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2020/1/101MeasurementSystemAnalysis测量系统分析（2002年3月第三版）主讲:赵邦强Tel:15975554605Email:zhaobangqiang@163.com2020/1/102MSA与ISO/TS16949：2002•ISO/TS16949：2002•7.6.1测量系统分析•为分析各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划提出的测量系统。所用的分析方法及接收准则，必须与顾客关于测量系统分析的参考手册相一致。如果得到顾客的批准，也可以采用其它分析方法和接收准则。2020/1/1031通用测量系统指南—1.1引言测量数据的用途测量技术在科学研究与生产中占据及为重要的作用。“没有测量就没有科学”是人们经过长期实践作出的科学总结。依据测量数据调整制造过程。确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系。测量数据的质量如果测量数据与标准值很接近，则可以说这些测量数据的质量“高”；反之则“低”。低质量最普通的原因之一是数据变差太大。一组测量的变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的。管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。这就是说，应着重于环境对测量系统的影响，以获得高质量的数据。如果数据的质量是不可接受的，则必须改进，通常是改进测量系统而不是改进数据。2020/1/1041通用测量系统指南—1.2术语/定义•测量：是以确定量值为目的的一组操作，是指赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋于的值定义为测量值。•测量系统：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、程序、设备、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。•系统分析：韦伯斯大词典-应用数学方法（典型的情况）以研究一种行动（如一个过程、一种商业，或一种生理逻辑功能）的行为、步骤和任务达到设定的目标或使命，并找出更有效地完成它们的计划和程序。其它定义：由科学方法，系统哲学和涉及选择情况的各种学术分支导出的一种方法集合（包括定性的、定量的和混同的）。•量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在车间装置；包括通过/不通过装置。•标准：–用于比较的可接受的基准；–用于接受的准则；–已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受；–基准值§一个标准应该是一个可操作的定义：由供应商或顾客应用时，在昨天、今天和明天都具有同样的含义，产生同样的结果。2020/1/1051通用测量系统指南—1.2术语/定义基本的设备•分辨率、分辨力（最小的读数单位或探测限度）：–由设计决定的固有特性；–测量或仪器输出的最小刻度单位；–总是以测量单位报告；–1：10经验法则。传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6σ(标准偏差)的十分之一。•有效分辨率：–对于一个特定的应用，测量系统对变差的灵敏性；–产生有用的测量输出信号的最小输入值；–总是以一个测量单位报告。•基准值：–人为规定的可接受值；–需要一个可操作的定义；–作为真值的替代。•真值：–物品的实际值；–未知的和不可知的。2020/1/1061通用测量系统指南—1.3测量过程变差源识别潜在的变差源排除（可能时）或监控这些变差源方法：因果图零件Part仪器Instrument标准Standard测量系统Measurement环境Environment人Operator方法Method2020/1/1071通用测量系统指南—1.3测量过程测量系统变异性的影响(续)•对过程决策的影响：-把普通原因报成特殊原因；-把特殊原因报成普通原因。观测到的过程变差实际的过程变差测量系统的变差2020/1/1081通用测量系统指南—1.2术语/定义位置变差•准确度：–“接近”真值或可接受的基准值；测量的平均值是否与真值吻合?–ASTM包括位置和宽度误差的影响。•偏倚：–测量的观测平均值和基准值之间的差异；(基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确定。)–测量系统的系统误差分量。观测平均值偏倚2020/1/1091通用测量系统指南—1.2术语/定义位置变差•稳定性（漂移）：–偏倚随时间的变化；–一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控。稳定性时间1时间2稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。2020/1/10101通用测量系统指南—1.2术语/定义位置变差•线性：–整个正常操作范围的偏倚改变；–整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系；–测量系统的系统误差分量。量程基准值观测平均值基准值线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值2020/1/10111通用测量系统指南—1.2术语/定义宽度变差（1）•精密度：–重复读数彼此之间的“接近度”；–测量系统的随机误差分量。•重复性：–由一位评价人多次使用一种测量仪器，测量同一零件的同一特性进获得的测量变差；–在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差；–通常指E.V.-设备变差；–仪器（量具）的能力或潜能；–系统内变差。•再现性：–由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差；–对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差；–通常指A.V.-评价人变差；–系统间（条件）变差；–ASTME456-96包括重复性、实验室、环境及评价人影响。•GRR或量具R&R–量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性的合成评估；–测量系统能力：依据使用的方法，或不包括时间影响。2020/1/10121通用测量系统指南—1.2术语/定义宽度变差（2）•测量系统能力：–测量系统变差的短期评估（例如“GRR”包括图形）。•测量系统性能：–测量系统变差的长期评估（长期控制图法）。•灵敏度：–最小的输入产生可探测出的输出信号；–在测量系统变化时测量系统的响应；–由量具设计（分辨率）、固有质量（OEM）、使用中的维修及仪器和标准的操作备件确定；–总是以一个测量单位报告。•一致性：–重复随时间的变化程度；–一个一致的测量过程是考虑到宽度（变异性）下的统计受控。•均一性：–整个正常操作范围重复性的变化；–重复性的一致性。2020/1/10131通用测量系统指南—1.2术语/定义系统变差测量系统变差可以具有如下特征：•能力：–短期获取读数的变异性。•性能：–长期获取读数的变异性；–以总变差为基础。•不确定度：–关于测量值的数值估计范围，相信真值包括在此范围内。溯源性（ISO-VIM定义）测量特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。2020/1/10141通用测量系统指南—1.3测量过程测量系统变异性的影响•对产品决策的影响（Ⅱ区）：–好的零件被拒收，也称为生产者风险或误发警报；–坏的零件被接收，也称为消费者风险或漏发警报。•对改进决策的影响：–改进生产过程，减小过程变差，没有零件出现在Ⅱ区；–改进测量系统，减小Ⅱ区的宽度，降低作出错误决定的风险。222msaactualobsⅠⅢⅠⅡⅡ上限下限2020/1/10151通用测量系统指南—1.4测量问题评价一个测量系统时必须考虑的三个基本问题：测量系统必须显示足够的灵敏性分辨力/分辨率(1/10)有效分辨率测量系统必须是稳定的在重复性的条件下，测量系统变差只归因于普通原因而不是特殊原因。测量分析者必有经常考虑到这一点对实际应用和统计的重要性。在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或过程控制。2020/1/10161通用测量系统指南—1.5测量不确定度测量不确定度：是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围；是一个双向量，是测量可靠性的定量表达；ISO/IEC测量中不确定度指南确定了足以代表正态分布的95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2，U=KUc。真测量值=观测到的测量值（结果）±U测量不确定度和MSA：MSA的重点是了解测量过程，确定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性，目的是减少变差；不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关，并希望包括测量的真值。Uc2=σ2性能+σ2其它2020/1/10172简单测量系统实践—2.3稳定性2020/1/10182计量型测量系统研究—2.1有效分辨率分辨率不足的表现•在过程变差的SPC极差图上可看出：–当极差图中只有一、二或三个极差值在控制界限内时。–如果极差图显示有四个或以上的极差值在控制界限内，但超过1/4以上的极差值为零。