《测量系统分析教材》课件-3.4计量型测量系统分析-重复性和再现性分析

第三章计量型测量系统分析测量系统分析内容提纲第一节稳定性分析第二节偏倚分析第三节线性分析第四节重复性和再现性分析内容提纲第一节稳定性分析第二节偏倚分析第三节线性分析第四节重复性和再现性分析重复性和再现性的定义；产生重复性和再现性的原因。重复性和再现性分析指南；内容提纲重复性和再现性分析实例；重复性和再现性分析方法；一、重复性定义重复性(Repeatability)测量系统的固有变动

；在同一条件重复测量同一对象；同一测量者；同一测量器；同一环境条件、方法；也称EquipmentVariation(EV)。一、再现性定义再现性（Reproducibility)不同条件下测量同一对象；不同测量者；相同测量仪器；相同环境条件、方法；也称AppraiserVariation（AV）。二、重复性和再现性分析指南1、取包含5个零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围；2、指定评价人A、B，并按1至5给零件编号，使评价人不能看到这些数字；3、如果校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；4、让评价人A以随机的顺序测量5个零件，并让另一个观测人记录结果。让评价人B以同样的方法测量5个零件；二、重复性和再现性分析指南5、使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程3次；6、特殊情况下的调整：测量大型零件或不能同时获取整个零件时，第3-5步改为评价人以随机顺序分别测该零件1次，然后重复上述过程，直至每个零件被重复测3次为止。若评价人处于不同班次时，第3-5步改为评价人A先以随机的顺序测各零件1次，重复该步骤直至测满3次。其他评价人亦如此。7、重复性和再现性计算与分析。三、重复性和再现性计算-均值极差法现有一测量系统，需对其重复性和再现性进行分析。该测量系统包括2个评价人，现选择一涵盖制造过程变差的由5个零件构成的样本进行测量，每个评价人对每个零件重复测量3次，测量结果如表3.4所示。试分析该测量系统的重复性和再现性。评价人甲乙零件号1234512345试验次数217220217214216216216216216220216216216212219219216215212220216218216212220220220216212220三、重复性和再现性计算-均值极差法评价人甲乙零件号1234512345试验次数217220217214216216216216216220216216216212219219216215212220216218216212220220220216212220极差R1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.0三、重复性和再现性计算-均值极差法——

（标准差表示）——

（99%置信区间表示）

※

重复性分析的前提是测量系统（过程）稳定※三、重复性和再现性计算-均值极差法评价人甲乙零件号1234512345试验次数217220217214216216216216216220216216216212219219216215212220216218216212220220220216212220均值216.3333333216.9333333极差0.6三、重复性和再现性计算-均值极差法再现性的标准偏差：σo=Ro/d2*(Ro为评价人最大平均值减去最小平均值)。再现性AV=5.15Ro/d2*

。(d2的值取决于评价人的人数m和参与计算的极差的个数g=1，可从附表一中查得)由于量具变差影响了该估计值，必须通过减去重复性部分来调整。调整后的再现性的标准偏差：σo=AV/5.15。三、重复性和再现性计算-均值极差法三、重复性和再现性计算-均值极差法——

（99%置信区间表示）——

（标准差表示）三、重复性和再现性计算-均值极差法零件号12345甲试验次数121722021721421622162162162122193216218216212220乙试验次数121621621621622022192162152122203220220216212220平均值217.3217.7216213219.2极差6.2三、重复性和再现性计算-均值极差法——

（标准差表示）——

（99%置信区间表示）三、重复性和再现性计算-均值极差法——

（标准差表示）——

（99%置信区间表示）三、重复性和再现性计算-均值极差法——

测量系统变差太大，分辨力不足。——

数据分级数＜5。三、重复性和再现性计算-均值极差法

0≤GR&R≤10%：测量系统可接受；

10%＜GR&R≤30%：测量系统在特定条件下可接受；

决定于该测量系统之重要性,量具成本、修理所需之费用等因素，可能是可接受的。

GR&R＞30%：测量系统不可接受；

须予以改进。必要时更换量具或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品再抽查检验，如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户，协调处理对策。数据分级数≥5。三、重复性和再现性计算-均值极差法研究结果表明：研究显示测量系统的%R&R为50.7%，不符合测量要求；测量系统的重复性为测量系统%R&R不合格的主要原因；三、重复性和再现性计算-均值极差法三、重复性和再现性计算-均值极差法评价人甲乙零件号1234512345试验次数217220217214216216216216216220216216216212219219216215212220216218216212220220220216212220216.3218216.3212.7218.3218.3217.3215.7213.3220216.6极差R1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.02.5四、重复性和再现性计算-控制图法四、重复性和再现性计算-控制图法

