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(新)MSA测量系统分析培训教材


测量系统分析
参考手册 第三版

Measurement System Analysis
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 1

课程目标
到本课程结束时,参加者应能:
1.熟练掌握MSA常用的术语和概念; 2.能独立进行常用的计量型MSA的方法; 3.能独立进行常用的计数型MSA的方法; 4.能掌握复杂系统的MSA的分析方法; 5.具备一定的MSA独立学习提高的基础和能力.

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Measurement System Analysis -- third Edition

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MSA第三版快速指南 Third Edition Fast Guide
测量系统类型 基本计量型 基本计数型 不可重复(如破坏试验) 复杂计量型 多重系统、量具或试验台 连续过程 其他情况 其它
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MSA方法 极差、均值和极差、方差分析 (ANOVA)、偏倚、线性、控制图 信号探测、假设试验分析 控制图 极差、均值和极差、ANOVA、偏倚、 线性、控制图 控制图、ANOVA分析、回归分析 控制图 替代法

章 三 四 三、四 三、四 三、四 三 五

White papers 可在http: //www. aiag .org /publications/quality /msa3.htm
Measurement System Analysis -- third Edition 3

课程目录
第一章 通用测量系统指南 第一章 第一节 引言、目的和术语 第二节 测量过程 第三节 测量战略和策划 第四节 测量资源的开发 第五节 测量问题 第六节 测量不确定度 第七节 测量问题分析 第二章 测量系统评定的通用概念 第一节 引言 第二节 选择/制定试验程序 第三节 测量系统研究的准备 第四节 结果分析 第三章 简单测量系统推荐的实践 第一节 试验程序实例
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第四章

第五章

第二节 计量型测量系统研究 第三节 计数型测量系统研究 复杂测量系统实践 第一节 复杂的或非重复的测量系 统的实践 第二节 稳定性研究 第三节 变异性研究 其他测量概念 第一节 量化过渡的零件内变差的 影响 第二节 均值极差-附加处理 第三节 量具性能曲线 第四节 通过多次读数减少变差 第五节 GRR的合并标准偏差法

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第一章 通用测量系统指南
第一节 引言、目的和术语
Catalog
一、目的 二、引言 三、测量数据的质量 四、术语 五、术语总结 六、标准和可溯源

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第一章 通用测量系统指南 第一节 引言、目的和术语
一、目的(主要关注的是每个零件能重复读数 的测量系统); 测量系统分析的目的是确定所使用的数据是 否可靠? ? 测量系统分析还可以:
? ? ?

?

评估新的测量仪器 将两种不同的测量方法进行比较 对可能存在问题的测量方法进行评估 确定并解决测量系统误差问题

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第一章 第一节目的、引言和术语
二、引言 1、测量数据的作用: ? 过程调整的依据; ? 可用来研究多个变量之间的相互关系; 2、数据发挥作用的前提: ? 数据的质量。 三、测量数据的质量 1、测量数据的质量取决于处于稳定条件下进行的测量 系统中,多次测量的统计特性,如:可利用结果和真 值之间的距离统计特性确定, ? 判断数据质量的好坏:
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第一章 第一节目的、引言和术语
2、表征数据质量的最通用的统计特征是测量系 统的偏倚和变差。 ? 偏倚指数据值相对于真值的位置; ? 变差指数据的分布宽度。 3、数据的低质量通常是由测量系统内多因素交 互作用产生的变差太大引起。 故测量系统的管理重点在监视和控制变差。

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四、术语 ? 什么是测量?
?
?

赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系,赋值过 程定义为测量过程;所赋的值称为测量值;

?

为什么我们需要测量数据? ? 我们使用测量数据来判断产品是否合格,制定有关过 程管理的决策。 ? 我接受这件产品吗? ? 过程是很好,还是需要进行调整?
我们对测量数据有什么期望?

?

?
? ?

准确性:数据必须告诉我们真相! 重复性:重复测量必须产生同样的结果! 再现性:结果不应该受检验员的影响。
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第一章 第一节目的、引言和术语
什么是测量仪器? 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,包括通过/不通过 的装置; 什么是检验员(或者鉴定人)?
? ?

使用测量仪器进行测量的个人或装置 测量系统:是对测量单元进行量化或对被测特性 进行评估其所用的仪器、量具、标准、操作方法、 夹具、软件人员、环境和假设的集合;也就是说 用来获得测量结果的整个过程。
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第一章 第一节目的、引言和术语
? 一个测量过程可以看作一个制造过程,它产生数据作

为输出,这样可以利用SPC中所有概念、原理和工具。 五、术语总结: (省略,见第一章第五节) 1、标准:接收的准则;用于比较可接收的值;参考值。 2、基本设备: ? 分辨力、可读性、分辨率(一个仪器测量或输出的最 小刻度单位) ? 有效分辨率(通常被描述为一种测量单元) ? 基准值(某一物品可接收数的值,常用来替代真值使 用

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第一章 第一节目的、引言和术语
3、位置变差: ? 准确度 ? 偏倚 ? 稳定性(漂移) ? 线性 4、宽度变差: ? 精密度 ? 重复性 ? 再现性 ? GRR或量具R&R ?测量系统能力 ?测量系统性能 ?灵敏度 ?一致性 ?均一性(重复性的同义词) 5、系统变差:测量系统可具特征 ?能力 ?性能 ?不确定度

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准确度(Accuracy)
? ?

?

准确度(Accuracy) — 测量的平均值是否与真值吻合? 真值(True Value): ? 理论上正确的值 ? 国际度量衡标准 偏倚(Bias) ? 测量值的均值与真值的距离 ? 测量系统持续地偏离目标 ? 系统错误

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第一章 第一节目的、引言和术语
六、标准和可溯源性 1、NIST: ? 国家标准和技术研究院; ? 是美国的主要国家测量研究院NMI; ? 在美国商务部领导下提供服务; ? NIST的前称是国际标准局NSB是美国最高水平权力机构; ? NIST的主要责任是提供测量服务和负责测量标准,帮助 美国工业进行可溯源的测量,主要是精密测量工业。

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第一章 第一节目的、引言和术语
2、测量研究院: ? 大多工业化国家都有自己的NMI和与NIST相近的机 构,美国NIST和其他国家NMI通过多边认可协议 MRAs进行实验室的对比,确保他们的测量相同; ? 但这些NMI能力不同,并不是所有测量都是定期进行 对比,故存在差异; ? 所以了解不同国家的测量是否是溯源的或是怎样溯源 的是很重要的。 3、溯源性: ? 在商品和服务的贸易中是很重要的,有溯源性的结果 更易被接受,可以减少重复试验、拒收好产品接受坏 产品。
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第一章 第一节目的、引言和术语
? 溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语VIM

中的解释是:测量的特性或标准值,此标准是 规定的标准,通常是国家或国际标准,通过全 部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。 ? 典型的溯源性是可返回到NMI,但在工业界通 常可能是返回到一致同意的基准值或供需双方 认同的标准,故最终测量可溯源到满足顾客需 求是很关键的,且随着技术的发展和工业中精 密测量系统的使用,在哪里溯源以及怎样溯源 的定义是一个不断发展的概念。
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第一章 第一节目的、引言和术语

波长标准 国家标准 应用标准 工作标准 生产量具
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干涉比测仪

激光干涉仪 引用量具量块/比测

CMM
夹量具

量块
千分尺

图:长度测量溯源性链的实例
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第一章 第一节目的、引言和术语
? NMI与不同的国家实验室、量具供应商、精密制造公

司等紧密合作,以确保他们的参考标准正确校准,并 溯源到由NMI用有的标准;上述机构可为其服务对象 提供校准和测量服务,这种连接或比较最终达到工厂, 通过这种不间断的测量链又连接返回到NMI的测量称 为可溯源到NIST。
? 使用认可的商业/独立的实验室进行校准和测量是可以

被接受的,但要求其提供认可的资格和业务范围的证 明。

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第一章 通用测量系统指南
第二节 测量过程
Catalog 一、测量过程模式 二、测量系统的统计特性 三、变差源 四、测量系统变异性的影响 五、对决策的影响 六、对产品的影响 七、对过程的影响 八、新过程的接受 九、过程设定/控制(漏斗试验)
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第一章 第二节

测量过程

为了有效控制任何过程变差,需要了解: ?过程应该做什么? ?什么能导致错误? ?过程在做什么? 往往要达到上述目的,应用FMEA、Control Plan 等技术,并通过对过程参数和产品特性的监测过程 来实现。 下面介绍测量过程的原理模型:

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第一章 第二节 测量过程
一、测量过程模式
通用过程 输入 需要控制 的过程 操 作 测量过程 测量 测量值 分析 输出

决定

图:测量过程模式

所有过程控制管理,统计或逻辑技术均能应用。
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第一章 第二节 测量过程

上述模型告诉我们: 提供好的测量设备、清楚定义操作方法和标准、 正确使用操作测量设备、正确分析解释测量结果、 提供培训和支持、合理地使用适当的测量系统分析 技术都是非常重要的事情。

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第一章 第二节 测量过程
二、测量系统的统计特性: 1、理想的测量系统是只产生真值的结果,它应具有 零方差、零偏倚和错误分类零概率的统计特性, 但这种理想的测量系统几乎是不存在的; 2、一个测量系统的质量经常用多次测量数据的统计 特性来确定。 3、在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中 不一定是最重要的。如CMM最重要的统计特性是 小的偏倚和方差,它用来分析制造过程十分有用, 但用它来区分好的和坏的产品时是不能够被接受 的。故测量系统的其它因素会产生额外的变差来 源。

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第一章 第二节 测量过程
?

