1、測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis 第四版 2010年6月發(fā)布,1,MSA第四版發(fā)生了那些變化？,與MSA第三版相比，手冊(cè)的第四版沒有發(fā)生顯著的變化，只是補(bǔ)充提示了某些分析方法，使讀者更容易理解，同時(shí)也對(duì)一些使用者的常犯錯(cuò)誤做了重要的觀念澄清。 譬如：澄清MSA與校準(zhǔn)的關(guān)系、更清晰地定義測量決策、改進(jìn)了偏倚和線性內(nèi)容、重寫了高級(jí)的MSA技術(shù)（包括破壞性試驗(yàn)）、計(jì)數(shù)型分析的更新、測量的不確定度和MSA、 APQP和MSA的關(guān)系等等。,2,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,測量（Measurement)被定義為“對(duì)某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），以表示它們對(duì)于特定特性之間的關(guān)

2、系”。這定義由C.Eisenhart(1963)首次提出。賦予數(shù)字的過程被定義為測量過程，而指定的數(shù)值被定義為測量值。 量具（Gage)是指任何用來獲得測量結(jié)果的裝置。經(jīng)常是用在工廠現(xiàn)場的裝置，包括通/止規(guī)（go/no go device)。,3,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,測量系統(tǒng)（Measurement System) 是對(duì)測量單元進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y的特性進(jìn)行評(píng)估，其所使用的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；也就是說，用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程。 我們可以將測量過程看成一個(gè)制造過程，其產(chǎn)生的輸出就是數(shù)值（數(shù)據(jù)）。這樣看待一個(gè)測量系統(tǒng)是很有用的，會(huì)使我們明白已經(jīng)說明

3、的所有的概念、原理和工具。,4,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,分辨力Discrimination、可讀性Readability、 分辨率Resolution 別名：最小可讀單位、測量解析度、最小刻度極限或探測的最 小極限。 由設(shè)計(jì)所確定的固有特征。 一個(gè)儀器測量或輸出的最小刻度單位。 通常被顯示為測量單位。 10比1的比例法則。,5,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,有效解析度Effective resolution 特定應(yīng)用條件下，一個(gè)測量系統(tǒng)對(duì)過程變差的敏感度。 可以導(dǎo)致測量有用的輸出信號(hào)的最小輸入。 通常被描述為一種測量單元。 基準(zhǔn)值（Reference value) 某一物品的可接受數(shù)值。 需要一個(gè)可

4、操作的定義。 常被用來替代真值使用。 真值(True value) 某一物品的真實(shí)數(shù)值。 不可知且無法知道的。,6,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,位置變差（Location variation) 準(zhǔn)確度（Accuracy) 與真值或可接受的基準(zhǔn)值“接 近“的程度。 在ASTM包括了位置及寬度誤 差的影響。 偏倚（Bias) 觀測到的測量值的平均值與基 準(zhǔn)值之間的差值。,7,準(zhǔn)確度和精確度,量具 A,量具 B,量具 C,A 具有最佳準(zhǔn)確度 B 具有最佳精確度 C 的準(zhǔn)確度好于B 比較A和C的表現(xiàn),量具 A的均值,量具 B的均值,量具 C的均值,8,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,穩(wěn)定性(Stability)

5、隨時(shí)間變化的偏倚值。 一個(gè)穩(wěn)定的測量過程在位置 方面是處于統(tǒng)計(jì)上受控狀態(tài)。 別名：漂移（drift) 線性(linearity) 在量具正常工作量程內(nèi)的偏 倚變化量。 多個(gè)獨(dú)立的偏倚誤差在量具 工作量程內(nèi)的關(guān)系。 是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所構(gòu)成。,9,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,寬度變差（Width variation) 精確度（Precision) 每個(gè)重復(fù)讀數(shù)之間的“接近” 程度。 是測量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差所構(gòu)成。,10,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,重復(fù)性(Repeatability) 一個(gè)評(píng)價(jià)者使用一種測量 儀器，對(duì)同一零件的某一特性進(jìn) 行多次測量下的變差。 是在固定的和已定義的測量 條件下，連續(xù)（短期

