-測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA) TS16949相關(guān)工具培訓(xùn)教程課件

1、 測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA) TS16949相關(guān)工具培訓(xùn)教程測(cè)量系統(tǒng)分析M S AMeasurement Systems Analysis目 錄前言測(cè)量系統(tǒng)的基本概念測(cè)量系統(tǒng)的基本要求通用指南試驗(yàn)程序的選擇與制定 評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的程序 測(cè)量系統(tǒng)分析 一、前言測(cè)量系統(tǒng)分析是企業(yè)建立符合產(chǎn)品生產(chǎn)控制的測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作；測(cè)量系統(tǒng)分析為企業(yè)實(shí)施SPC所要求；測(cè)量系統(tǒng)分析報(bào)告是實(shí)施APQP和呈報(bào)PPAP中的重要資料。正確的選擇與運(yùn)用測(cè)量系統(tǒng)，能保證以較低的成本獲得高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)。41/3APQP:測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)劃小組應(yīng)制定測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)劃，至少應(yīng)包括量具的雙性、線性、偏倚和備用量具的相關(guān)性的職責(zé)；詳見(jiàn)MS

2、A參考手冊(cè)。 關(guān)于手冊(cè)MSA參考手冊(cè)1990年由美國(guó)汽車工業(yè)行動(dòng)集團(tuán)（AIAG）發(fā)布,是評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南；在第一版發(fā)布的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩次修訂，現(xiàn)在有效的版本為第三版；72/3二、 幾個(gè)基本概念測(cè)量：賦值(或數(shù))給具體事物以表示它們之間關(guān)于特性的關(guān)系。賦值過(guò)程為測(cè)量過(guò)程，而賦予的值為測(cè)量值。量具：任何用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，經(jīng)常指用在車間的裝置，包括通過(guò)/不通過(guò)裝置。測(cè)量系統(tǒng)：用來(lái)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、標(biāo)準(zhǔn)、操作方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。幾個(gè)基本概念測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成：操作者設(shè)備軟件被測(cè)事物操作程序測(cè)量環(huán)境賦值數(shù)據(jù)（測(cè)量結(jié)果）

3、關(guān)于測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用途：用于對(duì)被測(cè)量事物的判斷；用于過(guò)程調(diào)整；確定在兩個(gè)或更多變量之間是否存在重要關(guān)系。測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量由(在穩(wěn)定條件下運(yùn)行的)某一測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)量結(jié)果得到的統(tǒng)計(jì)特性確定。其測(cè)量數(shù)據(jù)與其標(biāo)準(zhǔn)值比較,而確定其質(zhì)量“高”/“低”。測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量最常用偏倚和方差來(lái)表示。理想是零偏倚、零方差?！暗汀钡耐ǔＴ蛑皇菙?shù)據(jù)變差太大，這是由于測(cè)量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的。管理一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)是監(jiān)視和控制變差，以使測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生可接受的數(shù)據(jù)。真值：零件的“實(shí)際”測(cè)量值。它是未知的和不可知的。但它是測(cè)量過(guò)程的目的，一般使用“基準(zhǔn)值”代替。偏倚 ：用來(lái)表示多次測(cè)量結(jié)果與基準(zhǔn)值之差；其中，基準(zhǔn)值

4、可以通過(guò)更高級(jí)別的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)量取其平均值來(lái)確定。 基準(zhǔn)值偏倚偏倚示意圖有些資料上把偏倚稱為準(zhǔn)確度，把變差稱為精度，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和精度都要高; 下面的四個(gè)圖例說(shuō)明偏倚和變差大小的狀態(tài)偏倚小、變差小偏倚大、變差小偏倚小、變差大偏倚大、變差大三、測(cè)量系統(tǒng)的基本要求 操 作輸 入輸 出 測(cè)量過(guò)程 測(cè)量值分析測(cè)量決 定測(cè)量過(guò)程 測(cè)量過(guò)程可用下圖表示：需要控制的過(guò)程測(cè)量過(guò)程示意現(xiàn)時(shí)中測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)具備的統(tǒng)計(jì)特性：足夠的分辨率和靈敏性測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控。 統(tǒng)計(jì)受控，即統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性：在可重復(fù)條件下，測(cè)量系統(tǒng)的變差只能是由普通原因而不是特殊原因造成的。對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性小于公差；對(duì)于過(guò)程

5、控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效分辨率并且小于制造過(guò)程變差。有效分辨率對(duì)于一個(gè)特定的應(yīng)用，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)過(guò)程變差的靈敏性；產(chǎn)生有用的測(cè)量輸出信號(hào)的最小輸入值；總是以一個(gè)測(cè)量單位報(bào)告。測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)的項(xiàng)目變化而改變，測(cè)量系統(tǒng)的最大的（最壞）變差應(yīng)小于過(guò)程變差和規(guī)范控制限兩者中較小者。測(cè)量系統(tǒng)受隨機(jī)和系統(tǒng)變差源影響。這些變差源由普通原因和特殊原因造成，為此應(yīng)： 識(shí)別潛在的變差源； 排除(可能時(shí))或監(jiān)控這些變差源。識(shí)別變差源的工具，如因果圖、故障樹(shù)圖等。測(cè)量系統(tǒng)誤差的主要要素：S(標(biāo)準(zhǔn))、W(工件)、I(儀器)、P(人/程序)、E(環(huán)境)。實(shí)際的變差對(duì)一個(gè)特定的測(cè)量系統(tǒng)的影響是唯一的。圖