4、管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的 统计特性,也有责任确保用哪些统计特性作为选 择一个测量系统的依据。为达到以上目的,需要 有关统计特性的可操作的定义,

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第一章 第二节 测量过程
以及测量他们的可接受方法,尽管每一个测量系统可 能被要求有不同的统计特性,但有一些基本特性用 于定义“好的”测量系统,他们包括: ? 足够的分辨率和灵敏度:十进位或10-1法则,表 明仪器的分辨率应把公差或过程变差分为十份或更 多。这个规则是选择量具期望的实际最低点; ? 测量系统应是统计受控的:即只存在普通原因的统 计稳定状态,且最好由图形法评价; ? 对于产品控制,测量系统的变异性必须小于公差, 依据特性的公差评价测量系统;

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第一章 第二节 测量过程
? 对于过程控制,测量系统的变异性应显示有效的分

辨率并且小于制造过程变差,根据6?过程变差和/ 或来自MSA研究的总变差可用来评价测量系统。 ? 测量系统统计特性可能随被测项目的变化而变化, 如果是这样,则测量系统最大(最坏)的变差必须 小于过程变差或规范控制限。 三、变差源 1、测量系统受随机和系统变差源影响(普通和特殊原 因),为控制其变差,我们应: ? 识别潜在的变差源 ? 排除(可能时)或监控这些变差源
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第一章 第二节 测量过程
2、分析原因的工具可以是: ? 因果图 ? 故障树 3、测量系统的变差源的主要要素 --测量系统的误差模型

S W I

标准 工件(如零件) 仪器

P
E

人/程序
环境

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第一章 第二节 测量过程
4、测量系统的变差源识别的因果图:
工件(零件) 弹性变形 稳定性 弹性性质 标准 热膨胀系数 标 准 几何相 容性 温度 人机 工厂 振动 理解 体力 测量系统 变异性 经验 培训 制造 清洁度 维护 仪器(量具) 设计

充分的数据

环境
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人员

可操作定义
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第一章 第二节 测量过程
四、测量系统变异性的影响: 测量系统变差源是由普通原因和特殊原因造成,不 同变差源对测量系统的影响应通过短期和长期评估; 测量系统的能力是短期时间的测量系统(随机)误 差,它是由线性、一致性、R&R误差合成定量的; 测量系统的性能,如同过程性能,是所有变差源随 时间的影响,这是通过确定过程是否受控、对准目 标、且在预期范围内是否有可接受的变差( R&R) 来完成;

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第一章 第二节 测量过程
?

所有变差源的累积影响通常称为测量系统误差, 或有时称为误差;

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第一章 第二节 测量过程
五、对决策的影响: 1、对产品的决策是:确定产品是否可接受; 2、对过程的决策是:确定过程是否受控;
控制原理 关注点

1产品控制
2过程控制

零件是否在指定的范围内?
过程变差是否稳定并可接受?

六、对产品决策的影响: 1、前提:测量过程是统计受控(所有变差由R&R影响)并且是零偏倚。

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第一章 第二节
LSL 或

测量过程
USL

1、Ⅰ型错误:生产者风险或误发报警(一个好的零件可能会判为坏的);

2、Ⅱ型错误:消费者风险或漏发报警(一个坏的零件可能会判为好的);

LSL 或

USL

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第一章 第二节

测量过程

3、相对于公差,对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公 差交叉时存在,下面给出三个区分的区域;
LSL USL





Ⅲ 目标





?此处: Ⅰ坏零件永远被称为坏零件 Ⅱ可能作出潜在的错误决定 Ⅲ好零件永远被称为好零件

?对于产品状况,目标是最大限度地作出正 确的决定,有两种选择: A、改进生产过程:减少过程变差,没有零件 生产在Ⅱ区域; B、改进测量系统:减少测量系统误差从而减 少区域的面积,所有零件都在Ⅲ区,从而 风险降低。
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第一章 第二节

测量过程

七、对过程决策的影响: 1、对于过程控制需要确定以下 要求: ?统计控制 ?对准目标 ?可接受的变异性

特注:关于Cp,应 参考附录B公式和 图表

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第一章 第二节 测量过程
2、对过程决策的影响如下: ?把普通原因报告为特殊原因 ?把特殊原因报告为普通原因 A、测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标及变差的 决定, 以下是实际和观测过程变差之间关系: ?2obs=?2actual+ ?2msa(观测、实际、测量系统变差) B、能力指数为Cp=容差/6 ?,则观测过程能力指数和实际之 关系为: (Cp-2obs= (Cp)-2actual+ (Cp)-2msa(观测、实际、测量系 统方差)
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R&R 对过程变差计算的影响
观测到的过程变差

实际的过程变差

测量系统的变差
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R&R 对过程能力计算的影响
6.0 5.0

70%

60%

50%
%R&R 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%

Actual Cp

4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

40% 30%

10%

Observed C p

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过程变差剖析
过程变差观测值 实际过程变差

测量误差

长期

短期

过程变差

过程变差
重复性

抽样产生 的变差

量具变差

操作员造 成的变差

准确度

稳定性

线性

再现性

“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源

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第一章 第三节 测量战略和策划
一、引言 1、在设计和采购测量仪器或系统之前的策划是关键的,策划阶段 将确定过程并对如何很好地进行测量过程并能减少将来可能出 现地问题和测量误差有很重要地影响; 2、有些情况下,由于被测量零件包括地风险或因为测量装置地成 本和复杂性,OEM顾客可能使用APQP过程和小组决定供应商 地测量战略; 3、并不是所有产品和过程特性都需要测量系统,而是那些特性属 于详细检查这种类型。简单地测量工具如卡尺被排除在外,但 一个基本准则是看特性是否在控制计划中识别或该特性在确定 产品或过程是否可接受时是否是最重要的,另外的指南是对特 定尺寸赋予的公差水平。

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第一章 第三节 测量战略和策划
二、复杂性 1、测量系统的类型、复杂性和目的可以推动不同水平的 项目管理、战略决策、测量系统分析或其他测量选择、 评价和控制的特殊考虑; 2、简单的测量工具和装置(例如天平、卷尺、固定限制 或计数型量具)可能不需要复杂或关键的测量系统(如 标准或基准、CMM、试验台、自动在线测量等)要求的 管理的水平、计划或分析,任何测量系统可能需要或多 或少的战略策划和检查; 3、作出适当水平的决策的任务将由测量过程和顾客委派 的APQP小组来完成。
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第一章 第三节 测量战略和策划
三、确定测量过程的目的和如何利用测量 1、在测量过程开发的早期组织横向协调小组完成 这项任务很关键; 2、这项工作与审核、过程控制、产品和过程开发 及“测量寿命周期”的分析相关的事宜要特殊考 虑。 四、测量寿命周期 1、此概念表达当一个人研究和改进过程时,测量 方法会随着时间改变的信心; 2、完成。 To continue……
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第一章 第四节 测量资源开发
1、引言
?



To continue……

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第一章 第五节 测量问题
Catalog 一、引言 二、测量系统变差的类型 三、定义及潜在的变差源 四、测量过程变差 五、位置变差 六、宽度变差 七、测量系统变差 八、注释

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第一章 第五节 测量问题
一、引言 在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题: 1、测量系统必须显示足够的灵敏性; ? 具有足够的分辨率吗,“十份制”就是典型的实例; ? 具有有效的分辨率吗?即对应用及环境变化的灵敏性; 2、测量系统必须是稳定的; ? 在重复性的条件下,测量系统变差只归于普通原因; ? 测量分析者必须经常考虑到这一点对实际应用和统计的重要性。 3、统计特性(误差)在预期的范围内一致,并注意满足测量的目的 (产品或过程控制); 注意:将测量误差只作为公差的一个百分数来报告的传统方法,不能 适应强调战略上的和持续的过程改进的市场挑战。当过程改变或改 进时必须重新评价测量系统。
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第一章 第五节 测量问题
二、测量系统变差的类型 1、测量系统误差类型有:
偏倚(Bias) ? 重复性( Repeatability ) ? 再现性( Reproducibility ) ? 稳定性( Stability )和 ? 线性(Linearity) 2、测量系统研究的目的之一是获得测量系统与其环境相互作 用时,有关该系统测量变差大小和类型的信息,因为 3、承认重复性和校准偏倚,并为他们确定合理的限制,远比 提供极准确的并具有高重复性的量具更实际。
?
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第一章 第五节 测量问题
4、什么时候作MSA: ? 接收新测量设备时; ? 一种测量装置与另外一种测量装置的比较时; ? 评价一个疑似不充分量具的基础; ? 测量设备维修前与维修后的比较; ? 计算过程变差的一个必要部分,以及一个生产过 程的可接受性的水平; ? 绘制量具性能曲线(GPC)的必要信息, GPC表 示接受某一真值零件的概率。

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第一章 第五节 测量问题
三、定义及潜在的变差源:可操作的定义有助于: ? 交流 ? 对实物进行具体检验和试验; ? 确定的判定准则; ? 作出决定,对或错,产品是否满足要求; 1、标准 ? 一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的 基础;是一个可接受的模型。它可能是一件人工 制品或总效果(各种仪器、程序等),由某一权 力机构确定和建立,作为数量、重量、范围、值 或质量的测量规则。
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第一章 第五节 测量问题
? 一个简单的总效果的例子应是各种量块校准的总效

果,它由一个标准量块,一个比较器,一名操作者, 环境和校准程序组成。 2、参考标准 ? 一般在给定位置可得到的最高计量质量标准,在这 个位置进行的测量,都是以此标准为最终参照。 3、测量和试验设备(M&TE) ? 完成一次测量所必须的所有测量仪器,测量标准, 基准材料以及辅助设备。 4、校准标准 ? 在进行定期校准中作为基准的标准,用来减轻按照 试验室基准标准来进行的校准工作负担。
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第一章 第五节 测量问题
5、传递标准 ? 用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的 标准。 6、基准 ? 用于校准过程的参考标准,也被称为参考标准或校准标准。 7、工作标准 ? 在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准,但是 也许可以用作传递标准 8、检查标准 ? 一个非常类似设计测量过程的测量人工制品,不过它本身比被 评价的测量过程更稳定。 注意:需要仔细考虑针对某一标准的材料选择(材料对环境、温 度等的敏感度)。 下面是不同标准之间的关系图:
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第一章 第五节 测量问题
测 量 及 试 验 设 备
参考标准 传递标准 校准标准 基准

传递标准
工作标准

基准

检查标准

图:不同标准之间的联系
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第一章 第五节 测量问题
9、参考值
也被成为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工制品值或 总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值而定: A由较高级(如计量实验室或全尺寸检验设备)的测量设备得到 的几个测量平均值确定; B法定值:由法律定义和强制执行; C理论值:根据科学原理计算而得; D给定值:根据某些国家或国际组织的实验工作(由可靠的理论 支持)而得; E同意值:根据由科学或工程主持下的合作实验工作而得,由用 户,诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义; F协议值:由有关各方明确一致同意的值;
?

