测量系统分析(培训稿)

1测量系统分析（MeasurementSystemAnalysis）21、测量（Measurement)以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。包括过程、产品、服务的输入、输出及性能/绩效的定量化信息。术语及其定义2、测量系统（MeasurementSystem)用以对被测特性赋值的作业、方法、步骤、量具、设备、软件、人员的集合。为获得测量结果的完整过程。3测量系统的要素测量方法测量环境仪器设备被测量对象的特征测量人员计量基准测量系统4测量系统的基本要求数据的真实性系统的稳定性结果的精确性5测量系统应用产品质量改进时，可以进行MSA分析；对测量系统有所怀疑时，可以进行MSA分析；对检验人员进行评价时，可以进行MSA分析；6测量系统误差的类型1、偏倚（Bias）:测量值或估计量的分布中心（平均值）与真值（基准值）之差。偏倚属于系统性误差，直接影响测量系统的准确度。观测的平均值基准值偏倚72、重复性（Repeatability）相同的测量人员、使用同一设备、在同一次校准期间、同一实验室、采用相同的方法，在较短时间内，对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。测量系统误差的类型可重复性真值平均值同一测量人员同一量具同一零件的同一特性83、再现性（Reproducibility）不同的测量人员、使用不同设备、在不同实验室、在不同时间，采用相同的方法对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。测量系统误差的类型不同的测量人员使用不同设备不同地点\不同时间相同方法同一零件的同一特性可重复性真值平均值操作员B操作员C操作员A94、稳定性（Stability）测量系统在某持续时间内测量单一零件单一特性时，测量值的总变差。稳定性时间2时间1测量系统误差的类型105、线性（Linearity）测量系统在预期的工作范围内，偏倚的变化。测量系统误差的类型偏倚较小基准值观测的平均值观测的平均值基准值偏倚较大11系统性误差：偏倚、线性、稳定性随机性误差：重复性、再现性测量系统误差的类型12测试系统双性（GR&R）GR&R：GageRepeatability&Reproducibility量具重复性（Repeatability）和再现性（Reproducibility）的首字母缩写------对测量系统随机误差的综合评定，目前已成为测量系统分析的主要指标。13（1）小样法（极差法ShortMethod）（2）大样法（均值-极差法LongMethod）GR&R的研究方法：测试系统双性（GR&R）14GR&R研究的准备确定（方法、人员、被测零件数、重复测量次数）。被测零件应为生产线上的产品，变差范围能代表允差范围，最好由不同日期的产品中每天选一件，并予以编号标识。由日常从事该测量活动的人员进行并事先进行培训。15%R&R可接受性准则A、%R&R10%可接受。B、10%≤%R&R≤30%，误差测量系统可接受或不接受，决定于该测量系统之重要性，量具成本、修理所需之费用等因素，可能是可接受的。C、%R&R30%不能接受，须予以改进，发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品再抽查检验，如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户，协调处理对策。16小样法（极差法）典型的极差法使用2名评价人和5个零件进行分析：(1)评价人A和B各测量零件一次；(2)计算零件测量的平均极差R，测量的极差为评价人A和B测量结果差的绝对值；(3)计算零件测量的平均极差(4)计算量具的双性(重复性和再现性的合成)，即测量过程变差（d2—查表）(5)计算双性占总过程变差的百分数5/RiR2/15.5&dRRGR)/&(100&%过程变差RGRRGR★5.15表示99%的置信区间，即2个评价人用同一量具测量同一零件的同一特性的测量结果99%落在GR&R区间内，也即A类扩展不确定度（不确定度用置信区间的半宽表示）。17小样法（极差法）实例零件号人员A人员B极差（A-B）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10总极差0.35第一步：找2名操作员和5件零件进行此研究第二步：每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果（已知过程变差为0.4）。第三步：计算极差18小样法（极差法）实例第四步：确定平均极差并计算量具双性的百分比平均极差=0.35/5=0.07GR&R=5.15×0.07/1.19=0.30过程变差=0.40%GR&R=100×0.30/0.40=75.5%★此测量过程中，每个零件被测量2次，即样本容量为m=2，共有5个极差，即g=5，查表d2=1.1919小样法（极差法）实例注：表中m代表所要研究的样本容量或试验次数，g代表极差的数量。20小样法（极差法）实例第五步：对结果进行解释计量型量具双性研究的可接收标准是％R&R小于30％。