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1、,TS16949：MSA测量系统分析培训,1,课程大纲,测量系统分析的意义和目的； 测量系统分析的定义： 测量系统、量具、测量、测量过 程； 测量系统分析的基础知识： 1）、测量系统的统计特性：偏倚、 重复性、再现性、稳定性、线性、 分辨力 2）、理想的测量系统,计量型测量系统的分析方法 1）偏倚 2）稳定性 3）线性 4）重复性和再现性（R&R） 计数型测量系统的分析方法 1）小样法 2）大样法,3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和准备 2,测量的重要性,人 机 法 环 测量,合格,原料,过程活动,测量,结果,不合格 如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合 格，不合格
2、的产品可能被判为合格，此时便不能得到真 正的产品或过程特性。 因此，要保证测量结果的准确性和可信度。 3,测量误差 Y = x + ,测量值,真值,+,测量误差,戴明说没有真,一致,值的存在 4,5,测量误差的来源 分辨能力,精密度 准确度,(重复性) ( 偏差 ),损坏 不同仪器和夹具间的差异,不同使用人员的差异 使用不同的方法所造成差异 不同环境所造成的差异,(再现性),测量的变异说明,工件+(零件),仪器+(量具),弹性变形 清洁度 溯源性,隐藏的 几何形状,制造,设计 维护,测 量 系,标准,统,稳定性 振动 热膨胀,照明 压力 温度,经验,培训,理解 体力 温度,变 异 性,环境,人
3、员,6,为什么要进行测量系统分析, 即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测,等五方面的原因，会带来测量误差。, 检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。, 满足QS9000、ISO/TS16949标准的要求：,ISO/TS16949:2009标准7.6.1规定：为分析出现在各种测量和试验设 备系统测量结果的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须适用 于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用 必须符合顾客的测量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受 准则必须获得顾客的批准。,7,测量系统分析的目的, 运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差,（测量误
4、差），了解变差的来源。, 确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进,提供信息。, 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。,8,测量系统的基本知识和概念, 术语, 测量系统及其统计特性, 分辨力、稳定性、偏倚 、重复性、再现性、线性, 理想的测量系统, 测量系统的共同特性, 测量系统的评定步骤和准备,9,术语 测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而 赋予的值定义为测量值。 量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特 指用在车间的装置，包括用来测量合格不合格的 装置。 测量系统：用来对被测量特性赋值的操作、程序、 量具、设备、软件以及操作人员的集合。,10,测量系统的组成,人,操作人
5、员,测量 系统,机 料 法 环,量具/测量设备/工装 被测的材料/样品/特性 操作方法、操作程序 工作的环境,11,测量系统的统计特性 通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质 量：,1）分辨力 2）偏倚 3）重复性 4）再现性 5）线性 6）稳定性,Discrimination Bias Repeatability Reproducibility Linearity Stability,12,分辨力（率） 定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6(标 准偏差)的十分之一。,10,T,30,13,分辨力（率） 分辨力差,1,
6、2,3,4,5,分辨力好,1,2,3,4,5,14,偏倚 基准值,偏倚, 偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。, 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。 观测平均值 15,重复性 重复性是由一个评价人，采 用一种测量仪器，多次测量 同一零件的同一特性时获得,重复性 真值 重复性好 均值,的测量值变差。 真值 重复性差 均值,16,再现性,操作者C, 再现性是由不同的评价 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。 操作者B 操作者A,再现性,再现性好,真值,真值 再现性差,17,稳定性,稳定性：是测量系统在某持续时
7、间内测量同一基 准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。,稳定性,时间2,时间1,18,线性 线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值： 可以用整个仪器量程范围内的偏移之差（或偏差）的量度来 度量样本的线性度。如果偏移在整个量程范围内不变，则具 有很好的线性度。,基准值,基准值,观测平均值,量程,观测平均值,19,平,线性 此时线性度是个问题,有偏倚,偏移,观 测 的,无偏倚,.0001,.001 测量单元,.01,.1,此时线性度不是个问题,均 值,偏移,基准值,.0001,.001,.01,.1,测量单元,20,测量系统的分析, 测量系统的变差类型：,偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性
