测量系统分析培训讲义

测量系统分析（MeasurementSystemsAnalysis）培训讲义Quality测量系统分析培训讲义第1页测量数据质量测量数据质量稳定条件下运行某一测量系统得到屡次测量结果统计特征偏差太大或变差太大都将直接造成低质量测量数据测量系统分析培训讲义第2页术语测量赋值给详细事物以表示他们之间关于特殊特征关系量具任何用来获取测量结果装置，经惯用来特指用在车间装置，包含用来测量合格/不合格装置测量系统用来对测量单元进行量化或对被测特征进行评定，所使用仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、设备、软件、人员、环境及假设集合；用来取得测量结果整个过程测量系统分析培训讲义第3页术语分辨力（率）分辨率（力）——测量系统能发觉并真实地表示被测特征很小改变能力别名：最小可读单位、测量解析度、最小刻度极限或探测最小极限一个仪器测量或输出最小刻度单位通常被显示为测量单位10：1（过程变差或公差）百分比法则测量系统分析培训讲义第4页测量系统有效分辨率要求不低于过程变差或允许偏差十分之一零件之间差异必须大于最小测量刻度极差控制图可显示分辨率是否足够数据分级(ndc)计算为1.41（零件标准偏差/总量具偏差）普通要求它大于5才可接收直尺卡尺千分尺.2.28.279.2.28.281.2.30.280.2.28.278测量系统分析培训讲义第5页术语参考值某一个物品可接收数值需要一个可操作定义常被用来代替真值使用真值物品实际数值不可知且无法知道测量系统分析培训讲义第6页术语准确度重复测量均值与真值间一致性。表示测量系统误差大小。惯用绝对值表示，即偏倚绝对值。与真值或可接收参考值“靠近”程度精密度表示测量随机误差大小，惯用标准差表示测量系统分析培训讲义第7页图准确度、准确度示意不准不精准而不精准且精精而不准测量系统分析培训讲义第8页术语偏倚观察到测量值平均值与参考值之间差值是测量系统系统误差所组成测量系统分析培训讲义第9页术语稳定性（漂移）随时间改变偏倚值一个稳定测量过程在位置方面是处于统计上受控状态测量系统分析培训讲义第10页术语线性在量具正常工作量程内偏倚改变量多个独立偏倚误差在量具工作量程内关系是测量系统系统误差所组成测量系统分析培训讲义第11页术语重复性一位评价人使用一个测量仪器，对同一零件同一特征进行屡次测量下变差是在固定和已定义测量条件下，连续（短期内）屡次测量中变差通常被称为E.V.-设备变差设备(量具)能力或潜能测量系统分析培训讲义第12页术语再现性由不一样评价人使用同一个量具,测量一个零件同一特征时产生测量平均值变差在对于产品和过程进行判定时,误差可能是评价人、环境(时间)或方法通常被称为A.V-评价人变差测量系统分析培训讲义第13页术语GRR或量具重复性和再现性量具重复性和再现性:测量系统重复性和再现性联合评定值测量系统能力:取决于使用方法,可能包含或不包含时间影响测量系统分析培训讲义第14页测量过程测量系统统计特征理想测量系统在每次测量时，应只产生“正确”测量结果，每次测量结果总应该与一个标准值相符一个能产生理想测量结果测量系统，应具零方差、零偏倚、和对所测任何产品错误分类为零概率统计特征优良测量系统基本特征足够分辨率（10：1标准）具统计稳定性、亦即测量系统变差只能是因为普通原因而非特殊原因造成测量系统变异须小于规格公差或过程变异测量系统分析培训讲义第15页测量过程变异源测量系统变差标准工件仪器人环境测量系统分析培训讲义第16页测量系统变差影响对产品决议影响第一类错误（生产者风险/假警报）：一个好零件有时被误判为“不合格”第二类错误（消费者风险/漏判率）：一个不合格零件有时被误判为“合格”LSLUSL测量系统分析培训讲义第17页测量系统变差影响对产品决议影响ⅠLSLUSLⅠⅡⅡⅢ改进过程:生产产品集中在区域Ⅲ改进测量系统:降低区域Ⅱ面积Ⅰ:不合格零件总是判断为不合格Ⅱ:可能做犯错误判断Ⅲ:合格零件总是判断为合格测量系统分析培训讲义第18页测量系统变差影响对过程决议影响将普通原因判断为特殊原因将特殊原因判断为普通原因（Cp）观察=(Cp）实际+（Cp）测量系统-2-2-2测量系统分析培训讲义第19页测量系统变差影响实际GRR10%20%30%40%50%60%70%90%观察Cp与基于过程范围Cp1.31.291.271.241.191.131.040.930.57观察Cp与基于公差范围Cp1.31.291.261.201.110.990.810.54测量系统分析培训讲义第20页评定测量系统三个基本要素足够分辨率稳定统计特征（误差）在预期量程是一致，且足够用以测量用途测量系统分析培训讲义第21页评定测量系统分辨率测量系统检出并如实指示被测量特征中极小改变能力若不能测量出过程变差，这种分辨率用于分析是不可接收若不能测定出特殊原因变差，这种分辨率用于控制是不可接收不可接收分辨率可经过极差图最好显示出来测量系统分析培训讲义第22页数据分级影响分级数目控制分析只有以下条件才可用于控制：与规范相比，过程变差较小；过程变差主要原因造成均值偏移对过程参数及指数预计不可接收;只能表明过程是否正在产生合格零件依据过程分布可用半控制技术;可产生不敏感计量控制图普通来讲,对过程及指数预计不可接收;只提供粗略预计可用于计量控制图提议使用5个或更多数据分级2-4个数据分级1个数据分级ndc≥5测量系统分析培训讲义第23页直尺卡尺千分尺.2.28.279.2.28.281.2.30.280.2.28.278测量系统分析培训讲义第24页测量系统变差可能原因偏倚a)基准误差b)磨损量具c)制造仪器尺寸不对d)仪器没有正确校准e)评价人使用仪器不正确测量系统分析培训讲义第25页测量系统变差可能原因稳定性a)仪器需要校正,减小校正周期b)正常老化c)仪器维护不足d)仪器设计或方法问题线性工作范围上限/下限内仪器没有正确校准最大或最小值校准量具误差磨损仪器测量系统分析培训讲义第26页测量系统变差可能原因重复性仪器需要维护量具应重新设计来提升刚度夹紧及检验点需要改进再现性评价人需要更加好培训怎样使用量具仪器及读数量具刻度盘上读数不清楚需要某种夹具帮助评价人提升使用量具一致性测量系统分析培训讲义第27页测量系统研究准备计划将要使用方法比如经过工程决议,直接观察或量具研究决定,是否评价人在校准或使用仪器时产生影响;有些测量系统再现性能够忽略,比如按键评价人数量、样品数量、及重复读数次数应预先确定尺寸关键性-关键尺寸需要更多样品和/或试验零件规格-大而重零件可要求较少样品及较多试验评价人选择应从日常操作该仪器人中选出测量系统分析培训讲义第28页测量系统研究准备样品选择对于适当研究非常主要，且取决于测量系统研究设计对于产品控制：“符合/不符合产品特征规格”，样品选择无需覆盖整个规格范围对于过程控制：“过程稳定性，方向及自然变差符合情况”，样品必须从过程中选取并代表整个工作范围仪器分辨率应允许最少直接读取特征预期过程变差十分之一确保测量方法在按要求测量步骤测量特征尺寸测量系统分析培训讲义第29页测量系统研究准备进行研究方式非常主要测量应按随机次序，以确保研究过程中产生任何漂移或改变随机分布。使用盲测方法设备读数应预计到可得到最靠近数字，模拟设备应读取最小刻度二分之一研究工作应由知其主要性且仔细认真人进行每一位评价人应采取相同方法/步骤来获取数据测量系统分析培训讲义第30页计量型测量系统研究测量系统分析培训讲义第31页确定重复性和再现性分析指南进行研究1.取得一个能代表过程变差实际或预期范围样本，为n≥10个零件样本2.确定评价人，≥2人，分别对评价人和零件进行编号，零件编号不要让评价人看到3.每个评价人先后以随机次序测量n个零件，并统计测量结果4.重复3操作≥2次以上，统计测量结果5.按附表要求计算相关参数测量系统分析培训讲义第32页确定重复性和再现性分析指南6.当测量系统是用来对产品进行控制，即判定产品是否符合规格，而不是用来对过程进行控制时，能够用公差为基础来代替过程变差。在对%EV、%AV、%GRR、%PV进行计算时，分母由（公差）来代替总变差（TV）测量系统分析培训讲义第33页确定重复性和再现性分析指南接收标准（1、2同时满足）

