測量系統(tǒng)在MINIAB中的運用

實例測量系統(tǒng)分析MeasurementSystemAnalysis

一、計量型測量系統(tǒng)分析

二、計數(shù)型測量系統(tǒng)分析

三、計數(shù)型數(shù)據(jù)性能曲線（偏倚）

四、在線量具GageR&R

五、如何針對GageR&R運用保護帶

六、量具校準和使用GR&R分析的三種方法極差法：短期方法，快速的近似值均值—極差法：長期方法，將變差分解為重復性和再現(xiàn)性。ANOVA分析法：標準的統(tǒng)計技術，可將變差分為四類：零件、評價人、零件與評價人之間的相互作用，以及量具造成的重復誤差?？焖貵R&R（極差法）極差法：極差法是一種改良的計量型量具的研究，它可迅速提供一個測量變差的近似值。●只能提供測量系統(tǒng)的整體概況●不能將變差分為重復性和再現(xiàn)性?！袼湫偷暮锰幘褪强焖贆z查驗證GRR是否發(fā)生了變化。典型的極差法：2個評價人5個零件兩個評價人各將每個零件測量一次。計算極差的和與平均極差。通過將平均極差均值乘以1/d2*(d2可以查表找到m=2,g=5).平均極差==(2+1+1+2+1)/5=7/5=1.4GR&R=/d2=1.4/1.19=1.176%GageR&R=GR&R/過程標準差*100%=1.176/3.33*100%=35.315%極差法-示例d常數(shù)表制造過程標準差=3.33R=

最大值-最小值R零件操作員1操作員2極差(R)14222341367145725981極差之和7平均極差1.4RRR結論的正確性80%極差法能夠潛在的檢測出測量系統(tǒng)為不可接受的概率:樣本容量為5結論正確性80%樣本容量為10結論正確性90%練習：3min零件號操作員A操作員B極差(A,B)10.850.80

20.750.70

31.000.95

40.450.55

50.500.60

過程標準差=0.0777計算結果均值—極差法：●是一種可同時對測量系統(tǒng)提供重復性和再現(xiàn)性的評估值的研究方法?！衽c極差法不同，它可以將測量系統(tǒng)的變差分成兩個部分：

重復性再現(xiàn)性●不能確定他們兩者之間的交互作用。均值-極差法均值-極差（X-R）法是確定測量系統(tǒng)的重復性和再現(xiàn)性的數(shù)學方法，主要步驟如下：1選擇3個測量人（A,B,C）和10個測量樣品(典型)。

●測量人應有代表性，代表經(jīng)常從事此項測量工作的QC人員或生產(chǎn)線人員

●10個樣品應在過程中隨機抽取，可代表整個過程的變差，否則會嚴重影響研究結果。2校準量具3測量，讓三個測量人對10個樣品的某項特性進行測量，每個樣品每人測量三次，將數(shù)據(jù)填入表中。試驗時要遵循以下原則：●盲測原則1：對10個樣品編號，每個人測完第一輪后，由其他人對這10個樣品進行隨機的重新編號后再測，避免主觀偏向?！衩y原則2：三個人之間都互相不知道其他人的測量結果。4結果分析極差評價人/試驗#零件平均值12345678910

A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.201.99-1.25

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

均值

B10.08-0.471.190.01-0.56-0.20.47-0.631.80-1.68

20.25-1.220.941.03-1.200.220.550.082.12-1.62

30.07-0.681.340.2-1.280.060.83-0.342.19-1.50

均值

極差

C10.04-1.380.880.14-1.46-0.290.02-0.461.77-1.49

2-0.11-1.131.090.20-1.07-0.670.01-0.561.45-1.77

3-0.15-0.960.670.11-1.45-0.490.21-0.491.87-2.16

均值

極差

零件均值

*2次試驗D4=3.27，3次試驗D4=2.58。UCLR代表了單個極差的控制限。將那些超出控制限的點圈出，識別原因并糾正。使用與開始時相同的評價人及單位重復這些讀數(shù)，或除去某些值并從保留的觀察值重新獲得平均值，重新計算極差。

