MSA測量系統(tǒng)分析1

1、 測量系統(tǒng)分析 - PAGE 25 -第一章 通用測量系統(tǒng)指南MSA目的： 選擇各種方法來評定測量系統(tǒng)的質(zhì)量。被檢產(chǎn)品特性檢驗測量數(shù)據(jù)測量結(jié)果果輸 入輸 出賦值過程 受控：量具、儀器、檢測人員、程序、軟件 活動：測量、分析、校正適用范圍：用于對每一零件件能重復(fù)讀數(shù)數(shù)的測量系統(tǒng)統(tǒng)。測量和測量過程程：賦值給具體事物物以表示它們們之間關(guān)于特特殊特性的關(guān)關(guān)系；賦值過程定義為為測量過程；賦予的值定義為為測量值；測量過程看成一一個制造過程程，它產(chǎn)生數(shù)數(shù)字（數(shù)據(jù)）作作為輸出。量 具：任何用來獲得測測量結(jié)果的裝裝置；經(jīng)常用用來特指在車車間的裝置；包括用來測測量合格不不合格的裝置置。測量系統(tǒng)：用來對被測特性性賦

2、值的操作作、程序、量具、設(shè)備、軟件、以及操作人人員的集合；用來獲得測測量結(jié)果的整整個過程。測量變差：多次測量結(jié)果變變異程度；常用m表示；也可用測量過程程過程變差RR&R表示。注：測量過程（數(shù)據(jù)據(jù)）服從正態(tài)態(tài)分布；R&R=5.115m99%R&R=5.115m表征測量數(shù)據(jù)的的質(zhì)量最通用用的統(tǒng)計特性性是偏倚和方方差。所謂偏偏倚特性，是是指數(shù)據(jù)相對對標(biāo)準(zhǔn)值的位位置，而所謂謂方差的特性性，是指數(shù)據(jù)據(jù)的分布。測量系統(tǒng)質(zhì)量特特性：測量成本；測量的容易程度度；最重要的是測量量系統(tǒng)的統(tǒng)計計特性。常用統(tǒng)計特性：重復(fù)性（針對同一人，反反映量具本身身情況）再現(xiàn)性（針對不同人，反反映測量方法法情況）穩(wěn)定性偏倚線性（針

3、對不同尺寸寸的研究）注：對不同的測測量系統(tǒng)可能能需要有不同同的統(tǒng)計特性性（相對于顧顧客的要求）。測量系統(tǒng)對其統(tǒng)統(tǒng)計特性的基基本要求：測量系統(tǒng)必須處處于統(tǒng)計控制制中；測量系統(tǒng)的變異異必須比制造造過程的變異異??；變異應(yīng)小于公差差帶；測量精度應(yīng)高于于過程變異和和公差帶兩者者中精度較高高者（十分之之一）；測量系統(tǒng)統(tǒng)計特特性隨被測項項目的改變而而變化時，其其最大的變差差應(yīng)小于過程程變差和公差差帶中的較小小者。評價測量系統(tǒng)的的三個問題：有足夠的分辨力力；（根據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品特性的需需要）一定時間內(nèi)統(tǒng)計計上保持一致致（穩(wěn)定性）；在預(yù)期范圍（被被測項目）內(nèi)內(nèi)一致可用于于過程分析或或過程控制。這些問題的確定定同過程的變

