1、1,第四部分 測(cè)量系統(tǒng)分析,( MSA ),6 培訓(xùn)之四,2,1、測(cè)量（Measurement) 以確定實(shí)體或系統(tǒng)的量值大小為目標(biāo)的一整套作業(yè)。 包括過(guò)程、產(chǎn)品、服務(wù)的輸入、輸出及性能/績(jī)效的定量化信息。,術(shù)語(yǔ)及其定義,3,2、Gage任何用以獲得測(cè)量結(jié)果的裝置，特別 指基層使用的量具，包括用來(lái)測(cè)量合格/不合格的裝置。,3、測(cè)量系統(tǒng)（Measurement System) 用以對(duì)被測(cè)特性賦值的作業(yè)、方法、步驟、量具、設(shè)備、軟件、人員的集合。 為獲得測(cè)量結(jié)果的完整過(guò)程。,術(shù)語(yǔ)及其定義,4,測(cè)量方法,測(cè)量環(huán)境,儀器設(shè)備,被測(cè)量對(duì)象的特征,測(cè)量人員,計(jì)量基準(zhǔn),測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量系統(tǒng)的要素,5,測(cè)量系統(tǒng)的

2、組成,傳感器：感受被測(cè)物理量/特征量的變化（長(zhǎng)度、溫度、重量、磁場(chǎng)、均勻性、舒適度等） 轉(zhuǎn)換器：物理量/特征量的轉(zhuǎn)換/放大（磁-電、光-電、熱-電等） 讀 出：模擬顯示、數(shù)字顯示、磁記錄、觀測(cè)記錄等（顯示器、記錄器、觀測(cè)人員等） 阻尼器：減少測(cè)量系統(tǒng)的高頻振蕩，有助于測(cè)量結(jié)果的平穩(wěn)輸出（濾波、磨擦、阻抗等） 校 準(zhǔn)：系統(tǒng)驗(yàn)收、周期校驗(yàn)/使用前校驗(yàn)、溯源,6,數(shù)據(jù)的真實(shí)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性結(jié)果的精確性,測(cè)量系統(tǒng)的基本要求,7,觀測(cè)值=真值,？,觀測(cè)值,測(cè)量誤差,真值,觀測(cè)值,測(cè)量誤差,真值,數(shù)據(jù)的真實(shí)性,8,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,不同的時(shí)間、環(huán)境、人員、儀器設(shè)備對(duì)測(cè)量結(jié)果影響如何？ 系統(tǒng)是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)？

3、,9,反映被測(cè)實(shí)體/系統(tǒng)微小變化的能力。 測(cè)量誤差與被測(cè)量的變化范圍（總變差）相比，是否可以接受？,測(cè)量結(jié)果的精確性,10,分辨力（Discrimination),概念：指示裝置可以有效辨別所指示的緊密相鄰量值能力的定量表示。 分辨力的要求：1、最小測(cè)量單位/容差10%（用于計(jì)量型合格判定）2、最小測(cè)量單位/過(guò)程變差10%（用于計(jì)量型過(guò)程控制） 影響分辨力的因素：1、傳感器的靈敏度2、讀出裝置的最小顯示單位,11,控 制 只有下列條件下才可用于控制： 1、與規(guī)范相比過(guò)程變差較小 2、預(yù)期過(guò)程變差上的損失函數(shù)很平緩 3、過(guò)程變差的主要原因?qū)е戮灯?分 析 1、對(duì)過(guò)程參數(shù)及指數(shù)估計(jì)不可接受。

