eMSA測量系統(tǒng)第四

測量系統(tǒng)分析

MeasurementSystemAnalysis

第四版2010年6月發(fā)布2023/1/4陳瑞泉1MSA第四版發(fā)生了哪些變化？

與MSA第三版相比，手冊的第四版沒有發(fā)生顯著的變化，只是補充提示了某些分析方法，使讀者更容易理解，同時也對一些使用者的常犯錯誤做了重要的觀念澄清。譬如：澄清MSA與校準的關(guān)系、更清晰地定義測量決策、改進了偏倚和線性內(nèi)容、重寫了高級的MSA技術(shù)（包括破壞性試驗）、計數(shù)型分析的更新、測量的不確定度、APQP和MSA的關(guān)系等等。2023/1/4陳瑞泉22023/1/4陳瑞泉3

本手冊中使用了以下術(shù)語

測量（Measurement)

對某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），以表示它們對于特定特性之間的關(guān)系。該定義由C.Eisenhart(1963)首次提出。賦予數(shù)字的過程被定義為測量過程，而指定的數(shù)值被定義為測量值。

量具（Gage)

任何用來獲得測量結(jié)果的裝置。經(jīng)常是用在工廠現(xiàn)場的裝置，包括通/止規(guī)（go/nogodevice)。

本手冊中使用了以下術(shù)語

測量系統(tǒng)（MeasurementSystem)

對測量單元進行量化或?qū)Ρ粶y的特性進行評估，所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；也就是說，是用來獲得測量結(jié)果的整個過程。我們可以將測量過程看成一個制造過程，其產(chǎn)生的輸出就是數(shù)值（數(shù)據(jù)）。2023/1/4陳瑞泉4本手冊中使用了以下術(shù)語分辨力Discrimination、可讀性Readability、分辨率Resolution別名：最小可讀單位、測量解析度、最小刻度限度或能夠檢測的最小限度，是儀器設(shè)計所確定的固有特性。一個儀器測量或輸出的最小刻度單位，通常被顯示為測量單位。10比1法則。2023/1/4陳瑞泉5本手冊中使用了以下術(shù)語基準值（Referencevalue)某一產(chǎn)品/過程特性可接受的數(shù)值，常被用來代替真值使用。真值(Truevalue)某一產(chǎn)品/過程特性的真實數(shù)值，不可知且無法知道。2023/1/4陳瑞泉62023/1/4陳瑞泉7本手冊中使用了以下術(shù)語位置的變差（Locationvariation)準確度（Accuracy)與真值或可接受的基準值接近的程度。ASTM標準包括了位置及寬度誤差的影響。偏倚（Bias)觀測到的測量值的平均值與基準值之間的差值。8陳瑞泉

準確度和精確度量具A量具B量具CA具有最佳準確度B具有最佳精確度C的準確度好于B比較A和C的表現(xiàn)量具A的均值量具B的均值量具C的均值2023/1/4陳瑞泉9本手冊中使用了以下術(shù)語寬度變差（Widthvariation)精確度（Precision)

一組重復讀數(shù)之間的接近程度，受測量系統(tǒng)隨機誤差的影響。

本手冊中使用了以下術(shù)語穩(wěn)定性(Stability)

隨時間變化的偏倚變化量。也稱為漂移（drift)線性(linearity)