6、內(nèi)）多次測 量中的變差。 通常被稱為E.V設(shè)備變差 。 (Eguipment Variation) 設(shè)備（量具）能力或潛能。 系統(tǒng)內(nèi)部變差。,11,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,再現(xiàn)性(Reproducibility) 不同評(píng)價(jià)者使用相同的量具， 測量同一個(gè)零件的同一個(gè)特性的測 量平均值的變差。 通常被稱為A.V.評(píng)價(jià)者變差 (Appraiser Variation)。 系統(tǒng)之間（條件）的 誤差。 在ASTM E456-96包括：重 復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境及評(píng)價(jià)者影響。,12,本手冊(cè)中使用了以下術(shù)語,GRR或量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性 (Gage 因此應(yīng)充分識(shí)別和評(píng)價(jià)。,17,不好的零件永遠(yuǎn)視為不好的零件 可

7、能做出潛在的錯(cuò)誤決定 好零件永遠(yuǎn)被視為好零件 “取偽”、“棄真”的過程發(fā)生在區(qū)域。,測量系統(tǒng)誤差的影響,18,測量系統(tǒng)誤差的影響,從位置的角度去考慮，偏倚、線性、穩(wěn)定性為位置的誤差，如圖： 針對(duì)基準(zhǔn)值的位移。 從寬度的角度去考慮，重復(fù)性、再現(xiàn)性為寬度的誤差。隨著 寬度加寬，區(qū)域增 大。,19,測量系統(tǒng)共有的統(tǒng)計(jì)特性,依據(jù)用途，每個(gè)測量系統(tǒng)可能要求具備不同的統(tǒng)計(jì)特性，但以下幾個(gè)特性應(yīng)是所有的測量系統(tǒng)共有的： 1.測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能由普通原因而不是由特殊原因造成； 2.測量系統(tǒng)的變差必須小于制造過程的變差； 3.測量系統(tǒng)的隨機(jī)變差必須小于過程變差和公差帶兩者中

8、最小者，一般為其1/10。,20,測量系統(tǒng)的接受準(zhǔn)則,對(duì)測量系統(tǒng)予以接受的通用準(zhǔn)則是： 低于10%的誤差 通常被認(rèn)為是一個(gè)可接受的測量系統(tǒng)。 10%到30%的誤差根據(jù)應(yīng)用的重要性、測量裝置的成本、維修費(fèi)用等，可能是可接受的。 大于30%誤差考慮為不可接受，應(yīng)盡各種力量以改進(jìn)該測量系統(tǒng)。 另外，由測量系統(tǒng)對(duì)過程進(jìn)行劃分的區(qū)別分類數(shù)（ndc） 應(yīng)能大于或等于5。,21,測量系統(tǒng)分析計(jì)劃,22,測量系統(tǒng)研究偏倚,23,什么是偏倚,偏倚是指對(duì)相同零件上同一特性的觀測的平均值與基準(zhǔn)值的差異。 它是由所有已知或未知的變差來源共同影響的總偏差所造成。,24,偏倚產(chǎn)生的原因,造成過份偏倚的可能原因有： 計(jì)量器

9、具需要校準(zhǔn) 計(jì)量器具或相關(guān)夾具磨損 磨損或損壞的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 線性誤差（譬如測量兩個(gè)不同的點(diǎn)，零件的內(nèi)在變差所 造成的線性誤差。） 使用了錯(cuò)誤的量具 不同的測量方法 設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù),25,測量錯(cuò)誤的特性 （量具或零件）變形 環(huán)境變化溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的影響 錯(cuò)誤的假設(shè)，在應(yīng)用常量上出錯(cuò) 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤（易讀性、視差）,偏倚產(chǎn)生的原因,26,偏倚的分析程序,偏倚的分析程序 1.1按生產(chǎn)過程所要求的檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容和檢驗(yàn) 規(guī)定，從生產(chǎn)過程中選取一個(gè)零件作為樣品。 1.2 首先確定所檢查零件特性的基準(zhǔn)值。基準(zhǔn)值 應(yīng)盡可能通過

10、更高一級(jí)的計(jì)量裝置或在工具室、 全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備上確定。確定的讀數(shù)應(yīng)與量具 RR研究中的評(píng)價(jià)人的觀察平均值（Xa 、Xb、 Xc）進(jìn)行比較。,27,偏倚的分析程序,1.3如果不可能按上述方法對(duì)樣件進(jìn)行測量，可采用下面 的替代方法。 在工具室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備上對(duì)零件進(jìn)行精密測量，確定基準(zhǔn)值。 1.4讓一位評(píng)價(jià)人用正被評(píng)價(jià)的量具測量同一零件至少十次，并記錄結(jié)果。 1.5計(jì)算讀數(shù)的平均值。平均值與基準(zhǔn)值之間的差值為該測量系統(tǒng)的偏倚。,28,偏倚的分析程序,1.6 計(jì)算出偏倚占過程變差的百分率： 偏倚%=100|偏倚|/過程變差 1.7 對(duì)偏倚的分析結(jié)果應(yīng)寫出書面報(bào)告。 1.8 如果偏倚大于10%，應(yīng)進(jìn)

