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1、测量系统分析培训教程五 Prepared by: fjhuang Aug 05, 2015 第五章第五章 重重复性和再现复性和再现性性(GRR)(GRR) -2- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 GRR分析分析 GRRGRR-是英文是英文G Gage of age of R Repeatability and epeatability and R Reproducibilityeproducibility 的开头字母，指量具的重复性和再现性。的开头字母，指量具的重复性和再现性。GRRGRR分析也就是指分析也就是指 测量系统的重复性和再现性分析测量系统的重复性和再现性分析 其具有精确
2、性其具有精确性描述了测量系统的偏差描述了测量系统的偏差 可重复性可重复性偏差由量具本身造成；（测量系统内部变差）偏差由量具本身造成；（测量系统内部变差） 可再现性可再现性偏差由测量者的技巧造成；（测量系统之间或偏差由测量者的技巧造成；（测量系统之间或 条件之间的变差）条件之间的变差） 测量系统测量系统= =重复性重复性+ +再现性再现性 -3- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 重复性不好的可能原因 零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本的零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本的 一致性一致性. 仪器内部：维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好仪
3、器内部：维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好. 标准内部：质量、等级、磨损标准内部：质量、等级、磨损. 方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度的变差方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度的变差. 评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、 疲劳等疲劳等. 环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的小幅度波动环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的小幅度波动. 错误的假设错误的假设稳定，适当的操作稳定，适当的操作. 缺乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好缺乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好. 量具误用量具误
4、用. 失真（量具或零件）、缺乏坚固性失真（量具或零件）、缺乏坚固性. 应用应用零件数量、位置、观测误差（易读性、视差）零件数量、位置、观测误差（易读性、视差）. -4- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 零件之间零件之间（抽样样本抽样样本）：使用相同的仪器：使用相同的仪器、操作者和方法测量操作者和方法测量A 、B、C零件类型时的平均零件类型时的平均差异差异 仪器之间仪器之间：在相同零件：在相同零件、操作者和环境下使用操作者和环境下使用A、B、C仪器测仪器测 量的平均值差异量的平均值差异。注意：在这种情况下注意：在这种情况下，再现性误差通常还混再现性误差通常还混 有方法和有方法和/或操
5、作者的误差或操作者的误差。 标准之间标准之间：在测量过程中：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响不同的设定标准的平均影响。 方法方法之间之间：由于改变测量点密度：由于改变测量点密度、手动或自动系统手动或自动系统、归零归零、固固 定或夹紧方法等所造成的平均值差异定或夹紧方法等所造成的平均值差异。 评价评价人人（操作者操作者）之间之间：评价人：评价人A、B、C之间由于培训之间由于培训、技巧技巧 、技能和经验所造成的平均值差异技能和经验所造成的平均值差异。推荐在为产品和过程鉴定推荐在为产品和过程鉴定 和使用手动测量仪器时使用这种研究方法和使用手动测量仪器时使用这种研究方法。 再现性不好的可能原因
6、-5- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 环境之间环境之间：在经过：在经过1、2、3等时段所进行的测量，由于环境等时段所进行的测量，由于环境 周期所造成的平均值差异。这种研究常用在使用高度自动化周期所造成的平均值差异。这种研究常用在使用高度自动化 测量系统对产品和过程的鉴定。测量系统对产品和过程的鉴定。 研究中的假设有误研究中的假设有误 缺乏稳健的仪器设计或方法。缺乏稳健的仪器设计或方法。 操作者培训的有效性。操作者培训的有效性。 应用应用零件数量、位置、观测误差（易读性、视差）零件数量、位置、观测误差（易读性、视差） 再现性不好的可能原因 -6- 第五章第五章 重复性和再现性重复性
7、和再现性 测量系统分析的两个阶段 第一阶段是验证测量系统是否满足其设计规范要求。此外验证是第一阶段是验证测量系统是否满足其设计规范要求。此外验证是 否存在任何与测量相互依赖的重要环境问题。否存在任何与测量相互依赖的重要环境问题。 第一阶段验证的结果可能说明操作环境不会对整个测量系统变差第一阶段验证的结果可能说明操作环境不会对整个测量系统变差 产生重大影响。另外，与重复性和再现性要素相比较，测量装置产生重大影响。另外，与重复性和再现性要素相比较，测量装置 的偏倚和线性影响应该较小。的偏倚和线性影响应该较小。 阶段一：理解测量过程，确定它是否满足要求？阶段一：理解测量过程，确定它是否满足要求？ 阶