在量具工作量程內(nèi)的偏倚變化量，是多個獨立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系。是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所造成。2023/1/4陳瑞泉10本手冊冊中使使用了了以下下術(shù)語語重復性性(Repeatability)一個評評價者者使用用一種種測量量儀器，對對同一一零件件的某某一特特性進進行多次測測量下下的變變差。。是在固固定的的和已已定義義的測測量條件下下，連連續(xù)（（短期期內(nèi)））多次次測量中的的變差差。通常被被稱為為E.V—設(shè)備變變差(EguipmentVariation)，，設(shè)備(量量具)能力力或系系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部變變差。。2022/12/28陳瑞泉11本手冊中使使用了以下下術(shù)語再現(xiàn)性(Reproducibility)不同評價者者使用相同同的量具，，測量同一個個零件的同同一個特性性的測量平均值值的變差。。通常被稱為為A.V.—評價者變差差(AppraiserVariation)，是系統(tǒng)統(tǒng)的誤差。在ASTME456-96標準中包包括：重復性、實實驗室、環(huán)環(huán)境及評價價者的影響。2022/12/28陳瑞泉12本手冊中使使用了以下下術(shù)語GRR或量量具的重復復性和再現(xiàn)現(xiàn)性(Gage&R)量具的重復復性和再現(xiàn)現(xiàn)性——測量系統(tǒng)重復性和再再現(xiàn)性誤差的聯(lián)合估計計值。測量系統(tǒng)能能力：取決決于所用的的方法，可能包括或不不包括時間間的影響。。測量系統(tǒng)能能力(MeasurementSystemCapability)是測量系統(tǒng)統(tǒng)變差的估估計值。2022/12/28陳瑞泉13本手冊中中使用了了以下術(shù)術(shù)語2022/12/28陳瑞泉14有效解析析度（Effectiveresolution）特定應用用條件下下，一個個測量系系統(tǒng)對過過程變差差的敏感感度。是測量產(chǎn)產(chǎn)品/過過程特性性輸出的的最小計計量單位位。通常被描描述為一一種測量量單位。。敏感度（Sensitivity）能導致可可探測到到的輸出出信號的的最小輸輸入。測量系統(tǒng)統(tǒng)對被測測特性變變化的感感應度。。取決于量量具的設(shè)設(shè)計（分分辨力））、固有有的質(zhì)量量、使用用期間的維修，，以及測測量儀器器與標準準的使用用情況。。通常被描描述為一一種測量量單位。。本手冊中中使用了了以下術(shù)術(shù)語一致性(Consistency)隨時間重重復性變變化的程程度。一致的測測量過程程是在寬寬度（變變差）方面面處于統(tǒng)統(tǒng)計上受受控狀態(tài)態(tài)。均一性(Uniformity)在正常工工作范圍圍內(nèi)重復復性的變化，重重復性的的同義詞詞。2022/12/28陳瑞泉15本手冊中中使用了了以下術(shù)術(shù)語不確定度度(Uncertainty)有關(guān)被測測值的數(shù)數(shù)值估計計范圍，，相信真真值被包包括在該該范圍內(nèi)。。前提是測量系統(tǒng)統(tǒng)必須穩(wěn)穩(wěn)定并且且一致。測量系統(tǒng)統(tǒng)的分析是假設(shè)系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定，并且變差僅僅僅是由普通原原因?qū)е碌??！?022/12/28陳瑞泉162022/12/28陳瑞泉17測量系統(tǒng)的誤誤差測量系統(tǒng)誤差差可以分成五五種類型：偏倚、線性、、穩(wěn)定性、重重復性、再現(xiàn)現(xiàn)性。測量過程變差差:對大多數(shù)測量量過程而言，，總測量變差差通常被描述述為正態(tài)分布。正正態(tài)概率被設(shè)設(shè)想成測量系系統(tǒng)分析的標標準方法。事實上，有一一些測量系統(tǒng)統(tǒng)并不是正態(tài)態(tài)分布，如果果仍假設(shè)該測量系系統(tǒng)為正態(tài)分分布，MSA的分析方法法可能會過高高評價測量系統(tǒng)統(tǒng)誤差;因此此應充分識別別和評價。2022/12/28陳瑞泉18Ⅰ不好的零件永永遠視為不好好的零件Ⅱ可能做出潛在在的錯誤決定定Ⅲ好零件永遠被被視為好零件件“取偽”、“棄真”的過程發(fā)生在在Ⅱ區(qū)域。測量系統(tǒng)誤差差的影響2022/12/28陳瑞泉泉19測量系系統(tǒng)誤誤差的的影響響從位置置的角角度去去考慮慮，偏偏倚、、線性性、穩(wěn)定性性為位位置的的誤差差，如如圖：：針對基基準值值的位位移。。從寬度度的角角度去去考慮慮，重復性性、再再現(xiàn)性性為寬寬度的的誤差。。隨著著寬度度加寬寬，Ⅱ區(qū)域域增大大。2022/12/28陳瑞瑞泉泉20測量量系系統(tǒng)統(tǒng)共共有有的的統(tǒng)統(tǒng)計計特特性性依據(jù)據(jù)用用途途，，每每個個測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)可可能能要要求求具具備備不不同同的的統(tǒng)統(tǒng)計計特特性性，，但但以以下下幾幾個個特特性性應應是是所所有有的的測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)共共有有的的：：1.測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)必必須須處處于于統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制中中，，這這意意味味著著測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的變變差差只只能能由由普普通通原原因因而而不不是是由由特特殊殊原原因因造造成成；；2.