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第一章 第五节 测量问题
?在所有情况下,参考值必须基于可操作的定义和可接受的测
量系统的结果。为此,用于决定参考值的测量系统应包括: A使用比用于正常评价的系统要高的分辨等级和较低的测量系统 误差的仪器; B使用源于(美国)国家标或者和技术局(NIST)或其他NMI的 标准进行校准; 10真值 ? 是零件的“实际”测量值,它是不可能被知道的,故参考值被 用作真值的近似值(替代值)。它是测量过程的目标(大家应 尽可能经济的接近这个值)。

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第一章 第五节 测量问题
11分辨力
? 是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。亦

称可读性或分辨率。
? 此能力的度量是看仪器的最小刻度值,如果刻度粗,

则可以使用它的半刻度。
? 第一准则是分辨率是产品规范和过程变差的十分之一,

因为它没有包括测量系统变异的任何其他因素。
? 测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立或不同

的被测特性。
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第一章 第五节 测量问题
?

如果测量系统缺乏分辨力(灵敏度或有效分辨率),不能探测过程变差, 则其用于分析过程是不可接受的,如他不能探测特殊原因的变差,则其 不能用于控制。 分辨率不足会被极差图显示出来(只有少数几个点在控制限内或大多数 极差为0); 为得到足够分辨率,建议可视分辨率为全过程的6标准偏差的1/10.而 非公差的1/10。 当使用稳定的,(最高等级的),并在切实可行的技术限值内的测量系 统后,可以达到稳定的高能量的过程,然而,有效分辨率也许不足,并 且进一步改进测量系统变得不可行了,在这种情况下,测量计划需要其 它代替性的过程检测技术,只有具有一定资格的熟悉测量系统和过程的 技术人员才能作出决定并用文件记录。这些要求都要求获得顾客的批准, 并在控制计划中文件化。

?

?

?

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第一章 第五节 测量问题
分组数量 控制 可以用于控制的前提是: 1、与规范相比规程变差较小;2、 在预期过程变差范围内的损失函数 是平缓的; 3、主要的变差源导致均值偏移 分析 1、不能用于估算过 程参数和指数; 2、只表明过程是否 正生产合格或不合格 的零件。

1个数据分组

2-4个数据分组

1、根据过程分布,可用于半计量 1、一般不用于估算 控制技术; 过程参数和指数,因 2、可以产生不敏感的计量控制图; 为它只提供了粗略的 估测 。 1、可用于计量控制图 1、推荐使用

5个或更多的数据分组

图:过程分布的分组数量(ndc)对控制和分析活动的影响
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第一章 第五节 测量问题
样 本 均 值
0.15 0.145 0.14 0.135 0.13

UCL0.1444 Mean0.1397 LCL0.1350

分辨率是0.001 样 本 均 值
0.15 0.145 0.14 0.135 0.13

UCL0.1438 Mean0.1398

LCL0.1359

分辨率是0.01

图:分辨率对过程X均值控制图的影响
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第一章 第五节 测量问题
样 本 极 差
0.03

0.02

UCL0.001717 Mean0.00812

0.01

LCL0.0
0

分辨率是0.001 样 本 极 差
0.03

0.02

UCL0.01438 Mean0.0068

0.01

LCL0.0
0

分辨率是0.01

图:分辨率对过程极差R控制图的影响
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测量仪器分辨率
(测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%)
?

?

测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。 看看下面的部件A和部件B,它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪 器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。

部件A
部件B

A=2.0 B=2.0

部件A
部件B

A=2.25 B=2.00

因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大,两个部件将出现相同的测 量结果。

第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小,部件将产生不同的测量结果。

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测量系统的有效分辨率( discrimination)
? ? ?

?

要求不低于过程变差或允许偏差( tolerance)的十分之一 零件之间的差异必须大于最小测量刻度 极差控制图可显示分辨率是否足够 ? 看控制限内有多少个数据分级 不同数据分级(ndc)的计算为 零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受
.28 .279 .2794
.28 .282 .2822

直尺 卡尺 千分尺

.28 .282 .2819

.28 .279 .2791

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分辨率不足的表现
?

在过程变差的SPC极差图上可看出:
?

?

当极差图中只有一、二或三种可能的极差值在控制界 限内时。 如果极差图显示有四种可能的极差值在控制界限内, 且超过1/4以上的极差值为零。

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第一章 第五节 测量问题
四、测量过程变差 1、MSA之前,应区分测量过程是否呈正态分布,因为MSA是建立
在正态分布基础之上的。 2、对非正态分布,过程责任者有责任纠正这些测量系统的评价。

图:测量过程变差 的特性

位置 宽度
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第一章 第五节 测量问题
五、位置变差 1、准确度:一个表示准确的通用概念,涉及一个或多个测量结果的
平均值与一个参考值之间一致的接近程度,ISO和ASTM(美国实 验与材料协会)使用这个术语时包含了偏倚和重复性的概念,故 MSA中偏倚仅用来描述位置误差。 2、偏倚accuracy :同一个人对同一零件同一特性进行测量,其真 值(基准值)和观测平均值的差值。
偏倚

观测平均值
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基准
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第一章 第五节 测量问题
造成过分偏倚的可能原因有 ? 仪器需要校准 ? 仪器、设备或夹紧装置的 磨损 ? 磨损或损坏的基准,基准 出现误差 ? 校准不当或调整基准的使 用不当 ? 仪器质量差--设计或一 致性不好 ? 线性误差 ? 应用错误的量具
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?不同的测量方法--设置、安装、 夹紧、技术 ?测量错误的特性 ?(量具或零件)变形 ?环境--温度、湿度、振动、清 洁的影响 ?违背假定,在应用常量上出错 ?应用--零件尺寸、位置、操作 者技能、疲劳、观察错误(易读 性、视差) ?校准过程中使用的测量程序应尽 可能与正常操作的测量程序一致

Measurement System Analysis -- third Edition

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第一章 第五节 测量问题
3、稳定性: 亦称漂移,是测量系统在某一阶段时间内,测量同一基 准或零件的单一特性时获得的测量总变差,换句话说, 稳定性是整个时间的偏倚变化。
时间

参考值
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第一章 第五节 测量问题
不稳定可能的原因包括 仪器需要校准,需要减少校 准时间间隔 仪器、设备或夹紧装置的磨 损 正常老化或退化 缺乏维护--通风、动力、 液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、 清洁 磨损或损坏的基准,基准出 现误差 校准不当或调整基准的使用 不当
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? ? ? ?

? ?

?仪器质量差--设计或一致性不 好 ?仪器设计或方法缺乏稳健性 ?不同的测量方法--设置、安装、 夹紧、技术 ?(量具或零件)变形 ?环境变化--温度、湿度、振动、 清洁度 ?违背假定,在应用常量上出错 ?应用--零件尺寸、位置、操作 者技能、疲劳、观察错误(易读 性、视差)

Measurement System Analysis -- third Edition

65

第一章 第五节

测量问题

4、线性: 在测量设备预期的(测量)量程内,偏倚值的差异, 可以认为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。 ? 不可接受的线性是以不同的形式出现,故假定一种 常量偏倚是不正确的。
偏倚 偏倚

值1

值N

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第一章 第五节 测量问题
零偏 倚线
观测值

线性-不一致的偏倚

基准值

一致的偏倚
观测值-基准值

线性-不一致的偏倚

正向偏倚 零偏倚 负向偏倚 基准值

一致的偏倚

图:不同形式的线性分布示意图
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第一章 第五节 测量问题
线性误差可能的原因包括 仪器需要校准,需要减少校 准时间间隔 仪器、设备或夹紧装置的磨 损 缺乏维护--通风、动力、 液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、 清洁 磨损或损坏的基准,基准出 现误差--最小/最大 校准(不包括工作范围)不 当或调整基准的使用不当 仪器质量差--设计或一致 性不好

? ? ?

? ? ?

