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1、测量系统分析MeasurementSystemsAnalysis 培训资料 测量系统的定义 用来获得表示产品或过程特性的数值的系统 称之为测量系统 测量系统是与测量结果有关的仪器 设备 软件 程序 操作人员 环境的集合 进行测量系统分析的目的 通过对测量系统的变差进行分析 确定计量器具和测试设备等测量系统是否符合规定要求 以达到确保产品质量的目的 测量系统应具有统计特性 测量系统必须处于统计控制中 这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的 这可称为统计稳定性 测量系统的变差必须比制造过程的变差小 变差应小于公差带 测量系统应具有统计特性 测量精度应高于过程变差和公差带
2、两者中精度较高者 一般来说 测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一 测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化 若真的如此 则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者 测量系统的评定 第一阶段的评定 明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要 第一阶段试验主要有二个目的 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性 此项必须在使用前进行 发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响 例如温度 湿度等 以决定其使用之空间及环境 测量系统的评定 第二阶段的评定目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的 应持续具有恰当的统计特性 常见的就是 量具R R 是其中的一种型式 各项
3、定义 量具 任何用来获得测量结果的装置 包括用来测量合格 不合格的装置 量具重复性 指同一个评价人 采用同一种测量仪器 多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值 数据 的变差 量具再现性 指由不同的评价人 采用相同的测量仪器 测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 各项定义 稳定性 指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差 线性 指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化 各项定义 偏倚 指同一操作人员使用相同量具 测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差 即测量结果的观测平均值与基准值的差值 也就是我们通常所称
4、的 准确度 分析时机 新生产之产品PV有不同时新仪器 EV有不同时再现性新操作人员 AV有不同时易损耗之仪器必须注意其分析频率测量系统分析至少每年一次 计量型测量系统MSA方法 重复性 再现性 偏倚 线性 稳定性 计数型测量系统MSA方法 小样法 大样法 信号探测法 风险分析法 测量系统分析计划的制订 在考虑如下因素基础上确定测量者的数量 样件数量和重复测量次数特性重要性如研究测量关键特性的测量系统需要采用更多的样件或增加对每个样件的重复测量次数 以保证分析结果的置信水平 被测对象的结果特点 对尺寸大或重量大的零件采用较少数量的样件 增加对每个样件重复测量次数来保证分析结果的置信水平 测量系统
5、分析计划的制订 选择日常使用过程的测量系统人员参加研究 在过程中选择能够代表过程的整个工作范围的样件 量具最小刻度应该不超过预期的过程变差的十分之一 规定测量所应遵循的程序 确定要测量的特性 确定测量系统分析的研究方式 确保各次读数的统计独立性 测量读数应该顾及到可能获得的最接近数值 规定专人对测量系统分析的过程进行监督 每个测量者都应以使用同样的方法和步骤获取读数 确定需分析的测量系统 每种万能量具每年各抽取一件进行测量系统分析 自制专用检验夹具 每年进行一次测量系统分析 新产品开发时 按项目计划的时间要求进行测量系统分析 对于测量特殊特性的量检具 必须进行测量系统分析 确定需分析的测量系统
