量具重复性与再现性分析

i量具重复性与再现性分析摘要本文通过对量具重复与再现性的研究与分析，以实现对特种量具、定检期内的磨损量具、高精度量具、新购买量具等量具的准确性与有效性进行验证。关键词：量具、重复性、再现性iiSummaryAccordingtotheanalysisofgaugerepeatabilityandreproducibility,thisthesisvalidatesgaugeveracityandvalidity.Thegaugesincludespecialgauge,attritedgaugewithinvalidity,highaccuracygauge,newgaugeandsoon.Keywords:gauge,repeatability,reproducibility.iii目录第一章绪论...............................................................错误!未定义书签。1.1量具重复性与再现性研究的组成及意义............错误!未定义书签。1.1.1量具重复性与再现性研究的基本组成.................................错误!未定义书签。1.1.2量具重复性与再现性研究的意义...........................................错误!未定义书签。1.2量具重复性与再现性研究的前景........................................................3第二章量具重复性与再现性的方法与数据分析.....................................42.1数据采集阶段........................................................................................42.1.1统计方法的简介...................................................................................................................42.1.2准备工作...................................................................................................................................42.1.3详细的操作步骤（参见图5）.................................................................................52.2量具重复性与再现性的计算.................................................................62.3结果分析.................................................................................................82.4加普惠量具重复性与再现性分析.......................................................13第三章总结.............................................................................................16第四章致谢.............................................................................................17第五章参考文献.......................................................................................18东安集团2010年企协论文报告纸-1-第一章绪论1.1量具重复性与再现性研究的组成及意义1.1.1量具重复性与再现性系统的基本组成量具重复性与再现性系统是用来检定测量产品的人员是否具备识别产品特性的能力，正常的产品是否会误判，不正常产品是否会漏判，也就是检定“检测系统是否正常”的一个工具。量具重复性与再现性是由量具的可重复性和再现性组成的。量具的重复性：指同一人员使用同一量具多次测量同一零件上的同一参数的差异。量具的再现性：指不同人员使用同一量具测量同一零件上的同一参数的差异。图2再现性1.1.2量具重复性与再现性研究的意义测量系统是由人员、量具、操作程序及其它设备或软件组成的集合。测量系统的分辨率也就是测量系统的误差由以下四个因素组成：图1.重复性操作者A操作者B操作者C东安集团2010年企协论文报告纸-2-1）量具的准确度：指使用精密量具测量的测量平均值值与真值之间的偏差。图3准确度2）量具的稳定性：指测量系统测量平均值随时间变化的差异。图4稳定性3）量具的重复性：指同一人员使用同一量具多次测量同一零件上的同一参数的差异。4）量具的再现性：指不同人员使用同一量具测量同一零件上的同一参数的差异。因量具的准确度与稳定性误差对量具系统的误差影响很小，故可以忽略不计，所以量具系统的误差主要受量具的重复性与再现性影响。所以通过对量具重复性与再现性的研究来测量“检验系统”的有效性以实现对特种量具、定检期内的磨损量具、高精度量具、新购买量具等量具的准确性与有效性进行验证。施行量具重复性与再现性，验证了量具的可靠性，减少了不必要的质量损失和不合品外流的几率，从而保证了产品的质量，对保证公司的时间1时间推移时间2稳定性真值测量平均准确度东安集团2010年企协论文报告纸-3-信誉使公司站稳市场有着重大的意义。