6、2 為一張潛在的變差源因果圖，可作為研究測(cè)量系統(tǒng)變差源思考的起點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)變異性儀器+(量具)維護(hù)敏感性均勻性重復(fù)性再現(xiàn)性 人 員 環(huán) 境照明幾何相容性照明陽(yáng)光人工的人空氣流熱膨脹零件穩(wěn)定-系統(tǒng)部件溫度循環(huán)本位的和周圍的壓力人機(jī)工程空氣污染振動(dòng)教育的體力的可操作定義目視標(biāo)準(zhǔn)程序態(tài)度經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)理解標(biāo)準(zhǔn)p.m設(shè)計(jì)確認(rèn) -夾緊 -定位 -測(cè)量點(diǎn) -測(cè)量傳感器 制造變差制造公差制造穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)熱膨脹系數(shù)彈性性質(zhì)朔源性 工件(零件)彈性變形物質(zhì)支持特性彈性性質(zhì)可操作定義隱藏的幾何尺寸內(nèi)部相關(guān)特性清潔度充分的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一致性放大接觸幾何尺寸變形影響線性穩(wěn)定性堅(jiān)定性假設(shè)使用對(duì)不同變差源的影響應(yīng)經(jīng)過(guò)短期和長(zhǎng)期評(píng)

7、估：測(cè)量系統(tǒng)的能力是短期時(shí)間的測(cè)量系統(tǒng)（隨機(jī)）誤差。由線性、一致性、重復(fù)性和再現(xiàn)性誤差合成的定量值；測(cè)量系統(tǒng)的性能是所有變差源隨時(shí)間的影響。通過(guò)確定過(guò)程是否受控，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)(無(wú)偏倚)，且在預(yù)期結(jié)果的范圍有可接受的變差(量具GRR)。測(cè)量對(duì)決策的影響測(cè)量零件后的活動(dòng)之一是確定零件的狀態(tài)：一種是確定零件可接受(在公差內(nèi))/不可接受(在公差外)；另一種是把零件進(jìn)行規(guī)定的分類：合格品的分級(jí)；進(jìn)一步分類可能是可返工的、可返修的或報(bào)廢的。按產(chǎn)品控制原理，這樣的分類是測(cè)量零件的主要原因-零件是否在明確的目錄之內(nèi)。取決于測(cè)量系統(tǒng)誤差：零件重復(fù)讀數(shù)所有變差受量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性影響。研究的前提：測(cè)量過(guò)程是統(tǒng)計(jì)受控

8、且是零偏倚(對(duì)準(zhǔn)目標(biāo))。無(wú)論測(cè)量的零件變差分布與規(guī)范控制限是否交叉，作出的決定會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)：型錯(cuò)誤:生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)或誤發(fā)警報(bào)，既好的會(huì)被判為壞的;型錯(cuò)誤:消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)或漏發(fā)警報(bào)，既壞的會(huì)被判為好的。相對(duì)公差，作出錯(cuò)誤的決定的潛在因素是系統(tǒng)誤差與公差交叉注：壞零件總是稱壞的； 對(duì)于產(chǎn)品狀況，目標(biāo)是最大限度地作出正確決定，有兩種選擇：改變生產(chǎn)過(guò)程：減少過(guò)程變差，沒(méi)有零件產(chǎn)生在區(qū)；改變測(cè)量系統(tǒng)：減少測(cè)量系統(tǒng)誤差從而減少區(qū)面積，生產(chǎn)的零件將在區(qū)，可能最大限度降低作出錯(cuò)誤決定的風(fēng)險(xiǎn)。 目 標(biāo) 上限 下限 可能作出潛在錯(cuò)誤決定；好零件總是合格的。在設(shè)計(jì)和采購(gòu)測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)之前策劃是關(guān)鍵，其做出的決定將影響測(cè)量設(shè)

9、備的方向和選擇，為此應(yīng)明確：測(cè)量過(guò)程的目的和如何進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量壽命周期 測(cè)量壽命周期概念表達(dá)當(dāng)一個(gè)人研究和改進(jìn)過(guò)程時(shí)，測(cè)量方法會(huì)隨著時(shí)間改變的信心。測(cè)量過(guò)程設(shè)計(jì)選擇的準(zhǔn)則 在采購(gòu)測(cè)量系統(tǒng)之前，應(yīng)制定測(cè)量過(guò)程的詳細(xì)工程概念。指南如下：小組應(yīng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（總成）或零件的設(shè)計(jì)并識(shí)別重要特性；利用量具DFMEA和 (測(cè)量能力)過(guò)程FMEA，制定維護(hù)和校準(zhǔn)計(jì)劃；用流程圖表示零件總成或零件的制造關(guān)鍵過(guò)程步驟，確定每一步驟的輸入和輸出。以利于制定測(cè)量計(jì)劃、測(cè)量類型清單；對(duì)于復(fù)雜的測(cè)量系統(tǒng)，流程圖由測(cè)量過(guò)程組成。評(píng)價(jià)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)考慮三個(gè)基本問(wèn)題：測(cè)量系統(tǒng)要有足夠的分辨力測(cè)量系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要保持統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性