四、重复性和再现性计算-控制图法由图可见，零件极差控制图受控。零件均值控制图中，10点只有1点超出控制限，表明测量系统的分辨率不够，重复性和再现性不能接受。均值控制图：超出50%的点越界。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作步骤操作1打开Minitab数据表，输入测量结果：在C1列中依次输入零件编号；在C2列中依次输入对应零件的参考值；在C3列中依次输入对应零件的测量值。2在“统计”菜单中选择：质量工具->量具研究->量具R&R研究（交叉），出现“内部对话框”。3在“内部对话框”中：在“部件号”栏中输入：C1；在“评价人”栏中输入：C2；在“测量数据”栏中输入：C3；在“分析方法”栏中输入：勾选“Xbar和R(X)”选项。4点击“选项”按钮，在出现的对话框中，可设置“变异：”中设置标准差的倍数，可按置信概率设置，默认是6。5最后点“确定”，出现会话窗口结果和图形分析结果。6根据接收准则判定测量系统的重复性和再现性是否可以接受。1打开Minitab数据表，输入测量结果：在C1列中依次输入零件编号；在C2列中依次输入对应零件的评价人；在C3列中依次输入对应零件的测量值。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作2在“统计”菜单中选择：质量工具->量具研究->量具R&R研究（交叉），如图3.21，出现“内部对话框”。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作输入C1输入C2输入C3均值-极差法3在“内部对话框”中：在“部件号”栏中输入：C1；在“评价人”栏中输入：C2；在“测量数据”栏中输入：C3；在“分析方法”栏中输入：勾选“Xbar和R(X)”选项。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作4点击“选项”按钮，在出现的对话框中，可设置“变异：”中设置标准差的倍数，可按置信概率设置，默认是6。修改倍数五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作5最后点“确定”，出现会话窗口结果和图形分析结果。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作5最后点“确定”，出现会话窗口结果和图形分析结果。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作6根据接收准则判定测量系统的重复性和再现性是否可以接受。>30%<5结论：该测量系统的重复性和再现性不能接受。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作6根据接收准则判定测量系统的重复性和再现性是否可以接受。重复性变差大是主要原因。折线-零件间变差较大。均值控制图失控，需要进行原因分析，使控制图重新受控。接近水平线-再现性变差较小。交互作用不显著。五、重复性和再现性分析实例-Minitab操作六、重复性和再现性分析方法-方差分析法方差分析法是一种标准的统计技术。可用它分析测量误差和测量系统中的其他误差来源。在变差分析中，变差可分解为四类：零件，评价人，零件和评价人间的相互作用，量具造成的重复误差。与均值-极差法比较的优点有能力解决任何实验的作业准备；能够准确地估计变差；可从实验数据中得到更多的信息。（如：评价人与零件间相互作用）缺点：数据计算更复杂。六、重复性和再现性分析方法-方差分析法六、重复性和再现性分析方法-方差分析法>30%结论：该测量系统的重复性和再现性不能接受。<5七、重复性和再现性分析方法-极差分析法指南1）样本选择取包含m≥5个零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围。m通常取5；2）零件编号指定n≥2个评价人，并按1至m给零件编号，使评价人不能看到这些数字。m通常取2；3）校准如果校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；4）测量评价人1以随机的顺序测量m个零件，并让另一个观测人记录结果。让其他评价人以同样的方法测量m个零件。七、重复性和再现性分析方法-极差分析法分析方法

七、重复性和再现性分析方法-极差分析法分析方法

七、重复性和再现性分析方法-极差分析法实例现有一测量系统，包含2个评价人，5个覆盖制造过程变差的零件，每个评价人对每个零件测量1次，测量结果如表3.7所示。已知制造过程变差为0.40。试用极差法对该测量系统的重复性和再现性进行分析。零件号评价人（甲）评价人（乙）极差R（甲－乙）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10七、重复性和再现性分析方法-极差分析法实例

八、产生重复性和再现性的原因测量仪器：GAGE需要修理；环境原因(照明，噪音)；需要更精密的GAGE；人：身体原因（视力）；有需要改善的部品。测量步骤不明确；没有学好GAGE使用方法和GAGE读法；测量定义不明确。重复性再现性九、GR&R分析案例研究

“生评教”测量系统分析测量人员：参与测评学生测量量具：“生评教”问卷测量对象：被测评课程测量方法：教务处关于测评的要求测量环境：机房

“生评教”数据收集两组试验每组试验，请3位同学作为评价人，对本学期7门课程（零件），使用“生评教”测评表（量具）进行1次测评。测量要求：如实测评。每组试验收集21个数据，两组试验合计42个数据。

“生评教”重复性和再现性分析

试验1试验2

RXbarσmσpndcRXbarσmσpndc指标10.000.000.000.0000.000.000.000.000指标20.290.670.170.242.010.570.670.330.241.01指标31.141.330.660.471.011.002.000.580.711.72指标41.432.000.830.711.211.431.000.830.350.60指标51.430.670.830.240.401.141.330.660.471.01指标60.291.330.170.474.021.141.330.660.471.01指标71.142.330.660.821.761.140.670.660.240.50指标81.291.670.740.591.121.711.330.990.470.67指标90.862.000.500.712.011.862.331.070.821.08指标101.001.670.580.591.442.142.001.240.710.80总分5.299.333.063.301.528.7111.005.043.891.09由于无重复测量，因此使用极差法进行分析；7门课程，每门课程3位学生测评分均值的极差用于计算PV；7门课程，每门课程3位学生测评分极差的均值用于计算GR&R。求真务实！重复性和再现性分析的内涵-“大国工匠精神”十、测量系统分析研究准备及指南-准备确定所使用的方法：如是否需分析再现性：使用时有评价人的影响，则需要分析；无则不需要分析，如自动化测量仪器。确定