測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)的的變變差差必必須須小小于于制制造造過過程程的的變變差差；；3.測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)的的隨隨機機變變差差必必須須小小于于過過程程變變差差和和公公差差帶帶兩兩者者中中最最小小者者，，一一般般為為其其1/10。。2022/12/28陳瑞瑞泉泉21測量量系系統(tǒng)統(tǒng)的的接接受受準準則則對測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)予予以以接接受受的的通通用用準準則則是是：：低于于10%的的誤誤差差—通常常被被認認為為是是一一個個可可接接受受的的測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)。。10%到到30%的的誤誤差差—根據(jù)據(jù)應應用用的的重重要要性性、、測測量量裝裝置置的的成成本本、、維維修修費費用用等等，，可可能能是是可可接接受受的的。。大于于30%誤誤差差—考慮慮為為不不可可接接受受，，應應盡盡各各種種力力量量以以改改進進該該測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)。。另外外，，由由測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)對對過過程程進進行行劃劃分分的的區(qū)區(qū)別別分分類類數(shù)數(shù)（（ndc）應能能大大于于或或等等于于5。。2022/12/28陳瑞瑞泉泉22測量系統(tǒng)統(tǒng)分析計計劃2022/12/28陳瑞泉泉23測量系系統(tǒng)研研究—偏倚2022/12/28陳瑞泉泉24什么是是偏倚倚偏倚是是指對對相同同零件件上同同一特特性的的觀測測的平平均值值與基基準值值的差差異。。它是由由所有有已知知或未未知的的變差差來源源共同同影響響的總總偏差差所造造成。。2022/12/28陳瑞泉25偏倚產(chǎn)生的的原因造成成過過份份偏偏倚倚的的可可能能原原因因有有：：計量量器器具具需需要要校校準準計量量器器具具或或相相關(guān)關(guān)夾夾具具磨磨損損磨損損或或損損壞壞的的基基準準，，基基準準出出現(xiàn)現(xiàn)誤誤差差不適適當當?shù)牡男Ｐ蕼驶蚧蚴故褂糜没鶞蕼试O(shè)設(shè)定定線性性誤誤差差（（譬譬如如測測量量兩兩個個不不同同的的點點，，零零件件的的內(nèi)內(nèi)在在變變差所造成的線線性誤差。））使用了錯誤的的量具不同的測量方方法—設(shè)置、安裝、、夾緊、技術(shù)術(shù)2022/12/28陳瑞泉泉26測量錯錯誤的的特性性（量具具或零零件））變形形環(huán)境變變化—溫度、、濕度度、振振動、、清潔潔的影影響錯誤的的假設(shè)設(shè)，在在應用用常量量上出出錯應用—零件數(shù)數(shù)量、、位置置、操操作者者技能能、疲疲勞、、觀察錯錯誤（（易讀讀性、、視差差）偏倚產(chǎn)產(chǎn)生的的原因因2022/12/28陳瑞泉泉27偏倚的的分析析程序序偏倚的的分析析程序序1.1按按生產(chǎn)產(chǎn)過程程所要要求的的檢驗驗項目目、內(nèi)內(nèi)容和和檢驗驗規(guī)定定，從生產(chǎn)產(chǎn)過程程中選選取一一個零零件作作為樣樣品。。1.2首首先確確定所所檢查查零件件特性性的基基準值值?；鶞手抵祽M盡可能通過過更高高一級級的計計量裝裝置或或在工工具室室、全全尺寸寸檢驗設(shè)備備上確確定。。確定定的讀讀數(shù)應應與量量具R＆R研究究中的的評價人人的觀觀察平平均值值（Xa、Xb、Xc）進行行比較較。2022/12/28陳瑞泉泉28偏倚的的分析析程序序1.3如如果不不可能能按上上述方方法對對樣件件進行行測量量，可可采用用下面的的替代代方法法。在工具具室或或全尺尺寸檢檢驗設(shè)設(shè)備上上對零零件進進行精精密測測量，確確定基基準值值。1.4讓讓一位位評價價人用用正被被評價價的量量具測測量同同一零零件至至少十次次，并并記錄錄結(jié)果果。1.5計計算讀讀數(shù)的的平均均值。。平均均值與與基準準值之之間的的差值值為該測測量系系統(tǒng)的的偏倚倚。2022/12/28陳瑞泉29偏倚的分析析程序1.6計計算出偏倚倚占過程變變差的百分分率：偏倚%=100[|偏倚|/過程變差差]1.7對對偏倚的分分析結(jié)果應應寫出書面面報告。1.8如如果偏倚大大于10%，應進行行原因分析析。2022/12/28陳瑞泉30偏倚的分析析程序1.9偏偏倚過大的的原因可能能是：·基準的誤差差;·零件的磨損損；·量具尺寸不不對；·測量了錯誤誤的特性；；·量具沒有正正確校準；；·評價人量具具使用不當當?shù)取?.10針針對具體體的原因，，采取相應應的措施，，對測量系統(tǒng)進行改改進。2022/12/28陳瑞泉31確定偏倚倚的指南南-獨獨立樣樣件法研究程序序1.選取取一個樣樣件，得得出一個個可追溯溯到相關(guān)關(guān)標準的的基準值。如果果不可能能，選擇擇一件落落在生產(chǎn)產(chǎn)測量范范圍中間間的生產(chǎn)產(chǎn)件，指定定其為偏偏倚分析析的標準準樣本。。在工具具室測量量這個零零件n≧10次，，并計算算出n次次讀數(shù)的的平均值值；把這這個平均均值作為基準值值。2.讓一一個評價價人，以以工作狀狀態(tài)通常常的方法法測量這這個樣件10次次以上。。3.相對對于基準準值，將將數(shù)據(jù)畫畫出直方方圖。評評審直方方圖，確定是否否存在特特殊原因因或出現(xiàn)現(xiàn)異常；；如果沒沒有，繼繼續(xù)分析析。2022/12/28陳瑞泉32確定偏倚的指指南-獨獨立樣件法4.計算該評評價人n個讀讀數(shù)的均值。。公式如右：5.計算可重重復性標準偏偏差。其中d2*可以從附錄c中查到，g＝1，m＝＝n2022/12/28陳瑞泉33確定偏倚的指指南-獨獨立樣件法6.確定偏倚倚的t統(tǒng)統(tǒng)計量：偏倚＝觀測測測量平均值－－基準值其中σr=σ重復性7.如果0落在圍繞繞偏倚值1-置信區(qū)間以以內(nèi)，偏倚在水平是可可接受的。d2，d2*和v可以在附附錄c中查查到，g=1，m=n偏倚