?仪器设计或方法缺乏稳健性 ?应用错误的量具 ?不同的测量方法--设置、安 装、夹紧、技术 ?(量具或零件)随零件尺寸变 化的变形 ?环境--温度、湿度、振动、 清洁度 ?违背假定,在应用常量上出错 ?应用--零件尺寸、位置、操 作者技能、疲劳、观察错误 (易读性、视差)

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第一章 第五节 测量问题
六、宽度变差: 1、精密度Precision: ? 描述测量范围内重复测量的预期变差,测量范围 也许是大小或时间(即“一个装置在低量程同在 高量程一样具有相同的精密度”,或“今天与昨 天的精密度一样”)。 ? ASTM定义为包括来自不同的读数、量具、人员、 实验室或条件。 ? 利用同一量具,重复测量相同工件同一产品特性, 所得数据的变异。

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第一章 第五节 测量问题
2、重复性: ? 常称为“评价人内变异性”。 ? 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变差。 ? 一般指仪器的变差EV。 ? 当测量环境是固定的,重复性可理解为是系统内部变 参考值 差。

重复性

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第一章 第五节 测量问题

?

?

? ?

?

重复性不好的可能原因: 零件(样品)内部:形状、 位置、表面加工、锥度、样 品一致性 仪器内部:修理、磨损、设 备或夹紧装置故障,质量差 或维护不当 基准内部:质量、级别、磨 损 方法内部:在设置、技术、 零件调整、夹持、夹紧、点 密度的变差 评价人内部:技术、职位、 缺乏经验、操作技能

或培训、感觉、疲劳 ?环境内部:温度、湿度、振动、 亮度、清洁度的短期起伏变化 ?违背假定--稳定、正确操作 ?仪器设计或方法缺乏稳健性,一 致性不好 ?应用错误的量具 ?(量具或零件)变形,硬度不足 ?应用--零件尺寸、位置、操作 者技能、疲劳、观察误差(易读 性、视差)

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第一章 第五节 测量问题
3、再现性: ? 常称为“评价人之间的变异性”。 ? 定义:不同评价人采用相同测量仪器,测量同一零件同一 特性时测量平均值的变差。 ? 自动测量系统中操作者就不是主要的变差源了,故 ? 再现性被看作是系统之间的或测量条件之间的平均变差。 ? ASTM的定义超出上述范围,它不仅包括评价人不同,而 再现性 且量具、实验室和环境(温度湿度)也不同,同时在再现 性计算中还包括重复性。

评价人
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A

B

C
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第一章 第五节 测量问题

?

?

? ?

再现性错误的潜在原因: 零件(样品)之间:使用同样的 仪器、操作者和方法时,当测量 零件的类型为ABC时的均值差。 仪器之间:同样的零件、操作者 和环境,使用仪器ABC的均值差。 注意:在这种研究情况下,再现 性错误常与方法和/或操作者混 淆。 标准之间:测量过程中不同的设 定标准的平均影响。 方法之间:改变点密度,手动与 自动系统相比,零点调整,夹持 或夹紧方法等导致的均值差。

? 评价人(操作者)之间:评价人ABC等 的训练、技术、技能和经验不同导致的 均值差。对于产品及过程资格以及一台 手动测量仪器,推荐进行此研究。 ? 环境之间:在第123等时间段内测量, 由环境循环引起的均值差。这是对较高 自动化系统在产品和过程资格中最常见 的研究。 ? 违背研究中的假定。 ? 仪器设计或方法缺乏稳健性。 ? 操作者训练效果。 ? 应用--零件尺寸、位置、操作者技能、 疲劳、观察误差(易读性、视差)。

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第一章 第五节 测量问题

?注意:
? 重复性和再现性的定义在本手册中和ASTM采用的

定义不同。 ? ASTM着重于多个实验室之间的评价,关注实验室 与实验室之间包括不同的操作者之间、量具和环境 以及实验室内部的重复性的区别。 ? 按ASTM标准,设备保持在原状时(一名操作者, 一个量具、小段时间内)重复性会是最好的,而再 现性则体现更典型。

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第一章 第五节 测量问题
4、量具R&R或GRR: ? 是结合了重复性和再现性变差的估计值。 ? 等于系统内部变差和系统之间变差的和。 ? ?2GRR=?2再现性+ ?2重复性
基准值

GRR
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A

C

B
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第一章 第五节 测量问题

5、灵敏度: ?。 6、一致性: ?。 7、均匀性: ?。

七、测量系统变差 1、能力: ?。 2、性能: ?。 3、不确定度: ?。

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第一章 第五节 测量问题
可接 受 重复性(精密度)

偏 倚 ( 准 确 度 )

图:偏倚和重复性的关系
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第一章 第六节 测量不确定度

Catalog 一、总则 二、测量的不确定度和MSA 三、测量的溯源性 四、ISO表述测量中不确定度的指南

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第一章 第六节 测量不确定度
1、总则 ? 测量不确定度是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。它 实质上是赋值给测量结果的范围,在给规定的置信水平内描述 为预期包含有真测量结果的范围。它通常被描述为一个双向量, 不确定度是测量可靠性的定量表达,这个概念的一个简单表达 是: 真测量值=观测到的测量值(结果)±U 重要的是它是在测量时间上测量值可能变化多少的一个简单估 计值。这个估计将使应用MSA和GRR法来确定这些重要的标准 误差。定期充复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保 持所预计的准确度是适宜的。 ? 扩展不确定度U=KUC ,其中,K表示所希望的置信度范围的正 态分布的分布系数;UC表示测量过程中的合成标准误差。 ? ISO/IEC《测量中不确定度指南》确定了足以代表正态分布的 95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2。
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第一章 第六节 测量不确定度
2、测量的不确定度和MSA ? 测量不确定度是测量值的一个范围,由置信区间来定义,与测量 结果有关并希望包括测量的真值; ? MSA的重点是了解测量过程,确定在测量过程中的误差总量,及 评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性,MSA促进了解 和改进(减少变差)。 3、测量溯源性 ? 它是一个测量特性或一个标准值,借助它能将测量通过由都具有 所述的不确定的各种比较组成的不间断链与所举例的参考资料相 联系,这些参考资料通常是国家标准或国际标准。 4、ISO《测量不确定度表述指南》为怎样评价和表达一个测量不确 定度提供了指南。

END
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第一章 第七节 测量问题分析

Catalog 一、引言 二、第一步识别问题 三、第二步确定小组 四、第三步测量系统和过程的流程图 五、第四步因果图 六、第五步PDSA 七、第六步可能的解决方法和对纠正的验证 八、第七步使更改制度化

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第一章

第七节

测量问题分析

一、引言 1、对测量变差及其对造成总变差的贡献的了解是解决基础问题 的基本步骤; 2、当测量系统变差超过所有其他变量时,在使用之前应分析和 解决这些问题。 二、第一步:识别问题 1、清楚易懂地定义问题 2、可用准确度、变差、稳定性等形式来体现 3、努力将测量变差和其贡献与过程变差相分离(可立足过程, 而非测量装置做出这个判断。 三、第二步:确定小组 1、小组大小可视测量系统和问题地复杂程度而定; 2、人数限制在两三个人到十人以内。
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第一章 第七节 测量问题分析
四、第三步:测量系统和过程的流程图 1、小组应评审所有已有的测量系统和过程流程图,因为 2、这将导致可能要对测量和测量过程的相互关系的已知和未知的 信息进行讨论。 3、制定流程图过程就可识别是否对该小组补充成员。 五、第四步:因果图 1、小组应复审所有已有的有关测量系统的因果图,因为 2、这在某些情况下就可能解决或部分解决问题,同样这也会引起 对已知和未知的信息进行讨论; 3、小组成员应该用专业知识来初步识别那些对问题贡献最大的变 量。

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第一章 第七节 测量问题分析
六、第五步:计划-实施-研究-措施(PDSA) 1、它是一种科学的研究形式。 2、计划各种试验、收集数据、建立稳定性、作各种假设并加以证 实,一直到获得适当的解决。 七、第六步:可能的解决方法和对纠正的验证 1、将各步骤和解决方案文件化; 2、可利用试验设计等方法进行初步研究以确认解决方案; 3、还可以随时间的变化作额外的研究,包括环境和材料变差。 八、第七步:使更改制度化 1、最后的解决方案在报告中文件化,然后更改过程,以便将来不 重复发生; 2、积累大多数以前发生过的问题在程序、标准及培训材料中,以 丰富小组经验。

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第二章

测量系统评定的通用概念
第一节 背景

Catalog
一、引言 二、第1阶段试验 三、第2阶段试验

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第二章 第一节

背景

一、引言 需要对两个重要的方面进行评定: 1、验证在适当的特性位置正在测量正确的变量。若适 用,还要验证夹紧和锁紧,另外,还要识别与测量 相互依赖的任何关键的环境因素。 2、确定测量系统需要具有何种统计特性才是可接受的。 为了作出这样的确定,很重要的一点是要知道数据 将被怎样使用。

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第二章 第一节

背景

二、第一阶段试验 了解测量过程,以及该过程是否满足要求? 1、第1阶段试验是一项评定,用以验证是否按照测量系统的 设计规范,在适当的特性位置正在测量正确的变量。 2、可以利用从统计角度设计的实验来评价操作环境对测量 系统参数的影响(如偏倚、线性、R&R)。 3、在该阶段中所得结果应用作测量系统维护计划的输入, 并用作应该在第2阶段中使用的试验类型。环境问题可能 会引起位置变化或测量装置需要受控的环境。 4、例如:若R&R对测量系统的总变差有明显的影响,就可 定期进行简单的两因子统计试验,作为第2阶段试验。

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第二章 第一节

背景

三、第二阶段试验 研究测量过程随时间的推移是否满足要求? 1、第二阶段试验提供对测量系统持续置信的 主要变差源持续的监视和/或测量系统经过 一定时间后降级的信号。

