MSA測量系統(tǒng)分析(第四版)4362777

1、測量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis 第四版 2010年6月發(fā)布2022/7/211MSA第四版發(fā)生了那些變化？ 與MSA第三版相比，手冊的第四版沒有發(fā)生顯著的變化，只是補充提示了某些分析方法，使讀者更容易理解，同時也對一些使用者的常犯錯誤做了重要的觀念澄清。 譬如：澄清MSA與校準的關系、更清晰地定義測量決策、改進了偏倚和線性內(nèi)容、重寫了高級的MSA技術（包括破壞性試驗）、計數(shù)型分析的更新、測量的不確定度和MSA、 APQP和MSA的關系等等。2022/7/212 本手冊中使用了以下術語 測量（Measurement)被定義為“對某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），

2、以表示它們對于特定特性之間的關系”。這定義由C.Eisenhart(1963)首次提出。賦予數(shù)字的過程被定義為測量過程，而指定的數(shù)值被定義為測量值。 量具（Gage)是指任何用來獲得測量結果的裝置。經(jīng)常是用在工廠現(xiàn)場的裝置，包括通/止規(guī)（go/no go device)。 2022/7/213本手冊中使用了以下術語 測量系統(tǒng)（Measurement System) 是對測量單元進行量化或?qū)Ρ粶y的特性進行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合；也就是說，用來獲得測量結果的整個過程。 我們可以將測量過程看成一個制造過程，其產(chǎn)生的輸出就是數(shù)值（數(shù)據(jù)）。這樣看

3、待一個測量系統(tǒng)是很有用的，會使我們明白已經(jīng)說明的所有的概念、原理和工具。2022/7/214本手冊中使用了以下術語分辨力Discrimination、可讀性Readability、分辨率Resolution 別名：最小可讀單位、測量解析度、最小刻度極限或探測的最小極限。 由設計所確定的固有特征。 一個儀器測量或輸出的最小刻度單位。 通常被顯示為測量單位。 10比1的比例法則。2022/7/215本手冊中使用了以下術語有效解析度Effective resolution特定應用條件下，一個測量系統(tǒng)對過程變差的敏感度?？梢詫е聹y量有用的輸出信號的最小輸入。通常被描述為一種測量單元。基準值（Refer

4、ence value)某一物品的可接受數(shù)值。需要一個可操作的定義。常被用來替代真值使用。真值(True value)某一物品的真實數(shù)值。不可知且無法知道的。2022/7/216本手冊中使用了以下術語位置變差（Location variation)準確度（Accuracy) 與真值或可接受的基準值“接近“的程度。 在ASTM包括了位置及寬度誤差的影響。偏倚（Bias) 觀測到的測量值的平均值與基準值之間的差值。2022/7/217 準確度和精確度量具 A量具 B量具 CA 具有最佳準確度B 具有最佳精確度C 的準確度好于B比較A和C的表現(xiàn)量具 A的均值量具 B的均值量具 C的均值2011.09.

5、018本手冊中使用了以下術語穩(wěn)定性(Stability) 隨時間變化的偏倚值。 一個穩(wěn)定的測量過程在位置方面是處于統(tǒng)計上受控狀態(tài)。 別名：漂移（drift)線性(linearity) 在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量。 多個獨立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關系。 是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所構成。2022/7/219本手冊中使用了以下術語寬度變差（Width variation)精確度（Precision) 每個重復讀數(shù)之間的“接近”程度。 是測量系統(tǒng)的隨機誤差所構成。 2022/7/2110本手冊中使用了以下術語重復性(Repeatability) 一個評價者使用一種測量儀器，對同一零件的某一特性

6、進行多次測量下的變差。 是在固定的和已定義的測量條件下，連續(xù)（短期內(nèi)）多次測量中的變差。 通常被稱為E.V設備變差 。 (Eguipment Variation) 設備（量具）能力或潛能。 系統(tǒng)內(nèi)部變差。2022/7/2111本手冊中使用了以下術語再現(xiàn)性(Reproducibility) 不同評價者使用相同的量具，測量同一個零件的同一個特性的測量平均值的變差。 通常被稱為A.V.評價者變差(Appraiser Variation)。 系統(tǒng)之間（條件）的 誤差。 在ASTM E456-96包括：重復性、實驗室、環(huán)境及評價者影響。2022/7/2112本手冊中使用了以下術語GRR或量具的重復性和再

