测量系统分析_2

1测量系统分析（MSA）1.1测量（Measurement）a包括过程、产品、服务的输入、输出及性能/绩效的定量化信息。以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。1、术语及其定义21.2测量系统（MeasurementSystem）a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。a为获得测量结果的完整过程。——引自QS9000参考手册测量系统的要素：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31.3测量系统的精度与误差类型分辨力（Discrimination）指示装置可以有效辨别所指示的紧密相邻量值能力的定量表示。——ISO10012/1:1992分辨力的要求：1）最小测量单位/容差≤10%（用于计量型合格判定）2）最小测量单位/过程变差≤10%（用于计量型过程控制）影响分辨力的因素：1）传感器的灵敏度2）读出装置的最小显示单位40.0010.01分辨率精密度（Precision）：a在相同条件下进行重复测量或试验，其结果相互间的一致程度。a表示测定结果中随机误差大小的程度。精密度常用测量的标准差来表示，标准差越大，精密度越低。5随机误差和系统误差：随机误差——突然发生、不可预测、可通过重复测量避免可能源于：环境因素的波动测量位置的不同人员作业的偶然性仪器、设备的重复特性6系统误差——不可能通过重复测量避免可能源于：不同的时间不同的环境因素不同的测量方法（程序）人员素质的差异校准错误仪器设备内在偏差随机误差系统误差真值72、测量系统误差的类型‰位置/均值-偏倚(Bias)-线性(Linearity)-稳定性(Stability)‰一致性/波动-重复性(Repeatability)-再现性(Reproducibility)准确度（Accuracy）有时也称Bias—偏倚精密度（Precision）系统性误差随机性误差2.1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。8基准值偏倚观测的平均值偏倚X¯¯2.2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，对同一另件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。——ISO5725-19重复性同一测量人员同一量具同一另件的同一特性2.3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另件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。——ISO5725-110再现性不同的测量人员不同/同一量具相同另件的同一特性X¯¯bX¯¯aX¯¯c重复性与再现性——R&R（GageRepeatability&Reproducibility）——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。112.4稳定性Stability时间2稳定性时间1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。X¯¯t2X¯¯t12.5线性Linearity量具在预期工作范围内，偏倚值的差值。线性度%Linearity在预期工作范围内线性误差的变化率。12偏倚较小基准值观测平均值偏倚较大基准值观测平均值量程较低部分量程较高部分观测平均值无偏倚有偏倚基准值线性3、计量型测量系统误差分析：13计数型测量系统计量校准百分比法Kappa分析大样法3.1MSA开展方法计量型测量系统交叉试验法嵌套试验法准确度——计量校准精密度R&R‰测量系统变差对于结果的影响真值测量误差观测值真值测量误差观测值3.2R&R分析—概念1422222σT=σP+σmσ0σe+=σP+2真值测量误差观测值+TV2=PV2AV2EV2++=PV2R&R2R&RTVPV测量误差再现性误差AV重复性误差EV‰测量总变差的分解R&R分析—概念测量方法测量环境仪器设备被测对象测量人员计量基准测量系统从事该测量活动的所有人员标准与规范选自实际过程，能代表过程的波动正常校准状态实际环境实际使用3.2R&R分析—方法15R&R研究的准备：1.确定（方法、人员、被测另件数、重复测量次数）。2.被测另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。3.由日常从事该测量活动的人员进行并事先进行培训。测量注意事项：盲测——随机抽取估读——最小刻度的1/2记录——防止混淆163.2.1R&R分析—判断测量系统可否接受容差百分率过程变差百分率%GR&R真值测量误差观测值容差百分率：GR&R/容差×100%计算公式:6××100%容差mσ17过程变差百分率：GR&R/TV×100%或×100%其中：σt：总过程标准偏差TV：总过程变差TV=6σt在MINITAB软件处理结果中以（%SV）表示。tmσσ测量系统可接受条件：容差百分率≤10%，或过程变差百分率≤10%真值观测值测量误差18拒绝条件：容差百分率30%或:过程变差百分率30%真值测量误差观测值有条件接受：10%≤30%需考虑：被测特性的重要程度测量系统的复杂程度成本因素⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛过程变差百分率或容差百分率19功能菜单：StatQualityToolsGageStudy测量趋势图测量线性和准确度研究测量重复性和再现性(交叉)测量重复性和再现性(嵌套)属性测量R&R研究(计数)3.2.2利用Minitab进行计量数据分析零件A同一量具12345678910评价人量具BC测量系统变差（R&R)分析——交叉试验法适合于可重复的测量注意：样本应来自不同产品批——应充分代表过程波动20部件编号操作者测量数据考虑人与部件的交互作用，选方差分析法（ANOVA），不考虑时，选Xbar&R分析法测