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測量系統(tǒng)分析MSA培訓導師:2023/8/21測量系統(tǒng)分析MSA培訓導師:2023/7/302大家好！

前面我們已經(jīng)學習了質量管理體系需運用的部分質量管理方法和工具；本講我們將開始學習測量系統(tǒng)分析MSA。祝大家學習成功！2023/8/22大家好！2023/7/303目錄一相關術語名詞二測量過程三測量系統(tǒng)分析的準備四計量型GageR＆R研究方法五、計數(shù)型測量系統(tǒng)分析2023/8/23目錄一相關術語名詞2023/7/304一、相關術語名詞標準接受的用于比較的基準用于判定接受與否的數(shù)據(jù)測量賦值給具體事物以表示他們之間關于特殊特性的關系量具任何用來獲取測量結果的裝置，經(jīng)常用來特指用在車間的裝置，包括用來測量合格/不合格裝置測量系統(tǒng)是用來對定量測量或定性評價的的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程。

2023/8/24一、相關術語名詞標準2023/7/305位置變差準確度與真實值或接受的基準值之間的接近程度偏移測量結果的觀測平均值與基準值的差值

2023/8/25位置變差2023/7/306穩(wěn)定性某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差

位置變差2023/8/26穩(wěn)定性位置變差2023/7/307

線性

量具預期工作范圍內(nèi),偏移值的差值

2023/8/27線性

量具預期工作范圍內(nèi),偏移值的差值8幅度變差

重復性同一測評人,采用同一種儀器,多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差在既定的條件下連續(xù)的試驗測量結果間的變差通常指設備變差(EV)儀器(量具)的能力或性能系統(tǒng)內(nèi)變差重復性2023/8/28幅度變差重復性2023/7/309

再現(xiàn)性不同的測評人,采用相同的儀器,測量同一零件同一特性時測量平均值的變差用以產(chǎn)品/制程資格認定,誤差可能來自測評人、設備、時間或方法通常指測評人變差AV系統(tǒng)間變差2023/8/29再現(xiàn)性2023/7/3010

量具雙性GRRorGageR＆R量具重復性及再現(xiàn)性測量系統(tǒng)能力，取決于使用方法，可能包括或不包括時間的影響?；鶞手礎BCGRR2023/8/210量具雙性GRRorGageR＆R基11測量數(shù)據(jù)的質量穩(wěn)定條件下運行某一測量系統(tǒng)得到的多次測量結果的統(tǒng)計特性。統(tǒng)計特性偏移和方差。偏差太大或變差太大都將直接導致低質量的測量數(shù)據(jù)。

測量數(shù)據(jù)的質量2023/8/211測量數(shù)據(jù)的質量測量數(shù)據(jù)的質量2023/7/3012

測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極小變化的能力。若不能測定出過程的變差，這種分辨率用于分析是不可接受的。若不能測定出特殊原因的變差，這種分辨率用于控制是不可接受的。不可接受的分辨率可通過極差圖最好的顯示出來。

分辨率2023/8/212測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極13二、測量過程測量過程

一般過程輸入輸出操作需要控制的過程測量系統(tǒng)分析

測量過程決策2023/8/213二、測量過程測量過程一般過程輸入輸出操作需要控制的過14足夠的分辨率（10：1原則）。具有統(tǒng)計穩(wěn)定性，亦即測量系統(tǒng)的變差只能是普通原因而非特殊原因造成的。測量系統(tǒng)的變異須小于規(guī)格公差或制程變異。測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性可能隨統(tǒng)計特性的變化而變化，若果真如此，測量系統(tǒng)變差應小于制程變差及公差帶兩者中較小者。測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性2023/8/214足夠的分辨率（10：1原則）。測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性2023/15

測量系統(tǒng)變差的產(chǎn)生原因標準S環(huán)境E人/程序P儀器I工件W（如零件）測量系統(tǒng)變差2023/8/215測量系統(tǒng)變差的產(chǎn)生原因標準S環(huán)境E人/程序P儀器I工件16

變異構成準確度(偏移)測量值變差重復性穩(wěn)定性線性測評人變差(再現(xiàn)性)量具變差測量系統(tǒng)變差產(chǎn)品/制程變差2023/8/216變異構成準確度(偏移)測量值變差重復性穩(wěn)定性線性測評人17測量系統(tǒng)變差的影響所有變異源的總影響通常稱為測量系統(tǒng)變差。2023/8/217測量系統(tǒng)變差的影響所有變異源的總影響通常稱為測量系統(tǒng)變差18第一類錯誤(生產(chǎn)者風險/假判率):