7、現(xiàn)性(Gage &R) 量具的重復性和再現(xiàn)性：測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計值。 測量系統(tǒng)能力：取決于所用的方法，可能包括或不包括時間的影響。測量系統(tǒng)能力(Measurement System Capability) 測量系統(tǒng)變差的短期估計值。（例：“GRR”包括圖表法）2022/7/2113本手冊中使用了以下術語測量系統(tǒng)性能(Measurement System Performance) 測量系統(tǒng)變差的長期估計值（例：長期控制圖法）敏感度(Sensitivity) 能導致可探測到的輸出信號的最小輸入。 測量系統(tǒng)對被測特性變化的感應度。 取決于量具設計（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用期間

8、的維修，以及測量儀器與標準的操作情況。 通常被描述為一種測量單元。2022/7/2114本手冊中使用了以下術語一致性(Consistency) 隨時間重復性變化的程度。 一致的測量過程是在寬度（變差）方面處于統(tǒng)計上受控狀態(tài)。均一性(Uniformity) 在正常工作范圍內(nèi)重復性的變化。 重復性的同義詞。2022/7/2115本手冊中使用了以下術語系統(tǒng)變差 （System Variation) 測量系統(tǒng)的變差可分類為：能力(Capability) 短期內(nèi)讀數(shù)的變化量 。性能(performance) 長期讀數(shù)的變化量。以總變差(total variation)為基礎。不確定度(Uncertain

9、ty) 有關被測值的數(shù)值估計范圍，相信真值都被包括在該范圍內(nèi)。 測量系統(tǒng)必須穩(wěn)定并且一致,測量系統(tǒng)的總變差的所有特征是假設該系統(tǒng)穩(wěn)定并且一致。2022/7/2116 測量系統(tǒng)的誤差 測量系統(tǒng)誤差可以分成五種類型： 偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復性、再現(xiàn)性 測量過程變差: 對大多數(shù)測量過程而言，總測量變差通常被描述為正態(tài)分布。正態(tài)概率被設想成測量系統(tǒng)分析的標準方法。 事實上，有一些測量系統(tǒng)并不是正態(tài)分布，如果仍假設該測量系統(tǒng)為正態(tài)分布，MSA的分析方法可能會過高評價測量系統(tǒng)誤差;因此應充分識別和評價。2022/7/2117不好的零件永遠視為不好的零件可能做出潛在的錯誤決定好零件永遠被視為好零件“取偽”

10、、“棄真”的過程發(fā)生在區(qū)域。測量系統(tǒng)誤差的影響2022/7/2118測量系統(tǒng)誤差的影響 從位置的角度去考慮，偏倚、線性、穩(wěn)定性為位置的誤差，如圖： 針對基準值的位移。 從寬度的角度去考慮，重復性、再現(xiàn)性為寬度的誤差。隨著 寬度加寬，區(qū)域增 大。2022/7/2119測量系統(tǒng)共有的統(tǒng)計特性 依據(jù)用途，每個測量系統(tǒng)可能要求具備不同的統(tǒng)計特性，但以下幾個特性應是所有的測量系統(tǒng)共有的： 1.測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能由普通原因而不是由特殊原因造成； 2.測量系統(tǒng)的變差必須小于制造過程的變差； 3.測量系統(tǒng)的隨機變差必須小于過程變差和公差帶兩者中最小者，一般為其1/10。