4、變差聯(lián)系起來來是很有意義義的。長期存存在的把測量量誤差只作為為公差范圍百百分率來報告告的傳統(tǒng)，是是不適應(yīng)汽車車行業(yè)的發(fā)展展的。評價測量系統(tǒng)的的試驗：確定該測量系統(tǒng)統(tǒng)是否具有滿滿足要求的統(tǒng)統(tǒng)計特性；發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因因素對測量系系統(tǒng)有顯著的的影響；驗證統(tǒng)計特性持持續(xù)滿足要求求（R&R）。應(yīng)考慮使用盲測測，還要考慮慮試驗成本、時時間。程序文件要求：示例；選擇待測項目和和環(huán)境規(guī)范；規(guī)定收集、記錄錄、分析數(shù)據(jù)據(jù)的詳細(xì)說明明；關(guān)鍵術(shù)語和概念念可操作的定定義、相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)說明、明明確授權(quán)。 包括：aa. 評定，b. 評定機(jī)構(gòu)構(gòu)的職責(zé)，cc. 對評定定結(jié)果的處理理方式及責(zé)任任第二章 分析/評定測量系系統(tǒng)的方法測量

5、系統(tǒng)變差的的類型： 偏 倚重 復(fù) 性性再 現(xiàn) 性性穩(wěn) 定 性性 線 性性測量系統(tǒng)研究可可提供：接收新測量設(shè)備備的準(zhǔn)則；一種測量設(shè)備與與另一種的比比較；評價懷疑有缺陷陷的量具的根根據(jù)；維修前后測量設(shè)設(shè)備的比較；計算過程變差，以以及生產(chǎn)過程程的可接收性性水平；作出量具特性曲曲線（GPCC）的必要信信息。GPCC指示接收某某一真值零件件的概率。偏 倚：基準(zhǔn)值偏倚觀測的平均值定義： 是測量結(jié)果果的觀測平均均值與基準(zhǔn)值值的差值。 又稱為“準(zhǔn)準(zhǔn)確度”。注：基準(zhǔn)值可通通過更高級別別的測量設(shè)備備進(jìn)行多次測測量取平均值值。確定方法：在工具室或全尺尺寸檢驗設(shè)備備上對一個基基準(zhǔn)件進(jìn)行精精密測量；讓一位評價人用用正被

6、評價的的量具測量同同一零件至少少10次；計算讀數(shù)的平均均值。偏倚原因：基準(zhǔn)的誤差；磨損的零件；制造的儀器尺寸寸不對；儀器測量非代表表性的特性；儀器沒有正確校校準(zhǔn)；評價人員使用儀儀器不正確。重復(fù)性：重復(fù)性定義： 是由一個評評價人，采用用一種測量儀儀器，多次測測量同一零件件的同一特性性時獲得的測測量值變差。 測量過程程的重復(fù)性意意味著測量系系統(tǒng)自身的變變異是一致的的。確定方法：采用極差圖；如果極差圖受控控，則儀器變變差及測量過過程在研究期期間是一致的的；重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差差或儀器變差差距(e)的估計為為Rd；儀器變差或重復(fù)復(fù)性將為5.15Rd 或4.655 R；（d依賴于試驗驗次數(shù)及零件件乘以評價人人

7、數(shù)量從表中中查處） 注（假定定為兩次重復(fù)復(fù)測量，評價價人數(shù)乘以零零件數(shù)量大于于15）此時代表正態(tài)分分布測量結(jié)果果的99。極差圖失控：應(yīng)調(diào)查識別為失失控的點的不不一致性原因因加以糾正；例外：當(dāng)測量系系統(tǒng)分辨率不不足時。再現(xiàn)性：操作者B操作者C操作者A再現(xiàn)性定義： 是由不同的的評價人，采采用相同的測測量儀器，測測量同一零件件的同一特性性時測量平均均值的變差。確定方法：確定每一評價人人所有平均值值；從評價人最大平平均值減去最最小的得到極極差(R0)來估計；再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)偏偏差(0)估計為R0d；再現(xiàn)性為5.115R0d或3.65 R0；代表正態(tài)分布測測量結(jié)果的999%。由于量具變差影影響了該估計計值，