一個好的零件有時被誤判為“不合格”對產(chǎn)品決策的影響第二類錯誤(消費者風險/漏判率):

一個不合格的零件有時被誤判為“合格”2023/8/218第一類錯誤(生產(chǎn)者風險/假判率):對產(chǎn)品決策的影響第二類19

對過程決策的影響

將普通原因判斷為特殊原因將特殊原因判斷為普通原因2023/8/219對過程決策的影響將普通原因判斷為特殊原因2023/720

測量系統(tǒng)變差的可能原因偏移基準的誤差磨損的量具儀器測量非代表性的特性制造的儀器尺寸不對儀器沒有正確校準測評人使用儀器不正確穩(wěn)定性（是偏倚隨時間的變化）儀器需要校正，減小校正周期正常的老化儀器維護不足儀器設計或方法問題2023/8/220測量系統(tǒng)變差的可能原因偏移穩(wěn)定性（是偏倚隨時間的變化）21重復性儀器需要維護；量具應重新設計以提高剛度；夾緊及檢驗點需要改進；存在過大的零件內(nèi)變差。再現(xiàn)性測評人需要更好的培訓如何使用量具儀器及讀數(shù)；量具刻度盤上的讀數(shù)不清楚；需要某種夾具幫助測評人提高使用量具的一致性；某些測量系統(tǒng)沒有測評人，若所有的部件均由同一設備處理、固定及測量，那么再現(xiàn)性就為零；當使用了不同的工裝，那么再現(xiàn)性就表現(xiàn)為工裝間變差。2023/8/221重復性2023/7/3022量具雙性/GRR線性(量具預期工作范圍內(nèi),偏移值的差值)工作范圍上限/下限內(nèi)儀器沒有正確校準磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差--最小或最大磨損的儀器或夾緊裝置儀器質量差—設計或一致性不好儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性應用錯誤的量具環(huán)境—溫度、濕度、震動、清潔度2023/8/222量具雙性/GRR2023/7/3023

分級數(shù)目(ndc)

控制

分析只有下列條件下才可用于控制：與規(guī)范相比，過程變差較??；預期過程變差上的損失函數(shù)很平緩；過程變差主要原因導致均值偏移不能用于估算過程參數(shù)及指數(shù)；只能表明過程是否正在生產(chǎn)合格零件。依據(jù)過程分布可用半計量控制技術；可產(chǎn)生不敏感的計量控制圖一般不用于估算過程參數(shù)及指數(shù)，因為它只提供粗略的估計?？捎糜谟嬃靠刂茍D建議使用。分辨力對控制和分析活動的影響：一個數(shù)據(jù)分級2-4個數(shù)據(jù)分級5個或更多數(shù)據(jù)分級2023/8/223分級數(shù)目(ndc)控制24三測量系統(tǒng)分析的準備2023/8/224三測量系統(tǒng)分析的準備2023/7/30251.計劃將要使用的方法例如通過工程決策，直接觀察或量具研究決定，是否測評人在校準或使用儀器時產(chǎn)生影響；有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性可能忽略，例如按鍵.2.測評人數(shù)量、樣品數(shù)量、及重復讀數(shù)應預先確定：尺寸的關鍵性-關鍵尺寸需要更多的樣品和/或試驗.零件規(guī)格-大而重的零件可規(guī)定較少樣品及較多試驗.3.測評人的選擇應從日常操作該儀器的人中選出。2023/8/2251.計劃將要使用的方法2023/7/30264.樣品選擇對于適當?shù)难芯糠浅Ｖ匾?，且取決于測量系統(tǒng)研究的設計.5.對于產(chǎn)品的控制，“符合/不符合產(chǎn)品特定規(guī)格”，樣品的選擇無需覆蓋整個規(guī)格范圍。6.對于制程控制，“過程穩(wěn)定性，方向及自然變差的符合情況”，樣品必須從過程中選取并代表整個工作范圍。7.儀器分辨率應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。8.確保測量方法在按規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸。2023/8/2264.樣品選擇對于適當?shù)难芯糠浅Ｖ匾?，且取決于測量系統(tǒng)研究27