在進行其其他統(tǒng)計計分析之之前，應應先使用用圖表工工具對數(shù)數(shù)據(jù)進行行系統(tǒng)的的篩選。從而找到到變差明明顯特殊殊原因。結果分析析-圖示法極差圖極差圖-非層疊極差圖-層疊●在包括平平均極差差和控制制限的標標準的極極差圖上上畫出了了由每個個評價人對每每個零件件測量的的多個讀讀數(shù)范圍圍。從畫畫在圖中中得出的的數(shù)據(jù)分分析可以得出出很多有用用的解釋。。如果所有有的極差都都受控，則則所有評價人的工作作狀態(tài)是相相同的，可可以認為每每人重復測測量的重復復性是一致的?！袢绻粋€評評價人不受受控，說明明他的方法法與其他人人不同。如如果所有評價人人都不受控控，則測量量系統(tǒng)對評評價人的技技術很敏感感，需要改善以獲得得有用的數(shù)數(shù)據(jù)。●極差圖可以以幫助我們們確定：與與重復性相相關的統(tǒng)計計控制，測測量過程中評價價人之間對對每個零件件的一致性性?！褚陨蠄D形的的評審顯示示評價人之之間變異性性是不同的的，應分析析并消除其影響響。從圖中我們們可以獲取取什么信息息？均值圖均值圖-非層疊均值圖-層疊少于一半的的點落在控控制限外邊邊：測量系統(tǒng)缺缺乏足夠的的分辨率樣本不能代代表期望的的制造過程程變差。多于一半的的點落在控控制限外邊邊，測量系統(tǒng)能能夠充分探探測零件之之間的變差差測量系統(tǒng)能能夠提供對對過程分析析和過程有有用的信息息。AB那組數(shù)據(jù)可可以接受？？R=(RA+RB+RC)/3XDIFF=Max{XA,XB,XC}-Min{XA,XB,XC}重復性--設備變差EV=RK1再現(xiàn)性--測驗人變差差AV=(XDIFFK2)2-(EV2/nr)過程變差PV=RPK3R&R=(EV2+AV2)總變差TV=(R&R2+PV2)%EV=EV/TV%AV=AV/TV%R&R=R&R/TV%PV=PV/TVP/T=R&R/Tolerancen=樣品品個個數(shù)數(shù)r=每個個人人對對每每個個樣樣品品的的試試驗驗次次數(shù)數(shù)rK1234.563.05K2233.652.70測試試人人數(shù)數(shù)nK3789101.821.741.671.62K1=6/d*2*AV計算算中中，，如如根根號號下下出出現(xiàn)現(xiàn)負負值值，，AV取值0結果分析—計算計算公式：TV或T：總變差（TotalVariation）制造系統(tǒng)變差差與測量系統(tǒng)統(tǒng)變差的合成成，用標準差差表示。若所所選樣本能代表實實際的制造過過程變差范圍圍，其計算公公式如下：零件間變差(Part-to-partVariation)零件間的差異異是制造系統(tǒng)統(tǒng)造成的，因因此，如果所所選樣本能代代表實際的制造過過程變差范圍圍，PV就是制造系統(tǒng)統(tǒng)變差的標準準差。PV=RP/d2*=RP×K3PV的計算中必須須消除測量系系統(tǒng)的影響。。它是通過如如下的計算來達到的：評評價人A測量了1號零件3次，對其取平平均，就消除除了量具具的影影響，，評價價人B、C同理取取平均均，再再將三三人的的均值值取平均，，就消消除了了人的的影響響測量系系統(tǒng)的的雙性性GR&R的計算算如果總總過程程變差差由SPC控制圖圖中已已知，，并且且其值值以6為基礎礎，則它可可以取取代量量具研研究總總變差差（TV）。由由下列列兩個個等式式完成成：1）2）這兩個個值（（TV和PV）可以替替代前前面的的計算算值。。ANOVA分析法法：標標準準的統(tǒng)統(tǒng)計技技術，，可將將變差差分為為四類類：零零件件、評評價人人、零零件與與評價價人之之間的的相互互作用用，以以及量量具具造成成的重重復誤誤差。。