10、測(cè)量系統(tǒng)要具有線性 測(cè)量系統(tǒng)的分辨力測(cè)量系統(tǒng)的分辨力是指測(cè)量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指示被測(cè)特性中極小變化的能力。 每個(gè)測(cè)量系統(tǒng)都有自己的分辨力，在分辨力范圍內(nèi)，該測(cè)量系統(tǒng)能識(shí)別零件之間的差別，但在分辨力范圍內(nèi)之外，該系統(tǒng)將無(wú)能為力。沒(méi)有一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)能識(shí)別一切被測(cè)特性。 一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)被選用，它一定具備有足夠的分辨力。這里足夠是指：測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)比制造過(guò)程的波動(dòng)小，最多為后者的1/10； 測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)小于公差限，最多為公差限的1/10。若波動(dòng)大小用各自的標(biāo)準(zhǔn)差表示，其中：表示測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)差1表示制造過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)差 d表示公差限則一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)具有足夠的分辨力是指： min1/10，d/10如果測(cè)量系統(tǒng)沒(méi)有

11、足夠的分辨力，就不能定量的表示單個(gè)零件的特性值，也不能識(shí)別制造過(guò)程所發(fā)生的波動(dòng)，這時(shí)，應(yīng)放棄使用該測(cè)量系統(tǒng)，而改用更好的測(cè)量系統(tǒng)，使它具有足夠的分辨力。有時(shí)使用分辨力過(guò)高的測(cè)量系統(tǒng)意味著浪費(fèi)。 測(cè)量系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要保持統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性這是一項(xiàng)基本要求。評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)是否保持統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性可用x-R控制圖。因?yàn)闇y(cè)量系統(tǒng)可以看成一個(gè)制造（數(shù)據(jù)的）過(guò)程，因此用于判斷過(guò)程穩(wěn)定性的各種過(guò)程控制圖都可以用來(lái)評(píng)價(jià)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?；蛘哒f(shuō)是偏倚隨時(shí)間的變化。時(shí)間參考值（基準(zhǔn)值）考察其穩(wěn)定性具體操作如下： 選定標(biāo)準(zhǔn)件或標(biāo)準(zhǔn)樣品

12、，在選定的時(shí)間點(diǎn)上對(duì)其進(jìn)行重復(fù)測(cè)量作控制圖分析控制圖，看有無(wú)異?，F(xiàn)象出現(xiàn)考察過(guò)程變差是否符合要求測(cè)量系統(tǒng)要具有線性 測(cè)量系統(tǒng)的線性是指在其量程范圍內(nèi)，偏倚應(yīng)是基準(zhǔn)值的線性函數(shù)。 在量程較低的地方（基準(zhǔn)值?。?，偏倚要小一些，在量程較高的地方（基準(zhǔn)值大）偏倚可以大一些（如圖） 在量程內(nèi)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的偏倚要求基準(zhǔn)值偏倚較小基準(zhǔn)值偏倚較大觀測(cè)的平均值位于量程較低部位觀測(cè)的平均值位于量程較高部位小量程大量程四、通用指南評(píng)定前的兩個(gè)步驟:驗(yàn)證在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y(cè)量正確的變量： 若適用還要驗(yàn)證夾緊和鎖緊； 識(shí)別和測(cè)量相互依賴的任何關(guān)鍵的環(huán)境因素。確定測(cè)量系統(tǒng)具有可接受的統(tǒng)計(jì)特性：明確數(shù)據(jù)的使用，以確定統(tǒng)計(jì)特

13、性；統(tǒng)計(jì)特性確定之后，應(yīng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定，以便了解它實(shí)際上是否具有這些特性。評(píng)定工作的階段第1階段：確定測(cè)量系統(tǒng)是否滿足需要。 通過(guò)試驗(yàn)確定系統(tǒng)是否具有所需的統(tǒng)計(jì)特性； 通過(guò)試驗(yàn)找出對(duì)系統(tǒng)有顯著影響的環(huán)境因素，以確定對(duì)使用環(huán)境的要求。 第2階段：通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)能否持續(xù)地具備所需的統(tǒng)計(jì)特性常見(jiàn)的量具的雙性（R&R）是本階段試驗(yàn)的一種形式這些試驗(yàn)通常作為機(jī)構(gòu)正常校準(zhǔn)程序、維護(hù)程序和計(jì)量程序的一部分日常工作進(jìn)行五、選擇/制定試驗(yàn)程序選擇/制定一個(gè)評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)方案應(yīng)考慮的問(wèn)題：采用哪一級(jí)的計(jì)量用標(biāo)準(zhǔn)，能否可溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于第二階段（R&R）的試驗(yàn)應(yīng)使用盲測(cè)法。盲測(cè)法：在實(shí)際測(cè)量的