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第二章

测量系统评定的通用概念

第二节 选择/制定试验程序

Catalog
一、如何选择/制定试验程序

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第二章 第二节 选择/制定试验程序

一、有很多程序可用来评价测量系统,但选择合适的程 序要视具体情况而定,在某些情况下,一个方法对一 个特殊的测量系统是否合适,需要预先试验,这种预 先试验应是第一阶段试验中必不可少的部分。

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第二章 第二节 选择/制定试验程序
1、选择制定评定方法时,一般应考虑: ? 试验中是否应使用溯源的标准,标准通常是评定一 个测量系统准确度所必须的。若不使用标准仍能评 定该系统的变异性,但不大可能按合理的可信性评 定该系统的准确度,如试图解决生产者的测量系统 和顾客测量系统之间明显的差别就是如此。 ? 对第二阶段正进行的试验,应考虑使用盲测法。在 盲测基础上所进行的试验通常不受霍桑效应所干扰。 (1924-1932西部电气公司的霍商工厂工业试验 的结果,研究人员变更5个操作工的工作环境导致产 量上升,但当环境条件下降时产量继续上升,这是 因为工人知道他们是这项研究工作的一部分。故使 他们产生了更积极的工作态度的结果)
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第二章 第二节 选择/制定试验程序
? 试验成本 ? 试验所需的时间 ? 任何其定义没有被普遍接受的术语应作出可操

作的定义,这些术语如准确度、精密度、R&R 等。 ? 是否由这个测量系统取得的结果要与另外一个 测量系统相比,如果是那么应使用第一步讨论 的标准的试验方法。若两个系统一起工作不正 常,那么不使用标准,就不可能确定哪个系统 需要改进。 ? 第二阶段试验应每隔多久进行一次?这个问题 应由单个测量系统的统计特性及其对设施的影 响和使用该设施进行生产的顾客来决定。 2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition END

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第二章

测量系统评定的通用概念

第三节 测量系统研究的准备

Catalog
一、研究之前的典型准备 二、研究方式 三、当制定第1、2阶段试验计划时应考虑的问题

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第二章 第三节

测量系统研究的准备

实施研究之前应进行充分的策划和准备。 一、研究之前的典型准备: 1、先计划将要使用的方法 ? 例如通过使用工程决策,目视观察或量具研究来确定评价人是否 在校准或者使用仪器中产生影响 ? 有些测量系统的再现性影响可以忽略,如按按钮,打印出一个字 2、评价人的数量:样品数量及重复读数次数应预先确定,应考虑: ? 尺寸的关键性:关键尺寸需要更多的量具和/或试验。原因是量 具研究评价所需的置信度; ? 零件结构:大或重的零件可规定较少样品和较多试验; 3、评价人(测量人)应从日常操作该仪器的人中选取;

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第二章 第三节

测量系统研究的准备

4、样品选择:取决于MSA研究的设计、测量系统的目的以及能否获 得代表生产过程的样品: ? 对产品控制情况,测量结果和判断准则用于确定“相对特性规范 确定合格或不合格”(如100%检验或抽样),必须选择样本 (或标准),但不需要覆盖整个过程范围。测量系统的评定是基 于特性的公差。 ? 对过程控制情况,测量结果和判断准则用于确定“过程稳定性, 方向和符合自然过程变差”(如SPC、过程监视、能力及过程改 进),获得在整个操作范围的样本变得非常重要。在评定用于过 程控制的测量系统的充分性时(如相对过程变差的%GRR),建议 对过程变差进行独立的估计(过程能力研究)。 ? 样品必须是选自过程并且代表过程中生产变差的范围,由于每个 样品要被测量数次,必须对其编号标识;

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第二章 第三节

测量系统研究的准备

5、仪器分辨力应至少允许直接读取特性的预期过程 变差的十分之一; 6、确保测量方法(如评价人和仪器)是测量特性的 尺寸并遵守规定的测量程序。

二、研究方式 进行研究的方式十分重要,本手册所介绍的所有 分析都假定各次读数的统计独立性。为最大限度地 减少误导结果的可能性应: 1、测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产 生的任何漂移或变化将随机分布。评价人不知道, 但研究人应知道正在测量什么零件。
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第二章 第三节

测量系统研究的准备

2、在读数设备中,测量值应计量到仪器分辨率地实 际限度。 ? 机械装置必须读取和记录到最小刻度单位。 ? 对于电子读数,测量计划必须规定共同原则已记录 最准确的有意义显示数据。 ? 模拟装置应记录到最小刻度的一半或灵敏度和分辨 率的极限。对于模拟装置,如果最小刻度为 0.0001,则测量结果应记录0.00005。 3、研究工作应由了解进行可靠研究的重要性的人员 进行管理和监督。

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第二章 第三节

测量系统研究的准备

三、当制定第1、2阶段试验计划时应考虑的问题: 1、评价人对测量过程有何影响?若有可能,使用测量装置的评价 人应包括在研究中。 ? 评价人所用方法之间任何差异的影响将在测量系统的再现性中 反应出来。 2、评价人对测量设备的校准是否可能时引起变差的一个显著原因? 若是,评价人应在读数之前重新校准。 3、要求有多少样品和重复的读数? ? 所要求的数量将取决于被测特性的重要性以及测量系统变差估 计中所要求的置信水平。 ? 对相同测量系统在第1阶段和第2阶段试验计划之间、或在第2阶 段序列试验之间应保持一致的评价人数量、试验次数和零件数 量。在试验计划和序列试验间保持一致将增进不同试验结果之 间的可比性。
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第二章 测量系统评定的通用概念
第四节 结果分析

Catalog
一、位置误差 二、宽度误差

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第二章

第四节

结果分析

一个测量系统在任何附加的分析生效之前应是稳定的。 一、接受准则--位置误差:通过偏倚和线性来确定 1、一般地,一个测量系统地偏倚或线性误差若是与零误差差 别较明显或是超出量具校准程序确立的最大允许误差,那 么它是不可取的,在这种情况下,应对测量系统重新进行 校准或偏差校正以尽可能地减少误差。 二、接受准则--宽度误差: 1、测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测量系统变 差所掩盖掉的生产制造过程变异性的百分比或零件公差的 百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系 统的环境和目的,而且应取得顾客的同意。

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第二章 第四节

结果分析

2、对于以分析过程为目的的测量系统,通常单凭经验来 确定测量系统的可接受性的规则如下: ? 误差低于10%:测量系统可接受; ? 误差在10%-30%之间:基于应用的重要性、测量装 置的成本、维修的成本等方面的考虑,可能是可接受 的 ? 超过30%:认为是不可接受的,应作出各种努力来改 进测量系统。 3、过程被测量系统区分开的区别分级数(ndc)应大于或 等于5。 ?测量系统最终可接受性不应该单纯由一组指数来决定。 其长期表现也应利用长期性能的图形分析得到评审。
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第三章

简单测量系统推荐的实践
第一节 试验程序举例

Catalog
一、引言

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第三章 第一节

试验程序举例

一、引言: 1、本章介绍的试验程序用于了解测量系统并量化,依赖于影响 测量系统的变差源的差异。 ? 多数情况下变差的主要来源是由于仪器(量具/设备)、人 (评价人)、方法(测量程序),这正适合于本章介绍的程 序。 2、本章程序适用于当: ? 只研究两个因素,或称为测量条件(如评价人和零件)加上 所研究的测量系统重复性; ? 每个零件内的变异性的影响可以忽略; ? 不存在统计上的评价人和零件之间的交互作用; ? 在研究中零件的尺寸不发生变化。 3、可以进行试验统计设计和/或用相关专业知识来判断这些程序 是否适用于任何特定的测量系统; END
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 103

第三章 简单测量系统推荐的实践 第二节 计量型测量系统研究--- 指南
Catalog 一、引言 二、确定稳定性的指南 三、确定偏倚的指南-独立样本法 四、确定偏倚的指南-控制图方法 五、确定线性的指南 六、确定重复性和再现性的指南

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第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

一、引言: 本章包括了第一章第五节中所描述的测量 系统技术实施指南,为确保正确的应用这些指南, 应作详尽的回顾。

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第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

二、确定稳定性的指南:

1、进行研究 ? 取样本并建立可溯源的标准值。如该样本不可得,选择 落在产品测量中程数得生产零件,指定其为稳定性得标 准样本。对于追踪测量系统稳定性,不需要一个已知基 准值。(具备预期测量值的最低值、最高值和中程数的 标准样本是较理想的,建议对每个标准样本分别作测量 与控制图)

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第三章 第二节
?

计量型测量系统研究指南

定期(天、周)测量标准样本3-5次,应在不同时间读数以代 表测量系统的实际使用情况,以便说明在一天中预热、周围环 境和其他因素发生的变化。 ? 将数据按时间顺序画在均值极差或均值标准差图上。 2、结果分析-作图法 ? 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态 3、结果分析-数据法 ? 除了正态控制图分析法,对稳定性没有特别的数据分析或指数。 ? 如果测量过程是稳定的,数据可以用于确定测量系统的偏倚。 同样,测量的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值。这 可以与生产过程的标准偏差进行比较以绝地给你测量系统的充 分性是否适于应用。 ?可能需要试验设计或其他分析解决问题的技术以确定测量系统 稳定性不足的主要原因。

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第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

4、举例-稳定性 为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接 受,工艺小组选择了在生产过程输出范围中接近中间 值的一个零件,实验室测量结果是6.01。小组每班测 量这个零件5次,共测量4周(20个子组) 。收集所 有数据后均值极差图就作出来了。 控制图分析显示,测量过程是稳定的,因为没 有出现明显的特殊原因。

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第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

6.3

样 本 均 值 样 本 极 差

6.2 6.1
6 5.9 5.8 5.7

UCL6.297 Mean6.021 LCL5.746

1

UCL1.010
0.5

Mean0.4779

LCL0.0
0

稳定性的控制图分析

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第三章 第二节 指南

计量型测量系统研究

三、确定偏倚的指南-独立样本法: 1、进行研究 ? 取样本并建立可溯源的标准值。如该样本不可得,选 择落在产品测量中程数得生产零件,指定其为偏倚分 析的标准样本。在工具室测量大于等于10次,并计 算均值,把其当作“基准值”。(具备预期测量值的 最低值、最高值和中程数得标准样本是较理想的,完 成此步骤后,用线性研究分析数据)

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Measurement System Analysis -- third Edition

110

第三章 第二节
?