量系统分析测量系统分析((交叉交叉))操作：StatQualityToolsGageStudyGageR&RStudy(Crossed）定义研究变差，默认为6倍σ,意味着99.73%置信区间，5.15为99%被测过程的公差可供参考的标准差（历史数据）不显示贡献率不显示研究变差百分比每页画一个图测量系统分析测量系统分析((交叉交叉))--选项Options操作：StatQualityToolsGageStudyGageR&RStudy(Crossed）单击Options按钮判断交互作用α值21测量系统分析测量系统分析((交叉交叉))–量具信息GageInfo操作：StatQualityToolsGageStudyGageR&RStudy(Crossed）单击GageInfo按钮量具名称研究日期报告人量具公差混杂Step1:用ANOVA方法分析GAGEAIAG数据1、打开工作表:GAGEAIAG.MTW.2、选择StatQualityToolsGageStudyGageR&RStudy(Crossed).3、在Partnumbers文本框中输入Part.在Operators文本框中输入Operator.在Measurementdata文本框中输入Measurement.4、单击Options,在Processtolerance,输入8.点击OK5、在MethodofAnalysis对话框中选取ANOVA.6、点击OK.测量系统分析案例测量系统分析案例22GageR&RStudy-ANOVAMethodTwo-WayANOVATableWithInteractionSourceDFSSMSFPPart988.36199.81799492.2910.000Operator23.16731.5836379.4060.000Part*Operator180.35900.019940.4340.974Repeatability602.75890.04598Total8994.6471Two-WayANOVATableWithoutInteractionSourceDFSSMSFPPart988.36199.81799245.6140.000Operator23.16731.5836339.6170.000Repeatability783.11790.03997Total8994.6471A测量系统分析案例测量系统分析案例GageR&R%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)TotalGageR&R0.091437.76Repeatability0.039973.39Reproducibility0.051464.37Operator0.051464.37Part-To-Part1.0864592.24TotalVariation1.17788100.00StudyVar%StudyVar%ToleranceSourceStdDev(SD)(6*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.302371.8142327.8622.68Repeatability0.199931.1996018.4214.99Reproducibility0.226841.3610320.9017.01Operator0.226841.3610320.9017.01Part-To-Part1.042336.2539696.0478.17TotalVariation1.085306.51180100.0081.40NumberofDistinctCategories=4C分辨力等级，越高代表区别零件间差异的能力越强测量系统分析案例测量系统分析案例VarianceComponets，即估计方差B零件间变差为总变差的96.04%，测量系统变差为总变差的27.86%StdDev即标准差贡献率=σ2MSσ2Total6×σMS6*×σTotal23VarComp(或Variance):每个变差成份所贡献的变差%Contribution:每个变差成份占全面变差的百分比。全部百分比值应为100%StdDev:每一个变差成分的标准差StudyVar:以标准差的倍数表示，6倍标准差覆盖了大约99.73%的变差范围。TotalVariation=6xSD=StudyVar：观测值的总变差，通常被作为参考的分析基准（100%），%studyVar:每一个变差成份相对总变差的比例NumberofDistinctCategories:测量系统对零件变差的分辨力测量系统分析案例测量系统分析案例A、当OperatorbyPart的p-value值0.25，Minitab忽略全因子模式，不考虑交互作用。此种情况下，采用Xbar/R的方法会比ANOVA的方法更恰当。B、TotalGageR&R：由重复性与再现性引起的测量系统变差，与总变差的比例应越小越好。Part-to-Part:由零件间的差异所引起的变差异,与总变差的比例应越大越好。C、根据AIAG的说明，分辨力大于等于5代表正确的测量系统，此处的结果是4，故建议多取测量值，以进一步判断。测量系统分析案例测量系统分析案例24PercentPart-to-PartReprodRepeatGageR&R100500%Contribution%StudyVar%ToleranceSampleRange1.00.50.0_R=0.342UCL=0.880LCL=0ABCSampleMean20-2__X=0.001UCL=0.351LCL=-0.348ABCPart1098765432120-2OperatorCBA20-2PartAverage1098765432120-2OperatorABCGagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:ComponentsofVariationRChartbyOperatorXbarChartbyOperatorMeasurementbyPartMeasurementbyOperatorOperator*PartInteractionGageR&R(A