14、環(huán)境下，在操作者事先不知道正在對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定的條件下，所進(jìn)行的測(cè)量。試驗(yàn)成本；試驗(yàn)所需的時(shí)間；沒(méi)有被普遍接受的術(shù)語(yǔ)應(yīng)作出可操作的定義，如，準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性和再現(xiàn)性。兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)。確定第二階段試驗(yàn)的頻次：這應(yīng)由單個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性及其對(duì)設(shè)施的影響和使用該設(shè)施的用戶決定。六、評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的程序 程序的涉及范圍 測(cè)量系統(tǒng)程序用于評(píng)定以下統(tǒng)計(jì)特性：重復(fù)性、再現(xiàn)性、偏倚性、穩(wěn)定性及線性 這些程序有時(shí)通稱“量具R&R”程序。因?yàn)樗?jīng)常用來(lái)評(píng)價(jià)再現(xiàn)性與重復(fù)性兩項(xiàng)統(tǒng)計(jì)特性 測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)價(jià)試驗(yàn)還應(yīng)包括研究其它因素（如溫度、光線等）對(duì)系統(tǒng)變差的影響 評(píng)價(jià)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)需要確定的三個(gè)基本問(wèn)題

15、否有足夠的分辨率 時(shí)間變化是否保持穩(wěn)定 統(tǒng)計(jì)性能在預(yù)期范圍內(nèi)是否一致，用于過(guò)程控制是否可接受 測(cè)量系統(tǒng)變差的五種形式 偏倚重復(fù)性再現(xiàn)性穩(wěn)定性線性測(cè)量過(guò)程變差對(duì)多數(shù)測(cè)量過(guò)程而言，測(cè)量變差通常被描述為正態(tài)分布。正態(tài)概率被設(shè)想成測(cè)量系統(tǒng)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。特點(diǎn)，如圖：測(cè)量過(guò)程變差可分為：位置變差；寬度變差。位置（數(shù)據(jù)的中心傾向）寬度（數(shù)據(jù)的分散程度）圖1.5-3 正態(tài)分布位 置 變 差 偏倚 穩(wěn)定性 線性寬度變差重復(fù)性再現(xiàn)性偏倚（準(zhǔn)確度）準(zhǔn)確度通用概念：在測(cè)量過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)下，一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果的平均值與一個(gè)參考值之間一致的接近程度。在一些組織中準(zhǔn)確度和偏倚互相使用。使用準(zhǔn)確度這個(gè)術(shù)語(yǔ)時(shí)包含了偏倚

16、和重復(fù)性的含義。偏倚偏倚是對(duì)同樣的零件的同樣特性，真值(基準(zhǔn)值)和觀測(cè)到的測(cè)量平均值的差值。偏倚 基準(zhǔn)值偏倚圖6.1：偏倚造成過(guò)分偏倚的可能原因儀器需要校準(zhǔn)；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；磨損或損壞基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；校準(zhǔn)不當(dāng)或調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng)；儀器質(zhì)量差設(shè)計(jì)或一致性不好；線性誤差；應(yīng)用錯(cuò)誤的量具；不同的測(cè)量方法設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；測(cè)量錯(cuò)誤的特性；(量具或零件)變形；環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的影響；違背假定，在應(yīng)用常量上出錯(cuò)；應(yīng)用零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤(易讀性、視差)。重 復(fù) 性重復(fù)性：由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量?jī)x器，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量變差。重復(fù)

17、性是設(shè)備本身固有的變差或性能。重復(fù)性一般指儀器的變差(EV)，事實(shí)上它是從規(guī)定的測(cè)量條件下，連續(xù)試驗(yàn)得到的普通原因(隨機(jī)誤差)變差。當(dāng)測(cè)量環(huán)境是固定的，并且被規(guī)定了（即固定的零件、儀器、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境和假設(shè)）時(shí)，對(duì)于重復(fù)性最好的定義是系統(tǒng)內(nèi)部變差。重復(fù)性參考值影響重復(fù)性的原因零件(樣品)：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性；儀器：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障、質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)；基準(zhǔn)：質(zhì)量、級(jí)別、磨損；方法：在設(shè)置、技術(shù)、零件調(diào)整、夾持、夾緊、點(diǎn)密度的變差；評(píng)價(jià)人：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能/培訓(xùn)、感覺(jué)、疲勞；環(huán)境：溫度、濕度、振動(dòng)、亮度、清潔度的短期起伏變化；違背假定：穩(wěn)定

18、、正確操作；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)定性，一致性不好；應(yīng)用錯(cuò)誤的量具；(量具或零件)變形、硬度不足；應(yīng)用零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差(易讀性、視差)。 再現(xiàn)性：由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差；傳統(tǒng)上，把再現(xiàn)性看作“評(píng)價(jià)人之間”的變差(AV)；再現(xiàn)性也被看作是系統(tǒng)之間或測(cè)量條件之間的平均變差；ASTM的定義，不僅包括評(píng)價(jià)人不同，而且量具、實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境(溫度、濕度)也不同，同時(shí)再現(xiàn)性計(jì)算中還包括重復(fù)性。評(píng)價(jià)人AC再現(xiàn)性B影響再現(xiàn)性的潛在原因零件(樣品)之間：使用同樣的儀器、同樣的操作者和方法時(shí)，當(dāng)測(cè)量零件的類型為A、B、C時(shí)的均值差；儀器之間