使用Mintab分析2011-1-17樣品必必須從從實際際生產(chǎn)產(chǎn)檢驗驗過程程中選選擇，，并考考慮盡盡可能能代表表實際際生產(chǎn)產(chǎn)中存存在的的所有有產(chǎn)品品變差差（可可根據(jù)據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)特性性在一一天或或幾天天內生生產(chǎn)出出的產(chǎn)產(chǎn)品抽抽出））；如果一個個量具適適用于多多個規(guī)格格產(chǎn)品的的尺寸/特性測量量，在做做該量具具的MSA分析時，，應選擇擇其中一一個過程程變差最最小的規(guī)規(guī)格產(chǎn)品品作為樣樣品以避避免過大大的零件件變差造造成分析析結果的的不準確確；給每個樣樣品編號號并加上上標簽，，但要避避免測試試操作人人員事先先知道編編號以確確保按隨隨機順序序測量;抽取數(shù)量量是10個零,至少2個作業(yè)者者(推薦3個),同一個零零件至少少測2次(推薦3次)2011-1-17數(shù)據(jù)的輸輸入可直直接輸入入變動的的尾數(shù)2011-1-17僅應用于于非破壞壞性測量量分析2011-1-17對應雙擊擊可以得到到作業(yè)者者和零件件間的交交互作用用,會至結果果不一樣樣2011-1-172011-1-17這是MINI-TAB默認的不不用改過程公差差在這里里選填點確定得得結果2011-1-17先確認每每個圖形形是否正正常再看結果果數(shù)據(jù)2011-1-17Xbar圖至少有有一半的的點落在在控制線線外，幫幫助識別別不正常常的測量量分辯率率/穩(wěn)定性用“嵌套”研究法無無得到此此圖R圖應受控控，否則則重復、、分辯率率和穩(wěn)定定性有問問題如果只有有一個作作業(yè)者無無法得到到此圖這個應該該大這個應該該小2011-1-172011-1-172011-1-172011-1-172011-1-17重復性和和再現(xiàn)性性的影響響要這個方方差，對對底盤和和安全件件方差≤10%接收，特別情況況經(jīng)客戶戶認可≤20%接收分級數(shù)應應大于等等5，否則意味味著你的的測量系系統(tǒng)不能能探測部部分零件件間的差差異。改改善：增增加分辯辯率P值小于0.05表示量具具能夠區(qū)區(qū)分零件件間的差差異(零件是顯顯著的)P值小于0.05表示量具具能夠區(qū)區(qū)分作業(yè)業(yè)者(作業(yè)者影影響是顯顯著的)P值大于0.05表示零件件和作業(yè)業(yè)者之間間交互不不顯著●零件內部部（抽樣樣樣本））：形狀狀、位置置、表面面光度、、錐度、、樣本的的一致性性●儀器內部部：維修修、磨損損、設備備或夾具具的失效效、質量量或保養(yǎng)養(yǎng)不好●標準內部部：質量量、等級級●方法內部部：作業(yè)業(yè)準備、、技巧、、歸零、、固定、、夾持、、點密度度的變差差●評價人內內部：技技巧、位位置、缺缺乏經(jīng)驗驗、操作作技能或或培訓、、意識、、疲勞●環(huán)境內部部：對溫溫度、濕濕度、振振動、清清潔的小小幅度波波動●缺乏穩(wěn)健健的儀器器設計或或方法，，一致性性不好●量具誤用用●失真（量量具或零零件）、、缺乏堅堅固性●應用—零件數(shù)量量、位置置、觀測測誤差（（易讀性性、視差差）造成重復復性變差差的可能能原因：：造成再現(xiàn)現(xiàn)性誤差差的潛在在原因●零件之間間（抽樣樣樣本））：使用用相同的的儀器、、操作者者和方法法測量A、B、C零件類型型時的平平均差異異?！駜x器之間間：在相相同零件件、操作作者和環(huán)環(huán)境下使使用A、B、C儀器測量量的平均均值差異異。注意意：在這這種情況況下，再再現(xiàn)性誤誤差通常常還混有有方法和和/或操作者者的誤差差。●標準之間間：在測測量過程程中，不不同的設設定標準準的平均均影響。。●方法之間間：由于于改變測測量點密密度、手手動或自自動系統(tǒng)統(tǒng)、歸零零、固定定或夾緊緊方法等等所造成成的平均均值差異異?！裨u價人（（操作者者）之間間：評價價人A、B、C之間由于于培訓、、技巧、、技能和和經(jīng)驗所所造成的的平均值值差異。。