σbt=

2022/12/28陳瑞泉34獨立樣件法—范例計算結(jié)果基準值=6.00，=0.05g=1d2*=3.552022/12/28陳瑞泉35獨立樣件法法—范例一名制造工工程師評價價了一個用用于過程監(jiān)監(jiān)控的新測測量系統(tǒng)。。測量設(shè)備備的一項分分析證明該該測量系統(tǒng)統(tǒng)沒有線性性誤差的問問題，該工工程師只需需對測量系系統(tǒng)的偏倚倚進行研究究和評價。。根據(jù)過程程變差的實實際情況，，他從測量量系統(tǒng)操作作范圍內(nèi)選選取了一個個零件；通通過對該零零件進行了了全尺寸測測量確定了了它的參考考值，然后后由主要操操作者測量量該零件15次。2022/12/28陳瑞泉36獨立樣件法法—范例請計算基準值=6.00，，=0.05g=1d2*=3.552022/12/28陳瑞泉37獨立樣件法法—范例參考值=6.00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偏倚研究用用數(shù)據(jù)2022/12/28陳瑞泉38獨立樣件法法—范例由于0落落在偏倚倚置信度區(qū)區(qū)間內(nèi)（-0.12157，，0.13497）），則結(jié)論是：：假設(shè)這測測量的偏倚倚是可接受受的，即在在實際使用用時，也將將不會帶來來額外的變變差來源。。附表：與平均極差差的分布有有關(guān)的數(shù)值值t分布分位位數(shù)t1-（n）表自由度=df=v=n2022/12/28陳瑞泉泉39確定偏偏倚的的指南南-控制制圖法法如果用用X&R圖或或用X&s圖來衡衡量穩(wěn)穩(wěn)定性性，其其數(shù)據(jù)據(jù)也可可以用用來進進行偏偏倚的的評價價。在在偏倚倚被評評價之之前，，控制制圖分分析應應該表表明這這測量量系統(tǒng)統(tǒng)處于于穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)。具體程程序：：1.取取得一一個樣樣本并并建立立相對對于可可溯源源標準準的基基準值值。如如果這這個樣樣品不不可獲獲得，，選擇擇一個個落在在產(chǎn)品品測量量中程程數(shù)的的生產(chǎn)產(chǎn)零件件作為為偏倚倚分析析的樣樣本。。在工工具間間測量量這個個零件件n≥10次次并計計算這這n個個數(shù)據(jù)據(jù)的均均值。。把這這個均均值作作為“基準值值”。2022/12/28陳瑞瑞泉泉40確定定偏偏倚倚的的指指南南-控控制制圖圖法法2.將將測測量量的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)相相對對于于基基準準值值畫畫出出直直方方圖圖。。評評審審直直方方圖圖，，以以專業(yè)業(yè)知知識識確確定定是是否否存存在在特特殊殊原原因因或或出出現(xiàn)現(xiàn)異異常常。。如如果果沒沒有有，，繼續(xù)續(xù)進進行行分分析析。。3.利利用用測測量量穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的那那些些數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進進行行計計算算。。從從控控制制圖圖得得到到x，，4.從從x減減去去基基準準值值計計算算出出偏偏倚倚，，偏倚倚=x－－基基準準值值5.用用平平均均極極差差計計算算重重復復性性標標準準偏偏差差σ重復復性性=R/d2*（d2*依依據(jù)據(jù)m和和g，，見見附附錄錄c））2022/12/28陳瑞瑞泉泉41確定定偏偏倚倚的的指指南南-控控制制圖圖法法6.確定定偏倚的的t統(tǒng)統(tǒng)計量量（偏倚倚的不確確定度由由σb給出出）其中ɡɡ是g和和m的的乘積，，g代代表子組組容量，，m代表表子組數(shù)數(shù)量。7.如果果0落落在圍圍繞偏倚倚值的1-置信區(qū)區(qū)間內(nèi)，，偏倚在在水平平內(nèi)可被接接受。2022/12/28陳瑞泉42確定偏倚倚的指南南-控控制圖法法確定的水平平依賴于于敏感度度水平，，而敏感感度水平平是用來來評價/控制該該生產(chǎn)過過程并且且與產(chǎn)品品/生產(chǎn)產(chǎn)過程的的損失函函數(shù)（敏敏感度曲曲線）相相關(guān)聯(lián)。。如果水平平不是用用默認值值0.05（95%置置信度））則必須須得到顧顧客的同同意。2022/12/28陳瑞泉43控制圖法法舉例對一個基基準值6.01的零零件進行行穩(wěn)定性性研究（（見MSA手冊冊p72頁圖9），，所有樣樣本（20個子子組）的的總平平均值是是6.021。因而而計算偏偏倚值為為0.011。使用電子子表格和和統(tǒng)計軟軟件，研研究者產(chǎn)產(chǎn)生了數(shù)數(shù)值分析析結(jié)果。。（見表表4））因為0落在在偏倚置置信區(qū)間間（-0.0800，0.1020））內(nèi)，，過程小小組可以以假設(shè)測測量偏倚倚是可以以接受的的，同時時假定實實際使用用不會導導致附加加變差源源。2022/12/28陳瑞泉44控制圖法舉例例2022/12/28陳瑞泉45偏倚研究的分分析如果偏倚在統(tǒng)統(tǒng)計上非0，尋找以下下可能的原因因：標準或基準值值誤差，檢查查標準程序儀器磨損。儀器制造尺寸寸有誤儀器測量了錯錯誤的特性儀器未得到完完善的校準，，評審校準程程序評價人設(shè)備操操作不當儀器修正驗算算不正確46偏倚研究的分分析如果測量系統(tǒng)統(tǒng)偏倚非0，應該可以以通過硬件、、軟件或兩項項同時調(diào)整再再校準達到0，如果偏倚倚不能調(diào)整到到0，也仍然然可以通過改改變程序（如如用偏倚調(diào)整整每個讀數(shù)））使用。