分析的方式非常重要：測量應按隨機順序，以確保研究過程中生產(chǎn)的任何漂移或變化將隨機分布。使用盲測方式。設備讀數(shù)應估計到可得到的最接近的數(shù)字，模擬設備應讀取最小刻度的一半。研究工作應由知其重要性且仔細認真的人進行。每一位測評人應采取相同的方法/步驟來獲取數(shù)據(jù)。2023/8/227分析的方式非常重要：2023/7/3028確定分析結果的允許誤差：

允許標準-位置誤差偏移和線性重新校正或偏移修正以最小化誤差

允許標準-幅度誤差低于10%-接受；在10%與30%之間-根據(jù)應用的重要性、量具成本、維修的費用等，可能是接受的；高于30%-不接受，測量系統(tǒng)必須改善；明顯的分類數(shù)量(ndc)應大于或等于5。2023/8/228確定分析結果的允許誤差：允許標準-位置誤差允許標準-29四、計量型GageR＆R研究方法2023/8/229四、計量型GageR＆R研究方法2023/7/3030平均值極差法：分解成重復性及再現(xiàn)性,但是兩者無交互作用推薦的方法如下:取多于5個樣品(例如,n=10)代表了實際或預期的過程變差范圍；選取3個測評人,給樣品編號,該編號測評人并不知道；讓測評人A隨機測量N個樣品并做好記錄；讓測評人B和C測量N個樣品并做好記錄,彼此之間不知另一個人的測量結果；打亂樣品的順序,再次分別由三位測評人測量并記錄；2023/8/230平均值極差法：分解成重復性及再現(xiàn)性,但是兩者無交互作用231測評人系列#樣件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

平均值

極差

B1

2

3

平均值

極差

C1

2

3

平均值

極差

GRR測量數(shù)據(jù)收集表2023/8/231測評人系列#樣件(零件)平12345678910A132樣件(零件)平均值

x

Rp

R

GRR測量數(shù)據(jù)收集表(續(xù))2023/8/232樣件(零件)平均值33測評人系列#樣件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

0。194

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

0。166

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

0。211

平均值0。447

0。6071。260

0。537

-0。853-0。1000。667-0。227

2。087-1。307

0。190

極差0。350。12

0。17

0。17

0。12

0。23

0。16

0。14

0。27

0。11

0。184B10。08

-0。47

1。19

0。01

-0。56

-0。20

0。47

-0。63

1。80

-1。68

0。001

20。25

-1。22

0。94

1。03

-1。20

0。22

0。55

0。08

2。12

-1。62

0。115

30。07

-0。68

1。34

0。20

-1。28

0。06

0。83

-0。34

2。19

-1。50

0。089

平均值0。133

-0。790

1。157

0。413

-1。013

0。027

0。617

-0。297

2。037

-1。600

0。068

極差0。18

0。75

0。40

1。02

0。72

0。42

0。36

0。71

0。39

0。18

0。513數(shù)字計算：2023/8/233測評人系列#樣件(零件)平均值1234567891034C10。04

-1。38

0。88

0。14

-1。46

-0。29

0。02

-0，46

1。77

-1。49

（0。223）

2-0。11

-1。13

1。09

0。20

-1。07

-0。67

0。01

-0。56

1。45

-1。77

（0。256）

3-0。15

-0。96

0。67

0。11

-1。45

-0。49

0。21

-0。49

1。87

-2。16

（0。284）

平均值（0。073）（1。157）0。880

0。150

（1。327）（0。483）0。080

（0。503）1。697

（1。807）

-0。254

極差0。19

0。42

0。42

0。09

0。39

0。38

0。20

0。10

0。42

0。67

0。328樣件(零件)平均值

0。169-0。851

1。099

0。367

-1。064

-0。1860。454

-0。3421。940

-1。571

0。001

3。511

0。342

0.4446

0.8816數(shù)字計算(續(xù))XRp2023/8/234C10。04-1。380。880。14-1。4635

0.52313n=樣件

r=測量次數(shù)

0.70712

k2人0.2297

=

SQRT｛(Xdiff*K2)^2-(E.V.^2/nr)｝A.V.=

%A.V.=100(AV/TV)=20.%再現(xiàn)性—測評人偏差(A.V.)

0.59083

0.886220.2019

=

k1系列R*K1

E.V.=

%EV=100(EV/TV)=17.61%

重復性—設備偏差(E.V.)*SQRT表示可開平方，^2表示平方，K1/2/3為可查表的系數(shù)數(shù)字計算(續(xù))2023/8/2350.52313n=樣件0.7036

1.1461

＝

T.V.=SQRT｛ＧＲＲ＾２＋ＰＶ＾２｝

0.314610總偏差(T.V.)