推薦在在為產(chǎn)品品和過程程鑒定和和使用手手動測量量儀器時時使用這這種研究究方法。。GRR的分析法法提供測測量系統(tǒng)統(tǒng)的信息息：重復性比比再現(xiàn)性性大儀器需要要維護量具剛度度不夠夾緊和檢檢測點需需改進零件內變變差（圓圓度，錐錐度等））過大再現(xiàn)性比比重復性性大評價人培培訓不足足刻度不清清晰計數(shù)型測測量系統(tǒng)統(tǒng)分析ⅡⅡⅠⅠⅢ公差下限限公差上限限計數(shù)型測測量系統(tǒng)統(tǒng)屬于測測量系統(tǒng)統(tǒng)中的一一類，其其測量值值是一種種有限的的分級數(shù)數(shù)。與結結果是連連續(xù)值的的計量型型測量系系統(tǒng)不同同。最常常見的是是go/nogo量具，只只可能有有兩個結結果。前前面所描描述的分分析法不不能用于于評價這這種系統(tǒng)統(tǒng)。計數(shù)型測測量系統(tǒng)統(tǒng)分析福特特殊殊要求：：計數(shù)型量量具研究究應該使使用50個零件,3個人,進行3次測量。。采樣必須須包含來來自工程程規(guī)范線線兩側的的零件。。為了判判定所選選零件是是否符合合要求，，運用一一已知的的，樣準準的且MSA合格的測量系系統(tǒng)，如三坐坐標，高度尺尺等測量1、選取至少50個零件(從過程中抽取取,一此情況下,我們需要創(chuàng)造造超出公差帶帶的零件以滿滿足如下要求求)25%的零件應在下下公差帶附近近25%的零件應在上上公差帶附近近30%的零件應反映映正態(tài)過程變變差分布10%的零件應超出出上公差同時時也超出那25%在公差帶附近近的零件10%的零件應超出出下公差同時時也超出那25%在公差帶附近近的零件如下圖:計數(shù)型測量系系統(tǒng)分析方法法10%超出下公差10%超出上公差30%反映正態(tài)過程程變差分布2、確定評價者3、每個評價者評評測這些零件件并判斷是通通過不是拒絕絕。必須獨立立并且按照隨隨機順序完成成。每個評價價者必須重復復該步驟至少少3次。4、將數(shù)據(jù)輸入MINITAB用以得到計數(shù)數(shù)型測量系統(tǒng)統(tǒng)分析有效的的報告。5、存檔計算結果果。必要時，，實施適當?shù)牡拇胧└纳茰y測量過程。6、構建計數(shù)型性性能曲線并存存檔。計數(shù)型測量系系統(tǒng)分析方法法假設檢驗分析析—交叉表法交叉表法用來來分析測量人人測量一致性性下面是一個交交叉表試驗，，由A，B，C三個人分別別重復測量量50個樣品三次次，結果如如下：●風險分析法法假設檢驗分分析信號探測法法●解析法計數(shù)型測量量系統(tǒng)分析析的方法計數(shù)型研究究數(shù)據(jù)表“1”指定為可接接受判斷，，“0”為不可接受受判斷。表表中的基準準判斷和計計量基準值值不預告確定。表表的“代碼”列還用“-”、“+”、“X”顯示了零件件是否在第第III，II，I區(qū)域假設檢驗分分析—交叉表法P0和pe的計算P(A0)=50/150，P(B0)=47/150P(A1)=100/150，P(B1)=103/150P(A0B0)=(50××47)÷÷(150×150)=0.104P(A0B1)=(50××103)÷(150×150)=0.229P(A1B0)=(100×47)÷(150×150)=0.209P(A1B1)=(100×103)÷(150××150)=0.458期望值的計計算A0B0的期望值=0.104×150=15.7A0B1的期望值=0.229××150=34.3A1B0的期望值=0.209××150=31.3A1B1的期望值=0.458××150=68.7Kappa統(tǒng)計量的計計算p0=(44＋97)/150=0.94，pe=0.104＋0.458=0.562AB的Kappa=(p0－pe)/(1－pe)=(0.94－0.562)/(1－0.562)=0.86示列：Kappa統(tǒng)計量的計計算結果如如下：ABCKappa0.880.920.77評價人之間間評價人與參參考值Kappa值的參考評評價準則（0.75，1]：一致性極極好（0.4，0.75]：一致性好好（0，0.4]：一致性差差注意：合格格與不合格格都應占一一定比例，，最好在灰灰色區(qū)間內內選擇樣品品，否則會會使結果扭扭曲，即p0很高而Kappa很低。