19、：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器A、B、C等的均值差。在這種研究情況下，再現(xiàn)性錯(cuò)誤常與方法/操作者混淆；標(biāo)準(zhǔn)之間；測(cè)量過(guò)程中不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響；方法之間：改變點(diǎn)密度、手動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)相比、零件調(diào)整、夾持或夾緊方法等導(dǎo)致的均值差；評(píng)價(jià)人(操作者)之間：評(píng)價(jià)人A、B、C等的培訓(xùn)、技術(shù)、技能和經(jīng)驗(yàn)不同導(dǎo)致的均值差；環(huán)境之間：在第1、2、3等時(shí)間段內(nèi)測(cè)量,由環(huán)境循環(huán)引起的均值差； 違背研究中的假定；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性；操作者培訓(xùn)效果; 應(yīng)用零件尺寸、位置、觀察誤差(易讀性、視差)。穩(wěn) 定 性 穩(wěn)定性(或漂移):是測(cè)量系統(tǒng)在某一段時(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。 或

20、者說(shuō)是偏倚隨時(shí)間的變化。時(shí)間參考值（基準(zhǔn)值）影響穩(wěn)定性的原因儀器需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間間隔要縮短；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；正常老化/退化；缺乏維護(hù)通風(fēng)、動(dòng)力、液壓、過(guò)濾器、腐蝕、銹蝕、清潔；磨損或損壞基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；校準(zhǔn)不當(dāng)/調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng)；儀器質(zhì)量差 設(shè)計(jì)或一致性不好；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性；不同的測(cè)量方法設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；(量具或零件)變形；環(huán)境變化溫度、濕度、振動(dòng)、清潔度；違背假定,在應(yīng)用常量上出錯(cuò)；應(yīng)用零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤(易讀性、視差)。線性:在設(shè)備的預(yù)期操作(測(cè)量)范圍內(nèi)偏倚的不同。線性也可以被認(rèn)為關(guān)于偏倚大小的變化。線性誤差的可能原因同穩(wěn)定性

21、偏倚值N基準(zhǔn)值零偏倚線觀測(cè)值基準(zhǔn)值觀測(cè)值基準(zhǔn)值觀測(cè)值線性非常量偏倚常量偏倚值1偏倚零偏倚基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值觀測(cè)值 |基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值正偏倚負(fù)偏倚觀測(cè)值 觀測(cè)值七、測(cè)量系統(tǒng)分析 測(cè)量系統(tǒng)分析的目的是了解測(cè)量系統(tǒng)變差的原因。除了分析變差的五種類型外，還要分析測(cè)量系統(tǒng)的分辨力。測(cè)量系統(tǒng)分析的前提是被測(cè)零件不受測(cè)量改變或破壞。 測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備實(shí)施研究之前的典型準(zhǔn)備如下：確定使用的方法。如：通過(guò)目視觀察或量具研究來(lái)確定評(píng)價(jià)人在校準(zhǔn)或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測(cè)量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可忽略，如按按鈕，打印出一個(gè)數(shù)據(jù)。評(píng)價(jià)人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定。應(yīng)考慮的因素:關(guān)鍵尺寸需要更多的零件/試驗(yàn)。零件結(jié)構(gòu)大

22、或重者可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)。 評(píng)價(jià)人應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇。樣品的選擇應(yīng)具有代表性。對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定：“相對(duì)特性規(guī)范確定合格或不合格”(如100%檢驗(yàn)或抽樣)，選擇的樣本(或標(biāo)準(zhǔn))不需要覆蓋整個(gè)過(guò)程范圍；對(duì)于過(guò)程控制，測(cè)量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定：“過(guò)程穩(wěn)定性、方向和符合自然過(guò)程變差”(如SPC、過(guò)程監(jiān)視、能力及過(guò)程改進(jìn))，樣本要覆蓋整個(gè)過(guò)程變差；儀器的分辨力應(yīng)至少直接讀取特性的預(yù)期過(guò)程變差的1/10；確保測(cè)量方法(如，評(píng)價(jià)人和儀器)正在測(cè)量特性的尺寸并遵守規(guī)定的測(cè)量程序。在制定第1階段或第2階段試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)考慮：評(píng)價(jià)人對(duì)測(cè)量過(guò)程有否影響？評(píng)價(jià)人對(duì)測(cè)量設(shè)備的校

23、準(zhǔn)是否可能是引起變差的一個(gè)顯著原因？要求有多少樣品和重復(fù)讀數(shù)？分辨力的確定分辨力：是儀器可以探測(cè)到并如實(shí)顯示的參考值的變化量，也稱為可讀性或分辨率。測(cè)量系統(tǒng)的分辨力：是指測(cè)量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指出被測(cè)特性微小變化的能力。測(cè)量系統(tǒng)可接受的分辨力：是能夠測(cè)出過(guò)程的變差，包括特殊原因變差，圖7-1過(guò)程分布的分組數(shù)（ndc）可說(shuō)明分辨力的概念；可視分辨力：測(cè)量?jī)x器的最小增量。建議可視分辨力應(yīng)小于等于過(guò)程變差6倍的十分之一。即 分辨力不足可在控制圖極差圖(圖7-2)中表現(xiàn)出來(lái)：極差圖控制限內(nèi)，可能有13個(gè)極差值；可能有4個(gè)極差值在控制限內(nèi)，且1/4的極差值為零。6 10可視分辨力過(guò)程分布的分組(級(jí))數(shù)(nd