11、行原因分析。,29,偏倚的分析程序,1.9 偏倚過大的原因可能是： 基準(zhǔn)的誤差， 零件的磨損； 量具尺寸不對(duì)； 測量了錯(cuò)誤的特性； 量具沒有正確校準(zhǔn)； 評(píng)價(jià)人量具使用不當(dāng)?shù)取?1.10 針對(duì)具體的原因，采取相應(yīng)的措施，對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。,30,確定偏倚的指南 - 獨(dú)立樣件法,研究程序 1.選取一個(gè)樣件，得出一個(gè)可追溯到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn) 值。如果不可能，選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生 產(chǎn)件 ，指定其為偏倚分析的標(biāo)準(zhǔn)樣本。在工具室測量這 個(gè)零件 n10次，并計(jì)算出n次讀數(shù)的平均值；把這個(gè)平 均值作為基準(zhǔn)值。 2.讓一個(gè)評(píng)價(jià)人，以工作狀態(tài)通常的方法測量這個(gè)樣件 10次以上。 3.相對(duì)于基準(zhǔn)值，將數(shù)

12、據(jù)畫出直方圖。評(píng)審直方圖，確 定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常；如果沒有，繼續(xù)分析。,31,確定偏倚的指南 - 獨(dú)立樣件法,4.計(jì)算該評(píng)價(jià)人n個(gè)讀數(shù)的均值。公式如右 ： 5.計(jì)算可重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差。 其中 d2* 可以從附錄c中查 到，g1，m n,32,確定偏倚的指南 - 獨(dú)立樣件法,6.確定偏倚的 t 統(tǒng)計(jì)量： 偏倚觀測測量平均值基準(zhǔn)值 其中r=重復(fù)性 7.如果 0 落在圍繞偏倚值1- 置信區(qū)間以內(nèi)，偏倚在 水平是可接受的。 d2，d2*和v可以在附錄 c 中查到， g =1，m=n,偏 倚 b,t =,33,獨(dú)立樣件法 范例 計(jì)算結(jié)果,基準(zhǔn)值=6.00， =0.05 g=1 d2*=3.55,

13、34,獨(dú)立樣件法 范例,一名制造工程師評(píng)價(jià)了一個(gè)用于過程監(jiān)控的新測量系統(tǒng)。測量設(shè)備的一項(xiàng)分析證明該測量系統(tǒng)沒有線性誤差的問題，該工程師只需對(duì)測量系統(tǒng)的偏倚進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)。根據(jù)過程變差的實(shí)際情況，他從測量系統(tǒng)操作范圍內(nèi)選取了一個(gè)零件；通過對(duì)該零件進(jìn)行了全尺寸測量確定了它的參考值，然后由主要操作者測量該零件15次。,35,獨(dú)立樣件法 范例 請(qǐng)計(jì)算,基準(zhǔn)值=6.00， =0.05 g=1 d2*=3.55,36,獨(dú)立樣件法 范例,37,獨(dú)立樣件法 范例,由于 0 落在偏倚置信度區(qū)間內(nèi)（- 0.12157， 0.13497），則結(jié)論是：假設(shè)這測量的偏倚是可接受的，即在實(shí)際使用時(shí)，也將不會(huì)帶來額外的變差

14、來源。 附表： 與平均極差的分布有關(guān)的數(shù)值 t 分布分位數(shù)t 1- （n）表 自由度=df=v=n,38,確定偏倚的指南 -控制圖法,如果用 X&R圖或用 X&s圖來衡量穩(wěn)定性，其數(shù)據(jù)也可以用來進(jìn)行偏倚的評(píng)價(jià)。在偏倚被評(píng)價(jià)之前，控制圖分析應(yīng)該表明這測量系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 具體程序： 1.取得一個(gè)樣本并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。如果這個(gè)樣品不可獲得，選擇一個(gè)落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的生產(chǎn)零件作為偏倚分析的樣本。在工具間測量這個(gè)零件n10次并計(jì)算這n個(gè)數(shù)據(jù)的均值。把這個(gè)均值作為“基準(zhǔn)值”。,39,確定偏倚的指南 -控制圖法,2.將測量的數(shù)據(jù)相對(duì)于基準(zhǔn)值畫出直方圖。評(píng)審直方圖，以專業(yè)知識(shí)確定是否存在特

