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Measurementsystemanalysis测量系统分析AssemblyPlant目录•测量系统分析的意义和目的•测量系统分析的定义•测量系统分析的基础知识1）测量系统的统计特性2）理想的测量系统3）测量系统的共同特性4）测量系统的评定步骤和准备•计量型测量系统的分析方法1）偏倚2）稳定性3）线性4）重复性和再现性（R&R）•计数型测量系统的分析方法假设试验分析AssemblyPlant测量系统分析的意义和目的AssemblyPlant测量误差Y=x+ε测量值=真值(TrueValue)+测量误差是零件的“实际值”该值不被知道且无法知道一致AssemblyPlant测量的重要性•如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。•因此，要保证测量结果的准确性和可信度。PROCESS原料人机法环结果合格不合格测量测量测量AssemblyPlant测量误差的来源：•Discrimination分辨能力•Precision精密度(Repeatability重复性)•Accuracy准确度(Bias偏差)•Damage损坏•Differencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪器和夹具间的差异)•Differenceinusebyinspector不同使用人员的差异(Reproducibility再现性)•Differencesamongmethodsofuse(使用不同的方法所造成差异)•Differencesduetoenvironment(不同环境所造成的差异)AssemblyPlant为什么要进行测量系统分析•即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等五方面的原因，会带来测量误差。•检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。•因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。AssemblyPlantISO/TS16949标准的要求：7.6.1：为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差，必须进适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。AssemblyPlant测量系统分析的目的•运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。•保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。AssemblyPlant测量系统分析的定义AssemblyPlant术语•测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。•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的装置，包括用来测量合格／不合格的装置。•测量系统：用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。AssemblyPlant测量系统的组成测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境AssemblyPlant测量系统的基本知识和概念•测量系统及其统计特性分辨力、稳定性、偏倚、重复性、再现性、线性、稳定性•理想的测量系统•测量系统的共同特性•测量系统的评定步骤和准备AssemblyPlant测量系统的统计特性通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量：•Discrimination分辨力(abilitytotellthingsapart);•Bias偏倚;•Repeatability重复性;•Reproducibility再现性;•Linearity线性;•Stability稳定性。AssemblyPlant分辨力（率）•定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。•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。T1030AssemblyPlant偏倚(Bias)：基准值观测平均值偏倚偏倚：是对相同零件上同一特性测量结果的观测平均值与基准值的差值。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。AssemblyPlant重复性(Repeatability)重复性重复性是由一个评价人，使用相同的测量仪器对同一零件上的同一特性进行多次测量所得到的测量变差。它是设备本身的固有变差。AssemblyPlant再现性(Reproducibility)：再现性是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。再现性操作者B操作者C操作者AAssemblyPlant稳定性(Stability)：稳定性时间1时间2稳定性是指经过一段长期时间，用同样的测量系统对同一基准或零件的同一特性进行测量所获得的总变差。也就是说，稳定性是整个时间的偏倚变化。AssemblyPlant线性(Linearity)：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。线性可以被视为对于量程大小不同所发生的变化。AssemblyPlant线性(Linearity)：观测的平均值基准值无偏倚有偏倚AssemblyPlant测量系统的分析•测量系统的变差类型：偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性•测量系统特性可用下列方式来描述：–位置：稳定性、偏倚、线性。–宽度或范围：重复性、再现性。AssemblyPlant位置和宽度位置寬度位置寬度标准值AssemblyPlant理想的测量系统•理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确”的测量结果。•每次测量结果总应该与一个标准值相符。•一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。