4、2、只能表明過(guò)程是否正在產(chǎn)生合格零件,1、依據(jù)過(guò)程分布可用半計(jì)量控制技術(shù) 2、可產(chǎn)生不敏感的計(jì)量控制圖,1、一般來(lái)講對(duì)過(guò)程參數(shù)及指數(shù)的估計(jì)不可接受 2、只提供粗劣的估計(jì),1、可用于計(jì)量控制圖,1、建議使用,不重疊的過(guò)程分布的數(shù)據(jù)分級(jí)對(duì)控制與分析活動(dòng)的影響,分辨力,12,討 論,試舉一種實(shí)際使用的測(cè)量?jī)x器，分析其分辨力,13,準(zhǔn)確度（Accuracy),表示測(cè)量結(jié)果（單值或平均值）與真值的接近程度。 數(shù)量上，準(zhǔn)確度可以用相對(duì)誤差數(shù)表示： 準(zhǔn)確度=基準(zhǔn)值多次測(cè)量平均值,14,精密度（Precision),在相同條件下進(jìn)行重復(fù)測(cè)量或試驗(yàn)，其結(jié)果相互間的一致程度。 表示測(cè)定結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度。

5、精密度常用測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示，標(biāo)準(zhǔn)差越大，精密度越低。,15,Reference Value=.010,.015 xxx .014 xxxxxxx .013 xxxxxx .012 xx .011,.014 x .013 xx .012 xxx .011 xxx .010 xxxxx .009 xxxx .008 xx .007 x,.011 xxx .010 xxxxxxx .009 xxxxxx .008 xx,準(zhǔn)確度與精密度,16,觀測(cè)值=真值,？,總變差,測(cè)量誤差,過(guò)程變差,觀測(cè)值,測(cè)量誤差,真值,數(shù)據(jù)的真實(shí)性,17,不合格產(chǎn)品被接收 合格產(chǎn)品被拒收 難以識(shí)別過(guò)程中發(fā)生的變化 控制圖失

6、真，不能提供正確信息,測(cè)量誤差可能導(dǎo)致,18,隨機(jī)誤差-突然發(fā)生、不可預(yù)測(cè)、可通過(guò)重復(fù)測(cè)量避免； 可能源于： 環(huán)境因素的波動(dòng) 測(cè)量位置的不同 人員作業(yè)的偶然性 儀器、設(shè)備的重復(fù)特性,隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差,19,系統(tǒng)誤差：不可能通過(guò)重復(fù)測(cè)量避免： 可能源于： 不同的時(shí)間 不同的環(huán)境因素 不同的測(cè)量方法（程序） 人員素質(zhì)的差異 校準(zhǔn)錯(cuò)誤 儀器設(shè)備內(nèi)在偏差,隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差,20,測(cè)量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,1）偏倚（Bias): 測(cè)量值或估計(jì)量的分布中心（平均值）與真值（基準(zhǔn)值）之差。 偏倚屬于系統(tǒng)性誤差，直接影響測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。,偏倚,21,2）重復(fù)性（Repeatability) 相同的測(cè)量人員、使

7、用同一設(shè)備、在同一次校準(zhǔn)期間、同一實(shí)驗(yàn)室、采用相同的方法，在較短時(shí)間內(nèi)，對(duì)同一零件的同一特性測(cè)量的結(jié)果，其相互接近的程度。,測(cè)量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,22,3）再現(xiàn)性（Reproducibility) 不同的測(cè)量人員、使用不同設(shè)備、在不同實(shí)驗(yàn)室、在不同時(shí)間，采用相同的方法對(duì)同一零件的同一特性測(cè)量的結(jié)果，其相互接近的程度。,測(cè)量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,23,4）穩(wěn)定性Stability 測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量單一零件單一特性時(shí)，測(cè)量值的總變差。,測(cè)量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,24,5）線(xiàn)性 Linearity量具在預(yù)期工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。6）線(xiàn)性度 % Linearity在預(yù)期工作范圍內(nèi)線(xiàn)性誤差的變化率。,測(cè)