根据得出的结果，测量过程变差为75.5%，远超过30%，因此我们必须对测量系统进行检查。测量系统不能令人满意。21大样法（均值-极差法）实例至少2名测量人员至少10个零件每人对每个零件至少重复测2遍22大样法（均值-极差法）实例第一步：记录所有的初始信息。零件名称:发动机支座特性:硬度容差:10个单位零件编号:92045612量具名称/编号:QA1234日期:2008年4月17日计算者:JohnAdamek操作员姓名:操作员A,操作员B,操作员C操作员A操作员B操作员C样本第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差12345678910总计23大样法（均值-极差法）实例第三步：计算极差和均值。零件名称:发动机支座特性:硬度容差:10个单位零件编号:92045612量具编号:QA1234日期:2008年4月17日计算者:JohnAdamek操作员姓名:操作员A,操作员B,操作员C操作员A操作员B操作员C样品第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3第二步：选择2个或3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件2或3次，并将结果填入表中。24大样法（均值-极差法）实例第四步：计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：操作员A操作员B操作员C样品第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3XXXXABCdiff=(74.9+75.3+75.2)/3=75.1R=averageoftheaverageranges=(75.2+74.8+75.1)/3=75.0R=(1.5+1.5+1.3)/3=1.43=(75.0+75.1+75.1)/3=75.1=Xmax-Xmin=75.1-75.0=0.1平均极差的平均值25大样法（均值-极差法）实例第五步：计算控制限UCLR并放弃其值大于UCLR的读数。70.358.243.14DRUCLR0043.13DRLCLR利用极差控制图判断测量过程是否统计受控，即每个评价人的重复性是否一致26大样法（均值-极差法）实例计量控制图系数表：27大样法（均值-极差法）实例第六步：用以下公式计算重复性（EquipmentVariation）：Repeatability-EquipmentVariation(E.V.)E.V.=RxK%E.V.=100[(E.V.)/(TOL)]E.V.=1.43x3.05%E.V.=100[(4.36)/(10)]E.V.=4.36%E.V.=43.6%1试验次数23K14.563.05重复性－设备变差（Ｅ.V.）★K1=5.15/d2，d2取决于试验次数（m）和零件数目与操作员数量之积（g）280.0%=%A.V.0=A.V.)][(0.0)/(10100=%A.V.3)]x(10/[(4.36)-2.7)x(0.1=A.V./(TOL)]100[(A.V.)=%A.V.R)]xN/(E.V)[()KxX(=A.V.(A.V.)VariationAppraiser-iltyReproducib22222diff操作员数量23K23.652.70大样法（均值-极差法）实例第七步：用以下公式计算评价人变差（AppraiserVariation）：重复性－评价人变差（A.V.）★K2=5.15/d2，d2取决于评价人数量（m）和（g），N=零件数量，R=实验次数29大样法（均值-极差法）实例第八步：用以下公式计算重复性和再现性（R&R）43.6%=R&%R4.36=R&R/(10)]100[(4.36)=R&%R(0.0)+(4.36)=R&RR)/(TOL)]&100[(R=R&%R(A.V.)+(E.V.)=R&RR)&(RilityReproducibandityRepeatabil2222重复性和再现性（R&R）30大样法（均值-极差法）实例第九步：用以下公式计算零件变差（PV）PV=RpхK3=5.6х1.62=9.07注:Rp=最大零件平均值-最小零件平均值第十步：用以下公式计算总变差（TV）TV=R&R+PV=10★K3=5.15/d2，d2取决于零件数量（m）和（g）31大样法（均值-极差法）实例第十一步：对结果进行解释量具%R&R结果大于30％，因此验收不合格。操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略。要达到可接受的量具%R&R，必须把重点放在设备上。32当重复性误差比重较大时，可能表明：测量设备需要保养测量设备刚性不足测量过程中零件的定位方式有待改进零件内变差影响过大当再现性误差比重较大时，可能表明：结果分析需对测量人员进行操作培训应更明确规定校准测量的方法和要求33小样法：简单、快捷、综合反映测量系统重复性与再现性（GR&R）误差大样法：数据量大、更具可信性、可区分重复性与再现性误差（GR&R）的比重，有助于寻找原因，制订改进措施。两种方法比较