15、殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)進(jìn)行分析。 3.利用測量穩(wěn)定性的那些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。從控制圖得到 x ， 4.從 x 減去基準(zhǔn)值計(jì)算出偏倚， 偏倚 = x 基準(zhǔn)值 5.用平均極差計(jì)算重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差 重復(fù)性 = R/ d2* （ d2* 依據(jù)m和g ，見附錄c）,40,確定偏倚的指南 -控制圖法,6.確定偏倚的 t 統(tǒng)計(jì)量 （偏倚的不確定度由b給出） 其中 是 g 和 m的乘積， g代表子組容量，m代表子組數(shù)量。 7.如果 0 落在圍繞偏倚值的 1- 置信區(qū)間內(nèi)，偏倚在 水平內(nèi)可被接受。,41,確定偏倚的指南 -控制圖法,確定的 水平依賴于敏感度水平，而敏感度水平是用來評(píng)價(jià)/控制該生產(chǎn)過程并且與產(chǎn)

16、品/生產(chǎn)過程的損失函數(shù)（敏感度曲線）相關(guān)聯(lián)。如果 水平不是用默認(rèn)值0.05（95%置信度）則必須得到顧客的同意。,42,控制圖法舉例,對(duì)一個(gè)基準(zhǔn)值 6.01的零件進(jìn)行穩(wěn)定性研究（見MSA手冊(cè)p72頁圖 9），所有樣本（20個(gè)子組）的 總平均值是 6.021。因而計(jì)算偏倚值為 0.011。 使用電子表格和統(tǒng)計(jì)軟件，研究者產(chǎn)生了數(shù)值分析結(jié)果。（見表 4） 因?yàn)?0 落在偏倚置信區(qū)間（- 0.0800 ，0.1020） 內(nèi)，過程小組可以假設(shè)測量偏倚是可以接受的，同時(shí)假定實(shí)際使用不會(huì)導(dǎo)致附加變差源。,43,控制圖法舉例,44,偏倚研究的分析,如果偏倚在統(tǒng)計(jì)上非 0，尋找以下可能的原因： 標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤

17、差，檢查標(biāo)準(zhǔn)程序 儀器磨損。 儀器制造尺寸有誤 儀器測量了錯(cuò)誤的特性 儀器未得到完善的校準(zhǔn)，評(píng)審校準(zhǔn)程序 評(píng)價(jià)人設(shè)備操作不當(dāng) 儀器修正驗(yàn)算不正確,45,偏倚研究的分析,如果測量系統(tǒng)偏倚非 0，應(yīng)該可以通過硬件、軟件或兩項(xiàng)同時(shí)調(diào)整再校準(zhǔn)達(dá)到0，如果偏倚不能調(diào)整到0，也仍然可以通過改變程序（如用偏倚調(diào)整每個(gè)讀數(shù)）使用。由于存在評(píng)價(jià)人較高誤差的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該在取得顧客同意后方可使用這種方法。,46,測量系統(tǒng)研究線性,47,什么是線性？,線性在設(shè)備的預(yù)期操作（測量）范圍內(nèi)偏倚的不同被稱為線性，線性被認(rèn)為是關(guān)于偏倚大小的變化。,48,線性以各種形式出現(xiàn),注意不可接受的線性可能以各種形式出現(xiàn)。不要假定一個(gè)常量

18、偏倚。,49,導(dǎo)致線性的原因,導(dǎo)致線性誤差的原因可能包括： 儀器需要校準(zhǔn)，需要減少校準(zhǔn)時(shí)間間隔， 儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損； 缺乏維護(hù)（通風(fēng)、動(dòng)力、液壓、過濾器、銹蝕、清潔） 磨損或損壞的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差； 校準(zhǔn)不當(dāng)、儀器質(zhì)量差或應(yīng)用錯(cuò)誤的量具； 不同的測量方法設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)； 量具或零件隨零件尺寸變化的變形； 違背假定，在應(yīng)用常量上出錯(cuò)， 零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤等。,50,線性研究實(shí)例,研究實(shí)例 一名工程師希望對(duì)過程采用新測量系統(tǒng)。作為PPAP的一部分，需要評(píng)價(jià)測量系統(tǒng)的線性。 1.基于以證明的過程變差，在測量系統(tǒng)的全部工作量程范圍內(nèi)選取了g5個(gè)零件。 2.通