8、, 测量系统特性可用下列方式来描述 ：,1）位置：稳定性、偏倚、线性。 2）宽度或范围：重复性、再现性。,21,位置和宽度,标准值,位置 宽度,位置 宽度,22,理想的测量系统,理想的测量系统在每次使用时：, 应只产生“正确”的测量结果。, 每次测量结果总应该与一个标准值相符。, 一个能产生理想测量结果的测量系统， 应具有零方差、零偏倚和所测的任何产 品错误分类为零概率的统计特性。,23,测量系统所应具有的特性, 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；, 测量系统的变异必须比制造过程的变异小； 变异应小于公差带；
9、, 测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者， 一般来说，测量精度是过程变异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。,24,测量系统的评定,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。主要有二个目的：,1）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。,2）发现种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、,湿度等，以决定其使用的环境要求。,第二阶段：,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。,常见的量
10、具R&R分析是其中的一种试验型式。,25,计量型测量系统研究,26,计量型测量系统研究 作业步骤： （1）确定M名操作者A、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）测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录 之，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之。 （3）再以随机顺序重复上述测量r次(如23次),27,=,（4）数据处理-极差计算,(1)分别计算每个操作者对各个零件进行r次测量的极差,Raj , Rbj , Rcj ; j =1,2, N ;,(2)计算每个操作者的平均极差,Ra , Rb , Rc , Rm
11、 ;,(3)总平均极差,R （Ra + Rb + . + Rm ) / M ;,(4)计算控制限,UCLR =RD4 LCLR =RD3,D3，D4 可根据试验次数r查表，,当r 7时，D3 =0。,28,j,j,值,j,j,j,值,=,j,（5）数据处理-均值计算 ( 1 ) 求出各人各零件的均值,A j , B j , C,M,( 2 ) 求出所有人各零件的均,X,=,1 M,( A j + B j + C,+ . + M,),( 3 ) 求出各人所有零件的均,X,A, X,B, X,C,X,M,例如,X,A,=,1 N,( A 1 + A 2 + + A N ),( 4 ) 总均值,1
12、M,( X a + X b + X c + X M ),( 5 ) 求各人均值中最大值与,最小值之差，认为,X DIEF = MaxX, MinX,( 6 ) 求各零件均值中最大值,与最小值之差，认为,R P = MaxX,j MinX,29,1,1,1,（6）结果分析 以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差 =5.15 重复性,EV,= R K,当试验次数 r = 3 , K,r = 2 , K = 3 . 05,= 4 . 45,30,0,0,7.5,（6）结果分析 重复性示例：,评价人 1,评价人 2,零件试验 1 2,1 217 216,2 220 216,3 217 216
13、,4 214 212,5 216 219,1 216 219,2 216 216,3 216 215,4 216 212,5 220 220,3 平均值 极差,216 216.3 1.0,218 218.0 4.0,216 216.3 1.0,212 212.7 2.0,220 218.3 4.0,X 216.3,220 218.3 4.0,220 217.3 4.0,216 215.7 1.0,212 213.3 4.0,220 220.0 0.0,X 216.9,R图控制 限,R = 2.5 UCLR= R * D4 = LCLR= R * D3 =,6.4 0.0,子组内观察次数 2 3
14、,D3,D4 3.267 控制图常数 2.575,零件变差 试验次数,e = R / d2 m=3,g 1,m 2 1.41,3 1.91,g 5,m 2 1.19,3 1.74,g 9,m 2 1.16,3 1.72,零件数量*评价人 g=10 d2=1.72(查表) 零件变差 e = 2.5/ 1.72 = 1.45,2 3 4,1.28 1.23 1.21,1.81 1.77 1.75,6 7 8,1.18 1.17 1.17,1.73 1.73 1.72,10 11 12,1.16 1.16 1.15,1.72 1.71 1.71,重复性= 5.15e =,平均极差分布的d2值,31,
15、2,),（6）结果分析 再现性,AV = ( X DIFF K 2 ) (,EV 2 Nr,其中 K 2 = 5 . 15 / d 2 , d 2 取决于 m .,其中 N 零件数，,r 试验数,当评价人数,m = 2时， K 2 = 3 . 65,m = 3时， K 2 = 2 . 70,若根号内为负值，则,AV = 0,32,（6）结果分析 再现性示例：,评价人 1,评价人 2,零件试验 1 2,1 217 216,2 220 216,3 217 216,4 214 212,5 216 219,1 216 219,2 216 216,3 216 215,4 216 212,5 220 220,3 平均值 极差,216 216.3 1.0,218 218.0 4.0,216 216.3 1.0,212 212.7 2.0,220 218.3 4.0,X 216.3,220 218.3 4.0,220 217.3 4.0,216 215.7 1.0,212 213.3 4.0,220 220.0 0.0,X 216.9,m,m,m,平均值极差 R0 = 216.9-216.3 = 0.6 评价人数 m = 2 g=1(只有1个极差) 评价人标准偏差 = R0/d2 = 0.4 再现性 = 5.15R0 /d2 = 2.2,g 1 2 3 4,2
