MSA-測(cè)量系統(tǒng)分析_GRRppt課件

1、Prepared by : Kelly WuDepartment: MEDMeasurement System Analysis一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析 測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)： 是用來對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量是用來對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、規(guī)范、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假具、規(guī)范、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程。設(shè)的集合；用來獲得測(cè)量結(jié)果

2、的整個(gè)過程。 根據(jù)定義，一個(gè)測(cè)量過程可以看成是一個(gè)制造過程，根據(jù)定義，一個(gè)測(cè)量過程可以看成是一個(gè)制造過程，它產(chǎn)生數(shù)值數(shù)據(jù)作為輸出。這樣看待測(cè)量系統(tǒng)是有它產(chǎn)生數(shù)值數(shù)據(jù)作為輸出。這樣看待測(cè)量系統(tǒng)是有用的，因?yàn)檫@可以使用權(quán)我們運(yùn)用那些早已在統(tǒng)計(jì)過程用的，因?yàn)檫@可以使用權(quán)我們運(yùn)用那些早已在統(tǒng)計(jì)過程控制領(lǐng)域證明了有效性的所有概念、原理和工具?？刂祁I(lǐng)域證明了有效性的所有概念、原理和工具。測(cè)量人員Person/Procedure儀器儀器/工具工具Instrument工件工件/零件零件Workpiece測(cè)量環(huán)境測(cè)量環(huán)境Environment測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)StandardSWIPE影響測(cè)量結(jié)果的因素有哪些？-

3、 測(cè)量工具儀器、量具）?- 測(cè)量人員 ?- 被測(cè)對(duì)象零件、工件）?- 測(cè)量環(huán)境溫度、濕度）?- 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)方法、軟件、操作）?思考題一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析1 1、什么是誤差、什么是誤差 由于測(cè)量系統(tǒng)的輸出值用于做出關(guān)于產(chǎn)品由于測(cè)量系統(tǒng)的輸出值用于做出關(guān)于產(chǎn)品和過程的決策，所有變差源的累積影響通常和過程的決策，所有變差源的累積影響通常為測(cè)量系統(tǒng)誤差，或有時(shí)稱為為測(cè)量系統(tǒng)誤差，或有時(shí)稱為“誤差誤差”。 測(cè)量系統(tǒng)誤差可以分成五種類型：偏倚、測(cè)量系統(tǒng)誤差可以分成五種類型：偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn) 定性和線性。

4、定性和線性。 測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性進(jìn)行分析確定測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性進(jìn)行分析確定觀測(cè)的過程誤差觀測(cè)的過程誤差過程實(shí)際誤差過程實(shí)際誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差長(zhǎng)期過程誤差長(zhǎng)期過程誤差短期過程誤短期過程誤差差樣本內(nèi)誤差樣本內(nèi)誤差測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器引起的誤差引起的誤差操作員操作員引起的誤差引起的誤差準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性線性線性可再現(xiàn)性可再現(xiàn)性穩(wěn)定性穩(wěn)定性可重復(fù)性可重復(fù)性我們即將了解的的測(cè)量系統(tǒng)分析方法將提供對(duì)總體測(cè)量誤差、由于測(cè)量?jī)x器可重復(fù)性引起的誤差、由于測(cè)量者引起的誤差的估計(jì)。3 3、如何、如何“減小減小誤差？誤差？- 多次測(cè)量取平均值避免失誤- 多人測(cè)量取平

5、均值“立場(chǎng)問題 使用更“高級(jí)的測(cè)量設(shè)備設(shè)備的能力 改進(jìn)測(cè)量方法方法 使用輔助工具方法 向更高級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)看齊方法規(guī)范） 培訓(xùn)人的能力 測(cè)量環(huán)境的要求環(huán)境因素- 改進(jìn)被測(cè)工件，方便測(cè)量被測(cè)對(duì)象 4 4、小結(jié)、小結(jié) 誤差是不可避免的，有測(cè)量就有誤差。誤差是不可避免的，有測(cè)量就有誤差。 誤差來自測(cè)量系統(tǒng)。誤差來自測(cè)量系統(tǒng)。 誤差隨著測(cè)量系統(tǒng)、時(shí)間的改變而變誤差隨著測(cè)量系統(tǒng)、時(shí)間的改變而變化，從而產(chǎn)生化，從而產(chǎn)生 誤差的變異，即測(cè)量變異。誤差的變異，即測(cè)量變異。 通過改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)，可以減小誤差。通過改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)，可以減小誤差。一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確