19、過對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行全尺寸檢驗(yàn)從而確定它們的參考值。 3.然后由主要操作者對(duì)每個(gè)零件測量m 10次。在分析中，這些零件是隨機(jī)抽取的。,51,線性研究實(shí)例,線性研究數(shù)據(jù),52,線性研究實(shí)例,4.計(jì)算每次測量的零件偏倚及零件偏倚均值。 5.在線性圖上畫出單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的偏倚均值（見圖）,53,線性研究實(shí)例,線性研究數(shù)據(jù)的分析,54,線性研究數(shù)據(jù),線性研究作圖分析,55,線性計(jì)算,6.用下面等式計(jì)算和畫出最佳擬合線和置信帶：,56,線性計(jì)算,對(duì)于給定的Xo ， 水平置信帶是：,57,線性計(jì)算,擬合優(yōu)度可用來推斷偏倚與基準(zhǔn)值之間的線性關(guān)系。我們可以從它得出它們之間是否有線性關(guān)系的結(jié)論，如果有，是否可

20、接受。,58,線性計(jì)算,線性是由最佳擬合直線的斜率而不是擬合優(yōu)度（R2）的值確定的。一般地，斜率越低，量具線性越好；相反斜率越大，量具線性越差。,59,測量系統(tǒng)研究穩(wěn)定性,60,測量系統(tǒng)研究穩(wěn)定性,穩(wěn)定性（或飄移）是指在一段長期時(shí)間下，用相同的測量系統(tǒng)對(duì)同一基準(zhǔn)或零件的同一特性進(jìn)行測量所獲得的總變差。也就是說，穩(wěn)定性是這 整個(gè)時(shí)間的偏倚變化。,61,造成不穩(wěn)定性的可能因素,儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期， 儀器、設(shè)備或夾具的磨損； 正常的老化或損壞； 維護(hù)保養(yǎng)不好空氣、動(dòng)力、過濾器、塵土、清潔； 基準(zhǔn)件的磨損或損壞，基準(zhǔn)件的誤差； 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定； 儀器質(zhì)量不好- 設(shè)計(jì)或符合性； 不同

21、的測量方法- 作業(yè)準(zhǔn)備、加緊、加載、技巧； 環(huán)境變化-溫度、濕度、振動(dòng)、清潔； 應(yīng)用- 零件數(shù)量、操作者技能、疲勞、觀測誤差等。,62,進(jìn)行研究的方法,取得一樣件并建立其可追溯到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參考值。如果無法取得這樣的樣件，則選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)零件，指定它為基準(zhǔn)樣件以進(jìn)行穩(wěn)定性分析。跟蹤測量系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，不要求該已知的參考值。 以一定的周期基礎(chǔ)（每天或每周）測量基準(zhǔn)件35次。抽樣的數(shù)量和頻率應(yīng)該取決于對(duì)測量體系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)：包括要求重新校準(zhǔn)或維修的頻率如何、使用測量系統(tǒng)的頻率，以及操作條件的重要性等。應(yīng)該在不同條件下取得多次讀值，以代表測量系統(tǒng)的實(shí)際使用情況。 將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序畫在均值

22、極差或均值標(biāo)準(zhǔn)差圖上。,63,進(jìn)行研究的方法,結(jié)果分析-圖示法 建立控制限，使用控制圖分析法來評(píng)價(jià)是否有不受控或不穩(wěn)定的情況。 結(jié)果分析-數(shù)值法 除了通常的控制圖分析法外，沒有用于穩(wěn)定性分析的特定數(shù)值分析或指數(shù)。,64,進(jìn)行研究的范例,為了確定某一新測量儀器的穩(wěn)定性是否可為接受，研究小組選取了生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個(gè)零件。該零件被送到了測量試驗(yàn)室，經(jīng)測量參考值確定為6.01。小組每班次測量該零件5次，共測量了四周（20個(gè)子組）；收集到所有數(shù)據(jù)后，畫出了均值極差圖。,65,進(jìn)行研究的范例,66,進(jìn)行研究的范例,控制圖分析表明該測量過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)闆]有明顯可見的特殊原因結(jié)果發(fā)生。

