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1、测量系统分析MSA 讲师 马克勤,1,影响测量结果的因素,测量结果,材料,样品选择,样品准备,检验者,培训,视差,经验,方法,检测方法,工艺,样品,标准,辨别力,偏倚,重复性,线性,仪器,环境,温度,亮度,湿度,再现性,变差,2, 偏倚(Bias): 指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件的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的相同特性所得的平均值的差，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的“准确度”,基准值,偏倚,观测的平均值,测量系统误差的类型（定义）,3, 稳定性（Stability）：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
2、值总变差。,测量系统误差的类型（定义）,稳定性,时间1,时间2,4, 线性（Linearity）： 指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。,测量系统误差的类型（定义）,基准值,范围的较低部分,偏倚较小,偏倚较大,基准值,观测的平均值,观测的平均值,范围的较高部分,5, 重复性（Repeatability） 由同一操作者用同一测量仪器的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. 零件变差(Part Variation)：指过程中个别零件测量平均值的变差。,测量系统误差的类型（定义）,重复性,6, 再现性（Reproducibility） 由不同操作者对同一部件用同一测量仪器的测量
3、,测量系统误差的类型（定义）,再现性,操作者C,操作者B,操作者A,7, 量具重复性和再现性GRR ( Gage Repeatability and Reproducibility) 适用于所有列入控制计划的测量系统 计量型（Variable） 计数型（Attribute）,测量系统误差的类型（定义）,再现性,操作者C,操作者B,操作者A,重复性,8,测量系统所应具有的统计特性 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 。 测量精度应高于过程变差和公差带两者
4、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的一 。 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 。,9,标准： 国家标准 第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等) 第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准) 工作标准(从第二级标准传递到工作标准),10,测量系统的评定 测量系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第二阶段 第一阶段：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
5、种环境因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的空间及环境 。 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 。,11,分析时机： 新生产的产品PV有不同时 新仪器，EV有不同时 新操作人员，AV有不同时 易损耗的仪器必须注意其分析频率 。,12,重复性与再现性（R&R）的分析（一） 决定研究主要变差形态的对象 . 使用全距及平均数或变差数分析方法对量具进行分析 . 于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程 . 选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量, 测试
6、人员将操作员所读数据进行记录, 研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影响系统的可靠度)，同时评估量具及对不同操作员熟练度.,13,重复性与再现性（R 如: 过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m, 则测量应选择精确度为0.001m/m), 以避免量具的鉴别力不足，一般的特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。 试验完后, 测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算 (R&R数据表), (R&R分析报告), 依公式计算并作成R管制图或直接用表计算即可,14,分析结果： 当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时 ： 量具的结构需再设计增强及应
7、加以保养. 量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以 改善 . 产品的变异出现异常. 当再现性(EV)变差值大于重复性(AV)时： 作业员对量具的操作方法及数据读取方式不熟 悉应加强教育, 作业标准应再明确订定或修订 . 可能需要某些夹具协助操作员, 使其更具一致 性的使用量具 . 量具的校正未确实执行。,15,测量系统R & R分析(均值极差法) 这里介绍常用的均值极差法，用来研究量测系统的双性：R & R。它也称大样法(Long Method) 。 研究R & R的前提是测量系统已经过校准，而且其偏倚、线性及稳定性已经过评价并认为可接受。 以下举一典型情况说明此方法 1 确定M名操作者A
8、、B、C，选定N个被测零件，按1、2、，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。 2. 1 测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录的，B、C在不知他人测量结果的前提下，以同样方法测量各零件的数据并记录的。 3. 再以随机顺序重复上述测量r次(如23次)。,16,（例）三位作业者对10个零件分别测量，每个零件测量两次，数值如下表所列： 量具重复性和再现性数据收集表（见附表）量具重复性和再现性报告（见附表）,17,量具重复性和再现性(R&R)的可接受性准则： 数值30%的误差测量系统不能接受, 须予以改进. 进行各种实验发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整, 并对以前所测量的库存