由于于存在評價人人較高誤差的的風險，應該該在取得顧客客同意后方可可使用這種方方法。2022/12/28陳瑞泉47測量系統(tǒng)研究究—線性2022/12/28陳瑞泉48什么是線性性？線性—在設(shè)備的預預期操作（（測量）范范圍內(nèi)偏倚倚的不同被被稱為線性性，線性被被認為是關(guān)關(guān)于偏倚大大小的變化化。2022/12/2849線性以各種種形式出現(xiàn)現(xiàn)注意不可接接受的線性性可能以各各種形式出出現(xiàn)。不要要假定一個個常量偏倚倚。2022/12/28陳瑞泉50導致線性的的原因?qū)е戮€性誤誤差的原因因可能包括括：儀器需要校校準，需要要減少校準準時間間隔隔，儀器、設(shè)備備或夾緊裝裝置的磨損損；缺乏維護（（通風、動動力、液壓壓、過濾器器、銹蝕、、清潔）磨損或損壞壞的基準，，基準出現(xiàn)現(xiàn)誤差；校準不當、、儀器質(zhì)量量差或應用用錯誤的量量具；不同的測量量方法—設(shè)置、安裝裝、夾緊、、技術(shù)；量具或零件件隨零件尺尺寸變化的的變形；違背假定，，在應用常常量上出錯錯，零件尺寸、、位置、操操作者技能能、疲勞、、觀察錯誤誤等。2022/12/28陳瑞泉51線性研究實實例研究實例一名工程師師希望對過過程采用新新測量系統(tǒng)統(tǒng)。作為PPAP的的一部分，，需要評價價測量系統(tǒng)統(tǒng)的線性。。1.基于以以證明的過過程變差，，在測量系系統(tǒng)的全部部工作量程程范圍內(nèi)選選取了g≧≧5個零件件。2.通過對對每個零件件進行全尺尺寸檢驗從從而確定它它們的參考考值。3.然后由由主要操作作者對每個個零件測量量m≧10次。在分分析中，這這些零件是是隨機抽取取的。2022/12/28陳瑞泉52線性研究實實例線性研究數(shù)數(shù)據(jù)2022/12/28陳瑞泉53線性研究實實例4.計算每每次測量的的零件偏倚倚及零件偏偏倚均值。。5.在線性性圖上畫出出單值偏倚倚和相關(guān)基基準值的偏偏倚均值（見圖）2022/12/28陳瑞瑞泉泉54線性性研研究究實實例例線性研究數(shù)據(jù)據(jù)的分析2022/12/2855線性研究數(shù)據(jù)據(jù)線性研究作圖分析2022/12/2856線性計算6.用下面等等式計算和畫畫出最佳擬合合線和置信帶帶：2022/12/28陳瑞泉泉57線性計計算對于給給定的的Xo，水平置置信帶帶是：：2022/12/2858線性計計算擬合優(yōu)優(yōu)度可可用來來推斷斷偏倚倚與基基準值值之間間的線線性關(guān)關(guān)系。。我們們可以以從它它得出出它們們之間間是否否有線線性關(guān)關(guān)系的的結(jié)論論，如如果有有，是是否可可接受受。2022/12/28陳瑞泉泉59線性計計算線性是是由最最佳擬擬合直直線的的斜率率而不不是擬擬合優(yōu)優(yōu)度（R2）的值值確定定的。。一般般地，，斜率率越低低，量量具線線性越越好；；相反反斜率率越大大，量量具線線性越越差。。2022/12/28陳瑞泉泉60測量系系統(tǒng)研研究—穩(wěn)定性性2022/12/28陳瑞泉泉61測量系系統(tǒng)研研究—穩(wěn)定性性穩(wěn)定性性（或或飄移移）是是指在在一段段長期期時間間下，，用相相同的的測量量系統(tǒng)統(tǒng)對同同一基基準或或零件件的同同一特特性進進行測測量所所獲得得的總總變差差。也也就是是說，，穩(wěn)定定性是是這整整個個時間間的偏偏倚變變化。。2022/12/28陳瑞泉泉62造成不穩(wěn)定定性的可能能因素儀器需要校校準，縮短短校準周期期，儀器、設(shè)備備或夾具的的磨損；正常的老化化或損壞；；維護保養(yǎng)不不好——空氣、動力力、過濾器器、塵土、、清潔；基準件的磨磨損或損壞壞，基準件件的誤差；；不適當?shù)男Ｐ驶蚴褂糜没鶞试O(shè)定定；儀器質(zhì)量不不好-設(shè)設(shè)計或符合合性；不同的測量量方法-作作業(yè)準備備、加緊、、加載、技技巧；環(huán)境變化-溫度、濕濕度、振動動、清潔；；應用-零零件數(shù)量、、操作者技技能、疲勞勞、觀測誤誤差等。2022/12/28陳瑞泉63進行研究的的方法取得一樣件件并建立其其可追溯到到相關(guān)標準準的參考值值。如果無無法取得這這樣的樣件件，則選擇擇一件落在在生產(chǎn)測量量范圍中間間的生產(chǎn)零零件，指定定它為基準準樣件以進進行穩(wěn)定性性分析。跟跟蹤測量系系統(tǒng)穩(wěn)定性性時，不要要求該已知知的參考值值。以一定的周周期基礎(chǔ)（（每天或每每周）測量量基準件3～5次。抽樣樣的數(shù)量和和頻率應該該取決于對對測量體系系統(tǒng)的認識識：包括要要求重新校校準或維修修的頻率如如何、使用用測量系統(tǒng)統(tǒng)的頻率，，以及操作作條件的重重要性等。。應該在不不同條件下下取得多次次讀值，以以代表測量量系統(tǒng)的實實際使用情情況。將數(shù)據(jù)按時時間順序畫畫在均值極極差或均值值標準差圖圖上。2022/12/28陳瑞泉64進行研究究的方法法結(jié)果分析析-圖示示法建立控制制限，使使用控制制圖分析析法來評評價是否否有不受受控或不不穩(wěn)定的的情況。。結(jié)果分析析-數(shù)值值法除了通常常的控制制圖分析析法外，，沒有用用于穩(wěn)定定性分析析的特定定數(shù)值分分析或指指數(shù)。2022/12/28陳瑞泉65進行研究究的范例例為了確定定某一新新測量儀儀器的穩(wěn)穩(wěn)定性是是否可為為接受，，研究小小組選取取了生產(chǎn)產(chǎn)過程輸輸出范圍圍中接近近中間值值的一個個零件。。該零件件被送到到了測量量試驗室室，經(jīng)測測量參考考值確定定為6.01。。小組每每班次測測量該零零件5次次，共測測量了四四周（20個子子組）；；收集到到所有數(shù)數(shù)據(jù)后，，畫出了了均值極極差圖。。