8、必須通通過減去重復(fù)復(fù)性部分來校校正。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性時間2時間1定義： 是測量系統(tǒng)統(tǒng)在某持續(xù)時時間內(nèi)測量同同一基準(zhǔn)或零零件的單一特特性時獲得的的測量值總變變差。 穩(wěn)定性有兩兩個概念一個個是上面的概概念，另一個個是統(tǒng)計穩(wěn)定定性。統(tǒng)計穩(wěn)穩(wěn)定性是測量量系統(tǒng)穩(wěn)定的的基礎(chǔ)，統(tǒng)計計穩(wěn)定性同樣樣可以應(yīng)用到到重復(fù)性、偏偏倚、一般過過程等。 統(tǒng)計穩(wěn)定性性結(jié)合專業(yè)知知識，允許我我們預(yù)測將來來的過程性能能。如果不了了解一個測量量過程控制狀狀態(tài)的數(shù)據(jù)，而而只有重復(fù)性性、再現(xiàn)性等等的數(shù)字對于于將來的性能能沒有任何意意義。在不知知道測量系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)時，評價該該系統(tǒng)的重復(fù)復(fù)性、再現(xiàn)性性可能弊大于于利。 分析穩(wěn)定性性時，

9、時間是是重要因素，但但更重要的因因素是在穩(wěn)定定性分析期間間內(nèi)系統(tǒng)外部部的條件。因因此，沒有專專業(yè)知識，不不可能確定用用于穩(wěn)定性分分析的時間表表。 應(yīng)努力使產(chǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)定的的條件不敏感感，當(dāng)評價測測量系統(tǒng)的統(tǒng)統(tǒng)計穩(wěn)定性時時，必須考慮慮到系統(tǒng)試驗驗壽命周期間間會遇到的預(yù)預(yù)期環(huán)境、使使用者、零件件及方法。 推薦使用控控制圖來確定定統(tǒng)計穩(wěn)定性性。沒有必要要計算測量系系統(tǒng)穩(wěn)定性的的數(shù)值。系統(tǒng)統(tǒng)的改進(jìn)可在在圖上看出來來。改進(jìn)的形形式可能是排排除特殊原因因，可視為便便窄了控制限限等。線 性：定義： 是在量具預(yù)預(yù)期的工作范范圍內(nèi)，偏倚倚值的差值。 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值偏倚較小偏倚較大觀測的平均值觀測的平均值范圍的較低部

10、分分范圍的較高部分分觀測的平均值 注：在量程范圍內(nèi)，偏偏倚不是基準(zhǔn)準(zhǔn)值的線性函函數(shù)。不具備線性的測測量系統(tǒng)不是是合格的，需需要校正。 無偏偏倚有偏倚 基準(zhǔn)值確定方法：在測量儀器的工工作范圍內(nèi)選選擇一些零件件；被選零件的偏倚倚由基準(zhǔn)值與與測量觀察平平均值之間的的差值確定；最佳擬合偏倚平平均值與基準(zhǔn)準(zhǔn)值的直線的的斜率乘以零零件的過程變變差是代表量量具線性的指指數(shù)；將線性乘以1000然后除以以過程變差得得到“%線性”。非線性原因：在工作范圍上限限和下限內(nèi)儀儀器沒有正確確校準(zhǔn)；最小或最大值校校準(zhǔn)量具的誤誤差；磨損的儀器；儀器固有的設(shè)計計特性。擬合優(yōu)度可用用來推斷偏倚倚與基準(zhǔn)值之之間的關(guān)系。但但線性是由

11、最最佳擬合直線線的斜率而不不是擬合優(yōu)度度（R2）的值確定定的。一般地地，斜率越低低，量具線性性越好；相反反斜率越大，量量具線性越差差。零件間變變差：定義： 零件間固固有的差異； 不包含測測量的變差。確定方法：使用均值控制圖圖：子組平均值反映映出零件間的的差異；零件平均值的控控制限值以重重復(fù)性誤差為為基礎(chǔ)，而不不是零件間的的變差；沒有一個子組平平均值在這些些限值之外，則則零件間變差差隱蔽在重復(fù)復(fù)性中，測量量變差支配著著過程變差，如如果這些零件件用來代表過過程變差，則則此測量系統(tǒng)統(tǒng)用于分析過過程是不可接接受的；如果越多的平均均值落在限值值之外，該測測量越有用。 （注：非受控，550以上為為好；即：