MINITAB中的運用：：MINITAB中的運用：：選用數(shù)據(jù)填填“多列”點“確定”評價者相對對標準的一一致度（每每個評價者者在多大程程度上與真真值一致評價者內部部的一致度度（每個評評價者在多多大程度上上與他/她自己一致致每個評價者者在多大程程度上與她她/他自已一致致性（重復復性）作業(yè)者的的的有效性≥80%才合格評價者相對對標準的一一致度的Fleiss’Kappa統(tǒng)計是對測測量系統(tǒng)的的確認項評價者之間間的一致度度，這個有有點類似于于再現(xiàn)性≥70%才合合格格計算算Fleiss’’Kappa每個個評評價價者者要要多多次次測測量量這個個有有點點類類似似于于準準確確度度檢檢查查，，也也是是對對測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)確確認認點點≥70%才合合格格所有有作作業(yè)業(yè)者者相相對對標標準準的的Kappa統(tǒng)計計1、、至少少選選取取8個零零件件，，這這此此零零件件被被多多次次測測量量，，最最好好每每個個測測20次1個超超出出下下公公差差零零件件1個剛剛剛剛超超出出下下公公差差零零件件1個在在下下公公差差內內的的零零件件1個距距下下公公差差稍稍遠遠的的零零件件1個距距下下公公差差再再稍稍遠遠的的零零件件1個距下公公差較遠遠些的零零件2個靠近規(guī)規(guī)范中間間的零件件如下圖:計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)性能能曲線（（偏倚））一種風險險評估方方法10%超出下公公差10%超出上公公差30%反映正態(tài)態(tài)過程變變差分布布2、所有被選選零，必必須知道道基準值值3、這些零件件被多次次評價（（m次4、需要記錄錄接受零零件的總總數(shù)(a),最大（最最?。┝懔慵腶值為0，這意味著著零界邊邊的零件件永遠不不會被量量具接收收。位于于分布中中心的零零件的a值為20，這意味著著該零件件一直會會被量具具接收。。至少有有一個零零件a=0，，至少有一一個零件件a=20，至少有6個零件1≤a≤19。目的是評評價邊界界情況時時的有效效性。作作用是判判定量具具接收“超差”和拒收“公差內”的概率5、根據(jù)結果果，可評評價重復復性和偏偏倚MINITAB運用計數(shù)型型數(shù)據(jù)據(jù)性能能曲線線（偏偏倚））a值多次測測得的的值結果在下線線185位置，，13%的概率率接收收零件件（也也就是是87%的機會會拒絕絕零件件）在190運高于于下差差位置置，71%的概率率接收收零件件（也也就是是29%的機會會拒絕絕零件件）在194這個很很接近近名義義值195的位置置，99%的概率率接收收零件件（也也就是是1%的機會會拒絕絕零件件）在線量量具如如何執(zhí)執(zhí)行GageR&R(自動線線)1、必須涵涵蓋所所有班班次、、不同同日期期和生生產(chǎn)線線設定定2、保留這這些零零件直直到收收集完完30個3、以隨機機順序序在線線檢測測這30個樣件件至少少2次必須做做線性性研究究：如果僅僅有一一副在在線檢檢測設設備（（量具具），，則必必須將將它與與一個個已知知的經(jīng)經(jīng)過校校準的的測量量系統(tǒng)統(tǒng)進行行比較較。