2022/12/28陳瑞泉66進行研究究的范例例2022/12/28陳瑞泉67進行研究究的范例例控制圖分分析表明明該測量量過程處處于穩(wěn)定定狀態(tài)，，因為沒沒有明顯顯可見的的特殊原原因結(jié)果果發(fā)生。。這控制圖圖的標準準偏差的的估計值值是R/d2。2022/12/28陳瑞泉68測量系統(tǒng)統(tǒng)重復性性和再現(xiàn)現(xiàn)性分析析（R&R）2022/12/28陳瑞泉69什么是重重復性？？傳統(tǒng)上把把重復性性看作“評價人內(nèi)內(nèi)變異性性”。重復性性是由一個評價價人，采采用同一一種測量量儀器，，多次測測量同一一零件的的同一特特性時獲獲得的測測量變差差。它是設(shè)備備本身固有的的變差或或性能。。重復性一一般指儀儀器的變變差（EV）。。事實上，，重復性性是從規(guī)規(guī)定的測測量條件件下連續(xù)續(xù)試驗得得到的普普通原因因（隨機機誤差））變差。。當測量量環(huán)境是是固定的的，并并且被規(guī)規(guī)定了—即固定的零件件、儀器、標標準、方法、、操作者、環(huán)環(huán)境和假設(shè)時時，對于重復復性最好的術(shù)術(shù)語是系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部變差。2022/12/28陳瑞泉70什么是重復性性？重復性是由一一個評價人，，采用同一種種測量儀器，，多次測量同一一零件的同一一特性時獲得得的測量變差差。2022/12/28陳瑞泉71重復性不好的的可能原因是是什么？重復性不好的的可能原因包包括：·零件內(nèi)部：形形狀、位置、、表面加工、、錐度、樣品品的一致性問問題；·儀器內(nèi)部：磨磨損、設(shè)備和和夾緊裝置故故障、質(zhì)量差差或維護不當當；·基準內(nèi)部：質(zhì)質(zhì)量、級別、、磨損；·方法內(nèi)部：：在設(shè)置、技技術(shù)、零位調(diào)調(diào)整、夾緊、、點密度的變變差；·評價人內(nèi)部：：技術(shù)、缺乏乏經(jīng)驗、操作作技能、培訓訓、疲勞、感感覺；·環(huán)境內(nèi)部：溫溫度、濕度、、振動、亮度度、清潔度的的短期起伏變變化；·違背假定：在在穩(wěn)定、正確確操作方面；；·儀器設(shè)計或方方法缺乏穩(wěn)健健性，一致性性不好；·應用錯誤的量量具；·（量具或零件件）變形，硬硬度不足；·應用-零件尺尺寸、位置、、操作者技能能、疲勞、觀觀察誤差（易易讀性、視差差）。72什么么是是再再現(xiàn)現(xiàn)性性？？傳統(tǒng)統(tǒng)上上把把再再現(xiàn)現(xiàn)性性看看作作“評價價人人之之間間”的變變異異。。再再現(xiàn)現(xiàn)性性通通常常定定義義為為由由不不同同的的評評價價人人，，采采用用相相同同的的測測量量儀儀器器，，測測量量同同一一零零件件的的同同一一特特性性時時測測量量平平均均值值的的變變差差。。ASTM（（美美國國實實驗驗及及材材料料協(xié)協(xié)會會））的的定定義義超超出出上上述述定定義義范范圍圍，，它它不不僅僅包包括括評評價價人人不不同同，，而而且且量量具具、、實實驗驗室室和和環(huán)環(huán)境境（（溫溫度度、、濕濕度度））也也不不同同，，同同時時再再現(xiàn)現(xiàn)性性計計算算中中還還包包括括重重復復性性。。2022/12/28陳瑞泉73再現(xiàn)性錯錯誤的潛潛在原因因再現(xiàn)性錯錯誤的潛潛在原因因包括：：零件（樣樣品）之之間：：使用相相同的儀儀器、操操作者和和方法，，測量零零件為A、B、、C時所所造成的的均值差差；儀器之間間：同樣樣的零件件、操作作者和環(huán)環(huán)境，使使用儀器器為A、B、、C時所所造成的的均值差差；標準之間間：測量量過程中中不同的的設(shè)定標標準的平平均影響響；方法之間間：改變變點密度度，手動動與自動動系統(tǒng)相相比，零零點調(diào)整整，夾持持或加緊緊方法等等導致的的的均值值差；評價人之之間：：不同評評價人A、B、、C在培培訓、技技術(shù)、技技能和經(jīng)經(jīng)驗方面面的不同同所造成成的均值值差。對對于產(chǎn)品品及過程程中使用用一臺手手動測量量儀器的的情況，，常進行行這種研研究。2022/12/28陳瑞泉泉74再現(xiàn)性性錯誤誤的潛潛在原原因環(huán)境之之間：：在A、B、C不同同的時時間段段內(nèi)測測量，，由于于環(huán)境境變化化引起起的均值值差。。對較較高自自動化化系統(tǒng)統(tǒng)在產(chǎn)產(chǎn)品和和過程程中的的測量量系統(tǒng)統(tǒng)常進進行這這種研究究；違背研研究中中的假假定；；儀器設(shè)設(shè)計或或方法法缺乏乏穩(wěn)健健性；；操作者者的訓訓練效效果；；應用-零件件尺寸寸、位位置、、觀察察誤差差（易易讀性性、視視差））。需要說說明ASTM采采用的的定義義與MSA手手冊的的定定義有有不同同之處處。按照ASTM標標準，，設(shè)備備保持持在原原有狀狀態(tài)時時（一一名操操作者者，一一個量量具，，小段時時間內(nèi)內(nèi)），，重復復性就就會是是好的的，而而再現(xiàn)現(xiàn)性則則體現(xiàn)現(xiàn)更典典型的的，有有多種來來源的的變差差的操操作環(huán)環(huán)境。。2022/12/28陳瑞泉75量具R&R或GRR量具R&R是重復性性和再現(xiàn)性性合成變差差的一個估估計。換句句話說，GRR等于于系統(tǒng)內(nèi)部部和系統(tǒng)之之間的方差差的總和。。2022/12/28陳瑞泉76測量系統(tǒng)分析析—R&R對量具重復性性和再現(xiàn)性的的分析方法有有多種，此處處規(guī)定均值和和極差法的分分析方法。