12、RR圖受控，XX圖大部分點點在界外）測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差差： m= ( + )零件之間標(biāo)準(zhǔn)偏偏差的確定： 可由測測量系統(tǒng)研究究的數(shù)據(jù)或由由獨立的過程程能力研究決決定。確定每一零件平平均值；找出樣品平均值值極差(RP)；零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差差(P)估計為RPd；零件間變差PVV為5.15RRPd或3.65 RP；代表正態(tài)態(tài)分布的999測量結(jié)果果。總過程變差標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差：t= ( + ) ； 則則 零件間標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差：P ( - ) ；與測量系統(tǒng)重復(fù)復(fù)性及再現(xiàn)性性相關(guān)的容差差的百分比RR&R為5.155*容差100；產(chǎn)品品尺寸的分級級（數(shù)據(jù)分級級）：p/m*1.411或1.411(PV/RR&R)確定定。 PVV

13、=5.155p TV=55.15T第三章 測量系系統(tǒng)研究程序序準(zhǔn)備工作：先計劃將要使用用的方法；確定評價人的數(shù)數(shù)量、樣品數(shù)數(shù)量及重復(fù)讀讀數(shù)：關(guān)鍵尺寸需要更更多的零件和和或試驗；大或重的零件可可規(guī)定較少樣樣品和較多試試驗；從日常操作該儀儀器的人中挑挑選評價人；樣品必須從過程程中選取并代代表其整個工工作范圍；儀器的分辨力應(yīng)應(yīng)允許至少直直接讀取特性性的預(yù)期過程程變差的十分分之一；確保測量方法（即即評價人和儀儀器）在按照照規(guī)定的測量量步驟測量特特征尺寸。測量順序：測量應(yīng)按照隨機(jī)機(jī)順序；評價人不應(yīng)知道道正在檢查零零件的編號；研究人應(yīng)知道正正在檢查零件件的編號，并并相應(yīng)記下數(shù)數(shù)據(jù)； 即：評價價人A，零件件

14、1，第一次次試驗； 評價人B，零零件2，第二二次試驗等；讀數(shù)就取至最小小刻度的一半半；研究工作應(yīng)由知知其重要性且且仔細(xì)認(rèn)真的的人員進(jìn)行；每一位評價人應(yīng)應(yīng)采用相同的的方法（包括括所有步驟）來來獲得讀數(shù)。計量型測量系統(tǒng)統(tǒng)研究指南： A. 確定穩(wěn)定定性用指南：獲得一樣本并確確定其相對于于可追溯標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值；定期（天、周）測測量基準(zhǔn)樣品品35次；XX在 &R 或或 &SS控制圖中標(biāo)標(biāo)繪數(shù)據(jù)；XX確定每個曲線的的控制限并按按標(biāo)準(zhǔn)曲線圖圖判斷失控或或不穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)；計算測量結(jié)果的的標(biāo)準(zhǔn)偏差并并與測量過程程偏差相比較較，確定測量量系統(tǒng)穩(wěn)定性性是否適于應(yīng)應(yīng)用。確定偏倚用指南南： 獨獨立樣本法：獲取一樣本并確確

15、定其相對可可追溯標(biāo)準(zhǔn)的的基準(zhǔn)值；讓一位評價人以以通常的方法法測量該零件件10次；計算這10次讀讀數(shù)的平均值值；通過該平均值減減去基準(zhǔn)值來來計算偏倚： 偏偏 倚 觀測平均值基基準(zhǔn)值 過程程變差6極差 偏偏 倚偏 倚過程變差確定重復(fù)性和再再現(xiàn)性用指南南：常用方法：極差差法、均值和和極差法方方差分析法等等。 極差差法：極差法是一種改改進(jìn)的計量型型量具研究方方法，可迅速速提供一個測測量變異的近近似值。使用兩名評價人人和五個零件件進(jìn)行分析：例：零件評價人A評價人B極差（AB）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10