0.32499

0.33758

0.35347P.V.=Rp*k3=1.1046

%PV=100(PV/TV)=96.38%

0.37426樣件偏差(P.V.)

0.4035

k3樣件0.3058=

SQRT｛E.V.^2+A.V.^2｝

GRR=%GRR=100(GRR/TV)=26.68%

R&R(GRR)2023/8/2361.1461＝T.V.=SQRT｛ＧＲ37測量系統(tǒng)有效分辨率：

ndc=1.41（PV/GRR）

ndc=>5

，可接受。2023/8/237測量系統(tǒng)有效分辨率：ndc=1.41（PV38繪制極差圖分析：

1.如果所有的極差都受控，則所有評價人的工作狀態(tài)是相同的。

2.如果一個評價人不受控,說明他的方法與其他人不同，應識別并去除特殊原因.3.如果所有的評價人都不受控，則測量系統(tǒng)對評價人的技術很敏感,需要改善以獲得有用的數(shù)據(jù)。

注:極差控制圖用于確定過程是否受控.2023/8/238繪制極差圖分析：1.如果所有的極差都受控，則所39繪制均值控制圖分析：

---計算均值控制限

UCLx=X+A2R=0.001+1.023※0.342=0.351（試驗三次）

LCLx=X-A2R=0.001-1.023※0.342=-0.349---分析控制圖：均值圖均值圖：一半的均值（每個評價人對每個零件多個讀數(shù)的均值）以上點應在控制限外，說明測量系統(tǒng)能夠探測零件與零件之間的變差，并且能夠提供對過程分析和過程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外，則測量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。2023/8/239繪制均值控制圖分析：---計算均值控制限2023/740GRR研究結果分析：若重復性>再現(xiàn)性儀器需要維護量具應重新設計以提高剛度夾緊及檢驗點需要改進存在過大的零件內(nèi)變差若重復性<再現(xiàn)性測評人需要更好的培訓如何使用量具儀器及讀數(shù)量具刻度盤上的讀數(shù)不清楚需要某種夾具來幫助測評人提高使用量具的一致性

%

R&R＜10%可接受，10%≤%R&R≤30%時應依據(jù)量具重要性、成本及維修費用等決定是否接受，%R&R＞30%不能接受，必須改進。2023/8/240GRR研究結果分析：若重復性>再現(xiàn)性2023/7/3041五、計數(shù)型測量系統(tǒng)分析2023/8/241五、計數(shù)型測量系統(tǒng)分析2023/7/3042小樣法計數(shù)型測量系統(tǒng)是把零件與某些指定限值相比較，不能得到實際數(shù)值，只能指示該零件被接收還是拒收。此類測量系統(tǒng)可采用小樣法進行分析.其具體方法是通過取20個零件來進行。由兩位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件，在選取20個零件中，一些零件會稍許低于或高于規(guī)范限值。分析:如果所有的測量結果（每個零件四次）一致則接受該量具，否則應改進或重新評價該量具。如果不能改進該量具，則不能被接受并且應找一個可接受的替代測量系統(tǒng)。一個典型的用小樣法研究計數(shù)型測量系統(tǒng)的表格見附表。2023/8/242小樣法計數(shù)型測量系統(tǒng)是把零件與某些指定限值相比較，不能得課堂練習：量具重復性和再現(xiàn)性（R&R）的企業(yè)實際案例課堂分組練習，結果分析討論432023/8/2課堂練習：量具重復性和再現(xiàn)性（R&R）的企業(yè)實際44測試題：1為分析每種測量和試驗設備系統(tǒng)得出的結果中出現(xiàn)的

，應進行統(tǒng)計研究。此要求應適用于

計劃中提及的測量系統(tǒng)。

2測量系統(tǒng)分析的對象主要有

、

、

、

和

。3R&R＜

%可接受，

%≤R&R≤

%時應依據(jù)量具重要性、成本及維修費用等決定是否接受，R&R＞

%不能接受，必須改進。2023/8/244測試題：1為分析每種測量和試驗設備系統(tǒng)得出的結果中出現(xiàn)2023/8/2451為分析每種測量和試驗設備系統(tǒng)得出的結果中出現(xiàn)的

變差

，應進行統(tǒng)計研究。此要求應適用于

控制

計劃中提及的測量系統(tǒng)。

2測量系統(tǒng)分析的對象主要有

重復性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性