计量型测量系统研究指南

让一个评价人,以通常方法测量样本10次以上。 2、结果分析-作图法 ? 相对与基准值将数据画出直方图并评价,用专业知识确定是否 存在特殊原因或出现异常。如果没有,继续分析,对于n小于 等于30时的解释或分析,应当特别谨慎。 3、结果分析-数据法 ? 计算n个读数的均值 ? 计算可重复性标准偏差 ?重复性=[max(xi)-min(xi)]/d*2 结果为基础。 (此处g=1,m=n)

?如果GRR研究可用(且有效),重复性标准偏差计算应以研究

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Measurement System Analysis -- third Edition

111

第三章 第二节 指南
? 确定偏倚的t统计量:

计量型测量系统研究

偏倚=观测测量平均值-基准值(偏倚的不确定度由 ?b给出), b ? r / n t=偏倚/ ?b ? 如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内,偏倚在α水平 是可接受的。 偏倚-[?b(tv,1- α/2]≤0 ≤偏倚+[?b(tv,1- α/2)] tv,1- α/2、d2*在附录C中可以查到,g=1,m=n. ?所取的α水平依赖于敏感度水平,而敏感度水平被用来 评价控制该(生产)过程的并且与产品/生产过程的损失 函数(敏感度曲线)有关。如果α水平不是用默认值 0.05(95%置信度)则必须由顾客同意。

?

?

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112

T分布表
t分布表

0.1
0.2 1 3.07768

0.05
0.1 6.31375

0.025
0.05 12.70620

0.01
0.02 31.82052

0.005
0.01 63.65674

0.0005
0.001 636.61925

(单侧)
(双侧)

2
3 4

1.88562
1.63774 1.53321

2.91999
2.35336 2.13185

4.30265
3.18245 2.77645

6.96456
4.54070 3.74695

9.92484
5.84091 4.60409

31.59905
12.92398 8.61030

5
6 7

1.47588
1.43976 1.41492

2.01505
1.94318 1.89458

2.57058
2.44691 2.36462

3.36493
3.14267 2.99795

4.03214
3.70743 3.49948

6.86883
5.95882 5.40788

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Measurement System Analysis -- third Edition

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T分布表
8 1.39682 1.85955 2.30600 2.89646 3.35539 5.04131 9 1.38303 1.83311 2.26216 2.82144 3.24984 4.78091

10

1.37218

1.81246

2.22814

2.76377

3.16927

4.58689

11

1.36343

1.79588

2.20099

2.71808

3.10581

4.43698

12

1.35622

1.78229

2.17881

2.68100

3.05454

4.31779

13

1.35017

1.77093

2.16037

2.65031

3.01228

4.22083

14

1.34503

1.76131

2.14479

2.62449

2.97684

4.14045

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Measurement System Analysis -- third Edition

114

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

4、举例-偏倚 一个制造工程师在评价一个用来监视生产过程 的新的测量系统。分析表明没有线性问题,所以他 只评价了偏倚。在记录过程变差基础上从测量系统 操作范围内选择一个零件,经全尺寸检验测量以确 定其基准值。而后由领班测量15次。 偏倚研究数据表 偏倚研究直方图 偏倚研究分析表

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Measurement System Analysis -- third Edition

115

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

四、确定偏倚的指南-控制图方法: 如果均值极差图或均值标准差图用于测量稳定性, 数据也可以用来评价偏倚。在评价之前,控制 图分析应该指示测量系统是稳定的。 1、进行研究 ? 取样本并建立可溯源的标准值。如该样本不可 得,选择落在产品测量中程数得生产零件,指 定其为偏倚分析的标准样本。在工具室测量大 于等于10次,并计算均值,把其当作“基准 值”。
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 116

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

2、结果分析-作图法 ? 相对与基准值将数据画出直方图并评价,用专业 知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没 有,继续分析。 3、结果分析-数据法 ? 从控制图得到过程均值 ? 从过程均值减去基准值计算出偏倚 偏倚=均值-基准值 ? 用平均极差计算重复性标准偏差 ?重复性= 平均极差R /d2*
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 117

第三章 第二节 指南
? 确定偏倚的t统计量: ?

计量型测量系统研究

t=偏倚/ ?b ? 如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内,偏倚在α水平 是可接受的。 偏倚-[?b(tv,1- α/2)]≤0 ≤偏倚+[ ?b(tv,1- α/2)] tv,1- α/2、d2*在附录C中可以查到,g=1,m=n. ?所取的α水平依赖于敏感度水平,而敏感度水平被用来评 价控制该(生产)过程的并且与产品/生产过程的损失函 数(敏感度曲线)有关。如果α水平不是用默认值0.05 (95%置信度)则必须由顾客同意。
b r

? ?? /

gm

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118

第三章 第二节
4、举例-偏倚

计量型测量系统研究指南

参考图9,对一个基准值6.01的零件进行稳定性研 究,所有样本(20个子组)的总平均值是6.021。 因而计算偏倚值为0.011。 主管用电子表格和统计软件生成的数据分析见表4。 因为0落在偏倚置信区间(-0.0800,0.1020)内, 小组可以假设测量偏倚是可以接受的,同时假定 实际使用不会导致附加变差源。

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偏倚测试数据
次序 1 2 读值 5.8 5.7 标准值 6 6 偏差 -0.2 -0.3

3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

5.9
5.9 6 6.1 6 6.1 6.4 6.3 6 6.1 6.2 5.6 6

6
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

-0.1
-0.1 0 0.1 0 0.1 0.4 0.3 0 0.1 0.2 -0.4 0

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数据计算结果
n 均值 标准偏差

?

均值的标准偏差

r

?

b

测量值

15 6.0067

0.22514

0.05813

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数据计算结果
基准值=6.00 α=0.05,m=15, g=1, d2*=3.55, d2=2.326 t统计量 df 显着的t 偏倚 值(双尾) 95%的偏倚置信区 间

低值
测量值 0.1153 10.8 2.206 0.0067

高值

0.1349 0.1215

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122

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

5、偏倚研究的分析 如果偏倚从统计上非0,寻找以下可能的原因: ? 标准和基准值误差,检查标准程序 ? 仪器磨损,这在稳定性分析可以表现出,建议按计划维护或 修整 ? 仪器制造尺寸有误 ? 仪器测量了错误的特性 ? 仪器为得到完善的校准,评审校准程序 ? 评价人设备操作不但,评审测量说明书 ? 仪器修正运算不正确

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Measurement System Analysis -- third Edition

123

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

五、确定线性的指南 1、进行研究 ? 选择不少于5个覆盖量具工作量程范围的零件; ? 确认其基准值; ? 由仪器操作者随机测量(盲测)每个零件m≥10次。 2、结果分析-作图法 ? 计算每次测量的偏倚及偏倚均值; ? 在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值 ? 用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带。

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Measurement System Analysis -- third Edition

124

第三章 第二节
yi ? axi ? b

计量型测量系统研究指南
b ? y ? a x ? 截距 s? yi 2 ? b? yi ? a ? xiyi ? gm ? 2

最佳拟合直线 ,xi=基准值,yi=偏倚平均值 对于给定的x0,α水平置信带是:
? 1 ? ?xy ? ? ?x?y ? ? gm ? ? 斜率 a? 1 2 ??x ?2 ?x ? gm

1/ 2 2 ? ? ? 1 x0 ? x ? ? ? s 低值=b ? ax0 ? ?t gm?2,1?? / 2 ? ? ? gm ? x ? x 2 ? ? ? i ? ? ? ?

?

?

? ?

1/ 2 2 ? ? 1 ? ? x0 ? x ? ? ? ?t 高值=b ? ax0 ? gm?2,1?? / 2 ? s 2 ? gm ? x ? x ? ? ? i ? ? ? ?

?

?

? ?

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125

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

画出“偏倚=0”线,评审该图之处特殊原因和线 性的可接受性。为使线性可接受,该线必须完 全在拟合线置信带以内。 3、结果分析-数据 ? 如果作图分析显示测量系统线性可接受,如果 下式成立,则测量系统对所有的基准值有相同 的偏倚,对于可接受的线性,偏倚必须是0。 且下面的假设就成立:

H0:a=0 斜率=0
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 126

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

若下式成立,则下面的假设成立: H0:b=0 截距(偏倚)=0
t ? a ? ? ? ? ? s ? ? ? ? ? ? t gm? 2 ,1?? / 2

? xj ? x

?

?

2

t ?

b ? ? 2 x ? 1 ? ? 2 ? ? gm ? xj ? x ? ? ? ?

? t gm? 2,1?? / 2

?

?

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4、线性举例
?