23、這控制圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值是 R/d2。,67,測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性分析（R & R）,68,什么是重復(fù)性？,傳統(tǒng)上把重復(fù)性看作“評(píng)價(jià)人內(nèi)變異性”。重復(fù)性是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測量變差 。它是設(shè)備本身固有的變差或性能。 重復(fù)性一般指儀器的變差（EV）。 事實(shí)上，重復(fù)性是從規(guī)定的測量條件下連續(xù)試驗(yàn)得到的普通原因（隨機(jī)誤差）變差。當(dāng)測量環(huán)境是固定的 ，并且被規(guī)定了 即固定的零件、儀器、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境和假設(shè)時(shí)，對(duì)于重復(fù)性最好的術(shù)語是系統(tǒng)內(nèi)部變差。,69,什么是重復(fù)性？,重復(fù)性是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲

24、得的測量變差 。,70,重復(fù)性不好的可能原因是什么？,重復(fù)性不好的可能原因包括： 零件內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品的一致性問題； 儀器內(nèi)部：磨損、設(shè)備和夾緊裝置故障、質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)； 基準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、級(jí)別、磨損； 方法 內(nèi)部：在設(shè)置、技術(shù)、零位調(diào)整、夾緊、點(diǎn)密度的變差； 評(píng)價(jià)人內(nèi)部：技術(shù)、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能、培訓(xùn)、疲勞、感覺； 環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度、振動(dòng)、亮度、清潔度的短期起伏變化； 違背假定：在穩(wěn)定、正確操作方面； 儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好； 應(yīng)用錯(cuò)誤的量具； （量具或零件）變形，硬度不足； 應(yīng)用-零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差（易讀性、視差）。,71,什

25、么是再現(xiàn)性？,傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作“評(píng)價(jià)人之間”的變異。再現(xiàn)性通常定義為 由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時(shí)測量平均值的變差。 ASTM（美國實(shí)驗(yàn)及材料協(xié)會(huì)）的定義超出上述定義范圍，它不僅包括評(píng)價(jià)人不同，而且量具、實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境（溫度、濕度）也不同，同時(shí)再現(xiàn)性計(jì)算中還包括重復(fù)性。,72,再現(xiàn)性錯(cuò)誤的潛在原因,再現(xiàn)性錯(cuò)誤的潛在原因包括： 零件（樣品）之間 ：使用相同的儀器、操作者和方法，測量零件為A、B、C時(shí)所造成的均值差； 儀器之間：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器為 A、B、C時(shí)所造成的均值差； 標(biāo)準(zhǔn)之間：測量過程中不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響； 方法之間：改變點(diǎn)密度，手

26、動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)相比，零點(diǎn)調(diào)整，夾持或加緊方法等導(dǎo)致的的均值差； 評(píng)價(jià)人之間 ：不同評(píng)價(jià)人A、B、C在培訓(xùn)、技術(shù)、技能和經(jīng)驗(yàn)方面的不同所造成的均值差。對(duì)于產(chǎn)品及過程中使用一臺(tái)手動(dòng)測量儀器的情況，常進(jìn)行這種研究。,73,再現(xiàn)性錯(cuò)誤的潛在原因,環(huán)境之間：在A、B、C不同的時(shí)間段內(nèi)測量，由于環(huán)境變化引起 的均值差。對(duì)較高自動(dòng)化系統(tǒng)在產(chǎn)品和過程中的測量系統(tǒng)常進(jìn)行這種研究； 違背研究中的假定； 儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性； 操作者的訓(xùn)練效果； 應(yīng)用-零件尺寸、位置、觀察誤差（易讀性、視差）。 需要說明ASTM采用的定義與 MSA手冊(cè) 的定義有不同之處。 按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備保持在原有狀態(tài)時(shí)（一名操作者，一個(gè)