6、定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析A、 GR&R： Gage Repeatability & Reproducibility 量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性1 1、名詞解釋、名詞解釋- GR&R是對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評(píng)估，表達(dá) 了測(cè)量工具和測(cè)量人員兩者綜合的變異。- GR&R體現(xiàn)了測(cè)量系統(tǒng)的能力。- GR&R是幫我們量化、評(píng)估工具變異和人員變異大小 （在測(cè)量系統(tǒng)總變異中所占比例的工具。B B、重復(fù)性：、重復(fù)性： 由一位評(píng)價(jià)人多次使用一種測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一由一位評(píng)價(jià)人多次使用一種測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一 零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量變差零件的同一特性時(shí)獲得

7、的測(cè)量變差 在固定和規(guī)定的測(cè)量條件下連續(xù)短期試驗(yàn)變差在固定和規(guī)定的測(cè)量條件下連續(xù)短期試驗(yàn)變差 通常指通常指E EEquipment Variant)-Equipment Variant)-設(shè)備變差設(shè)備變差 儀器量具的能力或潛能儀器量具的能力或潛能 系統(tǒng)內(nèi)變差系統(tǒng)內(nèi)變差C C、再現(xiàn)性：、再現(xiàn)性： 由不同的評(píng)價(jià)人使用同一個(gè)量具，測(cè)量一個(gè)零件的一由不同的評(píng)價(jià)人使用同一個(gè)量具，測(cè)量一個(gè)零件的一 個(gè)特性時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量平均值的變差個(gè)特性時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量平均值的變差 對(duì)于產(chǎn)品和過程條件，可能是評(píng)價(jià)人、環(huán)境時(shí)間）對(duì)于產(chǎn)品和過程條件，可能是評(píng)價(jià)人、環(huán)境時(shí)間） 或方法的誤差或方法的誤差 通常指通常指A A(Apprai

8、ser Variant)- (Appraiser Variant)- 評(píng)價(jià)人變差評(píng)價(jià)人變差 系統(tǒng)間條件變差系統(tǒng)間條件變差 ASTM E456-96 ASTM E456-96 包括重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境及評(píng)價(jià)人包括重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境及評(píng)價(jià)人 影響影響定定 義義評(píng)估方法評(píng)估方法反映反映重復(fù)性Repeatability針對(duì)同一零件之指定特性、同一量具、同一測(cè)量者、多次測(cè)量所得之變異極差R測(cè)量工具的變異再現(xiàn)性Reproducibility針對(duì)同一零件之指定特性、同一量具、不同測(cè)量者、分別測(cè)量所得之測(cè)量值之間的變異平均值之變異測(cè)量者變異2 2、重復(fù)性與再現(xiàn)性的差異、重復(fù)性與再現(xiàn)性的差異3 3、造成重復(fù)性

9、誤差的原因、造成重復(fù)性誤差的原因零件內(nèi)部抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性儀器內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、等級(jí)、磨損方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定、夾持、點(diǎn)密度的變差評(píng)價(jià)人內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、意識(shí)、疲勞環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng)錯(cuò)誤的假設(shè)穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮魅狈Ψ€(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法，一致性不好量具誤用 失真量具或零件）、缺乏堅(jiān)固性應(yīng)用零件量、位置、觀測(cè)誤差易讀性、視差）4 4、造成再現(xiàn)性誤差的原因、造成再現(xiàn)性誤差的原因零件之間(抽樣樣本)：相同的儀器、操作者和方法測(cè)量A、B、C零件時(shí)的平均差異儀

10、器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。評(píng)價(jià)人操作者之間：評(píng)價(jià)人A、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動(dòng)測(cè)量?jī)x器時(shí)使用這種研究方法。 環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過程的鑒定。研究中的假設(shè)有誤缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法操作者培訓(xùn)的

11、有效性應(yīng)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差易讀性、視差）一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析1 1、測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性或漂移是測(cè)量系統(tǒng)在某一階段時(shí)間內(nèi)，測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量總變差。 時(shí)間參考值2 2、系統(tǒng)不穩(wěn)定性的可能原因、系統(tǒng)不穩(wěn)定性的可能原因儀器校準(zhǔn)周期過長(zhǎng)，需要減少校準(zhǔn)時(shí)間間隔 儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損 正常老化或退化 維護(hù)保養(yǎng)不好：空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定儀器質(zhì)量不好，缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法不同的測(cè)量方法：作業(yè)設(shè)備、載