一名工厂主管希望对过程采用新测量系统。作为PPAP的一 部份,需要评价测量系统的线性。基于已证明的过程变差, 在测量系统操作量程内选择了五个零件。每个零件经过全 尺寸检测测量以确定其基准值。然后由领班分别测量每个 零件12次。研究中零件是被随机选择的。

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Measurement System Analysis -- third Edition

128

第三章 第二节 指南
零件基准值 测试次数 1 2.00 2 4.00

计量型测量系统研究
3 6.00 4 8.00 5 10.00

1
2 3 4

2.7
2.5 2.4 2.5

5.1
3.9 4.2 5

5.8
5.7 5.9 5.9

7.6
7.7 7.8 7.7

9.1
9.3 9.5 9.3

5
6 7 8 9 10 11 12

2.7
2.3 2.5 2.5 2.4 2.4 2.6 2.4

3.8
3.9 3.9 3.9 3.9 4 4.1 3.8

6.0
6.1 6.0 6.1 6.4 6.3 6.0 6.1

7.8
7.8 7.8 7.7 7.8 7.5 7.6 7.7

9.4
9.5 9.5 9.5 9.6 9.2 9.3 9.4

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Measurement System Analysis -- third Edition

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4、线性举例
零件基准值 1 2 3 1 2 3 4 5

2.00
0.7 0.5 0.4

4.00
1.1 -0.1 0.2

6.00
-0.2 -0.3 -0.1

8.00
-0.4 -0.3 -0.2

10.00
-0.9 -0.7 -0.5

4
5 6 7 8 9 10 11 12

0.5
0.7 0.3 0.5 0.5 0.4 0.4 0.6 0.4

1
-0.2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 0.0 0.1 -0.2

-0.1
0.0 0.1 0.0 0.1 0.4 0.3 0.0 0.1

-0.3
-0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.2 -0.5 -0.4 -0.3

-0.7
-0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.8 -0.7 -0.6

偏倚均值
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0.491667

0.125

0.025

-0.29167

-0.61667
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4、线性举例
Regression Plot
BIAS = 0.736667 - 0.131667 REFERENCE S = 0.239540 R-Sq = 71.4 % R-Sq(adj) = 70.9 %
1

BIAS

0

Regression 95% CI
-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

REFERENCE

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131

4、线性举例
?

?

?

图形分析显示特殊原因可能影响测量系统。基准值4数据显 示可能是双峰。 即使不考虑基准值数据4,作图分析也清楚的显示出测量系 统有线性问题。R2值指出线性模型对于数据是不适合的模 型。即使模型可以接受,”偏倚=0”线与置信交叉而不是 被包含其中。 此时,主管应该开始分析和解决测量系统的问题,因为数 据分析不会提供任何其它的有价值的线索。然而,为确保 所有书面文文件都已作标记,主管还是计算了在此斜率和 截距情况下的t统计量。 ? ta=-12.043 ? tb=10.158
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 132

4、线性举例
?

?
?

? ?

采用默认值α=0.05,t表自由度(gm-2)=58和0.975的比 率,主管得出关键值t58,0.975=2.00172。 因为ta>t58,0.975,从作图分析获得的结果由数据分析得 到增强─测量系统存在线性问题。 在此种情况下,因为有线性问题,tb与t58,0.975的关系如 何无关紧要。引起线性问题可能的原因也可以在前面中 找到。 如果测量存在线性问题,需要通过调整软件、硬件或两 项同时进行来再校准以达到0偏倚。 如果偏倚在测量范围内不能被调整到0,只要测量系统保 持稳定,仍可用于产品/过程控制,但不能进行分析, 直到测量系统达到稳定。
Measurement System Analysis -- third Edition 133

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计量型数据的 均值-极差法 均值-极差(X-R)法是确定测量系统的重复性和再现性的 数学方法,步骤如下:
1 选择三个测量人(A, B,C)和10个测量样品。 ? 测量人应有代表性,代表经常从事此项测量工作的QC人员或生产线人员 ? 10个样品应在过程中随机抽取,可代表整个过程的变差,否则会严重影 响研究结果。 2 校准量具 3 测量,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,将数据填入表中。试验时遵循以下原则:
? 盲测原则1:对10个样品编号,每个人测完第一轮后,由其他人对这10个 样品进行随机重新再测,避免主观偏向。 ? 盲测原则2:三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。 4 计算
2013-7-25 Measurement System Analysis -- third Edition 134

?计算A对每个样品三次 测试结果的极差, 然后计算10 个样品 的极差的均值RA

?对每个样品由三个人所测得的 9个测试值求平均值, 计算这些均值的极差Rp

? ? ? ? ? ? ? ? ? ù ·? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
? ù ? ? ? ? Average XA

A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

C ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ù ·ù ?

RA

Average XB

RB

Average XC

RC

Rp

?计算A测的所有样品 的总平均值XA。

?同样方法计算 RB, XB, RC, Xc
Measurement System Analysis -- third Edition 135

2013-7-25

测量系统分析
R=(RA+RB+RC)/3 n=样品个数 r=每个人对每个样品的试验次数
r 2 3 测试人数 2 3 n 2 3 4 5 K1 0.8862 0.5908 K2 0.7071 0.5231

XDIFF=Max{XA,XB,XC}-Min{XA,XB,XC}
重复性--设备变差 EV=R?K1 再现性--测验人变差 AV= (XDIFF ?K2)2-(EV2/nr) 过程变差 PV=RP ?K3

R&R=

(EV2+AV2)
(R&R2+PV2)

总变差 TV= %EV=EV/TV %AV=AV/TV

%R&R=R&R/TV
%PV=PV/TV

K3
0.7071 0.5231 0.4467 0.4030
136

P/T=R&R/Tolerance
*AV计算中,如根号下出现负值,AV取值0 System Analysis -- third Edition 2013-7-25 Measurement

GR&R研究中的名词
? ? ?

EV= Equipment Variation (Repeatability) AV= Appraiser Variation (Reproducibility) R&R= Repeatability & Reproducibility

?
? ?

PV= Part Variation
TV= Total Variation of R&R and PV K1-Trial, K2-Operator, & K3-Part Constants

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Measurement System Analysis -- third Edition

137

零件
评价人 试验# 1 1 2 A 3 均值(x) 极差 (R) 1 2 B 3 均值(x) 极差(R) 1 2 C 3 均值(x) 极差(R) 零件平均值Xp R^=(R^a+R^b+R^c)/2 Xdiff=MaxX^-MinX^ UCLR=R^*D4 LCLR=R^*D3
5.32 5.32 5.31

均值 2
5.44 5.42 5.44

3
5.48 5.48 5.50

4
5.20 5.22 5.20

5
5.24 5.24 5.23

6
5.52 5.50 5.50

7
5.37 5.38 5.35

8
5.34 5.34 5.36

9
5.44 5.44 5.42

10
5.40 5.40 5.39

5.3750 5.3740 5.3700 X^a R^a 5.3940 5.3920 5.3970 X^b R^b 5.3880 5.3830 5.3860 X^c= R^c= Rp= R^= X^diff= UCLR= LCLR= 5.3857 0.0210 0.2850 0.0197 0.0213 0.0506 0.0000 5.3943 0.0200 5.3730 0.0180

5.317 0.010

5.433 0.020

5.487 0.020

5.207 0.020

5.237 0.010

5.507 0.020

5.367 0.030

5.347 0.020

5.433 0.020

5.397 0.010

5.34 5.34 5.35
5.343 0.010

5.46 5.46 5.44
5.453 0.020

5.48 5.46 5.48
5.473 0.020

5.24 5.26 5.26
5.253 0.020

5.24 5.24 5.25
5.243 0.010

5.54 5.50 5.53
5.523 0.040

5.42 5.42 5.44
5.427 0.020

5.36 5.38 5.38
5.373 0.020

5.46 5.44 5.44
5.447 0.020

5.40 5.42 5.40
5.407 0.020

5.33 5.34 5.33
5.333 0.010 5.330

5.43 5.42 5.41
5.420 0.020 5.443

5.50 5.49 5.51
5.500 0.020 5.480

5.22 5.22 5.24
5.227 0.020 5.230

5.23 5.24 5.24
5.237 0.010 5.240

5.56 5.54 5.56
5.553 0.020 5.515

5.40 5.36 5.38
5.380 0.040 5.397

5.36 5.34 5.36
5.353 0.020 5.360

5.44 5.46 5.43
5.443 0.030 5.440

5.41 5.42 5.40
5.410 0.020 5.402

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Measurement System Analysis -- third Edition

138

测量单位分析
重复性-设备变差 试验次数

% 总变差 (TV)
K1 EV to TV

EV-repeatability of equipment variation

EV ? R ? K 1
EV= AV-reproducibility appraiser variation 0.01162 再现性-评价人变差

2 3 评价人数

0.8862 0.5908 K2 AV to TV

%EV=100*(EV/TV) %EV= 12.8%

AV ? ( Xdiff ? K 2) 2 ? EV 2 / nr
AV=

?

?
0.0110 重复性-再现性

2 3

0.7071 0.5231

%AV=100*(AV/TV) %AV= 12.0%

R&R-repeatability & reproducibility

零件数

K3

R&R to TV

R&R ?

?EV

2

? AV 2

?
0.01597 零件变差

2

0.7071

%R&R=100*(R&R/TV)

R&R= PV-parts variation

3 4

0.5231 0.4467 PV to TV

%R&R=

17.5%

PV ? RP ? K 3

5

0.4030

%PV=100*(PV/TV)

PV= TV-total variation
TV ?

0.08966 总变差

6 8

0.3742 0.3375

%PV=

98.5%

ndc=1.41(PV/R&R)=

7.92

??R & R ?