8、段二：随着时间推移，测量系统是否能持续满足要求？阶段二：随着时间推移，测量系统是否能持续满足要求？ 从阶段一所得到知识应该被用于改进第二阶段的测量从阶段一所得到知识应该被用于改进第二阶段的测量.例如例如,如果如果 在整个测量系统变差中在整个测量系统变差中,重复性和再现性的影响很大重复性和再现性的影响很大,那么在第二那么在第二 阶段中可能要周期性简单地进行这两个因素的统计实验阶段中可能要周期性简单地进行这两个因素的统计实验。 第二阶段是对变差的主要原因提供持续的监控第二阶段是对变差的主要原因提供持续的监控,从而说明测量系统从而说明测量系统 是持续可信的是持续可信的,或随着时间的推移或随着时间的推
9、移,测量系统是否出现变坏的信号测量系统是否出现变坏的信号 。 -7- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 GRR分析方法分析方法 极差法极差法 (全距法) 特点特点：简单快捷，能提供整体大概概况 均值极差法（均值极差法（全距及平均值法）（包括控制图法） 特点特点：可将测量系统的变差分成两个部分-重复性和再 现性，而不是他们的交互作用 ANOVEANOVE法法-方差分析法方差分析法（变异数分析法） 特点特点：是一种标准统计技术，可算出零件、评价人、零件 与评价人之间的交互作用和由于量具造成的重复误差。但 计算复杂，需掌握一定程度的统计学知识。 -8- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和
10、再现性 GRR分析方法分析方法-极差法极差法 例：例：2个评价人对个评价人对5个零件个零件进行测量。在研究中，两个评价人各将每进行测量。在研究中，两个评价人各将每 个零件测量一次。每个零件的极差是评价人个零件测量一次。每个零件的极差是评价人A获得测量值和获得测量值和B获得获得 测量值之间的绝对差值。计算极差的和与平均极差。通过将平均极测量值之间的绝对差值。计算极差的和与平均极差。通过将平均极 差均值乘以差均值乘以1/d2*得到标准偏差得到标准偏差. 零件号 评价人A 评价人B 平均值 极差（A，B） 1 0.85 0.80 0.825 0.05 2 0.75 0.70 0.725 0.05 3
11、 1.00 0.95 0.975 0.05 4 0.45 0.55 0.5 0.10 5 0.50 0.60 0.55 0.10 平均极差平均极差(R) = = = 0.07R 5 1 R 5 35. 0当当m=2,g=5时时, 查查d分布表可知分布表可知d2*=1.19 -9- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 GRR分析方法分析方法-极差法极差法 过程标准差为过程标准差为: 当采用当采用99%99%的置信区间时，需增加修正值的置信区间时，需增加修正值5.15, 5.15, 即即5.155.15个个 则过程标准差为则过程标准差为: 注注: : 当采用当采用66来管控时，修正值应是来
12、管控时，修正值应是6 6，而不是，而不是5.155.15了了. . GRR所占百分比为所占百分比为: 当GRR=20%,量測系統能力不足 结论结论: %GRR=75.7%20%, 表示表示量測系統能力不足量測系統能力不足。 -10- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 GRR分析方法分析方法-均值极差法均值极差法 1.选择选择三个测量人三个测量人（A, B,C）和）和10个测量样品个测量样品。 测量人应有代表性，代表常从事此项测量工作的检测人员或生测量人应有代表性，代表常从事此项测量工作的检测人员或生 产线人员产线人员 10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则个样品应在
13、过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则 会严重影响研究结果。会严重影响研究结果。 注注1：评价人的个数一般在：评价人的个数一般在3或或3个以上，现假设是个以上，现假设是A,B,C三个评三个评 价人。价人。 注注2: 零件数能代表实际的或期望的变差范围，一般来说大于或零件数能代表实际的或期望的变差范围，一般来说大于或 等于等于10，现假设是，现假设是10个个. 2.校准量具。校准量具。 EV-Equipment Variation 设备变差设备变差-重复性重复性: AV-Appraiser Variation 评价者变差评价者变差-再现性再现性: PV-Part Variation 零件的变
14、差零件的变差-产品偏差产品偏差: TV-Total Variation 总的变差总的变差 -11- 第五章第五章 重复性和再现性重复性和再现性 GRR分析方法分析方法-均值极差法均值极差法 3.测量。测量。 让三个测量人对让三个测量人对10个样品的某项特性进行测试，每个样品每人测量三次，将数据个样品的某项特性进行测试，每个样品每人测量三次，将数据 填入表中。试验时遵循以下原则：填入表中。试验时遵循以下原则： 盲测原则盲测原则1：对：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样品个样品 进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。进行随机的重
15、新编号后再测，避免主观偏向。 盲测原则盲测原则2：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。 OPERATOR 1 OPERATOR 2 OPERATOR 3 Sample Trial 1 Trial 2 Trial 3 Range Trial 1 Trial 2 Trial 3 Range Trial 1 Trial 2 Trial 3 Range 1 436.9525 436.9539 436.9554 0.0029 436.9401 436.9443 436.9406 0.0042 436.9686 436.9642 436.9657 0.0044 2 436.9517 436.9550 436.9475 0.0076 436.9503 436.9456 436.9503 0.0047 436.9576 436.9648 436.9576 0.0073 3 436.9597 436.9554 436.9556 0.0043 436.9461 436.9458 436.9464 0.0006 436.9496 436.9553 436.9461 0.0091 4 436.9440 436.9484 436.9453 0.0044 436.9449 436.9489