1、%GRR为：低于10%-接收在10%～30%之间--依据应用主要性、量具成本、维修费用等，有条件接收高于30%--不能接收，测量系统必须改进

2、而且分类数量ndc≥5测量系统分析培训讲义第34页确定稳定性指南进行研究1.取一个样本。2.定时（天、周）测量标准样本4~5次，应在不一样时间读数以代表测量系统实际使用情况，方便说明在一天中预热、周围环境和其它原因发生改变3.测量周期≥20个4.将数据按时间次序画在X（bar）-R控制图上5.对于破坏性或检测费用高测量，只定时对标准样本测量1~2次，用X（bar）-MR控制图进行分析测量系统分析培训讲义第35页确定稳定性指南判定准则假如X（bar）-R/X-MR控制图处于统计受控状态，则测量系统稳定性是能够接收测量系统分析培训讲义第36页确定稳定性指南举例-稳定性为了确定一个新测量装置稳定性是否能够接收，工艺小组在生产工艺中程数附近选择了一个零件。这个零件被送到测量试验室，确定基准值为6.01。小组每班测量这个零件5次，共测量4周（20个子组）。搜集全部数据以后，X&R图就能够做出来了。测量系统分析培训讲义第37页确定稳定性指南稳定性均值—极差图6.36.05.7样本均值子组0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=5.7461.00.50.0样本极差R=0.47792ULC=1.01LCL=0测量系统分析培训讲义第38页确定偏倚指南进行研究