值值得注意的是是，均值和極極差分析方法法忽略了被測測量的對象零零件的內(nèi)變差差（如零件的的圓度、錐度度、平面度等等）。均值和極差法法（X＆R））是一種提供供測量系統(tǒng)重重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性估計的數(shù)數(shù)學方法。不不象極差法，，它允許把測測量系統(tǒng)分成成兩部分，重重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性，而不是是它們的交互互作用。2022/12/28陳瑞泉77測量系統(tǒng)分析析—R&R均值和極差法法（X＆R））由分析人員從從現(xiàn)場抽取10個零件，，作為樣本，，代表過程變變差的實際或或預期范圍。。指定三位在生生產(chǎn)中實施測測量的檢驗人人員作為評價價人。對抽取取的10個個零件進行編編號，評價人人應不能看到到這些編號。。2022/12/28陳瑞泉78測量系統(tǒng)分析析—R&R均值和極差法法（X＆R））請評價人A以以隨機的順序序測量抽取的的10個零件件，由分析人人員依據(jù)零件件的編號將測測量結(jié)果記錄錄在《量具重重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性數(shù)據(jù)表》》上。請評價價人B和C分分別對這10個零件按隨隨機的順序進進行測量，并并讓他們互不不知道對方的的測量結(jié)果。。由分析人員員將評價人B和C的測量量結(jié)果分別按按《量具重復復性和再現(xiàn)性性數(shù)據(jù)表》的的對應關(guān)系填填寫記錄數(shù)據(jù)據(jù)。2022/12/28陳瑞泉79測量系統(tǒng)分析析—R&R均值和極差法法2022/12/28陳瑞泉80收集數(shù)據(jù)后的的計算依據(jù)表格《量量具重復性和和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)據(jù)表》進行計計算。a）用第1、、2、3行中中的最大值減減去它們中的的最小值，把把結(jié)果記記入入第第5行行。。用用第第6、、7、、8行行中中的的最最大大值值減減去去它它們們中中的最最小小值值，，把把結(jié)結(jié)果果記記入入第第10行行。。用用第第11、、12、、13行行中中的最最大大值值減減去去它它們們中中的的最最小小值值，，把把結(jié)結(jié)果果記記入入第第15行行；；b））把把填填入入5、、10、、15行行的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)變變?yōu)闉檎龜?shù)數(shù)；；c））把把第第5行行的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)相相加加并并除除以以零零件件數(shù)數(shù)量量，，得得到到評評價價人人A的的測量量平平均均極極差差Ra。同同樣樣對對第第10行行、、第第15行行的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進進行行處理理得得到到Rb和Rc；2022/12/28陳瑞泉81測量系統(tǒng)統(tǒng)分析—R&R均值和極極差法（（X＆R）d）將第第5、10、15行的的測量平平均極差差（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記記到第17行，，將它們們相加并并除以評評價人數(shù)數(shù)，將結(jié)結(jié)果記為為R（所所有極差差的平均均值）；；e）將R（所有有極差的的平均值值）記入入第19行、20行并并與D3和D4（控制圖圖常數(shù)））相乘，，得到極極差圖的的控制下下限和上上限。如如果進行行2次實實驗則D3值為零，，D4值為3.27。。將計算算出的單單個極差差的上限限值（UCLR）填入第第19行行。少于于7次測測量的控控制下限限極差值值（LCLR）等于零零。2022/12/28陳瑞泉82測量系統(tǒng)統(tǒng)分析—R&R均值和極極差法（（X＆R）f）以計計算出的的極差上上限值（（UCLR）為對照照，對那那些大于于計算極極差的數(shù)數(shù)據(jù)進行行分析并并采用原原來的量量具、零零件和評評價人重重新進行行實驗，，或剔除除那些數(shù)數(shù)據(jù)并重重新計算算平均值值；根據(jù)據(jù)修改過過的樣本本容量重重新計算算所有極極差的平平均值R及極差差的上限限值（UCLR）；這樣樣做的目目的是糾糾正造成成失控狀狀態(tài)的特特殊原因。g）將1、2、、3/6、7、、8/11、12、13行中中數(shù)值相相加。把把每行數(shù)數(shù)值之和和除以零零件數(shù)并并將結(jié)果果填入《《量具重重復性和和再現(xiàn)性性數(shù)據(jù)表表》中最最右邊“平均值”欄內(nèi)。2022/12/28陳瑞泉泉83測量系系統(tǒng)分分析—R&R均值和和極差差法（（X＆＆R））h）將將第1、2、3行的的“平均值值”相加，，除以以實驗驗次數(shù)數(shù)，并并將結(jié)結(jié)果填填入第第4行行的Xa欄內(nèi)。。同樣樣，將將第6、7、8行的的“平均值值”相加，，將11、、12、13行行的“平均值值”相加，，然后后分別別除以以實驗驗次數(shù)數(shù)，并并將結(jié)結(jié)果填填入第第9行行、14行行的Xb、Xc欄內(nèi)。。i）將將第4行、、第9行、、第14行行的平平均值值中的的最大大值和和最小小值相相減，，將差值值填入入第18行行中標標有XDiff的欄內(nèi)內(nèi)。