测量系统分析（MSA）2
1. 稳定性： 1. 定义：稳定性——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。 2. 使用均值和极差控制图，该控制图可提供方法以分离影响所有测量结果的 原因产生的变差（普通变差）和特殊条件产生的变差（特殊原因变差） 。凡信号出现在控制值外点均表现“失控”或“不稳定”。 3. 研究：绘出标准（样件）重复读数X或R，图中失控信号即为需核准测量 系统的标志。 4. 操作要领：必须仔细策划控制图技术（如取样时间、环境等），以防样本 容量、频率等导致失误信号。 5. 稳定性改进 1. 从过程中排除特殊原因——由超出的点反应。 2. 减少控制限宽度——排除普通原因造成的变差。 [pic] [pic] 图2测量系统特性图 2. 偏倚 1. 定义：偏倚——测量结果的观察平均值与基准的差值。 2. 操作方式： 1. 对一件样件进行精密测量。 2. 由同一评价人用被评价单个量具测量同一零件至少十次。 3. 计算读数平均值。 4. 偏倚=基准值-平均值 3. 产生较大偏倚的原因 1. 基准误差 2. 磨损的零件 3. 制造的仪器尺寸不对 4. 测量错误的特性 5. 仪表未正确校准 6. 评价人使用仪器不正确。 3. 重复性 1. 定义：重复性——由一个评价人采用一种测量器具，多次测量同一零件的同 一特性时获得的差值。 2. 测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。重复性可用极差 图显示测量过程的一致性。 3. 重复性或量具变差的估计： σe=5.15×R/d2 d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。 5.15——代表正态分布的90%的测量结果。 4. 再现性 1. 定义：再现性——由不同评价人采用相同测量器具测量同一零件的同一特性 时测量平均值的变差。 2. 测量过程的再现性表明评价人的差异性是一致的。若评价人变异存在，则 每位评价人所有平均值将会不同，可采用均值图来显示。 3. 估计评价人标准偏差 σo=5.15×Ro/d2 d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。 5.15——代表正态分布的90%的测量结果。 Ro=RMAX-RMIN 由于量具变差影响该估计值，必须通过减去重复性来纠正 校正过的再现值=√〔5.15×Ro/d2〕-〔（5.15σe）2/nr〕 n—零件数量 r—试验次数 5. 线性 1. 定义：线性——在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。 2. 非线性的原因： 1. 测量系统上限和下限没有正确校准。 2. 最大和最小值校准量具的误差 3. 磨损的仪器 4. 仪器固有的设计特性 3. 线性计算 y=b+ax a=〔∑xy-(∑x·∑y/n)〕/〔∑x2—（∑x）2/n〕 b=∑(y/n)—ax〔∑(x/n) 〕 6. 零件间变差 1.在均值图中可看出零件间的变差 [pic] 图3重复性极差控制图 [pic] 图4零件评价人均值图 对每一位评价人来说，子组平均值反映出零件间的差异，由于零件平均值的控制 限值 以重复性为基础，而不是零件间的变差，所以许多子组平均值在限值以外，如果 没有一个子组平均值在这些限值以外，则零件间变差隐蔽在重复性中，测量变差 支配着过程变差。从上图中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外 ，本例中的测量系统不足以检测出零件间变差。 2．测量系统标准偏差估计： σm=√(σe2+σo2) σe——量具标准偏差（重复性） σo——评价人标准偏差（再现性） 零件间标准偏差： σp=√(σt2-σo2) σt——总过程变差标准偏差 σt=√(σp2+σm2) σp=(5.15/d2)RP=2.08RP (假如为5个零件) RP=RMAX-RMIN ——样品平均值极差 d2=2.48 1. 测量系统研究的准备 1. 计划和准备 1. 选择方法：直接观察或量具研究等 2. 确定评价人、样件及重复读数的数量 3. 评价人应从日常操作者中挑选 4. 样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围 5. 仪器的分辨力应为特性的预期过程变差的1/10。(或公差1/3)确定操作规 范。 2. 读数统计独立性的保证 1. 随机测量 2. 读数应取至最小刻度的一半. 3. 应了解研究工作重要性且仔细认真人员操作. 4. 评价人应用相同方法来获取读数。 2. 计量型测量系统研究指南 1. 确定稳定性指南 1.对各种样本单独测量并作控制图。 2．定期（天、周）测量基准样品3～5次。 3．在X-R或X-S控制图中标绘数据。 4．