假如用X（bar）-R图来衡量稳定性，其数据能够用来进行偏倚评价。在偏倚评价前，控制图分析应该表明这测量系统处于稳定状态取一个样件，而且建立可追溯到一相关标准参考值。如不能取得参考值，选择一件落在生产测量值范围中间生产零件，将他指定为偏倚分析基准样件。在工具室测量该零件n≥10次，并计算n个读值平均值。用该平均值作为“参考值”用量具对样件测量n≥15次测量系统分析培训讲义第39页计算n个读数均值计算可重复性标准偏差测量系统分析培训讲义第40页确定偏倚t统计量偏倚=观察测量平均值—基准值测量系统分析培训讲义第41页可接收偏倚水平假如0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内，偏倚在α水平是可接收。d2、d2*和v能够在附录中查到，g=1，m=n，tv，1-α/2在标准t表中查到。测量系统分析培训讲义第42页偏倚研究数据基准值=6.0偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0测量系统分析培训讲义第43页偏倚研究直方图5.65.75.85.96.06.16.26.36.4测量值（measuredvalue）43210频次测量系统分析培训讲义第44页偏倚研究—偏倚研究分析n(m)均值标准偏差均值标准偏差测量值156.00670.225140.05813基准值=6.00，α=0.05,g=1，d2*=3.35t统计量df显著t值（2尾）偏奇95%偏倚置信区间低值高值测量值0.115310.82.2060.0067-0.11850.1319因为0落在偏倚置信区间（-1.1185，0.1319）内，所以偏倚是能够接收，使用过程不会造成附加变差源。测量系统分析培训讲义第45页假如偏倚在统计上不等于0，检验是否存在以下原因：仪器没有经过适当校准仪器、设备或夹紧装置磨损磨损或损坏基准，基准出现误差校准不妥或调整基准使用不妥仪器质量差——设计或一致性不好应用错误量具不一样测量方法——设置、安装、夹紧、技术测量错误特征偏倚分析测量系统分析培训讲义第46页确定线性指南进行研究线性按以下指南评价：1.选择g≥5件零件/特征，因为过程变差，这些零件/特征测量值覆盖量具工作量程2.对每个零件/特征，建立可追溯到一相关标准参考值。3.由这个量具操作者中一个测量每个零件m≥12次。注：随机地选择零件以使评价人对测量偏倚“记忆”最小化测量系统分析培训讲义第47页确定线性指南结果分析-作图法4、计算零件每次测量偏倚及零件偏倚均值。偏倚i,j=xi,j-（基准值）i

偏倚i=∑偏倚i,j/m5、在线性图上画出单值偏倚和相关基准值偏倚均值测量系统分析培训讲义第48页确定线性指南6、用下面等式计算和画出最正确拟合线和置信区间对于最正确拟合直线，用公式：yi=axi+bxi=基准值yi=偏倚平均值这里xi是基准值，yi是偏倚均值，用以下公式求出a、b和s。a=(∑xy-∑x∑y/gm)/[∑x2-(∑x)2/gm]b=y-axs=[(∑yi2-b∑yi-a∑xiyi)/(gm-2)]1/2测量系统分析培训讲义第49页确定线性指南对于给定x0，画出a水平置信区间低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/√n高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/√n其中1/√n=[1/gm+(x0-x)2/∑(xi-x)2]1/2测量系统分析培训讲义第50页确定线性指南接收准则假如“偏倚=0”整个线都位于置信度区间以内，则该测量系统线性是可接收注解置信度区间

预期包含了某一参数真值数值范围（在一些要求应用情况下被称为置信水准）测量系统分析培训讲义第51页确定线性指南线性--举例一名工厂主管希望对过程采取新测量系统,作为PPAP一部分,需要评价测量系统线性,在测量系统量程内选择5个零件,每个零件经过全尺寸检验测量以确定其基准值.然后由领班分别测量每个零件12次.研究中零件是被随机选择.计算偏倚均值，可用Excel。测量系统分析培训讲义第52页确定线性指南作图分析：用最小二乘法求出a、ba=(∑xy-∑x∑y/gm)/[∑x2-(∑x)2/gm]=-0.131667b=y-ax=0.736667计算s和最正确拟合线置信带。判断偏倚=0是否包含在置信带内：假如偏倚=0没有包含在置信带内，说明线性不符合要求。测量系统分析培训讲义第53页确定线性指南测量系统分析培训讲义第54页记数型测量系统研究测量系统分析培训讲义第55页记数型测量系统研究记数型测量系统是一个测量数值为一有限分类数量测量系统。它与取得一连串数值结果计量型测量系统截然不一样。通/止规是最惯用量具，它只有两种可能结果；其它记数型测量系统，比如目视标准，可能产生五到七