16、平均極差（R）Ri/5=00.35/55=0.077GR&R=5.15( RR)/d*=5.155(0.077)/1.119=0.3303過程變差0.40%GR&G=1100GRR&G/過程程變差11000.303/00.40=75.5% 均值值和極差法：均值和極差法是是一種提供測測量系統(tǒng)重復(fù)復(fù)性和再現(xiàn)性性估計的數(shù)學(xué)學(xué)方法。重復(fù)性比再現(xiàn)性性大的原因：儀器需要維護(hù)；量具應(yīng)重新設(shè)計計來提高剛度度；夾緊和檢驗點需需要改進(jìn)；存在過大的零件件變差。再現(xiàn)性比重復(fù)性性大的原因：評價人需要更好好的培訓(xùn)如何何使用量具儀儀器和讀數(shù)；量具刻度盤上的的刻度不清楚楚；需要某種夾具幫幫助評價人提提高使用量具具的一致性。研

17、究程序：取等得包含100個零件的一一個樣本，代代表過程變差差的實際或預(yù)預(yù)期范圍；指定評價人A、BB和C，并按按1至10給給零件編號（評評價人不能看看到數(shù)字）；如果校準(zhǔn)是正常常程序中的一一部分，則對對量具進(jìn)行校校準(zhǔn)；讓評價人A隨機(jī)機(jī)測量10個個零件，由觀觀測人記錄結(jié)結(jié)果填入第11行，讓評價價人B和C隨隨機(jī)測量這110個零件，由由觀測人記錄錄結(jié)果填入第第6、11行行，三人測量量時應(yīng)互相不不看對方的數(shù)數(shù)據(jù)；使用不同的隨機(jī)機(jī)順序重復(fù)上上述操作過程程；數(shù)值計算：從第1、2、33行的最大值值減去它們中中的最小值；把結(jié)果記入入第5行。在在第6、7和和8行，111、12和113行重復(fù)這這一步驟，并并將結(jié)果記錄

18、錄在第10和和15行；把填入第5、110和15行行的數(shù)據(jù)變?yōu)闉檎龜?shù)；將第5行的數(shù)據(jù)據(jù)相加并除以以零件數(shù)量，得得到第一個評評價人的測量量平均極差RRa。同樣對第第10和155行的數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行處理得到到Rb和Rc；將第5、10和和15行的數(shù)數(shù)據(jù)（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第第17行，將將它們相加并并除以評價人人數(shù)，將結(jié)果果記為R（所所有極差的平平均值）；將R（平均值）記記入第19和和20行并與與D3和D4相乘得到控控制下限和上上限。注意：如果進(jìn)行22次試驗則，D3為零，D4為3.27。單個極差的上限值（UCLR）填入第19行。小于7次測量的控制下限極差值（LCLR）等于0；使用原來的評價價人和零件重重復(fù)讀取任何何差大于計算算的UCLRR的讀數(shù)，或或剔除那些值值并重新計算算平均值；將行（第1、22、3、6、77、8、111、12和113行）中的的值相加。把把每行的和除除以零件數(shù)并并將結(jié)果填入入表中最右邊邊標(biāo)有“平均值 “的列內(nèi)；將第1、2第33行的平均值值相加除以試試驗次數(shù)。結(jié)結(jié)果填入第44行的Xa格內(nèi)。對第第6，7和88；第11，112和13行行重復(fù)這個過過程，將結(jié)果果分別填入第第9和14行行的Xb，Xc格內(nèi)；將第4、9和114行的平均均值中最大和和最小值填入入第18行中中適當(dāng)?shù)目崭窀裉?，確定它它們的差值，填填入第1