8、量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,觀測(cè)的平均值,基準(zhǔn)值,觀測(cè)的平均值,范圍的較低部分,范圍的較高部分,無(wú)偏倚,25,重復(fù)性與再現(xiàn)性,GR&R Gage Repeatability & Reproducibility -對(duì)測(cè)量系統(tǒng)隨機(jī)誤差的綜合評(píng)定，目前已成為測(cè)量系統(tǒng)分析的主要指標(biāo)。,26,系統(tǒng)性誤差：偏倚、線(xiàn)性、穩(wěn)定性隨機(jī)性誤差：重復(fù)性、再現(xiàn)性、GR&R,測(cè)量系統(tǒng)誤差的類(lèi)型,27,計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)誤差的估計(jì),28,選定基準(zhǔn)值 重復(fù)測(cè)量并記錄 觀測(cè)平均值 偏倚量= 偏倚百分比：偏倚量/過(guò)程變差100%,確定偏倚Bias,29,產(chǎn)生偏倚的原因,校準(zhǔn)環(huán)境不符合規(guī)定的要求 不合理地延長(zhǎng)了校準(zhǔn)的周期 測(cè)量人員變動(dòng)、測(cè)量程

9、序未形成文件 測(cè)量時(shí)間規(guī)定不嚴(yán)、條件變動(dòng) 疏忽與失誤,30,測(cè)量前儀器/量具未校零 忽略了多次測(cè)量取平均值的要求 測(cè)量位置不正確,常見(jiàn)的疏忽與失誤,31,(1) 小樣法 Short Method (2) 大樣法 Long Method (3) 圖 法 Graphical Analysis,GR&R的研究方法,32,GR&R研究中的主要因素,應(yīng)根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)不同的實(shí)際使用情況，確定GR&R研究相應(yīng)的測(cè)量條件。,33,GR&R研究的準(zhǔn)備,確定（方法、人員、被測(cè)零件數(shù)、重復(fù)測(cè)量次數(shù)）。 被測(cè)零件應(yīng)為生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品，變差范圍能代表允差范圍，最好由不同日期的產(chǎn)品中每天選一件，并予以編號(hào)標(biāo)識(shí)。 由日常從事該

10、測(cè)量活動(dòng)的人員進(jìn)行并事先進(jìn)行培訓(xùn)。,34,測(cè)量注意事項(xiàng),盲測(cè)隨機(jī)抽取 估讀最小刻度的1/2 記錄防止混淆,35,小樣法實(shí)例,36,計(jì)算平均極差:,=1.4,量具綜合誤差（GRR）=,注：,d,2,查表,-,-,*,容差百分率（設(shè)容差為20） % GR&R= GR&R/容差=6.1/20100=30.5%,小樣法實(shí)例,37,大樣法,至少2名測(cè)量人員 至少10個(gè)零件 每人對(duì)每個(gè)零件至少重復(fù)測(cè)2遍,38,步驟： 10個(gè)零件逐一編號(hào) 量具校準(zhǔn) 人員A對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量（隨機(jī)順序），記錄員記錄讀數(shù) 人員B、C對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量（隨機(jī)順序），記錄員記錄讀數(shù)。 上述循環(huán)重復(fù)3遍，測(cè)量順序打亂。,大樣法,39,確定重

11、復(fù)性 Repeatability,選取樣件（n)和評(píng)價(jià)人（r) 確定測(cè)量次數(shù)（m） 重復(fù)測(cè)量并記錄（xijk)I=1,r j=1,n k=1,m,40,子組極差： 平均極差： 標(biāo)準(zhǔn)差： 重復(fù)性變差： （概率99%）,重復(fù)性計(jì)算,41,確定再現(xiàn)性 Reproducibility,選取樣件（n）和評(píng)價(jià)人（r） 確定測(cè)量次數(shù)（m） 重復(fù)測(cè)量并記錄（xijk）I=1,r j=1,n k=1,m,42,再現(xiàn)性計(jì)算,i=1,r,再現(xiàn)性變差：,（概率99%）,校正后的再現(xiàn)性：,43,評(píng)價(jià)人標(biāo)準(zhǔn)差：,測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏差：,測(cè)量系統(tǒng)（重復(fù)性與再現(xiàn)性）變差：,GR&R=5.15m(概率99%）,GR&R,44,容差