j）將將每個個零件件的所所有測測量值值相加加并除除以總總的測測量次次數(shù)（（實驗驗次數(shù)乘以以評價價人數(shù)數(shù)）；；將結(jié)結(jié)果填填入第第16行零零件平平均值值的欄欄中。。用此行行中最最大的的零件件平均均值減減去最最小的的零件件平均均值，，求出出零件平均均值的的極差差Rp，也填填入表表格16行行最右右邊的的“平均值值”欄內(nèi)。。2022/12/28陳瑞泉泉84測量系系統(tǒng)分分析—R&R均值和和極差差法（（X＆＆R））k）將將所有有極差差的平平均值值R，，平均均值中中的最最大值值和最最小值值之差差Xdiff和零件件平均均值的的極差差Rp的計算算結(jié)果果轉(zhuǎn)填填入《《量具具重復復性和和再再現(xiàn)性性報告告》表表格。。l）填填寫表表格《《量具具重復復性和和再現(xiàn)現(xiàn)性報報告》》文頭頭所要要求的的內(nèi)容容。m）在在表格格左邊邊標有有“測量系統(tǒng)分分析”的欄內(nèi)，依依據(jù)給定的的公式，選選擇適當?shù)牡膮?shù)，進進行計算。。n）在表格格右邊標有有“總變差%”的欄內(nèi)，依依據(jù)給定的的公式進行行計算。o）檢查計計算結(jié)果，，確認沒有有計算和其其它錯誤。。2022/12/28陳瑞泉85三個重要要的數(shù)值值“R”將第5、、10、、15行的測量量平均極極差（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第第17行，將它它們相加加并除以以評價人人數(shù)，將將結(jié)果記記為“R”（所有極極差的平平均值））；“XDIFF”將第4行行、第9行、第第14行的平均均值中的的最大值值和最小值相相減，將將差值填填入第18行中標有有XDIFF的欄內(nèi)。?！癛p”用16行中最大大的零件件平均值值減去最最小的零零件平均均值，求出零件件平均值值的極差差Rp。2022/12/28陳瑞泉86測量系統(tǒng)統(tǒng)分析—R&R均值和極極差法（（X＆R）結(jié)果—數(shù)值分析析根據(jù)《量量具重復復性和再再現(xiàn)性報報告》的的計算結(jié)結(jié)果，對對設(shè)備變變差、評評價人變變差、重重復性和和再現(xiàn)性性變差、、零件變差差占整個個測量系系統(tǒng)的過過程變差差的百分分比進行行評價，以以確定測測量系統(tǒng)統(tǒng)是否被被允許用用于預期期的測量量用途。87測量系統(tǒng)統(tǒng)分析—R&R均值和極極差法2022/12/28陳瑞泉88測量系統(tǒng)統(tǒng)分析—R&R均值和極極差法（（X＆R）量具重復復性和再再現(xiàn)性（（R＆R）的可可接受性性準則是是：a．低于于10%的誤差差——測量系統(tǒng)統(tǒng)可接受受；b．10%至30%的的誤差——根據(jù)應用用的重要要性，量量具成本，維維修的費費用等考考慮，可可能是可可接受的的；c．大于于30%的誤差差——測量系統(tǒng)統(tǒng)需要改改進；進進行各種努力力發(fā)現(xiàn)問問題并改改正。2022/12/28陳瑞泉89測量系統(tǒng)統(tǒng)分析（（MSA）計數(shù)型測測量系統(tǒng)統(tǒng)研究2022/12/28陳瑞泉90計數(shù)型測量系系統(tǒng)研究計數(shù)型測量系系統(tǒng)屬于測量量系統(tǒng)中的一一類，是一種測量數(shù)值為為有限的分類類數(shù)量的測量量系統(tǒng)，它與與測量結(jié)果是連續(xù)續(xù)值的計量型型測量系統(tǒng)不不同。最常見見的是通過/不通通過量具，只只可能有兩個個結(jié)果；其它它的計數(shù)型測量系統(tǒng)統(tǒng)，如目視標標準，可能產(chǎn)產(chǎn)生5～7個分級，如非常好好、好、一般般、差、非常常差等。MSA前面所介紹的分分析方法不能能被用來評價價這樣的系統(tǒng)統(tǒng)。2022/12/28陳瑞泉91計數(shù)型測量系系統(tǒng)研究計數(shù)型量具的的特點是，把把每一個零件件同一個特定定的限定值進進行比較。。如果滿足限限定值就接受受這個零件，，反之拒絕零零件（如通過過/不通過量量具）。多數(shù)數(shù)這種類型的的量具以一套套標準零件為為基礎(chǔ)進行設(shè)設(shè)定接受與拒拒絕。與計量型量具具不同的是，，這個計數(shù)型型量具不能指指出一個零件件有多好或多多壞，只能指指出零件可接接受或拒絕。。2022/12/28陳瑞泉92計數(shù)型測量系系統(tǒng)研究-范范例2022/12/28陳瑞泉泉93計數(shù)型型測量量系統(tǒng)統(tǒng)研究究-范范例表格中中的“1”指定為為可可接受受判斷斷，“0”指定為為不可可接受受判斷斷。表表格中中的基基準判判斷和和計量量基準準值不不預先先確定定。表表格中中的“代碼”列還用用“-”、“+”、“x”顯示了了零件件是否否在第第Ⅲ，，Ⅱ，，Ⅰ，，區(qū)域域。2022/12/28陳瑞泉泉94計數(shù)型型測量量系統(tǒng)統(tǒng)研究究-范范例假設(shè)檢檢驗分分析-交叉叉表方方法由于研研究人人員不不知道道零件件的基基準判判斷值值，他他們開開發(fā)了了交叉表比比較每每個評評價人人之間間的差差異。。2022/12/28陳瑞泉泉952022/12/28陳瑞泉泉96表中（（期望望的計計算））值的的計算算過程程如下下：(44+3)(3+97)/150=31.3(6+97)(97+3)/150=68.7(3+44)(44+6)/150=15.7(97+6)(6+44)/150=34.32022/12/28陳瑞泉972022/12/28陳瑞泉98計數(shù)型測測量系統(tǒng)統(tǒng)研究-范例上述這些些表格的的目的是是確定評