2

? PV 2

?
9 TV= 0.09107 10 0.3249 0.3146

结论

经分析,结果表明,本测量系统有条件 接受。
139

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Measurement System Analysis -- third Edition

链图
链图
5.58 5.54 5.50 5.46 5.42 5.38 5.34 5.30 5.26 5.22 5.18 5.14 5.10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B C

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140

零件评价人极差图
重复性极差图
0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

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零件评价人均值图
零件评价人均值图
5.600 5.550 5.500 5.450 5.400 5.350 5.300 5.250 5.200 5.150 5.100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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Gage R&R 判断原则
% R&R
<5%
? 10% 10% – 30% & ndc≥5

Results
很好
好 可以接受,视被测量特性的重要程度和

测量成本等因素而定。
> 30% 测量系统需要改进

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如果重复性大于再现性,原因可能是:
仪器需要维修 ? 可能需要对量具进行重新设计,以获得更好的严 格度 ? 需要对量具的夹紧或固定装置进行改进 ? 零件内变差太大
?

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如果再现性大于重复性,原因可能是:
需要更好的对评价人进行如何使用和判读该量具 仪器的培训 ? 量具校准,刻度不清晰 ? 某种夹具帮助评价人更一致地使用量具。
?

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短期与长期方法的比较
短期模式 用生产设备 用生产操作员 快速 - 只需几个样品(~5) 无反复(replicates) 估计总的变差(Total Gage R&R) 不能区分 AV 和EV 不能指导改进的方向 可用于破坏性测试 长期模式 用生产设备 用生产操作员

较多样品 (>5)
要求反复 Replicates (~3) 估计总的变差 (Total Gage R&R) 可以区分 AV 和EV 为测量系统的改进提供指 导

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146

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

六、确定重复性和再现性的指南 1、常用方法有: ? 极差法:可以迅速提供一种测量变异的近似值,这种方法只能提 供测量系统的整体概况而不能将变异分位重复性和再现性。其用 途是快速检查验证GRR是否发生变化。 ? 均值极差法:是一种可提供可对测量系统重复性和再现性两个特 性作估计评价的方法。与极差法不同,这种方法可以将测量系统 的变差分成两个部分,而不是他们的交互作用。 ? ANOVE即方差分析法:是一种标准统计技术,可用于分析测量 误差或其它测量系统研究中数据变异的来源。在方差分析中,方 差可以被分解成4个部分: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。与均值极差相比,其技术 优点有:有处理任何实验装置的能力、可以更精确的估计方差、 从实验数据中获得更多信息(如零件与评价人之间的交互作用影 响),缺点是数据计算更复杂。

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Measurement System Analysis -- third Edition

147

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

2、进行研究: ? 收集数据(零件数可超过10,最好大于15,可以减少抽样变 差和结果的风险),完成GRR数据表。 3、结果分析-作图法:筛选变差的特殊原因。 4、均值图: ? 可以确定评价人之间的一致性 ? 5、极差图, ? 用于确定过程是否受控。如果所有的极差都受控,则所有评 价人的工作状态都是相同的。 ? 如果一个人不受控,说明他的方法与其他人不同。 ? 如果所有评价人都不受控,则测量系统对评价人的技术很敏 感,需要改善。 6、其它图形如链图、散点图、震荡图、误差图、归一化直方图、 均值-基准值图、比较图等 7、数值的计算:完成GRR报告。

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148

第三章 第二节

计量型测量系统研究指南

8、数据结果分析:可以估计变差和整个测量系统占过程 变差的百分比以及其重复性、再现性和零件与零件间的 变差的构成。这些信息需要与作图分析的结果相比较, 并作为作图法补充。 9、提供的测量系统或量具变差的原因: 如果重复性比再现性大,原因可能是:设备需要维护、量 具需要重新设计增加刚度、测量的夹紧或定位需要改进、 零件内的变差过大; 如果再现性比重复性大,原因可能是:评价人需要更好地 接受如何使用测量仪器和度数培训、量具刻度盘校准部 清晰。
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第三章

第三节

计数型测量系统研究

Operator 2 Operator 1

Error

NO-GO
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GO
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第三章

第三节

计数型测量系统研究

一、引言 计数型测量系统是测量系统中的一种,其测量值是一种有限的分 级数,最常见的是通过/不通过量具,其它如可视标准,寄过 可以形成5-7个不同的分级。 这种测量系统最大的风险来自于分区的边界,最适当的方法是用 量具性能曲线GPC将处理系统变差量化。 二、两种风险分析方法 假设检验分析、信号探测理论 计数型测量系统变差源应通过人的因素及人机工程学的研究结果 最小化。 三、可行的方法: 案例:已知PPK=0.5,特制定遏制措施,设计通止规。

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151

第三章 第三节

计数型测量系统研究

步骤1、随机抽取50件,以获得覆盖过程范围的 零件,使用3个评价人,每位评价人对每个零件评 价三次。

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Measurement System Analysis -- third Edition

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测试数据
序号 A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 C-1 C-2 C-3 参考值

1
2 3 4 5

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0

1
1 0 0 0

6
7 8 9 10

1
1 1 0 1

1
1 1 0 1

0
1 1 0 1

1
1 1 0 1

1
1 1 0 1

0
1 1 0 1

1
1 1 0 1

0
0 1 0 1

0
1 1 0 1

1
1 1 0 1

11
12 13 14 15 16

1
0 1 1 1

1
0 1 1 1

1
0 1 0 1

1
0 1 1 1

1
0 1 1 1

1
0 1 1 1

1
0 1 1 1

1
1 1 0 1

1
0 1 0 1

1
0 1 1 1 1 153

1
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1

1

1

1

1

1

1

1

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测试数据
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1
1 1 1 0

1
1 1 1 0

1
1 1 0 1

1
1 1 1 0

1
1 1 0 1

1
1 1 1 0

1
1 1 0 1

1
1 1 1 1

1
1 1 0 0

1
1 1 1 0

1
1 0 0 1

1
1 0 1 1

1
1 0 0 1

1
1 0 0 1

1
1 0 0 1

1
1 0 0 1

1
1 0 0 1

1
1 0 0 1

1
1 0 1 1

1
1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 154

1
1 0 1 1 1
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1
1 0 1 1 1

1
1 0 1 1 1

1
1 0 1 1 1

1
1 0 1 1 1

1
1 1 1 1 1

1
1 0 1 1 1

1
1 0 1 1 1

1
1 0 1 1 1

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测试数据
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 0

1
0 0 1 0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 0

1
0 0 1 0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 0

1
1 0 1 1

1
1 0 0 1

1
1 0 1 1

1
1 0 1 1

1
1 0 1 1

1
1 0 1 1

1
1 0 1 1

1
1 0 1 1

1
1 0 0 1

1
1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 155

0
1 1 0 1 0
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0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

0
1 1 0 1 0

Measurement System Analysis -- third Edition

第三章 第三节 计数型测量系统研究

步骤2、假设检验分析-交叉表方法
A与B交叉表
0.00 A 计算 期望的计算 B 0.00 44 15.7 1.00 6 34.3 50 50.0 总计

1.00

计算 期望的计算
计算 期望的计算

3 31.3
47 47.0

97 68.7
103 103.0

100 100.0
150 150.0

总 计

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B与C交叉表 0.00 B 1.00 计算 期望的计算 计算 期望的计算

C 0.00 42 16 9 35 1.00 5 31 94 68

总计 47 47 103 103

总 计

计算 期望的计算

51 51.0

99 99.0
A

150 150.0
总计 50 50.0 100 100.0 150 150.0

C与A交叉表 0.00 计算 期望的计算 计算 期望的计算 计算 期望的计算

0.00 43 17 8 34 51 51.0

1.00 7 33 92 66 99 99.0

C

1.00

总 计

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第三章 第四节

复杂测量系统的实践

一引言 对象:破坏性测量系统(如强度试验);零件随着使 用/试验而变化的系统(例如,发动机或变速器测功 试验) AIAG 关于破坏性的白皮书计量计数型分析\计量计数 型分析\Non-Replicable_GRR_CaseStudy.pdf

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158

第三章 第四节
案例-非破坏性MS

复杂测量系统的实践
非重复的测量系统示例 示例

零件不为测量过程所改变,MS是非破坏 的并且用于如下零件(样本):静态特 性或一直稳定的动态特性
该特性的保存寿命已知,并延续超过预 期的研究时期,即在预期的使用期间, 被测特性不发生改变。 案例-破坏性MS 试验台

用于非初次使用的车辆/传动系的车辆测功 机;用计量数据的泄漏试验
从单一批量材料采样的质谱分析仪

示例 生产线终端(发动机变速器试验台、车辆 测功机)、有定性数据的泄漏试验、盐雾 喷射/湿度间、重力计 自动化的不允许重复的在线MS、破坏性焊 接/电镀试验

其它非重复的MS

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第三章

第四节

复杂测量系统的实践

第一节 复杂的或非重复的测量系统的实践
下面是本章描述的研究图机案例,即基于MS形式的方法:
稳定性研究
案例 零件不为测量过程所改变,MS是非破坏的 并且用于如下零件(样本):静态特性或 一直稳定的动态特性 该特性的保存寿命已知,并延续超过预期 的研究时期,即在预期的使用期间,被测 特性不发生改变。 破坏性测量系统 非重复的测量系统 试验台 S1 × S2 × S3 S4 S5

×

×

× ×

× × ×

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第三章
案例

第四节

复杂测量系统的实践
变异性研究

第一节 复杂的或非重复的测量系统的实践
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9
×

零件不为测量过程所改变,MS是非破 坏的并且用于如下零件(样本):静 态特性或一直稳定的动态特性 具有P不小于2仪器的上述测量系统 破坏性测量系统 非重复的测量系统 具有动态特性的MS如试验台 所有P不小于3仪器的上述MS

× × × × × × × × × × × ×

以上是基于测量系统形式的方法
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