式nXi2..X2…方差分析法实例变差源DFSSMSFEMS评价人20.048000.02400τ2+2γ2+20ω2零件92.058710.22875τ2+2γ2+6σ2评价人×零件