AssemblyPlant真值真值理想的测量系统AssemblyPlant测量系统所应具有的特性：•测量系统必须处于统计控制中：这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性；•测量系统的变异必须比制造过程的变异小；•变异应小于公差带；•测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一；•测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。AssemblyPlant测量系统的评定•第一阶段：明确该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个目的：1）确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。2）发现那种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的环境要求。•第二阶段：目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。常见的量具R&R分析是其中的一种试验型式。AssemblyPlant计量型测量系统的分析方法AssemblyPlant测量系统分析的分类重复性分析再现性分析线性分析稳定性分析偏倚分析位置分析变异分析稳定性分析信号分析风险分析小样法大样法偏移分析稳定性分析变异分析计量型计数型破坏型MSA●极差法●均值极差法（包括控制图法）●ANOVE法（方差分析法）AssemblyPlant确定稳定性的指南•进行研究–1）取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果该样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数据生产零件，指定其为稳定性分析的标准样本。对于追踪测量系统稳定性，不需要一个已知基准值。具备预期测量的最低值，最高值和中程数的标准样本是较理想的。建议对每个标准样本分别做测量与控制图。–2）定期(天,周)测量标准样本3~5次，样本容量和频率应该基于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、要求的修理，测量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在不同的时间读数以代表测量系统的实际使用情况，以便说明在一天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。–3）将数据按时间顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上。AssemblyPlant确定稳定性的指南•结果分析—作图法–建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态。•结果分析—数据法–除了正态控制图分析法，对稳定性没有特别的数据分析或指数。–如果测量过程是稳定的，数据可以用于确定测量系统的偏倚。–同样，测量的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值。这可以与（生产）过程的标准偏差进行比较以决定测量系统的重复性是否适于应用。–可能需要实验设计或其他分析解决问题的技术以确定测量系统稳定性不足的主要原因。AssemblyPlant确定稳定性的指南•不稳定的可能原因–仪器需要校准，需要减少校准时间间隔–仪器、设备或夹紧装置的磨损–正常老化或退化–缺乏维护─通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁–磨损或损坏的基准，基准出现误差–校准不当或调整基准的使用不当–仪器质量差─设计或一致性不好–仪器设计或方法缺乏稳健性–不同的测量方法─装置、安装、夹紧、技术–量具或零件变形–环境变化─温度、湿度、振动、清洁度–违背假定、在应用常量上出错–应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误AssemblyPlant确定偏倚指南—独立样本法•进行研究–1）获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室测量这个零件n≥10次，并计算这n个读数的均值。把均值作为“基准值”。可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样本是理想的。完成此步后，用线性研究分析数据。基准值测量系统的平均值偏倚AssemblyPlant确定偏倚指南—独立样本法–2）让一个评价人，以通常方法测量样本10次以上。•结果分析—作图法–3）相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于n＜30时的解释或分析，应当特别谨慎。•结果分析—数据法–4）计算n个读数的均值。–5）计算可重复性标准偏差如果GRR研究可用（且有效），重复性标准偏差计算应该以研究结果为基础。–6）确定偏倚的t统计量：偏倚=观测测量平均值-基准值AssemblyPlant确定偏倚指南—独立样本法–7）如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内，偏倚在α水平是可接受的。所取的α水平依赖于敏感度水平，而敏感度水平被用来评价/控制该（生产）过程的并且与产品/（生产）过程的损失函数（敏感度曲线）有关。如果α水平不是用默认值.05（95﹪置信度）则必须得到顾客的同意。•偏倚研究的分析：–如果偏倚从统计上非0，寻找以下可能的原因：•标准或基准值误差；•仪器磨损。这在稳定性分析可以表现出，建议按计划维护或修整；•仪器制造尺寸有误；•仪器测量了错误的特性；•仪器未得到完善的校准，评审校准程序；•评价人设备操作不当，评审测量说明书等；AssemblyPlant案例•一个制造工程师在评价一个用来监控生产过程的新的测量系统。测量装置分析表明没有线性问题，所以工程师只评价了测量系统偏倚。在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而后这个零件由领班测量15次。AssemblyPlant表：偏倚研究—偏倚研究分析–因为0落在偏倚置信区间（-0.1185，0.1319)内,工程师可以假设测量偏倚是可以接受的,同时假定实际使用不会导致附加变差源。n(m)均值X标准偏差σr均值的标准偏差σb测量值156.0067.22514.05813基准值=6.00,α=.05,g=1,d2*=3.35t统计量df显著t值(2尾)偏倚95﹪偏倚置信区间低值高值测量值.115310.82.206.0067-1.1185.1319AssemblyPlant详细步骤AssemblyPlant偏倚计算的示例一名制造工程师需要对一个新的测量系统进行偏倚的分析，他的研究程序是：1.选取一个样件，得出一个可追溯到相关标准的基准值。这个基准值是“