測量系統(tǒng)分析 (MSA)

測量系統(tǒng)分析（MSA）MeasurementSystemsAnalysisISO/TS16949相關(guān)工具培訓教程講師：溫林華在TS推進或培訓過程中，您的任何建議或意見，請與項目推行小組隨時保持溝通（6773段鵬），或登錄力神質(zhì)量論壇http://qa-qsl/bbs

發(fā)起討論。

隨堂測試的答案會在考試完成后公布在質(zhì)量論壇。目錄前言測量系統(tǒng)的基本概念測量系統(tǒng)的基本要求通用指南試驗程序的選擇與制定評定測量系統(tǒng)的程序測量系統(tǒng)分析

一、前言測量系統(tǒng)分析是企業(yè)建立符合產(chǎn)品生產(chǎn)控制的測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作；測量系統(tǒng)分析為企業(yè)實施SPC所要求；測量系統(tǒng)分析報告是實施APQP和呈報PPAP中的重要資料。正確的選擇與運用測量系統(tǒng)，能保證以較低的成本獲得高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)。ISO/TS16949:7.6.1測量系統(tǒng)分析

為分析各種測量和試驗設(shè)備系統(tǒng)測量結(jié)果存在的變差，應(yīng)進行適當?shù)慕y(tǒng)計研究。此要求應(yīng)適用于在控制計劃提出的測量系統(tǒng)。所用的分析方法及接收準則，應(yīng)與顧客關(guān)于測量系統(tǒng)分析的參考手冊相一致。如果得到顧客的批準，也可采用其它分析方法和接收準則。

APQP:測量系統(tǒng)分析計劃小組應(yīng)制定測量系統(tǒng)分析計劃，至少應(yīng)包括量具的雙性、線性、偏倚和備用量具的相關(guān)性的職責；詳見MSA參考手冊。

關(guān)于手冊MSA參考手冊1990年由美國汽車工業(yè)行動集團（AIAG）發(fā)布,是評定測量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南；在第一版發(fā)布的基礎(chǔ)上進行了兩次修訂，現(xiàn)在有效的版本為第三版；MSA參考手冊的目的提供測量系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)和方法；主要關(guān)注的是對每個零件能重復讀數(shù)的測量系統(tǒng)；作為ISO/TS16949質(zhì)量管理體系標準的附屬文件；在呈報PPAP的實際應(yīng)用中，具體應(yīng)用需要顧客批準。二、幾個基本概念測量：賦值(或數(shù))給具體事物以表示它們之間關(guān)于特性的關(guān)系。賦值過程為測量過程，而賦予的值為測量值。量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，經(jīng)常指用在車間的裝置，包括通過/不通過裝置。測量系統(tǒng)：用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來獲得測量結(jié)果的整個過程。幾個基本概念測量系統(tǒng)的構(gòu)成：操作者設(shè)備軟件被測事物操作程序測量環(huán)境賦值數(shù)據(jù)（測量結(jié)果）關(guān)于測量數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)用途：用于對被測量事物的判斷；用于過程調(diào)整；確定在兩個或更多變量之間是否存在重要關(guān)系。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量由(在穩(wěn)定條件下運行的)某一測量系統(tǒng)多次測量結(jié)果得到的統(tǒng)計特性確定。其測量數(shù)據(jù)與其標準值比較,而確定其質(zhì)量“高”/“低”。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量最常用偏倚和方差來表示。理想是零偏倚、零方差。“低”的通常原因之一是數(shù)據(jù)變差太大，這是由于測量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的。管理一個測量系統(tǒng)是監(jiān)視和控制變差，以使測量系統(tǒng)產(chǎn)生可接受的數(shù)據(jù)。真值：零件的“實際”測量值。它是未知的和不可知的。但它是測量過程的目的，一般使用“基準值”代替。偏倚

：用來表示多次測量結(jié)果與基準值之差；其中，基準值可以通過更高級別的測量設(shè)備進行多次測量取其平均值來確定。基準值偏倚偏倚示意圖變差：用來表示在相同條件下進行多次重復測量結(jié)果的變異程度，常用測量結(jié)果的標準差σ或過程變差PV表示。

PV＝5.15σ0.99過程變差PV示意圖0.0050.005有些資料上把偏倚稱為準確度，把變差稱為精度，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)準確度和精度都要高;

下面的四個圖例說明偏倚和變差大小的狀態(tài)偏倚小、變差小偏倚大、變差小偏倚小、變差大偏倚大、變差大三、測量系統(tǒng)的基本要求

操作輸入輸出

測量過程

測量值分析測量決定測量過程

測量過程可用下圖表示：需要控制的過程測量過程示意測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性一個能產(chǎn)生“理想”的測量結(jié)果的測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性：

零方差；

零偏倚；

對所測的任何產(chǎn)品錯誤分類為零概率。這種理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在?，F(xiàn)時中測量系統(tǒng)應(yīng)具備的統(tǒng)計特性：足夠的分辨率和靈敏性測量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計受控。