1.2量具重复性与再现性研究的前景随着（6σ）sixsigma于1987年首先有Motorola公司提出，经GE公司大力推广后，CPK、量具的重复性与再现性（GuageR&R）、PRI等SPC手段得到了各大公司的大力支持与推广，获得了相当卓著的经济效益，GRR作为基于6σ的SPC手段扮演着相当重要的角色。我公司作为航空发动机的生产基地，生产的航空产品种类繁多且复杂而精密，因而量具量具的种类与样式非常繁多，仅专用量具就有近万套，如此庞杂的量具系统需要怎么样控制才能保证产品质量的准确性？怎么才能验证所采用的量具是有效的？这就使GRR得到很大的发挥空间，随着公司的发展产品种类的中加，量具的样式数量也随之增加，因此量具的重复性与再现性研究的前景广阔。东安集团2010年企协论文报告纸-4-第二章量具重复性与再现性的方法与数据分析2.1数据采集阶段2.1.1统计方法的简介均值和极差法[XR，有时被称为大样法（LongMethod）]是确定测量系统的重复性和再现性的一种数学方法。该方法允许将测量系统分成两个独立的部分：重复性和再现性。如果重复性比再现性大，原因可能是：·量具需要维修；·应重新设计量具使其更精密；·应改进量个的夹紧或定位装置；·零件内变差太大。如果再现性大于重复性，则可能存在以下原因：·需要对操作员进行如何使用量具和读数的培训；·量具表盘上的刻度值不清楚；·可能需要某种形式的夹具来帮助操作者更为一致地使用量具。2.1.2准备工作1.检查员人数：一般为3人。当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可为2人。2.试验次数：与检查员人数相同，即两人时为每人两次，三人时为每人3次。3.零件数量：一般选10个零件，这10个零件应在过程的整个范围内随机东安集团2010年企协论文报告纸-5-地挑选，尽可能地让零件代表整个过程（变差）是很重要的，当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可选5个。4.测量仪器（设备）的精度（分辨率）：需比被测量体要求精度高一个数量级，满足GB/T3177-1997的1/10原则。2.1.3详细的操作步骤（参见图5）1.选取3名操作者为A、B、C，选取10个零件将零件从1到10编号，但号码不让操作者看见；注：可以选取2名操作者和8-10个零件或者3名操作者5-7个零件（经济方法暂不推荐），这10个零件应在过程的整个范围内随机地挑选。尽可能地让零件代表整个过程（变差）是很重要的。2.量具的选择应原则，并对量具进行校验；3.让操作者A以随机的顺序对10个零件进行测量并让另一个人（非ABC中的另一人）将结果填写在第1行中。让操作者B和C在不看别人测量读数的情况下对10个零件进行测量并分别将结果填在第6行和11行中；4.用另一种随机的次序来重复以上循环，将数据填写在第2、7和12行中。数据应记录在适当的列中。例如，如果测量的是第7个零件的尺寸则应将结果记在标有零件7的那一列上。如果需要3次试验，则重复该循环，并将数据填在第3、8和13行中；5.当零件的尺寸较大且没有足够零件的尺寸进行测量时，第3，4步可改成下列所述的方法：a．让操作者A测量第1个零件并在第1行里记录其读数，让操作者B测量第1个零件并将读数记在第6行中，让操作者C测量第1个零件并将读数记录在第11行中；东安集团2010年企协论文报告纸-6-b．让操作者A重新测量第1个零件并将读数记录在第2行，操作者B在第7行中记录重复折数据，操作者C在12行中记录重复的数据，如果需要进行3次测量，重复该循环并将结果填写在第3，8和13行中。6.如果操作者在不同的班中也可使用别的方法。让操作者A测量所有的10个零件并将读数填在第1行中，接着让操作者A以不同的次序重新测量这些零件并将结果填在第2行和第3行。让在其他班上的操作者B和C进行上述同样的测量。2.2量具重复性与再现性的计算图5和图6演示出了量具的重复性和再现性的计算方法。图5为数据表，上面记录着所有的研究数据。图43是一张报告表，下面记录了所有的识别信息及根据所述公式进行的所有计算，下面是收集数据后，用以上数据进行计算的程序：1.用第1、2、3行中的昀大读数减去昀小读数并将结果记录在第5行中。对第6、7和8行，以及11、12、13行的数据进行同样的计算并分别将结果记在第10行和15行中（图5）；2.记录在第5、10和15行的值应为正值（图5）；3.将第5行的值求和并除以抽样零件的数量而得到第1个操作者的试验平均极差Ra，对第10行和15行进行同样的计算可以得到Rb和Rc（图5）；4.将第5、10和15行的均值（Ra、Rb、Rc）移到第17行中，将它们加起来再除以操作者的数量并将结果记为R（总的平均极差）（图5）；5.把R填入第19和20行（平均值）并分别乘以D4和D3以得到了上下控制限。东安集团2010年企协论文报告纸-7-注意如果只进行两次试验，则D3=0，D4=3.27。将单个极差控制上限的值（UCLR）填在第19行。如果试验的次数少于7，则控制下限（LCLR）等于0（图5）；6.对于极差大于计算的UCL的数据，应让同一操作者对原来所使用的零件进行重新测量，或者剔除这些值，对余下的值重新进行平均，并按照修改后的样本容量重新计算R和（UCLR）控制限。对产生失控条件的特殊原因进行纠正；7．将各行（第1、2、3、6、7、8、11、12以及第13行）的数据求和。将每行的和除以抽样零件的数量并将这些值记录在昀右边标着均值的那列中（图5）；8．将1、2、3行的均值相加再除以试验的次数，并将结果记在第4行中的Xa空格中，分别对第6、7、8行以及11、12、13行的数据进行同样的计算并将结果分别填在第9行和第14行中的Xb和Xc格中（图5）；9．在18行的适当位置填写第4、9及14行中均值的昀大值及昀小值，并求出它们的差，并将该差值填在18行中标有XDIFF的空格处（图5）；10．将每个零件每次试验的测量值求和，并除以总的测量次数（试验的次数乘以操作者的个数）。将结果填入第16