确定每个曲线控制限并按标准曲线图判定失控或不稳定状态。 5．计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统重复性 是否适用。 2. 确定偏倚指南 1. 独立样本法 1. 选取一个处于中间值的产品作为“基准值” 2. 让一位评价人以普通方法测量该零件10次 3. 计算10次读数的平均值 4. 计算偏倚： 偏倚=观察平均值-基准值 偏倚%=偏倚/过程变差 过程变差=6σ极差 σ按 2. 图表法：用X-R控制图 1. 选取一个处于中间值的产品作为“基准值” 2. 从图表中计算X值 3. 通过X减去基准值来计算偏倚 偏倚=X-参考值 偏倚%=偏倚/过程变差 过程变差=6δ极差 3. 偏倚较大的原因 1. 基准值偏差 2. 仪器磨损 3. 一起尺寸不对 4. 仪器测量了错误的特性 5. 仪器校准不准确 6. 评价人操作设备不当 7. 仪器修正计算不正确 3. 确定重复性和再现性指南 1．极差法：可迅速提供测量变异的近似值，但不能分解重复性和再现性。 2．均值和极差法：X-R是提供测量系统重复性和再现性的数学方法。 1. 重复性比再现性大的原因 a. 仪器需要维护 b. 量具应重新设计以提高刚度 c. 夹紧和检验点需要改进； d. 零件内变差过大。 2. 再现性比重复性大的原因 a. 评价人缺少培训 b. 量具刻度欠清晰 c. 需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性 3. 进行研究（P121；P122表和报告） (“量具重复性和再现性数据表”和“量具重复性和再现性报告”) a. 10个零件组成一个样本 b. 指定评价人A、B、C，并给10个零件编号 c. 对量具进行校准 d. 让评价人A、B、C，随机测量10个零件，并记录30个数据 e. 随机重复d。 |零 件 |评价人A |评价人B |极差R=（A-B） | |1 |0.85 |0.80 |0.05 | |2 |0.75 |0.70 |0.05 | |3 |1.00 |0.95 |0.05 | |4 |0.45 |0.55 |0.10 | |5 |0.50 |0.60 |0.10 | |平均极差（R）=∑Ri/5 =0.35/5=0.07 | |重复性和再现性GR&R=5.15（R）/d2=5.15（R）/1.19 =5.15(0.07)/1.19=0.303 | |过程变差6S =0.4 | |S=√∑（Ri- R）2/(n-1) | | | |%GR&R=GR&R/过程变差×100 =100〔0.033/0.40〕=75.5% | |注： | |过程变差也可用容差代替 . | |接收准则: ＜ 10% 可以接收 | |10%～30% 有条件接收 | |≧30% 不可接收 | 4. 结果分析——图表分析 a. 将每个评级人/零件组合的极差绘制在极差图中。将平均值绘制在均值 图中。 b. 计算并绘出标准控制限 c. 评价图表 ⑴判定极差图表是否受控： 受控——评价人是一致的。 不受控——评价人技术、位置误差或仪器一致性不好。 ⑵检验平均值是否在控制限之外： 控制限内的代表测量误差。 如一半或更多平均值落在控制限内。则测量系统足以检查试件变差。 5. 数值计算： ⑴量具重复性和再现性数据表 ⑵量具重复性和再现性报告 （3）可用容差（上偏差-下偏差）代替过程变差 6. 量具量具重复性和再现性接收准则： ＜ 10% 可以接收 10%～30% 有条件接收（人员培训、） ≧ ＞ 30≧% 不可接收 3. 计数型量具研究（小样法） 计数型量具——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 。如：环规、塞轨…… 小样法——通过选取20个零件、两评价人。然后两评价人以一种能防止评价人偏倚的方式 （盲测），两次测量所有零件。如果所有测量结果一致，则接受该量具。否则应改进或 重新评价量具。如不能改进该量具，则不能接受。应找一个可接受的替代测量系统。 注：1. 小样法不能代替测量系统的检测。 2. 如20个零件都合格,应有意增加不合格件来做判定。 | |评 价 人 A |评 价 人 B | |零件 |第1次 |第2次 |第1次 |第2次 | |1 |G |G |G |G | |2 |NG |NG |NG |NG | |3 |G |G |G |G | |4 |G |G |G |G | |5 |G |G |G |G | |6 |G |G |G |G | |7 | | | | | |8 | | | | | |9 | | | | | |10 | | | | | |11 | | | | | |12 | | | | | |13 | | | | | |14 | | | | | |15 | | | | | |16 | | | | | |17 | | | | | |18 | | | | | |19 | | | | | |20 | | | | |
测量系统分析（MSA）2