27、量具， 小段時(shí)間內(nèi)），重復(fù)性就會(huì)是好的，而再現(xiàn)性則體現(xiàn)更典型的，有 多種來源的變差的操作環(huán)境。,74,量具 R&R 或 GRR,量具R&R是重復(fù)性和再現(xiàn)性合成變差的一個(gè)估計(jì)。換句話說，GRR等于系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的方差的總和。,75,測量系統(tǒng)分析R&R,對(duì)量具重復(fù)性和再現(xiàn)性的分析方法有多種，此處規(guī)定均值和極差法的分析方法。值得注意的是，均值和極差分析方法忽略了被測量的對(duì)象零件的內(nèi)變差（如零件的圓度、錐度、平面度等）。 均值和極差法（XR）是一種提供測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估計(jì)的數(shù)學(xué)方法。不象極差法，它允許把測量系統(tǒng)分成兩部分，重復(fù)性和再現(xiàn)性，而不是它們的交互作用。,76,測量系統(tǒng)分析R&R 均值

28、和極差法（XR）,由分析人員從現(xiàn)場抽取10個(gè)零件，作為樣本，代表過程變差的實(shí)際或預(yù)期范圍。 指定三位在生產(chǎn)中實(shí)施測量的檢驗(yàn)人員作為評(píng)價(jià)人。對(duì)抽取的10 個(gè)零件進(jìn)行編號(hào)，評(píng)價(jià)人應(yīng)不能看到這些編號(hào)。,77,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,請(qǐng)?jiān)u價(jià)人A以隨機(jī)的順序測量抽取的10個(gè)零件，由分析人員依據(jù)零件的編號(hào)將測量結(jié)果記錄在量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表上。請(qǐng)?jiān)u價(jià)人B和C分別對(duì)這10個(gè)零件按隨機(jī)的順序進(jìn)行測量，并讓他們互不知道對(duì)方的測量結(jié)果。由分析人員將評(píng)價(jià)人B和C的測量結(jié)果分別按量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表的對(duì)應(yīng)關(guān)系填寫記錄數(shù)據(jù)。,78,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法,79,收集數(shù)據(jù)后的計(jì)算,依據(jù)

29、表格量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表進(jìn)行計(jì)算。 a）用第1、2、3行中的最大值減去它們中的最小值，把結(jié)果記入第5行。用第6、7、8行中的最大值減去它們中的最小值，把結(jié)果記入第10行。用第11、12、13行中的最大值減去它們中的最小值，把結(jié)果記入第15行； b）把填入5、10、15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)； c）把第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量，得到評(píng)價(jià)人A的測量平均極差Ra。同樣對(duì)第10行、第15行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到Rb和 Rc；,80,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,d）將第5、10、15行的測量平均極差（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第17行，將它們相加并除以評(píng)價(jià)人數(shù)，將結(jié)果記為R（所有極差的平均值）

30、； e）將R（所有極差的平均值）記入第19行、20行并與D3和D4（控制圖常數(shù)）相乘，得到極差圖的控制下限和上限。如果進(jìn)行2次實(shí)驗(yàn)則D3值為零，D4值為3.27。將計(jì)算出的單個(gè)極差的上限值（UCLR）填入第19行。少于7次測量的控制下限極差值（LCLR）等于零。,81,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,f）以計(jì)算出的極差上限值（UCLR）為對(duì)照，對(duì)那些大于計(jì)算極差的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并采用原來的量具、零件和評(píng)價(jià)人重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或剔除那些數(shù)據(jù)并重新計(jì)算平均值；根據(jù)修改過的樣本容量重新計(jì)算所有極差的平均值R及極差的上限值（UCLR）；這樣做的目的是糾正造成失控狀態(tài)的特殊原因。 g）將1、2、3/

31、6、7、8/11、12、13行中數(shù)值相加。把每行數(shù)值之和除以零件數(shù)并將結(jié)果填入量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表中最右邊“平均值”欄內(nèi)。,82,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,h）將第1、2、3行的“平均值”相加，除以實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并將結(jié)果填入第4行的Xa欄內(nèi)。同樣，將第6、7、8行的“平均值”相加，將11、12、13行的“平均值”相加，然后分別除以實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并將結(jié)果填入第9行、14行的Xb、Xc欄內(nèi)。 i）將第4行、第9行、第14行的平均值中的最大值和最小值相減，將差值填入第18行中標(biāo)有XDiff的欄內(nèi)。 j）將每個(gè)零件的所有測量值相加并除以總的測量次數(shù)（實(shí)驗(yàn)次數(shù)乘以評(píng)價(jià)人數(shù)）；將結(jié)果填入第16