11、2022/7/2120 測量系統(tǒng)的接受準則 對測量系統(tǒng)予以接受的通用準則是：低于10%的誤差 通常被認為是一個可接受的測量系統(tǒng)。10%到30%的誤差根據(jù)應用的重要性、測量裝置的成本、維修費用等，可能是可接受的。大于30%誤差考慮為不可接受，應盡各種力量以改進該測量系統(tǒng)。另外，由測量系統(tǒng)對過程進行劃分的區(qū)別分類數(shù)（ndc）應能大于或等于5。2022/7/2121測量系統(tǒng)分析計劃2022/7/2122測量系統(tǒng)研究偏倚2022/7/2123什么是偏倚 偏倚是指對相同零件上同一特性的觀測的平均值與基準值的差異。 它是由所有已知或未知的變差來源共同影響的總偏差所造成。2022/7/2124偏倚產(chǎn)生的原因

12、造成過份偏倚的可能原因有：計量器具需要校準 計量器具或相關夾具磨損磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定線性誤差（譬如測量兩個不同的點，零件的內(nèi)在變差所 造成的線性誤差。）使用了錯誤的量具不同的測量方法 設置、安裝、夾緊、技術 2022/7/2125測量錯誤的特性（量具或零件）變形環(huán)境變化溫度、濕度、振動、清潔的影響錯誤的假設，在應用常量上出錯應用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）偏倚產(chǎn)生的原因2022/7/2126偏倚的分析程序偏倚的分析程序1.1按生產(chǎn)過程所要求的檢驗項目、內(nèi)容和檢驗規(guī)定，從生產(chǎn)過程中選取一個零件作為樣品。1.2 首先確定所檢查零件

13、特性的基準值?；鶞手祽M可能通過更高一級的計量裝置或在工具室、全尺寸檢驗設備上確定。確定的讀數(shù)應與量具RR研究中的評價人的觀察平均值（Xa 、Xb、 Xc）進行比較。2022/7/2127偏倚的分析程序1.3如果不可能按上述方法對樣件進行測量，可采用下面的替代方法。 在工具室或全尺寸檢驗設備上對零件進行精密測量，確定基準值。1.4讓一位評價人用正被評價的量具測量同一零件至少十次，并記錄結果。1.5計算讀數(shù)的平均值。平均值與基準值之間的差值為該測量系統(tǒng)的偏倚。2022/7/2128偏倚的分析程序1.6 計算出偏倚占過程變差的百分率：偏倚%=100|偏倚|/過程變差1.7 對偏倚的分析結果應寫出書

14、面報告。1.8 如果偏倚大于10%，應進行原因分析。2022/7/2129偏倚的分析程序1.9 偏倚過大的原因可能是： 基準的誤差， 零件的磨損； 量具尺寸不對； 測量了錯誤的特性； 量具沒有正確校準； 評價人量具使用不當?shù)取?.10 針對具體的原因，采取相應的措施，對測量系統(tǒng)進行改進。2022/7/2130 確定偏倚的指南 - 獨立樣件法研究程序 1.選取一個樣件，得出一個可追溯到相關標準的基準值。如果不可能，選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)件 ，指定其為偏倚分析的標準樣本。在工具室測量這個零件 n10次，并計算出n次讀數(shù)的平均值；把這個平均值作為基準值。 2.讓一個評價人，以工作狀態(tài)通常

15、的方法測量這個樣件10次以上。 3.相對于基準值，將數(shù)據(jù)畫出直方圖。評審直方圖，確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常；如果沒有，繼續(xù)分析。2022/7/2131確定偏倚的指南 - 獨立樣件法4.計算該評價人n個讀數(shù)的均值。公式如右 ： 5.計算可重復性標準偏差。其中 d2* 可以從附錄c中查到，g1，m n2022/7/2132確定偏倚的指南 - 獨立樣件法6.確定偏倚的 t 統(tǒng)計量：偏倚觀測測量平均值基準值 其中r=重復性7.如果 0 落在圍繞偏倚值1- 置信區(qū)間以內(nèi)，偏倚在 水平是可接受的。 d2，d2*和v可以在附錄c 中查到， g =1，m=n偏 倚 bt = 2022/7/2133獨立樣件

16、法 范例 計算結果基準值=6.00， =0.05 g=1 d2*=3.552022/7/2134獨立樣件法 范例 一名制造工程師評價了一個用于過程監(jiān)控的新測量系統(tǒng)。測量設備的一項分析證明該測量系統(tǒng)沒有線性誤差的問題，該工程師只需對測量系統(tǒng)的偏倚進行研究和評價。根據(jù)過程變差的實際情況，他從測量系統(tǒng)操作范圍內(nèi)選取了一個零件；通過對該零件進行了全尺寸測量確定了它的參考值，然后由主要操作者測量該零件15次。2022/7/2135獨立樣件法 范例 請計算基準值=6.00， =0.05 g=1 d2*=3.552022/7/2136獨立樣件法 范例2022/7/2137獨立樣件法 范例 由于 0 落在偏倚

17、置信度區(qū)間內(nèi)（- 0.12157， 0.13497），則結論是：假設這測量的偏倚是可接受的，即在實際使用時，也將不會帶來額外的變差來源。 附表： 與平均極差的分布有關的數(shù)值 t 分布分位數(shù)t 1- （n）表 自由度=df=v=n2022/7/2138確定偏倚的指南 -控制圖法 如果用 X&R圖或用 X&s圖來衡量穩(wěn)定性，其數(shù)據(jù)也可以用來進行偏倚的評價。在偏倚被評價之前，控制圖分析應該表明這測量系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 具體程序： 1.取得一個樣本并建立相對于可溯源標準的基準值。如果這個樣品不可獲得，選擇一個落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的生產(chǎn)零件作為偏倚分析的樣本。在工具間測量這個零件n10次并計算這n個數(shù)據(jù)的

18、均值。把這個均值作為“基準值”。2022/7/2139確定偏倚的指南 -控制圖法 2.將測量的數(shù)據(jù)相對于基準值畫出直方圖。評審直方圖，以專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)進行分析。 3.利用測量穩(wěn)定性的那些數(shù)據(jù)進行計算。從控制圖得到 x ， 4.從 x 減去基準值計算出偏倚， 偏倚 = x 基準值 5.用平均極差計算重復性標準偏差 重復性 = R/ d2* （ d2* 依據(jù)m和g ，見附錄c）2022/7/2140確定偏倚的指南 -控制圖法 6.確定偏倚的 t 統(tǒng)計量 （偏倚的不確定度由b給出） 其中 是 g 和 m的乘積， g代表子組容量，m代表子組數(shù)量。 7.如果 0

19、落在圍繞偏倚值的 1- 置信區(qū)間內(nèi)，偏倚在 水平內(nèi)可被接受。 2022/7/2141 確定偏倚的指南 -控制圖法 確定的 水平依賴于敏感度水平，而敏感度水平是用來評價/控制該生產(chǎn)過程并且與產(chǎn)品/生產(chǎn)過程的損失函數(shù)（敏感度曲線）相關聯(lián)。如果 水平不是用默認值0.05（95%置信度）則必須得到顧客的同意。2022/7/2142控制圖法舉例 對一個基準值 6.01的零件進行穩(wěn)定性研究（見MSA手冊p72頁圖 9），所有樣本（20個子組）的 總平均值是 6.021。因而計算偏倚值為 0.011。 使用電子表格和統(tǒng)計軟件，研究者產(chǎn)生了數(shù)值分析結果。（見表 4） 因為 0 落在偏倚置信區(qū)間（- 0.080

20、0 ，0.1020） 內(nèi)，過程小組可以假設測量偏倚是可以接受的，同時假定實際使用不會導致附加變差源。2022/7/2143控制圖法舉例2022/7/2144偏倚研究的分析如果偏倚在統(tǒng)計上非 0，尋找以下可能的原因：標準或基準值誤差，檢查標準程序儀器磨損。儀器制造尺寸有誤儀器測量了錯誤的特性儀器未得到完善的校準，評審校準程序評價人設備操作不當儀器修正驗算不正確 2022/7/2145偏倚研究的分析 如果測量系統(tǒng)偏倚非 0，應該可以通過硬件、軟件或兩項同時調(diào)整再校準達到0，如果偏倚不能調(diào)整到0，也仍然可以通過改變程序（如用偏倚調(diào)整每個讀數(shù)）使用。由于存在評價人較高誤差的風險，應該在取得顧客同意后方

21、可使用這種方法。 2022/7/2146 測量系統(tǒng)研究線性2022/7/2147什么是線性？ 線性在設備的預期操作（測量）范圍內(nèi)偏倚的不同被稱為線性，線性被認為是關于偏倚大小的變化。 2022/7/2148線性以各種形式出現(xiàn) 注意不可接受的線性可能以各種形式出現(xiàn)。不要假定一個常量偏倚。 2022/7/2149導致線性的原因?qū)е戮€性誤差的原因可能包括：儀器需要校準，需要減少校準時間間隔，儀器、設備或夾緊裝置的磨損；缺乏維護（通風、動力、液壓、過濾器、銹蝕、清潔）磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差；校準不當、儀器質(zhì)量差或應用錯誤的量具；不同的測量方法設置、安裝、夾緊、技術；量具或零件隨零件尺寸變化的變

22、形；違背假定，在應用常量上出錯，零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤等。 2022/7/2150線性研究實例研究實例 一名工程師希望對過程采用新測量系統(tǒng)。作為PPAP的一部分，需要評價測量系統(tǒng)的線性。 1.基于以證明的過程變差，在測量系統(tǒng)的全部工作量程范圍內(nèi)選取了g5個零件。 2.通過對每個零件進行全尺寸檢驗從而確定它們的參考值。 3.然后由主要操作者對每個零件測量m 10次。在分析中，這些零件是隨機抽取的。2022/7/2151線性研究實例線性研究數(shù)據(jù)2022/7/2152線性研究實例 4.計算每次測量的零件偏倚及零件偏倚均值。 5.在線性圖上畫出單值偏倚和相關基準值的偏倚均值（見圖）

23、2022/7/2153線性研究實例線性研究數(shù)據(jù)的分析2022/7/2154線性研究數(shù)據(jù)線性研究作圖分析 2022/7/2155線性計算 6.用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶： 2022/7/2156線性計算 對于給定的Xo ， 水平置信帶是：2022/7/2157線性計算 擬合優(yōu)度可用來推斷偏倚與基準值之間的線性關系。我們可以從它得出它們之間是否有線性關系的結論，如果有，是否可接受。2022/7/2158 線性計算 線性是由最佳擬合直線的斜率而不是擬合優(yōu)度（R2）的值確定的。一般地，斜率越低，量具線性越好；相反斜率越大，量具線性越差。2022/7/2159測量系統(tǒng)研究穩(wěn)定性2022/7/

24、2160測量系統(tǒng)研究穩(wěn)定性 穩(wěn)定性（或飄移）是指在一段長期時間下，用相同的測量系統(tǒng)對同一基準或零件的同一特性進行測量所獲得的總變差。也就是說，穩(wěn)定性是這 整個時間的偏倚變化。2022/7/2161造成不穩(wěn)定性的可能因素儀器需要校準，縮短校準周期，儀器、設備或夾具的磨損；正常的老化或損壞；維護保養(yǎng)不好空氣、動力、過濾器、塵土、清潔；基準件的磨損或損壞，基準件的誤差；不適當?shù)男驶蚴褂没鶞试O定；儀器質(zhì)量不好- 設計或符合性；不同的測量方法- 作業(yè)準備、加緊、加載、技巧；環(huán)境變化-溫度、濕度、振動、清潔；應用- 零件數(shù)量、操作者技能、疲勞、觀測誤差等。2022/7/2162 進行研究的方法 取得一樣

25、件并建立其可追溯到相關標準的參考值。如果無法取得這樣的樣件，則選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)零件，指定它為基準樣件以進行穩(wěn)定性分析。跟蹤測量系統(tǒng)穩(wěn)定性時，不要求該已知的參考值。以一定的周期基礎（每天或每周）測量基準件35次。抽樣的數(shù)量和頻率應該取決于對測量體系統(tǒng)的認識：包括要求重新校準或維修的頻率如何、使用測量系統(tǒng)的頻率，以及操作條件的重要性等。應該在不同條件下取得多次讀值，以代表測量系統(tǒng)的實際使用情況。將數(shù)據(jù)按時間順序畫在均值極差或均值標準差圖上。2022/7/2163進行研究的方法結果分析-圖示法建立控制限，使用控制圖分析法來評價是否有不受控或不穩(wěn)定的情況。結果分析-數(shù)值法除了通常的控

26、制圖分析法外，沒有用于穩(wěn)定性分析的特定數(shù)值分析或指數(shù)。2022/7/2164 進行研究的范例 為了確定某一新測量儀器的穩(wěn)定性是否可為接受，研究小組選取了生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個零件。該零件被送到了測量試驗室，經(jīng)測量參考值確定為6.01。小組每班次測量該零件5次，共測量了四周（20個子組）；收集到所有數(shù)據(jù)后，畫出了均值極差圖。2022/7/2165進行研究的范例2022/7/2166進行研究的范例 控制圖分析表明該測量過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，因為沒有明顯可見的特殊原因結果發(fā)生。 這控制圖的標準偏差的估計值是 R/d2。2022/7/2167測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性分析（R & R）2022/7

27、/2168什么是重復性？ 傳統(tǒng)上把重復性看作“評價人內(nèi)變異性”。重復性是由一個評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差 。它是設備本身固有的變差或性能。 重復性一般指儀器的變差（EV）。 事實上，重復性是從規(guī)定的測量條件下連續(xù)試驗得到的普通原因（隨機誤差）變差。當測量環(huán)境是固定的 ，并且被規(guī)定了 即固定的零件、儀器、標準、方法、操作者、環(huán)境和假設時，對于重復性最好的術語是系統(tǒng)內(nèi)部變差。 2022/7/2169什么是重復性？ 重復性是由一個評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差 。 2022/7/2170重復性不好的可能原因是什么？

28、重復性不好的可能原因包括：零件內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品的一致性問題；儀器內(nèi)部：磨損、設備和夾緊裝置故障、質(zhì)量差或維護不當；基準內(nèi)部：質(zhì)量、級別、磨損；方法 內(nèi)部：在設置、技術、零位調(diào)整、夾緊、點密度的變差；評價人內(nèi)部：技術、缺乏經(jīng)驗、操作技能、培訓、疲勞、感覺；環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度、振動、亮度、清潔度的短期起伏變化；違背假定：在穩(wěn)定、正確操作方面；儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好；應用錯誤的量具；（量具或零件）變形，硬度不足；應用-零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差（易讀性、視差）。 2022/7/2171什么是再現(xiàn)性？ 傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作“評價人之間”的變異。再現(xiàn)性

29、通常定義為 由不同的評價人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。 ASTM（美國實驗及材料協(xié)會）的定義超出上述定義范圍，它不僅包括評價人不同，而且量具、實驗室和環(huán)境（溫度、濕度）也不同，同時再現(xiàn)性計算中還包括重復性。 2022/7/2172再現(xiàn)性錯誤的潛在原因再現(xiàn)性錯誤的潛在原因包括：零件（樣品）之間 ：使用相同的儀器、操作者和方法，測量零件為A、B、C時所造成的均值差；儀器之間：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器為 A、B、C時所造成的均值差；標準之間：測量過程中不同的設定標準的平均影響；方法之間：改變點密度，手動與自動系統(tǒng)相比，零點調(diào)整，夾持或加緊方法等導致的的均

30、值差；評價人之間 ：不同評價人A、B、C在培訓、技術、技能和經(jīng)驗方面的不同所造成的均值差。對于產(chǎn)品及過程中使用一臺手動測量儀器的情況，常進行這種研究。2022/7/2173再現(xiàn)性錯誤的潛在原因環(huán)境之間：在A、B、C不同的時間段內(nèi)測量，由于環(huán)境變化引起 的均值差。對較高自動化系統(tǒng)在產(chǎn)品和過程中的測量系統(tǒng)常進行這種研究；違背研究中的假定；儀器設計或方法缺乏穩(wěn)健性；操作者的訓練效果；應用-零件尺寸、位置、觀察誤差（易讀性、視差）。 需要說明ASTM采用的定義與 MSA手冊 的定義有不同之處。按照ASTM標準，設備保持在原有狀態(tài)時（一名操作者，一個量具，小段時間內(nèi)），重復性就會是好的，而再現(xiàn)性則體現(xiàn)更

31、典型的，有多種來源的變差的操作環(huán)境。2022/7/2174量具 R&R 或 GRR 量具R&R是重復性和再現(xiàn)性合成變差的一個估計。換句話說，GRR等于系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的方差的總和。2022/7/2175測量系統(tǒng)分析R&R 對量具重復性和再現(xiàn)性的分析方法有多種，此處規(guī)定均值和極差法的分析方法。值得注意的是，均值和極差分析方法忽略了被測量的對象零件的內(nèi)變差（如零件的圓度、錐度、平面度等）。 均值和極差法（XR）是一種提供測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性估計的數(shù)學方法。不象極差法，它允許把測量系統(tǒng)分成兩部分，重復性和再現(xiàn)性，而不是它們的交互作用。2022/7/2176測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）

32、 由分析人員從現(xiàn)場抽取10個零件，作為樣本，代表過程變差的實際或預期范圍。 指定三位在生產(chǎn)中實施測量的檢驗人員作為評價人。對抽取的10 個零件進行編號，評價人應不能看到這些編號。2022/7/2177測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR） 請評價人A以隨機的順序測量抽取的10個零件，由分析人員依據(jù)零件的編號將測量結果記錄在量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表上。請評價人B和C分別對這10個零件按隨機的順序進行測量，并讓他們互不知道對方的測量結果。由分析人員將評價人B和C的測量結果分別按量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表的對應關系填寫記錄數(shù)據(jù)。 2022/7/2178測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法2022/7/2

33、179收集數(shù)據(jù)后的計算 依據(jù)表格量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表進行計算。a）用第1、2、3行中的最大值減去它們中的最小值，把結果記入第5行。用第6、7、8行中的最大值減去它們中的最小值，把結果記入第10行。用第11、12、13行中的最大值減去它們中的最小值，把結果記入第15行； b）把填入5、10、15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)； c）把第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量，得到評價人A的測量平均極差Ra。同樣對第10行、第15行的數(shù)據(jù)進行處理得到Rb和 Rc；2022/7/2180測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR） d）將第5、10、15行的測量平均極差（Ra、Rb、Rc）轉記到第17行，將它們相加并除以評

34、價人數(shù)，將結果記為R（所有極差的平均值）；e）將R（所有極差的平均值）記入第19行、20行并與D3和D4（控制圖常數(shù)）相乘，得到極差圖的控制下限和上限。如果進行2次實驗則D3值為零，D4值為3.27。將計算出的單個極差的上限值（UCLR）填入第19行。少于7次測量的控制下限極差值（LCLR）等于零。2022/7/2181測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）f）以計算出的極差上限值（UCLR）為對照，對那些大于計算極差的數(shù)據(jù)進行分析并采用原來的量具、零件和評價人重新進行實驗，或剔除那些數(shù)據(jù)并重新計算平均值；根據(jù)修改過的樣本容量重新計算所有極差的平均值R及極差的上限值（UCLR）；這樣做的目的

35、是糾正造成失控狀態(tài)的特殊原因。g）將1、2、3/6、7、8/11、12、13行中數(shù)值相加。把每行數(shù)值之和除以零件數(shù)并將結果填入量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表中最右邊“平均值”欄內(nèi)。2022/7/2182測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）h）將第1、2、3行的“平均值”相加，除以實驗次數(shù)，并將結果填入第4行的Xa欄內(nèi)。同樣，將第6、7、8行的“平均值”相加，將11、12、13行的“平均值”相加，然后分別除以實驗次數(shù)，并將結果填入第9行、14行的Xb、Xc欄內(nèi)。i）將第4行、第9行、第14行的平均值中的最大值和最小值相減，將差值填入第18行中標有XDiff的欄內(nèi)。j）將每個零件的所有測量值相加并除

36、以總的測量次數(shù)（實驗次數(shù)乘以評價人數(shù)）；將結果填入第16行零件平均值的欄中。 用此行中最大的零件平均值減去最小的零件平均值，求出零件平均值的極差Rp，也填入表格16行最右邊的“平均值”欄內(nèi)。2022/7/2183測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR）k）將所有極差的平均值R，平均值中的最大值和最小值之差Xdiff和零件平均值的極差Rp的計算結果轉填入量具重復性和再現(xiàn)性報告表格。l）填寫表格量具重復性和再現(xiàn)性報告文頭所要求的內(nèi)容。m）在表格左邊標有“測量系統(tǒng)分析”的欄內(nèi)，依據(jù)給定的公式，選擇適當?shù)膮?shù)，進行計算。n）在表格右邊標有“總變差%”的欄內(nèi)，依據(jù)給定的公式進行計算。o）檢查計算結果，確

37、認沒有計算和其它錯誤。2022/7/2184三個重要的數(shù)值 “ R” 將第5、10、15行的測量平均極差（Ra、Rb、Rc）轉記到第17行，將它們相加并除以評價人數(shù)，將結果記為“ R” （所有極差的平均值）； “XDIFF” 將第4行、第9行、第14行的平均值中的最大值和最小值相減，將差值填入第18行中標有XDIFF的欄內(nèi)。 “ Rp”用16行中最大的零件平均值減去最小的零件平均值，求出零件平均值的極差Rp， 2022/7/2185測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR） 結果 - 數(shù)值分析 根據(jù)量具重復性和再現(xiàn)性報告的計算結果，對設備變差、評價人變差、重復性和再現(xiàn)性變差、零件變差占整個測量系

38、統(tǒng)的過程變差的百分比進行評價，以確定測量系統(tǒng)是否被允許用于預期的測量用途。2022/7/2186測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法2022/7/2187測量系統(tǒng)分析R&R 均值和極差法（XR） 量具重復性和再現(xiàn)性（RR）的可接受性準則是：a低于10%的誤差測量系統(tǒng)可接受；b10%至30%的誤差根據(jù)應用的重要性，量具成本，維修的費用等考慮，可能是可接受的；c大于30%的誤差測量系統(tǒng)需要改進；進行各種努力發(fā)現(xiàn)問題并改正。2022/7/2188測量系統(tǒng)分析（MSA）計數(shù)型測量系統(tǒng)研究2022/7/2189計數(shù)型測量系統(tǒng)研究 計數(shù)型測量系統(tǒng)屬于測量系統(tǒng)中的一類，是一種測量數(shù)值為有限的分類數(shù)量的測量系統(tǒng)，

39、它與測量結果是連續(xù)值的計量型測量系統(tǒng)不同。最常見的是通過/不通過量具，只可能有兩個結果；其它的計數(shù)型測量系統(tǒng)，如目視標準，可能產(chǎn)生57個分級，如非常好、好、一般、差、非常差等。MSA前面所介紹的分析方法不能被用來評價這樣的系統(tǒng)。2022/7/2190計數(shù)型測量系統(tǒng)研究 計數(shù)型量具的特點是，把每一個零件同一個特定的限定值 進行比較。如果滿足限定值就接受這個零件，反之拒絕零件（如通過/不通過量具）。多數(shù)這種類型的量具以一套標準零件為基礎進行設定接受與拒絕。 與計量型量具不同的是，這個計數(shù)型量具不能指出一個零件有多好或多壞，只能指出零件可接受或拒絕。 2022/7/2191計數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例

40、2022/7/2192計數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例 表格中的“1”指定為 可接受判斷，“0”指定為不可接受判斷。表格中的基準判斷和計量基準值不預先確定。表格中的“代碼”列還用“-”、“+”、“x”顯示了零件是否在第，區(qū)域。2022/7/2193計數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例假設檢驗分析-交叉表方法 由于研究人員不知道零件的基準判斷值，他們開發(fā)了交叉表比較每個評價人之間的差異。 2022/7/21942022/7/2195表中（期望的計算）值的計算過程如下：(44+3)(3+97)/150=31.3(6+97)(97+3)/150=68.7(3+44)(44+6)/150=15.7(97+6)(6+44)/150=34.32022/7/21962022/7/2197計數(shù)型測量系統(tǒng)研究-范例