統(tǒng)計受控，即統(tǒng)計穩(wěn)定性：在可重復條件下，測量系統(tǒng)的變差只能是由普通原因而不是特殊原因造成的。對于產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變異性小于公差；對于過程控制，測量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效分辨率并且小于制造過程變差。有效分辨率對于一個特定的應(yīng)用，測量系統(tǒng)對過程變差的靈敏性；產(chǎn)生有用的測量輸出信號的最小輸入值；總是以一個測量單位報告。測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性可能隨被測的項目變化而改變，測量系統(tǒng)的最大的（最壞）變差應(yīng)小于過程變差和規(guī)范控制限兩者中較小者。測量系統(tǒng)受隨機和系統(tǒng)變差源影響。這些變差源由普通原因和特殊原因造成，為此應(yīng)：

識別潛在的變差源；

排除(可能時)或監(jiān)控這些變差源。識別變差源的工具，如因果圖、故障樹圖等。測量系統(tǒng)誤差的主要要素：S(標準)、W(工件)、I(儀器)、P(人/程序)、E(環(huán)境)。實際的變差對一個特定的測量系統(tǒng)的影響是唯一的。圖2為一張潛在的變差源因果圖，可作為研究測量系統(tǒng)變差源思考的起點。標準測量系統(tǒng)變異性儀器+(量具)維護敏感性均勻性重復性再現(xiàn)性

人員

環(huán)境照明幾何相容性照明陽光人工的人空氣流熱膨脹零件穩(wěn)定-系統(tǒng)部件溫度循環(huán)本位的和周圍的壓力人機工程空氣污染振動教育的體力的可操作定義目視標準程序態(tài)度經(jīng)驗教訓理解標準p.m設(shè)計確認

-夾緊

-定位

-測量點

-測量傳感器制造變差制造公差制造穩(wěn)定性標準熱膨脹系數(shù)彈性性質(zhì)朔源性

工件(零件)彈性變形物質(zhì)支持特性彈性性質(zhì)可操作定義隱藏的幾何尺寸內(nèi)部相關(guān)特性清潔度充分的數(shù)據(jù)設(shè)計一致性放大接觸幾何尺寸變形影響線性穩(wěn)定性堅定性假設(shè)使用測量系統(tǒng)誤差：所有變差源的累積影響構(gòu)成了測量系統(tǒng)的輸出值，有時稱為“誤差”。測量系統(tǒng)的變異性影響被測對象的測量結(jié)果，因此相同零件的重復讀數(shù)產(chǎn)生不同或相同的結(jié)果。讀數(shù)之間不同是由于普通和特殊原因造成的。對不同變差源的影響應(yīng)經(jīng)過短期和長期評估：測量系統(tǒng)的能力是短期時間的測量系統(tǒng)（隨機）誤差。由線性、一致性、重復性和再現(xiàn)性誤差合成的定量值；測量系統(tǒng)的性能是所有變差源隨時間的影響。通過確定過程是否受控，對準目標(無偏倚)，且在預(yù)期結(jié)果的范圍有可接受的變差(量具GRR)。測量對決策的影響測量零件后的活動之一是確定零件的狀態(tài)：一種是確定零件可接受(在公差內(nèi))/不可接受(在公差外)；另一種是把零件進行規(guī)定的分類：合格品的分級；進一步分類可能是可返工的、可返修的或報廢的。按產(chǎn)品控制原理，這樣的分類是測量零件的主要原因-零件是否在明確的目錄之內(nèi)。按過程控制原理，焦點是零件變差，是由過程中的普通原因還是特殊原因造成的。控制原理和驅(qū)動興趣點取決于測量系統(tǒng)誤差：零件重復讀數(shù)所有變差受量具的重復性和再現(xiàn)性影響。研究的前提：測量過程是統(tǒng)計受控且是零偏倚(對準目標)。無論測量的零件變差分布與規(guī)范控制限是否交叉，作出的決定會有風險：Ⅰ型錯誤:生產(chǎn)者風險或誤發(fā)警報，既好的會被判為壞的;Ⅱ型錯誤:消費者風險或漏發(fā)警報，既壞的會被判為好的。相對公差，作出錯誤的決定的潛在因素是系統(tǒng)誤差與公差交叉注：Ⅰ壞零件總是稱壞的；對于產(chǎn)品狀況，目標是最大限度地作出正確決定，有兩種選擇：改變生產(chǎn)過程：減少過程變差，沒有零件產(chǎn)生在Ⅱ區(qū)；改變測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減少Ⅱ區(qū)面積，生產(chǎn)的零件將在Ⅲ區(qū)，可能最大限度降低作出錯誤決定的風險。Ⅰ

目

標

ⅡⅡⅠ

Ⅲ

上限

下限Ⅱ可能作出潛在錯誤決定；?Ⅲ好零件總是合格的。在設(shè)計和采購測量儀器或測量系統(tǒng)之前策劃是關(guān)鍵，其做出的決定將影響測量設(shè)備的方向和選擇，為此應(yīng)明確：測量過程的目的和如何進行測量。測量壽命周期測量壽命周期概念表達當一個人研究和改進過程時，測量方法會隨著時間改變的信心。測量過程設(shè)計選擇的準則

