3-测量系统分析

©Black&Decker(US)Inc.,2007-1测量系统分析©Black&Decker(US)Inc.,2007-2第六模块–验证测量系统和确定过程能力基准学习目标概述这一模块将继续探讨DMAIC中测量阶段的内容。其中，会介绍对测量系统进行下结论的方法和评价过程能力的方法。•理论基础－测量系统及其概念•连续型数据测量系统分析•离散型数据测量系统分析©Black&Decker(US)Inc.,2007-3•尺寸–外径,内径,长度•速度–周期,进给率,车削速度•质量–颜色,粗糙度,气孔,划痕•数量–完成数量,合格数量,次品的数量•由测量方式所造成的潜在误差对制程的影响，我们又考虑了多少呢???我们需要知道...为什么要测量?©Black&Decker(US)Inc.,2007-4TheNecessityofTrainingFarmHandsintheFatherlyHandlingofFarmLiveStockisForemostintheEyesofFarmOwners.SincetheForefathersoftheFarmOwnersTrainedtheFarmHandsforFirstClassFarmsintheFatherlyHandlingofFarmLiveStock,theFarmOwnersFeeltheyshouldcarryonwiththeFamilyTraditionofTrainingFarmHandsofFirstClassFarmersintheFatherlyHandlingofFarmLiveStockBecausetheyBelieveitistheBasisofGoodFundamentalFarmManagement我们这个班是一个好的测量系统吗?(请各位在2分钟内数出下列文字中在字母表中第六个字母的个数)热身练习©Black&Decker(US)Inc.,2007-5对于这样的练习，什么样的正确率是可接受的呢?90%,95%,99%或更多?我们这个班是一个准确的测量系统吗?正确率正确的人数班的总人数%正确率=©Black&Decker(US)Inc.,2007-6•假设你要测量一个轴的直径…•你将如何测量它呢?–量具选择–实施测量–其它考虑?测量有如一个系统测量系统是否误导了我们？©Black&Decker(US)Inc.,2007-7•一个量具必须有足够的分辨率来辨别所要测量的尺寸。•推荐按照最少10倍的分辨率原则。•所谓的10倍的分辨率原则是指量具的精度等级要比被测物件的公差带宽度精密10倍。•举例:公差是1.00mm+/-0.1mm，那么量具的分辨率就要达到0.02mm.•即：0.1*(0.1+0.1)=0.02mm量具选择量具分辨率是一个量具所能测量的最小尺度，通常是一个量具的最小刻度。©Black&Decker(US)Inc.,2007-8•在美国，维护标准的最高组织是国家标准与技术协会(NationalInstituteofStandardsandTechnology--NIST)•通过校验可以改善的三个主要元素是:–偏差(Bias)–稳定性(Stability)–线性度(Linearity)校验（Calibration)校验是调整被校量具的测量结果至标准测量读数。保存在国际计量局的“米”原型=17©Black&Decker(US)Inc.,2007-10标称读数偏差平均观测值校验是把平均观测值调整到标称读数以消除偏差mtotal=mactual+mmeasurement量具偏差（Bias)量具偏差：是平均观测值与被测物的标称读数间的差异举例：在哪些场合，您曾经遇到过量具的平均值差异呢。©Black&Decker(US)Inc.,2007-11量具稳定性时间2时间1mtotal=mactual+mmeasurement校验可以消除由不同时间产生测量值之间的偏差，即稳定性误差。量具的稳定性(Stability)量具的稳定性是指至少两组测量数据的平均值间的差异，这两组数据是用同样的量具对同样的工件在不同的时间里进行多次测量而获得的。8：00AM8：00PM©Black&Decker(US)Inc.,2007-12mtotal=mactual+mmeasurement标称读数平均观测值(起始端)小偏差(起始端)平均观测值(末端)大偏差(末端)标称读数量具起始端的测量值量具末端的测量值校验是校正由量程所造成的偏差，从而消除直线性误差。量具直线性(Linearity)量具直线性是指在预期的量具有效量程内各区间精度的差异。©Black&Decker(US)Inc.,2007-13控制以下影响因子:偏差(Bias)调整量具读数至标称读数稳定性(Stability)确保所测数据不受时间影响(随时间而变化的偏差)直线性(Linearity)确保在使用的整个量程内是精准的(不同量程所产生的偏差)消除它们，也就是消除了由量具带来的准确度误差。*校验可以提高测量系统的准确度，但不能解决精确度的问题（参考第四章关于准确度和精确度的描述）校验量具之目的©Black&Decker(US)Inc.,2007-14除了量具准确度(平均值)的误差外,还有测量系统中固有的存在的精确度误差(标准偏差、方差).我们要做的就是了解和减少由于测量系统中固有的存在的精确度误差。测量是一个系统©Black&Decker(US)Inc.,2007-15我们想要看的是这部分变化.这部分误差妨碍了我们想要看的变化.测量有如一个系统测量值(观测到的制程变化)制程中(零件的）固有的变化测量系统所造成的误差测量系统的偏差（方差）σ2measurementsystem零件的固有偏差（方差）σ2Parts©Black&Decker(US)Inc.,2007-16总体平均总的观测到的变化测量系统误差实际的工件与工件之间的变化举例1总变化中有多少是由测量系统产生的，有多少是由工件造成的呢?a)好的测量系统©Black&Decker(US)Inc.,2007-17总体平均总的观测到的变化实际的工件与工件之间的变化测量系统误差总变化主要是由测量系统误差造成的.