24、c)分 組 數(shù) 據(jù)控 制 分 析 一個(gè)數(shù)據(jù)分組（級(jí)） 可用于控制的前提是：與規(guī)范相比過(guò)程變差較小 在預(yù)期過(guò)程變差范圍內(nèi)的損失函數(shù)平緩 主要的變差源導(dǎo)致均值偏移 不能用 于估算過(guò)程參數(shù)和 指標(biāo)只表明過(guò)程是否正生產(chǎn)合格或不合格的零件 24個(gè)數(shù)據(jù)分組 （級(jí)） 根據(jù)過(guò)程分布，可用于半計(jì)量控制技術(shù)可以產(chǎn)生不敏感的計(jì)量控制圖一般不用于估算過(guò)程參數(shù)和指標(biāo) ，因?yàn)樗惶峁┝舜致缘墓罍y(cè) 5或更多的數(shù)據(jù)分組 （級(jí)） 可用于計(jì)量控制圖 推薦使用 0.145 0.140 0.135 樣本均值0 5 10 15 20 250.02 0.010.00樣本極差0 5 10 15 20 250.145 0.140 0.135

25、 樣本均值0.00 0.01 0.02 樣本極差UCL=0.1444Mean=0.1397LCL=0.1350LCL=0.01717R=0.00812LCL=0UCL=0.1438Mean=0.1398LCL=0.1359LCL=0.01438R=0.0068LCL=0控制圖 分辨率=0.001 X- R 控制圖 分辨率=0.01 X- R 關(guān)于分辨力的說(shuō)明如果測(cè)量系統(tǒng)沒(méi)有足夠的分辨力，它可能不是識(shí)別過(guò)程變差或定量表示單個(gè)零件特性值的合適系統(tǒng)；應(yīng)該選擇更好的測(cè)量系統(tǒng)。如果不能測(cè)定出過(guò)程變差，這種分辨力用于分析是不可接受的，如果不能測(cè)定出特殊原因的變差，他用于控制也是不可接受的。計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研

26、究指南確定穩(wěn)定性的指南區(qū)分兩種穩(wěn)定性隨時(shí)間變化系統(tǒng)偏倚的總變差；統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定，包含重復(fù)性、偏倚、一般過(guò)程等。研究測(cè)量穩(wěn)定性的方法:應(yīng)用控制圖技術(shù)。取一樣本并建立基準(zhǔn)值。如不可獲得，選擇一個(gè)落在產(chǎn)品測(cè)量中程數(shù)的生產(chǎn)零件，為標(biāo)準(zhǔn)樣本。分別對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣本測(cè)量并繪制控制圖。定期(天，周)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣本35次。 應(yīng)在不同的時(shí)間讀數(shù)，以代表測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，記錄在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其它因素的變化。 將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序畫(huà)在 控制圖上。X-R或X-S 為了確定一個(gè)新的測(cè)量裝置穩(wěn)定性是否可接受，工藝小組：選擇樣本：在生產(chǎn)測(cè)量的中程數(shù)附近選擇了一個(gè)零件；確定其基準(zhǔn)值：在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中測(cè)10次得均值為6.01；測(cè)量

27、頻次：5次/班，共測(cè)4周(20個(gè)子組)； UCL=6.2976.021LCL=5.7466.36.26.16.05.95.85.7樣本均值 0 10 201.00.50.0樣本極 差UCL=1.010LCL=00.4779控制圖分析顯示：測(cè)量過(guò)程是穩(wěn)定的。 圖，如下圖。 收集數(shù)據(jù)，做 XR偏倚分析指南做法獲取一個(gè)樣本并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值:如得不到，選擇一個(gè)落在生產(chǎn)測(cè)量的中程數(shù)的生產(chǎn)零件，作為標(biāo)準(zhǔn)樣本；在工具室測(cè)量該零件n10次，并計(jì)算均值，作為“基準(zhǔn)值”；讓一個(gè)評(píng)價(jià)人以通常的方法測(cè)量該樣本10次以上。計(jì)算測(cè)量值的均值觀測(cè)平均值計(jì)算和結(jié)果分析 偏倚=觀測(cè)平均值-基準(zhǔn)值 偏倚過(guò)程變差偏倚