12、百分率過(guò)程變差百分率,%GR&R,判斷測(cè)量系統(tǒng)可否接受的量度,在MINITAB統(tǒng)計(jì)工具軟件處理結(jié)果中以（%SV）表示。,45,測(cè)量系統(tǒng)可接受條件,容差百分率10% 過(guò)程變差百分率10%,46,容差百分率30% 或 過(guò)程變差百分率30%,測(cè)量系統(tǒng)拒絕條件,47,需考慮: 被測(cè)特性的重要程度 測(cè)量系統(tǒng)的復(fù)雜程度 成本因素,10% 30%,測(cè)量系統(tǒng)有條件接受,48,小樣法: 簡(jiǎn)單、快捷、綜合反映測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性（GR&R）誤差大樣法：數(shù)據(jù)量大、更具可信性、可區(qū)分重復(fù)性與再現(xiàn)性誤差（GR&R）的比重，有助于尋找原因，制訂改進(jìn)措施。,兩種方法比較,49,當(dāng)重復(fù)性誤差比重較大時(shí)，可能表明：,測(cè)量設(shè)備

13、需要保養(yǎng) 測(cè)量設(shè)備剛性不足 測(cè)量過(guò)程中零件的定位方式有待改進(jìn) 零件內(nèi)變差影響過(guò)大,當(dāng)再現(xiàn)性誤差比重較大時(shí)，可能表明：,需對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行操作培訓(xùn) 應(yīng)更明確規(guī)定校準(zhǔn)測(cè)量的方法和要求,經(jīng)驗(yàn)分析,50,（1）小樣法 Short Method（2）重復(fù)性與再現(xiàn)性 GR&R,計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析,51,小樣法研究,確定基準(zhǔn)零件（n=20) 確定評(píng)價(jià)人r 確定重復(fù)測(cè)量次數(shù)m=2 判定準(zhǔn)則： 所有測(cè)量結(jié)果一致接受 否則 不接受,52,設(shè)計(jì)試驗(yàn)：,30個(gè)零件事先經(jīng)權(quán)威判斷作出結(jié)論 選擇3個(gè)檢驗(yàn)員，每人對(duì)每個(gè)零件檢查2次（順序打亂）并給出接收/據(jù)收判斷結(jié)果 計(jì)算： 3人判斷結(jié)果的一致率（R&R） 3人判斷結(jié)果一致且

14、正確率（總體有效性）,計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)R&R研究實(shí)例,53,產(chǎn)品：緩沖器,質(zhì)量特性：噴漆表面質(zhì)量,計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)R&R研究實(shí)例,54,案例：膠印機(jī)零件測(cè)量系統(tǒng)分析,Gage R&R %Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 4.87E-06 44.31 Repeatability 1.07E-06 9.74 Reproducibility 3.80E-06 34.57 C1 3.54E-06 32.25 C1*C2 2.54E-07 2.32 Part-To-Part 6.12E-06 55.69 Total Variati

15、on 1.10E-05 100.00,55,StdDev Study Var %Study Var Source (SD) (5.15*SD) (%SV) Total Gage R&R 2.21E-03 1.14E-02 66.57 Repeatability 1.03E-03 5.33E-03 31.21 Reproducibility 1.95E-03 1.00E-02 58.80 C1 1.88E-03 9.69E-03 56.79 C1*C2 5.04E-04 2.60E-03 15.22 Part-To-Part 2.47E-03 1.27E-02 74.63 Total Variation 3.31E-03 1.71E-02 100.00,案例：膠印機(jī)零件測(cè)量系統(tǒng)分析,56,案例：膠印機(jī)零件測(cè)量系統(tǒng)分析,57,應(yīng) 用,產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)時(shí)，可以進(jìn)行MSA分析； 對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有所懷疑時(shí)，可以進(jìn)行MSA分析； 對(duì)檢驗(yàn)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，可以進(jìn)行MSA分析；,58,小 結(jié),測(cè)量