32、行零件平均值的欄中。 用此行中最大的零件平均值減去最小的零件平均值，求出零件平均值的極差Rp，也填入表格16行最右邊的“平均值”欄內(nèi)。,83,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,k）將所有極差的平均值R，平均值中的最大值和最小值之差Xdiff和零件平均值的極差Rp的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)填入量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告表格。 l）填寫表格量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告文頭所要求的內(nèi)容。 m）在表格左邊標(biāo)有“測量系統(tǒng)分析”的欄內(nèi)，依據(jù)給定的公式，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，進(jìn)行計(jì)算。 n）在表格右邊標(biāo)有“總變差%”的欄內(nèi)，依據(jù)給定的公式進(jìn)行計(jì)算。 o）檢查計(jì)算結(jié)果，確認(rèn)沒有計(jì)算和其它錯(cuò)誤。,84,三個(gè)重要的數(shù)值 “ R” 將第

33、5、10、15行的測量平均極差（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第17行，將它們相加并除以評(píng)價(jià)人數(shù)，將結(jié)果記為“ R” （所有極差的平均值）； “XDIFF” 將第4行、第9行、第14行的平均值中的最大值和最小值相減，將差值填入第18行中標(biāo)有XDIFF的欄內(nèi)。 “ Rp”用16行中最大的零件平均值減去最小的零件平均值，求出零件平均值的極差Rp，,85,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,結(jié)果 - 數(shù)值分析 根據(jù)量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告的計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)備變差、評(píng)價(jià)人變差、重復(fù)性和再現(xiàn)性變差、零件變差占整個(gè)測量系統(tǒng)的過程變差的百分比進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確定測量系統(tǒng)是否被允許用于預(yù)期的測量用途。,86,測量系統(tǒng)

34、分析R&R 均值和極差法,87,測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）,量具重復(fù)性和再現(xiàn)性（RR）的可接受性準(zhǔn)則是： a低于10%的誤差測量系統(tǒng)可接受； b10%至30%的誤差根據(jù)應(yīng)用的重要性，量具成本，維修的費(fèi)用等考慮，可能是可接受的； c大于30%的誤差測量系統(tǒng)需要改進(jìn)；進(jìn)行各種努力發(fā)現(xiàn)問題并改正。,88,測量系統(tǒng)分析（MSA）,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究,89,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)屬于測量系統(tǒng)中的一類，是一 種測量數(shù)值為有限的分類數(shù)量的測量系統(tǒng)，它與測 量結(jié)果是連續(xù)值的計(jì)量型測量系統(tǒng)不同。最常見的 是通過/不通過量具，只可能有兩個(gè)結(jié)果；其它的計(jì) 數(shù)型測量系統(tǒng)，如目視標(biāo)準(zhǔn)，可能產(chǎn)生

35、57個(gè)分 級(jí)，如非常好、好、一般、差、非常差等。MSA前 面所介紹的分析方法不能被用來評(píng)價(jià)這樣的系統(tǒng)。,90,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究,計(jì)數(shù)型量具的特點(diǎn)是，把每一個(gè)零件同一個(gè)特定的限定值 進(jìn)行比較。如果滿足限定值就接受這個(gè)零件，反之拒絕零件（如通過/不通過量具）。多數(shù)這種類型的量具以一套標(biāo)準(zhǔn)零件為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)定接受與拒絕。 與計(jì)量型量具不同的是，這個(gè)計(jì)數(shù)型量具不能指出一個(gè)零件有多好或多壞，只能指出零件可接受或拒絕。,91,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例,92,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例,表格中的“1”指定為 可接受判斷，“0”指定為不可接受判斷。表格中的基準(zhǔn)判斷和計(jì)量基準(zhǔn)值不預(yù)先確定。表格中的“代碼”列還用“-”、“+”、“x”顯示了零件是否在第，區(qū)域。,93,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例,假設(shè)檢驗(yàn)分析-交叉表方法 由于研究人員不知道零件的基準(zhǔn)判斷值，他們開發(fā) 了交叉表比較每個(gè)評(píng)價(jià)人之間的差異。,94,95,表中（期望的計(jì)算）值的計(jì)算過程如下： (44+3)(3+97)/150=31.3 (6+97)(97+3)/150=68.7 (3+44)(44+6)/150=15.7 (97+6)(6+44)/150=34.3,96,97,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例,上述這些表格的目的是確定評(píng)價(jià)人之間意見一致的 程度。為了確定評(píng)價(jià)人一致的水平，研究人員用