28、占過(guò)程變差百分比= 100%重復(fù)性分析造成重復(fù)性誤差的兩個(gè)一般原因是：儀器自身的變差 零件在儀器中的位置 重復(fù)性的確定 在極差圖受控的情況下，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（亦稱儀器變差），記作EV 5.15 e=e/d2 再現(xiàn)性分析再現(xiàn)性用評(píng)價(jià)人平均值的極差R0來(lái)求出標(biāo)準(zhǔn)差0。 0R0/d2 R0不同評(píng)價(jià)人平均值的最大值與 最小值之差 重復(fù)性和再現(xiàn)性測(cè)量系統(tǒng)的變差 式中：m測(cè)量系統(tǒng)的變差（R&R） a量具的重復(fù)性（量具的變差） （極差圖受控）如果用正態(tài)分布的99%來(lái)表示，則為 如果試驗(yàn)次數(shù)為2時(shí)，d2=1.128 則上式簡(jiǎn)化為4.65 e 量具的再現(xiàn)性（評(píng)價(jià)人的變差） m=e2+ a2RaRa/d2a=Ra/

29、d25.15Re/d2e=Re為評(píng)價(jià)人的極差 線性的研究是采用線性擬合的方法 i= 基準(zhǔn)值線性指數(shù)=斜率過(guò)程變差 由上式得之：斜率（a）越小量具的線性越好。 最佳擬合線公式 i = i + b式中: i = 偏倚平均值 = 斜率 - 2- ()21gm1gmb = - = 截距偏倚i , j = i , j (基準(zhǔn)值) i偏倚i = 偏倚i , j / m mi=1做法選擇g5個(gè)零件，由于是過(guò)程變差，零件測(cè)量值覆蓋量具的操作范圍。用全尺寸檢驗(yàn)測(cè)量每個(gè)零件以確定其基準(zhǔn)值，并確認(rèn)包括量具的操作范圍。操作者測(cè)量每個(gè)零件 m10次(盲測(cè)法)。事例：基于已證明的過(guò)程變差，評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的線性：在測(cè)量系統(tǒng)操

30、作量程內(nèi)選擇了5個(gè)零件，經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)確定其基準(zhǔn)值。分別測(cè)量(隨機(jī))每個(gè)零件12次，結(jié)果如下線性研究數(shù)據(jù)表。得出Y=0.736667-0.131667X試驗(yàn)次數(shù)零 件 1 2345基準(zhǔn)值/偏倚 2.00偏倚 4.00偏倚6.00偏倚8.00偏倚10.00偏倚1 2.70 0.7 5.10 1.1 5.80 -0.2 7.60 -0.2 9.10 -0.9 22.50 0.5 3.90 -0.1 5.70 -0.3 7.70 -0.3 9.30 -0.7 32.40 0.4 4.20 0.2 5.90 -0.1 7.80 -0.2 9.50 -0.5 42.50 0.5 5.00 1.0 5.90

31、 -0.1 7.70 -0.3 9.30 -0.7 52.70 0.7 3.80 -0.2 6.00 0.0 7.80 -0.2 9.40 -0.6 62.30 0.3 3.90 -0.1 6.10 0.1 7.80 -0.2 9.50 -0.5 72.50 0.5 3.90 -0.1 6.00 0.07.80 -0.2 9.50 -0.5 82.50 0.5 3.90 -0.1 6.10 0.17.70 -0.3 9.50 -0.5 92.40 0.4 3.90 -0.1 6.40 0.47.80 -0.2 9.60 -0.4 102.40 0.4 4.00 0.0 6.30 0.37.50

32、 -0.5 9.20 -0.8 112.60 0.6 4.10 0.1 6.00 0.07.60 -0.4 9.30-0.7 122.40 0.4 3.80 -0.2 6.10 0.17.70 -0.3 9.40 -0.6 偏倚均值 0.491667 0.125 0.025 -0.2916 -0.61667 極差法 極差法可快速提供一個(gè)測(cè)量變異的近視值、測(cè)量系統(tǒng)的整體概況。不能將變異分為重復(fù)性和再現(xiàn)性。典型的極差法用2個(gè)評(píng)價(jià)人和5個(gè)零件進(jìn)行研究：兩個(gè)評(píng)價(jià)人各將每個(gè)零件測(cè)量一次；零件極差=|評(píng)價(jià)人A測(cè)量值-評(píng)價(jià)人B測(cè)量值|；計(jì)算極差和及其平均極差；總測(cè)量變差既GRR=平均極差乘以1/d2*，在附

33、錄C中可查到，m=2,g=零件數(shù)時(shí)的d2*值。 平均極差(R )=Ri /5=0.35/5=0.07 GRR=R/ d2*=0.07/1.19=0.0588 % GRR=100%( GRR/ 過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)偏差)=75.7% (從以前的研究可知，過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)偏差=0.0777) 由結(jié)果得知，測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn)。零 件 號(hào) 評(píng)價(jià)人A 評(píng)價(jià)人B 極差(A,B) 1 0.85 0.80 0.05 20.75 0.75 0.05 31.00 0.95 0.05 40.45 0.55 0.10 50.50 0.60 0.10 做法取樣本零件數(shù)n5，應(yīng)代表實(shí)際或期望的過(guò)程變差范圍。選擇評(píng)價(jià)人A、B、C等，將零件編號(hào)，