6、 对于生产中发生问题 经分析怀疑是测量系统问题时 应进行测量系统分析对新建的和新维修过或修正过的测量系统必须进行测量系统分析对于样本小于300件时 计量型测量系统应采用均值 极差法 计数型测量系统应采用小样法 测量系统重复性再现性 均值极差法利用均值级差法进行测量系统分析最多允许安排三个评价人 十个零件 每个人对零件最多测量三次 5 2 2以每个人对同一个零件进行的多次重复测量值为子组 容量为重复测量次数r 计算均值和级差R 5 2 3利用上述极差作级差图 R图 如图2所示计算 其中 g z nz是评价人数 n是零件数 测量系统重复性再现性 如果 极差图中没有超出控制线的点则表明所有测量者的表
7、现是一样的 如果只有一个测量者的极差图中有超出控制线的点 则表明他的方法与其他人不同 如果所有测量者的极差图中都有点超出控制限 则表明测量系统对操作者的技术太敏感 需要改进才能获得有用的数据 测量系统重复性再现性 利用各个均值作均值图中心线 UCL A2LCL A2其中 A2可查附表1获得 如果 50 以上的子组均值都落在控制限以外 并且对所有评价人落在控制线以外的零件都是相同的情况下 可以认为测量系统具有足够的分辨率是适宜的 测量系统重复性再现性 计算重复性EV 5 15 e e 查附表确定 计算再现性AV 5 15 O计算重复性和再现性R RC 重复性和再现性的标准差 m 测量系统重复性再
8、现性 5 2 8测量系统分辨率 3 m5 2 9零件间变差PV 5 15 P P 5 2 10过程总变差TVTV 过程总变差标准差 t 测量系统重复性再现性 计算EV AV R R PV与TV的比值 EV EV TV AV AV TV R R R R TV PV PV TV 接受准则 测量系统重复性和再现性R R的接受准则 R R30 测量系统不可接受 需要进行改进 接受准则 对于用于检测特殊产品特性的量具 R R偏差不大于10 对重复性和再现性 R R 不可接受的测量系统努力查找原因并纠正 线性 和 偏倚 的分析方法 数据收集根据过程所生产的产品特性的变化范围选择五个零件做样本 首先把他们送
9、到必要研究的测量系统更高级的系统上进行多次测量 取多次测量值的平均值作为他们各自的基准值 线性 和 偏倚 的分析方法 选择一个评价人 由评价人对每个零件重复测量12次 进行这种测量时 应注意保持各次测量结果之间的统计独立性 即使后面的测量读数不受前面读数的影响 线性 和 偏倚 的分析方法 数据计算绘制偏倚与基准值之间的交点 最佳拟和这些点的线性回归直线的拟和优度计算如下 y b ax式中 x 基准值 y 偏倚 a 斜率 线性 和 偏倚 的分析方法 a 线性 和 偏倚 的分析方法 b R2 测量系统线性接受准则 偏倚 b ax线性 斜率 过程变差 线性 100 线性 过程变差 测量系统线性接受准
10、则 线性 判定准则 线性 5 该量具可接受 线性 10 应根据该测量的重要程度决定是否可接受 线性 10 该量具不可接受 测量系统偏倚接受准则 偏倚 判定准则 偏倚 10 可用于测量重要特性 偏倚 30 可用于测量一般特性 偏倚 30 该量具不可接受 稳定性 分析方法 取样 可选择标准件作为测量样本 如 块规 标准样件等 6 4 2测量执行者 该量具的现行使用者 6 4 3测量 每天 或每班 对相关样本进行一次测量 且每次测量4遍 得一组数据 并记录数据 需要至少测量25组数据 稳定性 分析方法 由该项分析之担当者使用X R控制图进行描点分析 判定 其判定准则如下 不能有点超出上 下控制线 不
11、能有连续7点位于平均值一侧 不能有连续7点上升或下降 不能有显著多于2 3以上的描点位于控制线中间1 3区域 不能有显著少于2 3以下的描点位于控制线中间1 3区域 当有违背上述 判定准则 时 该量具的 稳定性 则不可接受 计量性测量系统分析 在执行 计量型 测量系统分析时 应对上述 五性 作出全面的分析 除非企业具有前期可作利用的该测量系统之分析结果或获得顾客的特别许可 计数型测量系统评定 采用小样法进行评定6 7 1 1所谓计数型量具就是把各个零件与某些指定限值相比较 如果满足限什接受该零件 否则 则拒收 6 7 1 2确定两个评价人及选取20个样件 计数型测量系统评定 每个评价人采用同一件量具分别对20个样件测量两次 合格用Y表示 不合格用N表示 并填入 计数型测量系统测量能力调查记录表 分析评定如果所有的测量结果 每个零件四次 一致 则接受该量具 否则 应改进或重新评价该量具 如果不能改进该量具 则不能被接受 并且应找到一个可接受的替代测量系统