如果有有多副副在線線檢測測設備備（量量具）），則則不僅僅需將將他們們與一一個已已知的的經(jīng)過過校準準的測測量系系統(tǒng)進進行比比較，，還應應該比比較這這些在在線量量具的的差異異，兩次讀讀數(shù)是是否有有偏差差就從從45度上能能體現(xiàn)現(xiàn)兩次讀數(shù)是是否有偏差差就從45度上能體現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)兩次堆堆疊成一列列，新建到到C5列中“零件號”雙擊兩次“零件號”堆疊成一列列，新建到到C6列中轉成一列數(shù)數(shù)據(jù)結果如何針對GageR&R運用保護帶帶(縮減公差以以補償測量量系統(tǒng)影響響)保護帶是一一種在量具具誤差過大大而不可接接受的情況況下，用于于減少計量量型量具合合格界限的的方法；保護帶對單單邊公差和和雙邊公差差都可運用用；保護帶用于于減少因過過度的量具具誤差從而而交付不合合格零件給給顧客的可可能性；保護帶分用用于量具誤誤差是由顯顯著的重復復性（同一一位置、同同一作業(yè)者者、同一測測量對象、、重復測量量的差異））問題引起起的情況，，沒有顯著著的再現(xiàn)性性（不同位位置、不同同作業(yè)者，，重復測量量的差異））問題，或或者作業(yè)者者、零件、、量具之間間的顯著交交互作用就是量具具本身的的問題1、量具必須須能夠區(qū)區(qū)分零件件之間的的變差（（P值小于0.05）2、再現(xiàn)性的的P值必須不不顯著（（P值大于0.05），表示量具具不能區(qū)區(qū)分作業(yè)業(yè)者的測測量3、零件和作作業(yè)者這這間沒有有顯著交交互作用用（P值大于0.05）確定再現(xiàn)現(xiàn)性顯著著：0.74/27.03=2.7%,最好為0此例適用運用用保護帶?原下公差是704原上公差是916用3*0.52274=1.57,現(xiàn)假設量具誤誤差是均等分分布的,上下公差兩邊邊都必須被補補償；上公差差減去3位GageR&R標準差，就得得到修正后的的上公差。下下公差加上3位GageR&R標準差差，就就得到到修正正后的的上公公差現(xiàn)上公公差:916-3*0.52274=914.43現(xiàn)下公公差:704+3*0.52274=705.57識別出出來的的零落落在初初始規(guī)規(guī)范和和修正正后的的規(guī)范范之,找用通通過分分析的的量具具重測測(如三坐坐標),或報廢廢量具校校準和和使用用(ManufactureSiteAssessment)量具校校準和和使用用(現(xiàn)場評評審)II.5.1供應商商確保?？刂浦朴媱潉澲幸?guī)規(guī)定的的所有有量具具可有有效使使用。。量具具校準準和量量具維維護計計劃需需確保保有備備份量量具或或備份份測量量過程程以有有效支支持控控制計計劃要要求的的檢查查:a供應商商能驗驗證每每個控控制計計劃的的量具具有效效性。。b現(xiàn)場量量具可可用并并具有有適當當?shù)哪苣芰?比如,適當?shù)牡牧烤呔?、測測量方方法以以及數(shù)數(shù)據(jù)點點)以滿足足控制制計劃劃中的的測量量要求求.對于一一些特特殊情情況,如果現(xiàn)現(xiàn)場的的測量量能力力不能能滿足足,供應商商應有有一個個規(guī)定定的方方法來來使用用第三三方的的量具具進行行這些些項目目的測測量,包括時時間的的選擇擇和適適用性性等.c供應商商有證證據(jù)顯顯示已已具有有一個個公布布的進進度表表，并并依此此表行行事并并追蹤蹤有關關測量量與測測試設設備(包括測測試軟軟件)的校準準與檢檢驗維維護d有可視視化的的測量量程序序書張張貼在在作業(yè)業(yè)點上上。量具校校準和和使用用(現(xiàn)場評評審)II.5.2對所有有的SC和CCs盡可能能運用用計量量型量量具。。HIC量具則則按各各控制制計劃劃所列列使用用。所所有的的量具具（公公司和和員工工個人人的））均按按控制制計劃劃明確確表列列。a公司和和員工工個人人的量量具都都得到到評估估和追追蹤。。b有促進進符合合要求求的程程序書書在運運作中中c如果沒沒有使使用計計量型型量具具，供供應商商需提提出足足以令令人完完全信信服的的理由由d計數(shù)型型量具具也必必須做做量具