34、按盲測(cè)法測(cè)量。讓評(píng)價(jià)人A、B、C以隨機(jī)順序測(cè)量n個(gè)零件，記錄人按被測(cè)零件編號(hào)將結(jié)果，在均值極差數(shù)據(jù)表上分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。如評(píng)價(jià)人屬于不同的班次，可使用一個(gè)替代方法。讓評(píng)價(jià)人每次用不同的隨機(jī)測(cè)量順序完成3次，記錄人將結(jié)果分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。均值極差法(X -R)可分別對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性作出評(píng)估，而不是它們的交互作用。零件間變差任意兩個(gè)零件之間總是有差異的，這種差異反映在他們的測(cè)量值上。如測(cè)量5個(gè)不同零件，可得5個(gè)測(cè)量值：x1、x2、x3、x4、x5，其極差R和標(biāo)準(zhǔn)差分別為： Rxmaxxmin，R/d2零件之間的變差為：PV5.15 均值極差法和方差法都可提供測(cè)量系統(tǒng)/量具變差的

35、原因。 如重復(fù)性比再現(xiàn)性大，原因可能是：設(shè)備需要修理; 量具需要重新設(shè)計(jì)增加剛度；測(cè)量的夾緊或定位需改進(jìn)；零件內(nèi)的變差過(guò)大。如再現(xiàn)性比重復(fù)性大，原因可能是：評(píng)價(jià)人需要培訓(xùn)(使用儀器和讀數(shù))；量具刻度盤校準(zhǔn)不清晰；有時(shí)，需要某種夾具來(lái)幫助評(píng)價(jià)人，在使用量具時(shí)有更好的一致性。八、 計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)研究指南 計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)屬于測(cè)量系統(tǒng)的一種，其測(cè)量值是一種有限的分級(jí)數(shù)。結(jié)果不能指出一個(gè)零件有多好/多壞，只能指出零件可接受/拒收(如2個(gè)分級(jí))。最常見(jiàn)的是通過(guò)/不通過(guò)。 常用的分析方法：風(fēng)險(xiǎn)分析法；項(xiàng)目小組選擇一個(gè)計(jì)數(shù)型量具，把每個(gè)零件同一個(gè)特定的限定值進(jìn)行比較。如零件滿足限定值就接受，反之拒收零件。小組

36、使用的特定量具只是同公差相比，不是同過(guò)程變差比較。隨機(jī)地從過(guò)程中抽取50個(gè)樣本，以獲得覆蓋過(guò)程范圍零件。選擇三個(gè)評(píng)價(jià)人，每位評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)零件測(cè)量三次。設(shè)定(1)判斷為可接受，(0)判斷為不可接受，結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表中。假設(shè)檢驗(yàn)分析-交叉表判斷kappa統(tǒng)計(jì)量(K)的計(jì)算方法 kappa統(tǒng)計(jì)量適用于無(wú)序分類變量資料，包括二項(xiàng)或多項(xiàng)分類資料。 用兩種方法分別對(duì)n個(gè)觀測(cè)對(duì)象逐一判斷其位于c 類別的哪一類，其判斷結(jié)果常用CC列聯(lián)表的形式表示，如表所示：評(píng) 估 者 A 評(píng) 估 者 B 小 計(jì) 1類 2 類 - - - - - - - - - - - - - - - C 類 1類 2類-C類 小計(jì) n 11

37、 n 12 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - n 1 C n 21 n 22 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -n 2 C n C 1 n C 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -n CCn . 1 n . 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - n . C n 1 .n 2 .n C .n.= n 表中nij表示評(píng)價(jià)人A判斷為i類別，而

38、評(píng)價(jià)人B判斷為j 類別的觀測(cè)對(duì)象數(shù)。 其中，兩者觀測(cè)一致的觀測(cè)計(jì)數(shù)值(對(duì)角線上數(shù)值和)為: F0 = ni i 其頻率為:P0 = F0 / n . n . 為觀測(cè)值的總和 兩個(gè)評(píng)價(jià)人一致的期望計(jì)數(shù)值為: Fe = ni. n.i / n . 其頻率為: Pe= Fe / n. . 評(píng)價(jià)人之間一致的測(cè)量值用kappa統(tǒng)計(jì)量標(biāo)示， 則K=( F0 - Fe )/( n . - Fe )=( P0 - Pe)/(1- Pe )Kappa是測(cè)量而不是檢驗(yàn)。其大小用一個(gè)漸進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)誤差構(gòu)成的t 統(tǒng)計(jì)量決定。通用的經(jīng)驗(yàn)法則: Kappa 為0.751一致性極好; Kappa 為0.40.75一致性好; Kappa 為00.4一致性差; Kappa是一個(gè)評(píng)價(jià)人之間一致性的測(cè)量值。 Kappa只用于兩個(gè)變量：有相同的分級(jí)值和相同的分級(jí)數(shù)。由于小組不知道零件的基準(zhǔn)判斷值，用交叉表比較評(píng)價(jià)人之間的差異。評(píng)價(jià)人A與評(píng)價(jià)人B交叉表表中的期望值為完全偶然的情況下評(píng)價(jià)人A、B作出的評(píng)價(jià)。其計(jì)算公式(概率的乘法定理)：P(AB)=P(A)P(B)B總計(jì)0.00 1.00A0.00 計(jì)算 期望值的計(jì)算4415.7634.35050.01.00 計(jì)算 期望值的計(jì)算331.3