12、入、夾緊、技巧變形量具或零件）環(huán)境變化：溫度、濕度、振動(dòng)、清潔錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用：零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差易讀性、視差）一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析1 1、測(cè)量不確定度、測(cè)量不確定度 不確定度是國(guó)際上和來描述一個(gè)測(cè)量值的質(zhì)量的術(shù)語。實(shí)質(zhì)不確定度是國(guó)際上和來描述一個(gè)測(cè)量值的質(zhì)量的術(shù)語。實(shí)質(zhì)上，不確定度是賦值給測(cè)量結(jié)果的范圍，在規(guī)定的置信水平內(nèi)上，不確定度是賦值給測(cè)量結(jié)果的范圍，在規(guī)定的置信水平內(nèi)描述為預(yù)期包含有真測(cè)量結(jié)果的范圍。描述為預(yù)期包含有真測(cè)量結(jié)果的范圍。 測(cè)量的不確定度是在測(cè)量時(shí)間上測(cè)量

13、值可能變化多少的一個(gè)測(cè)量的不確定度是在測(cè)量時(shí)間上測(cè)量值可能變化多少的一個(gè)簡(jiǎn)單估計(jì)值。要考慮在測(cè)量過程中所有重要的測(cè)量變差源加上校簡(jiǎn)單估計(jì)值。要考慮在測(cè)量過程中所有重要的測(cè)量變差源加上校準(zhǔn)、基準(zhǔn)、方法、環(huán)境及其它前面沒有考慮到的因素的重要誤差。準(zhǔn)、基準(zhǔn)、方法、環(huán)境及其它前面沒有考慮到的因素的重要誤差。 定期重復(fù)評(píng)價(jià)與測(cè)量過程有關(guān)的不確定度以確保持續(xù)保持所定期重復(fù)評(píng)價(jià)與測(cè)量過程有關(guān)的不確定度以確保持續(xù)保持所預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確度是適宜的。預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確度是適宜的。2 2、測(cè)量不確定度和、測(cè)量不確定度和MSAMSA的主要區(qū)別：的主要區(qū)別： MSA MSA測(cè)量的不確定度和測(cè)量的不確定度和MSAMSA的重點(diǎn)是了解測(cè)量

14、過程，確定的重點(diǎn)是了解測(cè)量過程，確定 在測(cè)量過程中的誤差總量，及評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)分析用于生在測(cè)量過程中的誤差總量，及評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)分析用于生 產(chǎn)和過程控制中的測(cè)量系統(tǒng)的充分性。產(chǎn)和過程控制中的測(cè)量系統(tǒng)的充分性。 MSA MSA促進(jìn)了解和改進(jìn)減少變差）。不確定度是測(cè)量值的促進(jìn)了解和改進(jìn)減少變差）。不確定度是測(cè)量值的 一個(gè)范圍，由置信區(qū)間來定義，與測(cè)量結(jié)果有關(guān)并希望包括測(cè)一個(gè)范圍，由置信區(qū)間來定義，與測(cè)量結(jié)果有關(guān)并希望包括測(cè) 量的真值。量的真值。一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義二、 認(rèn)識(shí)誤差三、 GR&R四、 穩(wěn)定性五、 不確定度六、 測(cè)量系統(tǒng)分析1 1、測(cè)量系統(tǒng)的類型與分析方法、測(cè)量系統(tǒng)的類型與分析方法2

15、 2、初始、初始MSAMSA分析的目標(biāo)：分析的目標(biāo)： 量具重復(fù)性量具重復(fù)性GRGR與重復(fù)性和再現(xiàn)性與重復(fù)性和再現(xiàn)性GRRGRR的的 對(duì)比對(duì)比 偏倚和偏倚和/ /或線性的評(píng)估或線性的評(píng)估 顧客測(cè)量的目的的評(píng)估顧客測(cè)量的目的的評(píng)估3 3、 “ “好的好的測(cè)量系統(tǒng)的基本特性有：測(cè)量系統(tǒng)的基本特性有：1 1 足夠的分辨率和靈敏度。足夠的分辨率和靈敏度。 為了測(cè)量的目的，相對(duì)于過程變差的規(guī)范控制限，測(cè)量的增量應(yīng)該很小。為了測(cè)量的目的，相對(duì)于過程變差的規(guī)范控制限，測(cè)量的增量應(yīng)該很小。2 2 測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控制的。測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控制的。 這意味著在可重復(fù)條件下，測(cè)量系統(tǒng)的變差只能是由于普通原因而