9、品再抽查检验, 如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户, 协调处理对策 .,18,稳定性（Stalility） 稳定性又称漂移（Drift），是指不同时间量测值的变异此测量的方式，可有两种： 1、以相同标准件在不同时间测量同一量具所得的变异。 2、以相同量具在不同时间测量同一零件所得的变异稳定性可用下面图形表示： 稳定性 时间1 时间2,19,稳定性分析的执行(Stability) 选取一个样品, 并建立可追溯标准的真值或基准值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件 当成标准值, 且应针对预期测试值的最低值，最高值及中程数的标准各取得样本或标准件, 并对每个样本或标准件单独量
10、测并绘制控制图.(所以可能是须做三张控制图来管制仪器的高、中、低各端，但一般而言，只需做中间值那个就可以了) 定期(时、天、周)对标准件或样本测量35次. 注意, 决定样本量及频度的考虑因素应包括要求多长时间重新校正或修理次数, 测量系统使用的频度与操作环境(条件)等. 将测量(数据)值标记在X-R CHART 或XS CHART上. 计算管制界限, 确定每个曲线的控制限并按标准图判断失控或不稳定状态 。,20,稳定性分析的执行(Stability) 计算标准差, 并与测量过程偏差相比较, 以评估测量系统的重复性是否适于应用.不可以发生此项的标准大于过程标准差的现象，如果有发生此现象，代表测量
11、的变异大于制程变异，此项仪器是不可接受的 。 稳定性的判定：稳定性的判定一般的方式和控制图的判定方式是一致的， (一)不可以有点子超出控制界限， (二)不可以有连续三点中有二点在A区或A区以外的位置， (三)不可以有连续五点中有四点在B区或B区以外的位置， (四)不可有连续八点在控制图的同一侧， (五)不可以有连续七点持续上升或下降的情形； 如果有以上情形，代表仪器已不稳定，须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性的分析 。,21,偏移（Bias） 偏移又称为准确度（Accuracy），是指测量观察平均值与基准值的差值，而基准值可通过较高等级的量具测量数次的平均值而得，偏移可以下面图
12、形表示： 偏移（标准度） VT：基准差 VA：测量平均值,22,偏倚分析的执行 (Bias) 独立取样法 : 选取一个样品, 并建立可追溯标准的真值或基准值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值, 且应针对预期测试值的最低值、最高值及中程数的标准各取得样本或标准件,每个样本都要求单独分析，并对每个样本或标准件量测10次, 计算其平均值, 将其当成 “基准值” . 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值, 此值为 “观测平均值” .,23,计算偏倚 : 偏倚= 观察平均值（VA） 基准值（VT） 制程变异= 6（ 3） 如果需要一个指数，把
13、偏倚乘以100再除以过程变差(或公差)，就把偏倚转化为过程变差(或公差)的百分比，偏倚占过程变差的百分比计算如下： 偏倚%=100(偏倚)/过程变差 偏倚占公差百分比采用同样方法计算，式中用公差代替过程变差。,24,（例3）1位作业者量测1个零件10次，测量值如下： X1=0.75 X6=0.80 X2=0.75 X7=0.75 X3=0.80 X8=0.75 X4=0.80 X9=0.75 X5=0.65 X10=0.70 测量平均值VA= Xi/10=0.75, 已知该零件的基准值VT为 0.8mm，零件的过程变差为0.70 mm，则 Bias=VA-VT=0.75- 0.80=-0.05
14、% Bias=100（| Bias |/过程变差） =100（0.05/0.70）=7.1%,25,线性分析的执行(Linear) 独立取样法 : 针对产品所须使用的范围，利用标准件或产品样本(一般区分为五个等分，其范围须包括产品的规格公差的范围)来做仪器的线性分析，如果是采用标准件须有真值，如果是使用产品样本时，则这些的产品样本须先经精密测量十次以上，再予以平均，以此当做是真值或基准值 。 由一位作业者以常规方式对每个样本或标准件测量10次. 并计算出平均值, 此值为 “观察平均值” .,26,判定: 针对偏倚的部份，判定原则为： 重要特性部份其偏倚%须10%； 一般特性其偏倚%须30%；应
15、依据仪器的使用目的来说明其接受的原因。 其偏倚%大于30%者，此项仪器不适合使用。 如果偏倚较大，查找以下可能的原因： 。 标准或基准值误差，检验校准程序。 仪器磨损，主要表现在稳定性分析上，应制定维护或重新修理的计划。 选择的仪器精度不够。 仪器测量了错误的特性。 仪器校准不正确，复查校准方法。 评价人员操作仪器不当，复查检验方法。 仪器修正计算不正确。,27,计算偏倚 : 偏倚= 观察平均值 基准值 过程变差= 6（3） 绘图 : X轴=基准值 Y轴= 偏倚 其方程式为: y=a+bx 再分别计算其截距，斜率，线性，线性%等,28,公式：,(R2：为回归线的Goodness of Fit)
16、,29,判定 : 针对重要特性其线性度%10%以上者判为不合格，此项的仪器不适合使用。 如果测量系统为非线性，查找以下可能原因： 在工作范围内上限或下限内仪器没有正确校准 最小或最大值校准量具的误差 磨损的仪器 仪器固有的设计特性,30,何谓计数型量具： 就是把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限值则接受该零件，否则拒收。 计数型量具不能象计量型量具指示一个零件多么好或多么坏，它只能指示该零件被接受还是拒收。 小样法的做法： 先选取二十个零件来进行。 选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件（日常工作使用该量具的操作者）。 在选取二十个零件时，必须有一些零件稍许高或低于规范限值。 所有的测量结果(每个零件测四次)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。,31,典型的用于计数型量具研究小样法的表格如下：,32,谢谢大家！多提宝贵意见！,联系电话：13854216788,33,谢谢观看/欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND
