TS16949-MSA測量系統(tǒng)分析培訓課件

TS16949：MSA測量系統(tǒng)分析培訓1TS16949：MSA測量系統(tǒng)分析培訓11???????????課程大綱

測量系統(tǒng)分析的意義和目的； 測量系統(tǒng)分析的定義： 測量系統(tǒng)、量具、測量、測量過 程；?測量系統(tǒng)分析的基礎知識：

1）、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性：偏倚、 重復性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性、 分辨力

2）、理想的測量系統(tǒng)計量型測量系統(tǒng)的分析方法

1）偏倚

2）穩(wěn)定性

3）線性

4）重復性和再現(xiàn)性（R&R）計數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法

1）小樣法

2）大樣法3）、測量系統(tǒng)的共同特性4）、測量系統(tǒng)的評定步驟和準備

2???????????課程大綱 測量系統(tǒng)分析的意義和目的；2測量的重要性人機法環(huán)測量合格原料過程活動測量結果

不合格?如果測量出現(xiàn)問題，那么合格的產品可能被判為不合 格，不合格的產品可能被判為合格，此時便不能得到真 正的產品或過程特性。?因此，要保證測量結果的準確性和可信度。

3測量的重要性人機法環(huán)測量合格原料過程活3

測量誤差Y=x+ε測量值＝真值+測量誤差戴明說沒有真一致值的存在

4 測量誤差測量值＝真值+測量誤差戴明說沒有真一致值的存在4???????5

測量誤差的來源分辨能力精密度準確度(重復性)(偏差)?損壞不同儀器和夾具間的差異

不同使用人員的差異 使用不同的方法所造成差異 不同環(huán)境所造成的差異(再現(xiàn)性)???????5 測量誤差的來源精密度(重復性)?損壞 不同5測量的變異說明工件+(零件)儀器+(量具)

彈性變形 清潔度溯源性

隱藏的幾何形狀制造設計 維護測量系標準統(tǒng)穩(wěn)定性 振動 熱膨脹

照明 壓力溫度經驗培訓

理解 體力溫度變異性環(huán)境人員6測量的變異說明工件+(零件)儀器+(量具) 彈性變形 隱藏的6為什么要進行測量系統(tǒng)分析?即使量具經過檢定或校準，由于人、機、料、法、環(huán)、測等五方面的原因，會帶來測量誤差。?檢測設備的檢定或校準不能滿足實際測量的需要。?滿足QS9000、ISO/TS16949標準的要求：ISO/TS16949:2009標準7.6.1規(guī)定：為分析出現(xiàn)在各種測量和試驗設 備系統(tǒng)測量結果的變差，必須進行適當?shù)慕y(tǒng)計研究。此要求必須適用 于在控制計劃中提及的測量系統(tǒng)。這些分析方法以及接收準則的使用 必須符合顧客的測量系統(tǒng)分析參考手冊。采用其他的分析方法和接受 準則必須獲得顧客的批準。7為什么要進行測量系統(tǒng)分析?即使量具經過檢定或校準，由于人7測量系統(tǒng)分析的目的?運用統(tǒng)計分析方法，確定測量系統(tǒng)測量結果的變差（測量誤差），了解變差的來源。?確定一個測量系統(tǒng)的質量，并且為測量系統(tǒng)的改進提供信息。?保證所用統(tǒng)計分析方法及判定準則的一致性。8測量系統(tǒng)分析的目的?運用統(tǒng)計分析方法，確定測量系統(tǒng)測量結8測量系統(tǒng)的基本知識和概念?術語?測量系統(tǒng)及其統(tǒng)計特性?分辨力、穩(wěn)定性、偏倚、重復性、再現(xiàn)性、線性?理想的測量系統(tǒng)?測量系統(tǒng)的共同特性?測量系統(tǒng)的評定步驟和準備9測量系統(tǒng)的基本知識和概念?術語?測量系統(tǒng)及其統(tǒng)計9

術語?測量：賦值給具體事物以表示他們之間的關系。而 賦予的值定義為測量值。?量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經常用來特 指用在車間的裝置，包括用來測量合格／不合格的 裝置。?測量系統(tǒng)：用來對被測量特性賦值的操作、程序、 量具、設備、軟件以及操作人員的集合。10 術語1010測量系統(tǒng)的組成人操作人員測量系統(tǒng)機料法環(huán)

量具/測量設備/工裝被測的材料/樣品/特性 操作方法、操作程序 工作的環(huán)境11測量系統(tǒng)的組成人操作人員測量機 量具/測量設備/工裝1111

測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性?通常使用測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來衡量測量系統(tǒng)的質 量：1）分辨力2）偏倚3）重復性4）再現(xiàn)性5）線性6）穩(wěn)定性DiscriminationBiasRepeatabilityReproducibilityLinearityStability12 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性1）分辨力Discrimination12

分辨力（率）?定義：指測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極小變化的 能力。?傳統(tǒng)是公差范圍的十分之一。建議的要求是總過程6σ(標 準偏差)的十分之一。10T3013 分辨力（率）10T301313分辨力（率）

分辨力差12345分辨力好1234514分辨力（率）12345分辨力好123451414

偏倚基準值偏倚?偏倚：是測量結果的觀測 平均值與基準值的差值。

?基準值的取得可以通過采 用更高級別的測量設備進 行多次測量，取其平均值 來確定。觀測平均值

15 偏倚偏倚?偏倚：是測量結果的觀測 ?基準值的取得可15

重復性重復性是由一個評價人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得重復性

真值

重復性好

均值的測量值變差。

真值

重復性差

均值16 重復性重復性的測量值變差。1616再現(xiàn)性操作者C?再現(xiàn)性是由不同的評價 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。

操作者B操作者A再現(xiàn)性再現(xiàn)性好真值

真值再現(xiàn)性差17再現(xiàn)性操作者C?再現(xiàn)性是由不同的評價 器，測量同一零件17穩(wěn)定性穩(wěn)定性：是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內測量同一基 準或零件的相同特性時獲得的測量值的總變差。穩(wěn)定性時間2時間118穩(wěn)定性穩(wěn)定性：是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內測量同一基穩(wěn)定性時間218

線性線性是在量具預期的工作范圍內，偏倚值的差值：

可以用整個儀器量程范圍內的偏移之差（或偏差）的量度來 度量樣本的線性度。如果偏移在整個量程范圍內不變，則具 有很好的線性度。基準值基準值觀測平均值量程觀測平均值19 線性基準值基準值觀測平均值量程觀測平均值1919平線性

此時線性度是個問題有偏倚偏移觀測的無偏倚.0001

.001測量單元.01.1此時線性度不是個問題均值偏移基準值.0001.001.01.1測量單元20平線性有偏倚偏移觀無偏倚.0001 .001.01.1此時線20測量系統(tǒng)的分析?測量系統(tǒng)的變差類型：偏倚、重復性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性?測量系統(tǒng)特性可用下列方式來描述：1）位置：穩(wěn)定性、偏倚、線性。2）寬度或范圍：重復性、再現(xiàn)性。21測量系統(tǒng)的分析?測量系統(tǒng)的變差類型：偏倚、重復性、再現(xiàn)性21位置和寬度標準值

位置寬度位置 寬度22位置和寬度標準值 位置位置2222理想的測量系統(tǒng)理想的測量系統(tǒng)在每次使用時：?應只產生“正確”的測量結果。?每次測量結果總應該與一個標準值相符。?一個能產生理想測量結果的測量系統(tǒng)， 應具有零方差、零偏倚和所測的任何產 品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性。23理想的測量系統(tǒng)理想的測量系統(tǒng)在每次使用時：?應只產生“正23測量系統(tǒng)所應具有的特性?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 變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。 這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性；?測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異??；?變異應小于公差帶；?測量精密應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者， 一般來說，測量精度是過程變異和公差帶兩者中精度較 高者的十分之一；?測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真 的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公 差帶兩者中的較小者。24測量系統(tǒng)所應具有的特性?測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意24??測量系統(tǒng)的評定第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。主要有二個目的：1）確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。2）發(fā)現(xiàn)種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用的環(huán)境要求。第二階段：目的是在驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。常見的量具R&R分析是其中的一種試驗型式。25??測量系統(tǒng)的評定第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是25計量型測量系統(tǒng)研究26計量型測量系統(tǒng)研究2626

計量型測量系統(tǒng)研究作業(yè)步驟： （1）確定M名操作者A、B、C……，選定N個被測零 件，按1、2、……，編號。被選定零件盡可能反映 整個過程的變差。 （2）測取數(shù)據(jù)：A以隨機順序測取所有數(shù)據(jù)并記錄 之，B、C在不知他人測量結果的前提下，以同樣方 法測量各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。 （3）再以隨機順序重復上述測量r次(如2～3次)27 計量型測量系統(tǒng)研究2727=（4）數(shù)據(jù)處理-極差計算(1)分別計算每個操作者對各個零件進行r次測量的極差Raj,Rbj,Rcj;j=1,2,......,N;(2)計算每個操作者的平均極差Ra,Rb,Rc,......,Rm;(3)總平均極差R（Ra+Rb+...+Rm)/M;(4)計算控制限UCLR=RD4

LCLR=RD3D3，D4可根據(jù)試驗次數(shù)r查表，當r<7時，D3=0。28=（4）數(shù)據(jù)處理-極差計算(1)分別計算每個操作者對各個零件28jj值jjj值=j

（5）數(shù)據(jù)處理-均值計算(1)求出各人各零件的均值Aj,Bj,C,......,M(2)求出所有人各零件的均X=

1M(Aj+Bj+C+...+M)(3)求出各人所有零件的均XA,XB,XC,......,XM例如XA=

1N(A1+A2+......+AN)(4)總均值

1M(Xa+Xb+Xc......+XM)(5)求各人均值中最大值與最小值之差，認為XDIEF=MaxX?MinX(6)求各零件均值中最大值與最小值之差，認為RP=MaxXj?MinX29jj值jjj值=j （5）數(shù)據(jù)處理-均值計算Aj,B29111

（6）結果分析?以下計算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎，即變差

=5.15σ?重復性EV=R×K當試驗次數(shù)

r=3,K

r=2,K=3.05=4.4530111 （6）結果分析EV=R×K當試驗次數(shù)30007.5

（6）結果分析重復性示例：評價人1評價人2零件試驗

1 21 217 2162 220 2163 217 2164 214 2125 216 2191 216 2192 216 2163 216 2154 216 2125 220 220

3平均值 極差

216216.3 1.0

218218.0 4.0

216216.3 1.0

212212.7 2.0

220218.3 4.0

X216.3

220218.3 4.0

220217.3 4.0

216215.7 1.0

212213.3 4.0

220220.0 0.0

X216.9R圖控制

限

R=2.5UCLR=R*D4=LCLR=R*D3=6.40.0子組內觀察次數(shù)

2 3D3

D43.267控制圖常數(shù)2.575零件變差試驗次數(shù)σe=R/d2 m=3g1

m 21.41

31.91g5

m 21.19

31.74g9

m 21.16

31.72

零件數(shù)量*評價人g=10 d2=1.72(查表)零件變差σe=2.5/1.72=1.452341.281.231.211.811.771.756781.181.171.171.731.731.721011121.161.161.151.721.711.71重復性=5.15σe=平均極差分布的d2值31007.5 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗123312)

（6）結果分析?再現(xiàn)性AV=(XDIFF×K2)?(EV2

Nr其中K2=5.15/d2,d2取決于m.其中N——零件數(shù)，r——試驗數(shù)當評價人數(shù)m=2時，K2=3.65m=3時，K2=2.70若根號內為負值，則AV=0322) （6）結果分析AV=(XDIFF32

（6）結果分析再現(xiàn)性示例：評價人1評價人2零件試驗

1 21 217 2162 220 2163 217 2164 214 2125 216 2191 216 2192 216 2163 216 2154 216 2125 220 220

3平均值 極差

216216.3 1.0

218218.0 4.0

216216.3 1.0

212212.7 2.0

220218.3 4.0

X216.3

220218.3 4.0

220217.3 4.0

216215.7 1.0

212213.3 4.0

220220.0 0.0

X216.9mmm平均值極差R0=216.9-216.3=0.6評價人數(shù)m=2 g=1(只有1個極差)評價人標準偏差=R0/d2=0.4再現(xiàn)性=5.15R0/d2=2.2g1234

21.411.281.231.21

31.911.811.771.75g5678

21.191.181.171.17

31.741.731.731.72

g 9101112

21.161.161.161.15

31.721.721.711.71

平均極差分布的d2值因量具變差影響了再現(xiàn)性的估計值，必須減去重復性部分來校正。校正過的再現(xiàn)性=(5.15R0/d2)2-(5.15σe)2/nr=1.0n=零件數(shù)量，r=試驗次數(shù)。校正的評價人標準偏差σ0=1.0/5.150.19

33 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗1234512333（6）結果分析?零件間變差（PV）零件間變異：是指同一人或不同人使用同一量具測量不同零件之相同特性所得之變異。PV=Rp×K3其中:Rp為樣品的平均值極差,K3=5.15/d2注:d2取決于零件數(shù)(n)當n=10時,d2=1.6234（6）結果分析?零件間變差（PV）零件間變異：是指同一人34

（6）結果分析零件間變差示例：評價人1評價人2零件試驗

1 2 3

平均值 極差

1 217 216 216216.3 1.0

2 220 216 218218.0 4.0

3 217 216 216216.3 1.0

4 214 212 212212.7 2.0

5 216 219 220218.3 4.0

1 216 219 220218.3 4.0

2 216 216 220217.3 4.0

3 216 215 216215.7 1.0

4 216 212 212213.3 4.0

5 220 220 220220.0 0.0平均值217.3217.7216.0213.0219.2極差RP6.2m零件間的標準偏差σP=RP/d2

零件數(shù)m=5 g=1(只有1個極差)

σP=6.2/2.48=2.50零件間變差PV=5.15*σP=12.88g1234

21.411.281.231.21

31.911.811.771.752.242.152.122.114

52.482.402.382.37

62.672.602.582.57平均極差分布的d2值

35 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗 1 2 3 435（6）結果分析?參數(shù)表:36（6）結果分析?參數(shù)表:36362222

（6）結果分析?測量系統(tǒng)雙性（R&R）R&R=(EV)+(AV)?總變差(TV)TV=(R&R)+(PV)372222 （6）結果分析R&R=(EV)+(A37（6）結果分析?測量系統(tǒng)GR&R(%R&R):(GaugeReproducebilityandRepeatability)%R&R=100(R&R/TV)ＧＲ＆Ｒ示例38（6）結果分析?測量系統(tǒng)GR&R(%R&R):(Gaug38（6）結果分析?%R&R可接受的條件是：?數(shù)值<10%的誤差測量系統(tǒng)可接受?10%<數(shù)值<30%的誤差測量系統(tǒng)可接受或不接

受，決定于該測量系統(tǒng)之重要性、量具成本、 修理所需費用等因素，可能是可接受的?數(shù)值>30%的誤差測量系統(tǒng)不能接受，須予 以改進。進行各種努力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必 要時更換量具或對量具重新進行調整，并對 以前所測量的庫存品再抽查檢驗，如發(fā)現(xiàn)庫 存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨，通知客 戶，協(xié)調處理對策39（6）結果分析?%R&R可接受的條件是：?數(shù)值<10%的39（6）結果分析?當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時–量具的結構需再設計增強–量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善–量具應加以保養(yǎng)40（6）結果分析?當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)40（6）結果分析?當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)時–作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應加強教育,作業(yè)標準應再明確訂定或修訂–可能需要某些夾具協(xié)助操作員,使其更具一致性的使用量具–量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析,并作記錄41（6）結果分析?當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)41（7）線性分析線性：?在測量儀器的工作范圍內選擇一些零件可確定線性。 這些被選零件的偏倚由基準值與測量觀察平均值之 間的差值確定。?正如在偏倚研究中一樣，零件的基準值可由工具室 或全尺寸檢驗設備確定。在操作范圍內選取的那些 零件由一個或多個評價人測量，確定每一零件的觀 察平均值，基準值與觀察平均值之間的差值為偏 倚，要確定各個被選零件的偏倚。線性圖就是在整 個工作范圍內的這些偏倚與基準值之間描繪的。42（7）線性分析線性：?在測量儀器的工作范圍內選擇一些零件42（7）線性分析?線性示例:某工廠領班對確定某測量系統(tǒng)的線性感興趣?；谠撨^程變差，在測量系統(tǒng)工作范圍內選定五個零件。通過全尺寸檢驗設備測量每個零件以確定它們的基準值。然后一位評價人對每個零件測量12次。零件隨機抽取，每個零件平均值與偏倚平均值的計算如下表所示。零件偏倚由零件平均值減去零件基準值計算得出。43（7）線性分析?線性示例:某工廠領班對確定某測量系統(tǒng)的線43偏倚2R2=2（7）線性分析

零件基準值

1 2 3

12.002.702.502.40

24.005.103.904.20

36.005.805.705.90

48.007.607.707.80

510.00 9.10 9.30 9.500.600.400.20線性圖試驗4562.502.702.305.003.803.905.906.006.107.707.807.809.309.409.50

0.00

0.00-0.202.004.006.008.0010.0012.00次數(shù)7892.502.502.403.903.903.906.006.106.407.807.707.809.509.509.60-0.40-0.6010112.402.604.004.106.306.007.507.609.209.30-0.80基準值122.403.806.107.709.40最佳擬合這些點的線性回歸直線及該直線的擬合優(yōu)度（R）計算如下：零件均值2.49

基準值2.00

偏倚

0.494.134.000.126.036.000.02

7.71 8.00-0.29

9.3810.00-0.62y＝b＋ax式中：x＝基準值

y＝偏倚

a＝斜率極差0.401.300.700.300.50a=∑xy-(∑x*∑y/n) ∑x2-(∑x)2/n=-0.13167偏倚=b＋ax=0.7367-0.1317*基準值b=∑y/n-a*(∑x/n)=0.7367斜率越低，線性越好。

(∑xy-(∑x*∑y/n))2x-(∑x)2/n)×(∑y2-(∑y)2=0.97790744偏倚2R2=2（7）線性分析 零件 1 2 3 4 44計量型測量系統(tǒng)研究45計量型測量系統(tǒng)研究4545計數(shù)型量具?就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足限件則接受該零件否則拒收。?計數(shù)型量具只能指示該零件被接受或拒收。?計數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法有：1）小樣法；2）大樣法。46計數(shù)型量具?就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足46（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)?先選取20個零件來進行。?選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件。?在選取20個零件時，必須有一些零件稍許高或低于規(guī)范限值。?所有的測量結果(每個零件測4次)一致則接受該量 具，否則應改進或重新評價該量具，如果不能改進 該量具，則不能被接受并且應找到一個可接受之替 代測量系統(tǒng)（續(xù)）47（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)?先選取20個47（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)?當為不能接受時，可能有但不限于下列情況，并應采取相對應的措施–儀器性能不穩(wěn)定，檢查并修理或更換儀器；–對測量者進培訓，提高測量者測量水平；–量具的夾緊或定位裝置需要改進。（續(xù)）48（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)?當為不能接受48（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)GO/NOGO示例:橡膠軟管內徑通過／不通過塞規(guī)49（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)GO/NOGO示49????大樣法分析對于某計數(shù)型量具，用量具特性曲線的概念來進行量具研究，GPC是用于評價量具的重復性和偏倚；這種量具研究可用于單限值和雙限值量具；對于雙限值量具，假定誤差是線性一致的，只需檢查一個限值。一般地，計數(shù)型量具研究包括獲得多個被選零件的基準值。這些零件經過多次(m)評價，連同接受總次數(shù)(a)，逐個零件地記錄，從這些結果就能做估計重復性和偏倚。50????大樣法分析對于某計數(shù)型量具，用量具特性曲線的概念來進50分析步驟?選取零件；最根本的是已知研究中所用零件的基準值。應 盡可能按實際情況等間隔選取八個零件，其最大和最小值 應代表該過程范圍；?八個零件必須用量具測量m=20，并記錄接受的次數(shù)(a)；?對于整個研究，最小的零件必須a=0，最大的零件a=20，記錄接受的次數(shù)(a)。其余1<a<19；?如果不滿足這些準則，必須用量具測量更多的已知其基準值的零件(X)；?如果不滿足上述零件這些點可選在量具研究已測量的零件測量中間點；?一直重復以上直到滿足上述要求。51分析步驟?選取零件；最根本的是已知研究中所用零件的基準值51??a?0.5'?a?m??a??''計算Kappa值?a+0.5a??m,ifm<0.5,a≠0?pa?,if>0.5,a≠0??m?0.5,if=0.5?m?a=0setpa=0.025a=20setpa=0.97552??a?0.5'?52

計算偏倚Bias=XT(atPa'=0.5)?LowerlimitRepeatability=XT(atPa'=0.975)?XT(atPa'=0.005) 1.081.08isanadjustmentfactor

1.08是個判斷因子

53 計算偏倚Repeatability=XT(atPa53確定偏倚是否明顯偏離“0”t=

31.3×BiasrepeatabilityIfthiscalculatedvalueisgreaterthan2.093(0.025,19)thenthebiasissignificantly differetfromzero.

如果計算結果遠大于2.093（0.025,19），那么偏倚明 顯偏離“0”

54確定偏倚是否明顯偏離“0”t= 31.3×BiasIf5401358

大樣法示例計數(shù)型量具用于測量容差為+-0.010的一個尺寸，該量具是一個線端自動檢查量具，為完成計數(shù)研究，8個零件用該量具各自測量20次，這8個零件基準值從-0.016至-0.008。各零件接受次數(shù)為：

XT-0.0160-0.0150-0.0140-0.0130-0.0120-0.0110-0.0105-0.0100-0.0080

a16182020

Pa0.0250.0750.1750.2750.4250.7750.8750.9751.0005501358 大樣法示例受次數(shù)為： XT a Pa5555PaPa&Xt圖1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0-0.016-0.015-0.014-0.013-0.012-0.011-0.010-0.009-0.008Xt56PaPa&Xt圖1.0-0.016-0.01556Pa

回歸圖

RegressionPlot

Y=2.31411+148.192X R-Sq=0.9251.00.50.0-0.016-0.015-0.014-0.013-0.012-0.011-0.010-0.009-0.008Xt

57Pa 回歸圖-0.016-0.015-0.014-0.057=所以明顯的偏離零，可能須加補正值或不適用

計算結果Bias=?0.0123?(?0.010)=?0.0023R=?0.0084?(?0.0163) 1.08=0.0073t=31.3Bias31.3×0.0023

R0.0073=9.86=所以明顯的偏離零，可能須加補正值或不適用 計算結果R=?58TS16949：MSA測量系統(tǒng)分析培訓1TS16949：MSA測量系統(tǒng)分析培訓159???????????課程大綱

測量系統(tǒng)分析的意義和目的； 測量系統(tǒng)分析的定義： 測量系統(tǒng)、量具、測量、測量過 程；?測量系統(tǒng)分析的基礎知識：

1）、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性：偏倚、 重復性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性、 分辨力

2）、理想的測量系統(tǒng)計量型測量系統(tǒng)的分析方法

1）偏倚

2）穩(wěn)定性

3）線性

4）重復性和再現(xiàn)性（R&R）計數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法

1）小樣法

2）大樣法3）、測量系統(tǒng)的共同特性4）、測量系統(tǒng)的評定步驟和準備

2???????????課程大綱 測量系統(tǒng)分析的意義和目的；60測量的重要性人機法環(huán)測量合格原料過程活動測量結果

不合格?如果測量出現(xiàn)問題，那么合格的產品可能被判為不合 格，不合格的產品可能被判為合格，此時便不能得到真 正的產品或過程特性。?因此，要保證測量結果的準確性和可信度。

3測量的重要性人機法環(huán)測量合格原料過程活61

測量誤差Y=x+ε測量值＝真值+測量誤差戴明說沒有真一致值的存在

4 測量誤差測量值＝真值+測量誤差戴明說沒有真一致值的存在62???????5

測量誤差的來源分辨能力精密度準確度(重復性)(偏差)?損壞不同儀器和夾具間的差異

不同使用人員的差異 使用不同的方法所造成差異 不同環(huán)境所造成的差異(再現(xiàn)性)???????5 測量誤差的來源精密度(重復性)?損壞 不同63測量的變異說明工件+(零件)儀器+(量具)

彈性變形 清潔度溯源性

隱藏的幾何形狀制造設計 維護測量系標準統(tǒng)穩(wěn)定性 振動 熱膨脹

照明 壓力溫度經驗培訓

理解 體力溫度變異性環(huán)境人員6測量的變異說明工件+(零件)儀器+(量具) 彈性變形 隱藏的64為什么要進行測量系統(tǒng)分析?即使量具經過檢定或校準，由于人、機、料、法、環(huán)、測等五方面的原因，會帶來測量誤差。?檢測設備的檢定或校準不能滿足實際測量的需要。?滿足QS9000、ISO/TS16949標準的要求：ISO/TS16949:2009標準7.6.1規(guī)定：為分析出現(xiàn)在各種測量和試驗設 備系統(tǒng)測量結果的變差，必須進行適當?shù)慕y(tǒng)計研究。此要求必須適用 于在控制計劃中提及的測量系統(tǒng)。這些分析方法以及接收準則的使用 必須符合顧客的測量系統(tǒng)分析參考手冊。采用其他的分析方法和接受 準則必須獲得顧客的批準。7為什么要進行測量系統(tǒng)分析?即使量具經過檢定或校準，由于人65測量系統(tǒng)分析的目的?運用統(tǒng)計分析方法，確定測量系統(tǒng)測量結果的變差（測量誤差），了解變差的來源。?確定一個測量系統(tǒng)的質量，并且為測量系統(tǒng)的改進提供信息。?保證所用統(tǒng)計分析方法及判定準則的一致性。8測量系統(tǒng)分析的目的?運用統(tǒng)計分析方法，確定測量系統(tǒng)測量結66測量系統(tǒng)的基本知識和概念?術語?測量系統(tǒng)及其統(tǒng)計特性?分辨力、穩(wěn)定性、偏倚、重復性、再現(xiàn)性、線性?理想的測量系統(tǒng)?測量系統(tǒng)的共同特性?測量系統(tǒng)的評定步驟和準備9測量系統(tǒng)的基本知識和概念?術語?測量系統(tǒng)及其統(tǒng)計67

術語?測量：賦值給具體事物以表示他們之間的關系。而 賦予的值定義為測量值。?量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經常用來特 指用在車間的裝置，包括用來測量合格／不合格的 裝置。?測量系統(tǒng)：用來對被測量特性賦值的操作、程序、 量具、設備、軟件以及操作人員的集合。10 術語1068測量系統(tǒng)的組成人操作人員測量系統(tǒng)機料法環(huán)

量具/測量設備/工裝被測的材料/樣品/特性 操作方法、操作程序 工作的環(huán)境11測量系統(tǒng)的組成人操作人員測量機 量具/測量設備/工裝1169

測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性?通常使用測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來衡量測量系統(tǒng)的質 量：1）分辨力2）偏倚3）重復性4）再現(xiàn)性5）線性6）穩(wěn)定性DiscriminationBiasRepeatabilityReproducibilityLinearityStability12 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性1）分辨力Discrimination70

分辨力（率）?定義：指測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極小變化的 能力。?傳統(tǒng)是公差范圍的十分之一。建議的要求是總過程6σ(標 準偏差)的十分之一。10T3013 分辨力（率）10T301371分辨力（率）

分辨力差12345分辨力好1234514分辨力（率）12345分辨力好123451472

偏倚基準值偏倚?偏倚：是測量結果的觀測 平均值與基準值的差值。

?基準值的取得可以通過采 用更高級別的測量設備進 行多次測量，取其平均值 來確定。觀測平均值

15 偏倚偏倚?偏倚：是測量結果的觀測 ?基準值的取得可73

重復性重復性是由一個評價人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得重復性

真值

重復性好

均值的測量值變差。

真值

重復性差

均值16 重復性重復性的測量值變差。1674再現(xiàn)性操作者C?再現(xiàn)性是由不同的評價 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。

操作者B操作者A再現(xiàn)性再現(xiàn)性好真值

真值再現(xiàn)性差17再現(xiàn)性操作者C?再現(xiàn)性是由不同的評價 器，測量同一零件75穩(wěn)定性穩(wěn)定性：是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內測量同一基 準或零件的相同特性時獲得的測量值的總變差。穩(wěn)定性時間2時間118穩(wěn)定性穩(wěn)定性：是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內測量同一基穩(wěn)定性時間276

線性線性是在量具預期的工作范圍內，偏倚值的差值：

可以用整個儀器量程范圍內的偏移之差（或偏差）的量度來 度量樣本的線性度。如果偏移在整個量程范圍內不變，則具 有很好的線性度。基準值基準值觀測平均值量程觀測平均值19 線性基準值基準值觀測平均值量程觀測平均值1977平線性

此時線性度是個問題有偏倚偏移觀測的無偏倚.0001

.001測量單元.01.1此時線性度不是個問題均值偏移基準值.0001.001.01.1測量單元20平線性有偏倚偏移觀無偏倚.0001 .001.01.1此時線78測量系統(tǒng)的分析?測量系統(tǒng)的變差類型：偏倚、重復性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、線性?測量系統(tǒng)特性可用下列方式來描述：1）位置：穩(wěn)定性、偏倚、線性。2）寬度或范圍：重復性、再現(xiàn)性。21測量系統(tǒng)的分析?測量系統(tǒng)的變差類型：偏倚、重復性、再現(xiàn)性79位置和寬度標準值

位置寬度位置 寬度22位置和寬度標準值 位置位置2280理想的測量系統(tǒng)理想的測量系統(tǒng)在每次使用時：?應只產生“正確”的測量結果。?每次測量結果總應該與一個標準值相符。?一個能產生理想測量結果的測量系統(tǒng)， 應具有零方差、零偏倚和所測的任何產 品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性。23理想的測量系統(tǒng)理想的測量系統(tǒng)在每次使用時：?應只產生“正81測量系統(tǒng)所應具有的特性?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 變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。 這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性；?測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異??；?變異應小于公差帶；?測量精密應高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者， 一般來說，測量精度是過程變異和公差帶兩者中精度較 高者的十分之一；?測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真 的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應小于過程變差和公 差帶兩者中的較小者。24測量系統(tǒng)所應具有的特性?測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意82??測量系統(tǒng)的評定第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。主要有二個目的：1）確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。2）發(fā)現(xiàn)種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用的環(huán)境要求。第二階段：目的是在驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。常見的量具R&R分析是其中的一種試驗型式。25??測量系統(tǒng)的評定第一階段：明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)是83計量型測量系統(tǒng)研究26計量型測量系統(tǒng)研究2684

計量型測量系統(tǒng)研究作業(yè)步驟： （1）確定M名操作者A、B、C……，選定N個被測零 件，按1、2、……，編號。被選定零件盡可能反映 整個過程的變差。 （2）測取數(shù)據(jù)：A以隨機順序測取所有數(shù)據(jù)并記錄 之，B、C在不知他人測量結果的前提下，以同樣方 法測量各零件的數(shù)據(jù)并記錄之。 （3）再以隨機順序重復上述測量r次(如2～3次)27 計量型測量系統(tǒng)研究2785=（4）數(shù)據(jù)處理-極差計算(1)分別計算每個操作者對各個零件進行r次測量的極差Raj,Rbj,Rcj;j=1,2,......,N;(2)計算每個操作者的平均極差Ra,Rb,Rc,......,Rm;(3)總平均極差R（Ra+Rb+...+Rm)/M;(4)計算控制限UCLR=RD4

LCLR=RD3D3，D4可根據(jù)試驗次數(shù)r查表，當r<7時，D3=0。28=（4）數(shù)據(jù)處理-極差計算(1)分別計算每個操作者對各個零件86jj值jjj值=j

（5）數(shù)據(jù)處理-均值計算(1)求出各人各零件的均值Aj,Bj,C,......,M(2)求出所有人各零件的均X=

1M(Aj+Bj+C+...+M)(3)求出各人所有零件的均XA,XB,XC,......,XM例如XA=

1N(A1+A2+......+AN)(4)總均值

1M(Xa+Xb+Xc......+XM)(5)求各人均值中最大值與最小值之差，認為XDIEF=MaxX?MinX(6)求各零件均值中最大值與最小值之差，認為RP=MaxXj?MinX29jj值jjj值=j （5）數(shù)據(jù)處理-均值計算Aj,B87111

（6）結果分析?以下計算的變差均以99%的正態(tài)概率為基礎，即變差

=5.15σ?重復性EV=R×K當試驗次數(shù)

r=3,K

r=2,K=3.05=4.4530111 （6）結果分析EV=R×K當試驗次數(shù)88007.5

（6）結果分析重復性示例：評價人1評價人2零件試驗

1 21 217 2162 220 2163 217 2164 214 2125 216 2191 216 2192 216 2163 216 2154 216 2125 220 220

3平均值 極差

216216.3 1.0

218218.0 4.0

216216.3 1.0

212212.7 2.0

220218.3 4.0

X216.3

220218.3 4.0

220217.3 4.0

216215.7 1.0

212213.3 4.0

220220.0 0.0

X216.9R圖控制

限

R=2.5UCLR=R*D4=LCLR=R*D3=6.40.0子組內觀察次數(shù)

2 3D3

D43.267控制圖常數(shù)2.575零件變差試驗次數(shù)σe=R/d2 m=3g1

m 21.41

31.91g5

m 21.19

31.74g9

m 21.16

31.72

零件數(shù)量*評價人g=10 d2=1.72(查表)零件變差σe=2.5/1.72=1.452341.281.231.211.811.771.756781.181.171.171.731.731.721011121.161.161.151.721.711.71重復性=5.15σe=平均極差分布的d2值31007.5 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗123892)

（6）結果分析?再現(xiàn)性AV=(XDIFF×K2)?(EV2

Nr其中K2=5.15/d2,d2取決于m.其中N——零件數(shù)，r——試驗數(shù)當評價人數(shù)m=2時，K2=3.65m=3時，K2=2.70若根號內為負值，則AV=0322) （6）結果分析AV=(XDIFF90

（6）結果分析再現(xiàn)性示例：評價人1評價人2零件試驗

1 21 217 2162 220 2163 217 2164 214 2125 216 2191 216 2192 216 2163 216 2154 216 2125 220 220

3平均值 極差

216216.3 1.0

218218.0 4.0

216216.3 1.0

212212.7 2.0

220218.3 4.0

X216.3

220218.3 4.0

220217.3 4.0

216215.7 1.0

212213.3 4.0

220220.0 0.0

X216.9mmm平均值極差R0=216.9-216.3=0.6評價人數(shù)m=2 g=1(只有1個極差)評價人標準偏差=R0/d2=0.4再現(xiàn)性=5.15R0/d2=2.2g1234

21.411.281.231.21

31.911.811.771.75g5678

21.191.181.171.17

31.741.731.731.72

g 9101112

21.161.161.161.15

31.721.721.711.71

平均極差分布的d2值因量具變差影響了再現(xiàn)性的估計值，必須減去重復性部分來校正。校正過的再現(xiàn)性=(5.15R0/d2)2-(5.15σe)2/nr=1.0n=零件數(shù)量，r=試驗次數(shù)。校正的評價人標準偏差σ0=1.0/5.150.19

33 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗1234512391（6）結果分析?零件間變差（PV）零件間變異：是指同一人或不同人使用同一量具測量不同零件之相同特性所得之變異。PV=Rp×K3其中:Rp為樣品的平均值極差,K3=5.15/d2注:d2取決于零件數(shù)(n)當n=10時,d2=1.6234（6）結果分析?零件間變差（PV）零件間變異：是指同一人92

（6）結果分析零件間變差示例：評價人1評價人2零件試驗

1 2 3

平均值 極差

1 217 216 216216.3 1.0

2 220 216 218218.0 4.0

3 217 216 216216.3 1.0

4 214 212 212212.7 2.0

5 216 219 220218.3 4.0

1 216 219 220218.3 4.0

2 216 216 220217.3 4.0

3 216 215 216215.7 1.0

4 216 212 212213.3 4.0

5 220 220 220220.0 0.0平均值217.3217.7216.0213.0219.2極差RP6.2m零件間的標準偏差σP=RP/d2

零件數(shù)m=5 g=1(只有1個極差)

σP=6.2/2.48=2.50零件間變差PV=5.15*σP=12.88g1234

21.411.281.231.21

31.911.811.771.752.242.152.122.114

52.482.402.382.37

62.672.602.582.57平均極差分布的d2值

35 （6）結果分析評價人1評價人2零件試驗 1 2 3 493（6）結果分析?參數(shù)表:36（6）結果分析?參數(shù)表:36942222

（6）結果分析?測量系統(tǒng)雙性（R&R）R&R=(EV)+(AV)?總變差(TV)TV=(R&R)+(PV)372222 （6）結果分析R&R=(EV)+(A95（6）結果分析?測量系統(tǒng)GR&R(%R&R):(GaugeReproducebilityandRepeatability)%R&R=100(R&R/TV)ＧＲ＆Ｒ示例38（6）結果分析?測量系統(tǒng)GR&R(%R&R):(Gaug96（6）結果分析?%R&R可接受的條件是：?數(shù)值<10%的誤差測量系統(tǒng)可接受?10%<數(shù)值<30%的誤差測量系統(tǒng)可接受或不接

受，決定于該測量系統(tǒng)之重要性、量具成本、 修理所需費用等因素，可能是可接受的?數(shù)值>30%的誤差測量系統(tǒng)不能接受，須予 以改進。進行各種努力發(fā)現(xiàn)問題并改正，必 要時更換量具或對量具重新進行調整，并對 以前所測量的庫存品再抽查檢驗，如發(fā)現(xiàn)庫 存品已超出規(guī)格應立即追蹤出貨，通知客 戶，協(xié)調處理對策39（6）結果分析?%R&R可接受的條件是：?數(shù)值<10%的97（6）結果分析?當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)時–量具的結構需再設計增強–量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善–量具應加以保養(yǎng)40（6）結果分析?當重復性(AV)變差值大于再現(xiàn)性(EV)98（6）結果分析?當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)時–作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應加強教育,作業(yè)標準應再明確訂定或修訂–可能需要某些夾具協(xié)助操作員,使其更具一致性的使用量具–量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析,并作記錄41（6）結果分析?當再現(xiàn)性(EV)變差值大于重復性(AV)99（7）線性分析線性：?在測量儀器的工作范圍內選擇一些零件可確定線性。 這些被選零件的偏倚由基準值與測量觀察平均值之 間的差值確定。?正如在偏倚研究中一樣，零件的基準值可由工具室 或全尺寸檢驗設備確定。在操作范圍內選取的那些 零件由一個或多個評價人測量，確定每一零件的觀 察平均值，基準值與觀察平均值之間的差值為偏 倚，要確定各個被選零件的偏倚。線性圖就是在整 個工作范圍內的這些偏倚與基準值之間描繪的。42（7）線性分析線性：?在測量儀器的工作范圍內選擇一些零件100（7）線性分析?線性示例:某工廠領班對確定某測量系統(tǒng)的線性感興趣?；谠撨^程變差，在測量系統(tǒng)工作范圍內選定五個零件。通過全尺寸檢驗設備測量每個零件以確定它們的基準值。然后一位評價人對每個零件測量12次。零件隨機抽取，每個零件平均值與偏倚平均值的計算如下表所示。零件偏倚由零件平均值減去零件基準值計算得出。43（7）線性分析?線性示例:某工廠領班對確定某測量系統(tǒng)的線101偏倚2R2=2（7）線性分析

零件基準值

1 2 3

12.002.702.502.40

24.005.103.904.20

36.005.805.705.90

48.007.607.707.80

510.00 9.10 9.30 9.500.600.400.20線性圖試驗4562.502.702.305.003.803.905.906.006.107.707.807.809.309.409.50

0.00

0.00-0.202.004.006.008.0010.0012.00次數(shù)7892.502.502.403.903.903.906.006.106.407.807.707.809.509.509.60-0.40-0.6010112.402.604.004.106.306.007.507.609.209.30-0.80基準值122.403.806.107.709.40最佳擬合這些點的線性回歸直線及該直線的擬合優(yōu)度（R）計算如下：零件均值2.49

基準值2.00

偏倚

0.494.134.000.126.036.000.02

7.71 8.00-0.29

9.3810.00-0.62y＝b＋ax式中：x＝基準值

y＝偏倚

a＝斜率極差0.401.300.700.300.50a=∑xy-(∑x*∑y/n) ∑x2-(∑x)2/n=-0.13167偏倚=b＋ax=0.7367-0.1317*基準值b=∑y/n-a*(∑x/n)=0.7367斜率越低，線性越好。

(∑xy-(∑x*∑y/n))2x-(∑x)2/n)×(∑y2-(∑y)2=0.97790744偏倚2R2=2（7）線性分析 零件 1 2 3 4 102計量型測量系統(tǒng)研究45計量型測量系統(tǒng)研究45103計數(shù)型量具?就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足限件則接受該零件否則拒收。?計數(shù)型量具只能指示該零件被接受或拒收。?計數(shù)型測量系統(tǒng)的分析方法有：1）小樣法；2）大樣法。46計數(shù)型量具?就是把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足104（8）GO/NOGO分析(小樣法分析)?先選取20個零件來進行。?選取二位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件。?在選取20個零件