我们不能很清楚地看到实际的工件与工件之间的变化举例2b)坏的测量系统©Black&Decker(US)Inc.,2007-18制程变化的来源（组成）校验确保测量工具的测量结果同标称读数相匹配。mtotal=mactual+mmeasurementGageRandR确定了在观测到的变化中由于操作人员和测量工具所产生的那部分误差。S2全部=s2实际+s2测量系统观测到的制程变化制程固有的变化测量系统误差操作人员量具系统再现性重复性偏差稳定性直线性人员人员和工件的交互影响©Black&Decker(US)Inc.,2007-19重复性是指，由同一操作者用同一量具对同一零件的同一特征进行多次测量而产生的误差。重复性操作员A测量该零件的读数存在的偏差S2全部=s2实际+s2测量系统重复性(Repeatability)©Black&Decker(US)Inc.,2007-20再现性是指，由不同操作者用同一量具对同一零件的同一特征进行多次测量而产生的不同方差。再现性S2全部=s2实际+s2测量系统再现性(Reproducibility)操作者AσA2操作者BσB2©Black&Decker(US)Inc.,2007-21-Accuracy–thedifferencesbetweenobservedaveragemeasurementandastandard–Repeatability–variationwhenonepersonrepeatedlymeasuresthesameunitwiththesamemeasuringequipment–Reproducibility–variationwhentwoormorepeoplemeasurethesameunitwiththesamemeasuringequipment–Stability–variationobtainedwhenthesamepersonmeasuresthesameunitwiththesameequipmentoveranextendedperiodoftime–Linearity–theconsistencyofthemeasurementsystemacrosstheentirerangeofthemeasurement©Black&Decker(US)Inc.,2007-22连续型数据重复性、再现性研究(ContinuousdataGR&R)©Black&Decker(US)Inc.,2007-23为了在观测到的制程变化中，量化由于测量系统所造成的误差。在以下情况，也需要做GR&R:在新量具投入到生产活动中之前，也需要对其组成的测量系统进行评估。比较不同的测量系统间的差异。对被怀疑的测量系统进行评估。为什么要研究连续型数据的测量系统?©Black&Decker(US)Inc.,2007-24证明测量系统合格的四个衡量尺度:•%Tolerance•%Contribution•%StudyVariation•DistinctCategories连续型数据测量系统评估标准(Criteria)%Tolerance%Contribution%StudyDistinctCategories适用量具出货检验量具所有量具途中检验量具所有量具接受10%1%10%10可以考虑10x30%1x9%10x30%5=x10拒绝30%9%30%4标准结果©Black&Decker(US)Inc.,2007-25测量系统偏差范围P/T=---------------------------=公差带LSLUSLntMeansuremes*6LSLUSLTolerance6×σmeasurement测量系统的偏差范围与公差范围比值评价了测量系统具有的测量客户给定公差的能力。它用%Tolerance表示。测量系统偏差范围与零件公差比值注明：“6”代表正负3倍的测量标准偏差，即覆盖了99.73%的测量误差范围。【在MINITAB14以下的版本中，MINITAB的默认值是5.15,代表99％的测量误差范围】©Black&Decker(US)Inc.,2007-26测量系统Variance%Contibution=------------------------------------=测量过程ObservedVariancePrecisionTotalVariation(Observed)22totalMSss测量系统的方差与总方差的比值是把“测量系统的方差”同“通过测量观察到的过程方差”相比。它评价了测量系统发现过程是否有变化的能力。它用%Contribution表示。测量系统的方差与总方差的比值©Black&Decker(US)Inc.,2007-27测量系统标准偏差P/TV=------------------------------------=测量过程标准偏差totalMSss*6*6测量系统标准偏差与总标准偏差的比值测量系统标准偏差与总标准偏差的比值是把测量系统的标准偏差同整个测量过程的标准偏差相比。它评价了测量系统发现过程是否有变化的能力，它用%Study表示。PrecisionTotalVariation(Observed)totalMSss=©Black&Decker(US)Inc.,2007-28举例:当分辨能力指数＝4时：分辨能力指数(DistinctCategories)分辨能力指数是指测量系统可以把你所测数据分布分成多少个可辨别的组的能力。它评价了测量系统发现数据差异的能力。最小读数的组流程的变化最大读数的组较小读数的组较大读数的组©Black&Decker(US