16、不是這意味著在可重復(fù)條件下，測(cè)量系統(tǒng)的變差只能是由于普通原因而不是 特殊原因造成。特殊原因造成。3 3 對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性與公差相比必須小。對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性與公差相比必須小。 4 4 對(duì)于過程控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效的分辨率并且與對(duì)于過程控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效的分辨率并且與 制造過程變差相比要小。制造過程變差相比要小。 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的變化而改變。如果是這樣，那么測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的變化而改變。如果是這樣，那么 測(cè)量系統(tǒng)最大的最壞變差應(yīng)小于過程變差和規(guī)范控制限兩者中的較測(cè)量系統(tǒng)最大的最壞變差應(yīng)小于過程變差和規(guī)范控制限兩

17、者中的較 小者。小者。 4 4、測(cè)量系統(tǒng)的接受標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量系統(tǒng)的接受標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于以分析過程為目的的測(cè)量系統(tǒng)，通常單憑經(jīng)驗(yàn)來確定測(cè)量對(duì)于以分析過程為目的的測(cè)量系統(tǒng)，通常單憑經(jīng)驗(yàn)來確定測(cè)量 系統(tǒng)的可接受性的規(guī)則如下：系統(tǒng)的可接受性的規(guī)則如下： 誤差低于誤差低于10% 10% 測(cè)量系統(tǒng)是可接受的。測(cè)量系統(tǒng)是可接受的。 誤差在誤差在10%10%到到30%30%之間之間 基于應(yīng)用的重要性、測(cè)量裝置成本、基于應(yīng)用的重要性、測(cè)量裝置成本、 維修成本等方面的考慮，可能是可接受的。維修成本等方面的考慮，可能是可接受的。 誤差超過誤差超過30% 30% 不可接受的，必須改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)。不可接受的，必須改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)。 測(cè)

18、量系統(tǒng)的最終可接受性不應(yīng)該單純由一組指數(shù)來決定。測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的最終可接受性不應(yīng)該單純由一組指數(shù)來決定。測(cè) 量系統(tǒng)的長(zhǎng)期表現(xiàn)也應(yīng)該利用長(zhǎng)性能的圖形分析得到評(píng)審。量系統(tǒng)的長(zhǎng)期表現(xiàn)也應(yīng)該利用長(zhǎng)性能的圖形分析得到評(píng)審。5 5、系統(tǒng)測(cè)量中的注意點(diǎn)：、系統(tǒng)測(cè)量中的注意點(diǎn)：為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性，應(yīng)采取下列步驟：為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性，應(yīng)采取下列步驟：1 1 測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個(gè)研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個(gè)研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變 化將隨機(jī)分布。化將隨機(jī)分布。 評(píng)價(jià)人不應(yīng)知道哪個(gè)被編號(hào)的零件正在被檢查，以避免可能的認(rèn)識(shí)偏倚。評(píng)價(jià)人不應(yīng)知道哪個(gè)被編號(hào)的零件正在被檢查，以避免可能的認(rèn)識(shí)偏倚。 但是進(jìn)行研究的人應(yīng)知道正在檢查哪一零件，并相應(yīng)記下數(shù)據(jù)，即評(píng)價(jià)人但是進(jìn)行研究的人應(yīng)知道正在檢查哪一零件，并相應(yīng)記下數(shù)據(jù)，即評(píng)價(jià)人A A， 零件零件1 1，第一次試驗(yàn)；評(píng)價(jià)人，第一次試驗(yàn)；評(píng)價(jià)人B B，零件，零件4 4，第二次試驗(yàn)等。，第二次試驗(yàn)等。2 2 在設(shè)備讀數(shù)中，測(cè)量值應(yīng)記錄到儀器分辨率的實(shí)際限度。在設(shè)備讀數(shù)中，測(cè)量值應(yīng)記錄到儀器分辨率的實(shí)際限度。 機(jī)械裝置必須讀到和記錄到最小的刻度單位。對(duì)于電子讀數(shù)，測(cè)量計(jì)劃必機(jī)械裝置必