在采購測量系統(tǒng)之前，應(yīng)制定測量過程的詳細工程概念。指南如下：小組應(yīng)評價系統(tǒng)（總成）或零件的設(shè)計并識別重要特性；利用量具DFMEA和(測量能力)過程FMEA，制定維護和校準計劃；用流程圖表示零件總成或零件的制造關(guān)鍵過程步驟，確定每一步驟的輸入和輸出。以利于制定測量計劃、測量類型清單；對于復雜的測量系統(tǒng)，流程圖由測量過程組成。評價一個測量系統(tǒng)，應(yīng)考慮三個基本問題：測量系統(tǒng)要有足夠的分辨力測量系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)要保持統(tǒng)計穩(wěn)定性

測量系統(tǒng)要具有線性

測量系統(tǒng)的分辨力測量系統(tǒng)的分辨力是指測量系統(tǒng)檢出并如實指示被測特性中極小變化的能力。

每個測量系統(tǒng)都有自己的分辨力，在分辨力范圍內(nèi)，該測量系統(tǒng)能識別零件之間的差別，但在分辨力范圍內(nèi)之外，該系統(tǒng)將無能為力。沒有一個測量系統(tǒng)能識別一切被測特性。

一個測量系統(tǒng)被選用，它一定具備有足夠的分辨力。這里足夠是指：測量系統(tǒng)的波動比制造過程的波動小，最多為后者的1/10；

測量系統(tǒng)的波動小于公差限，最多為公差限的1/10。若波動大小用各自的標準差表示，其中：σ表示測量系統(tǒng)的標準差σ1表示制造過程的標準差d表示公差限則一個測量系統(tǒng)具有足夠的分辨力是指：σ≤min｛σ1/10，d/10｝如果測量系統(tǒng)沒有足夠的分辨力，就不能定量的表示單個零件的特性值，也不能識別制造過程所發(fā)生的波動，這時，應(yīng)放棄使用該測量系統(tǒng)，而改用更好的測量系統(tǒng)，使它具有足夠的分辨力。有時使用分辨力過高的測量系統(tǒng)意味著浪費。

測量系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)要保持統(tǒng)計穩(wěn)定性這是一項基本要求。評價測量系統(tǒng)是否保持統(tǒng)計穩(wěn)定性可用x-R控制圖。因為測量系統(tǒng)可以看成一個制造（數(shù)據(jù)的）過程，因此用于判斷過程穩(wěn)定性的各種過程控制圖都可以用來評價測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性(或漂移):是測量系統(tǒng)在某一段時間內(nèi)，測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量總變差?；蛘哒f是偏倚隨時間的變化。時間參考值（基準值）考察其穩(wěn)定性具體操作如下：

選定標準件或標準樣品，在選定的時間點上對其進行重復測量作控制圖分析控制圖，看有無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)考察過程變差是否符合要求測量系統(tǒng)要具有線性

測量系統(tǒng)的線性是指在其量程范圍內(nèi)，偏倚應(yīng)是基準值的線性函數(shù)。

在量程較低的地方（基準值?。幸∫恍?，在量程較高的地方（基準值大）偏倚可以大一些（如圖）

在量程內(nèi)對測量系統(tǒng)的偏倚要求基準值偏倚較小基準值偏倚較大觀測的平均值位于量程較低部位觀測的平均值位于量程較高部位小量程大量程四、通用指南評定前的兩個步驟:驗證在適當?shù)奶匦晕恢谜跍y量正確的變量：

若適用還要驗證夾緊和鎖緊；識別和測量相互依賴的任何關(guān)鍵的環(huán)境因素。確定測量系統(tǒng)具有可接受的統(tǒng)計特性：明確數(shù)據(jù)的使用，以確定統(tǒng)計特性；統(tǒng)計特性確定之后，應(yīng)對測量系統(tǒng)進行評定，以便了解它實際上是否具有這些特性。評定工作的階段第1階段：確定測量系統(tǒng)是否滿足需要。

通過試驗確定系統(tǒng)是否具有所需的統(tǒng)計特性；

通過試驗找出對系統(tǒng)有顯著影響的環(huán)境因素，以確定對使用環(huán)境的要求。

第2階段：通過試驗驗證系統(tǒng)能否持續(xù)地具備所需的統(tǒng)計特性常見的量具的雙性（R&R）是本階段試驗的一種形式這些試驗通常作為機構(gòu)正常校準程序、維護程序和計量程序的一部分日常工作進行五、選擇/制定試驗程序選擇/制定一個評定測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性的試驗方案應(yīng)考慮的問題：采用哪一級的計量用標準，能否可溯源到國家標準。對于第二階段（R&R）的試驗應(yīng)使用盲測法。盲測法：在實際測量的環(huán)境下，在操作者事先不知道正在對該測量系統(tǒng)進行評定的條件下，所進行的測量。試驗成本；試驗所需的時間；沒有被普遍接受的術(shù)語應(yīng)作出可操作的定義，如，準確度、精密度、重復性和再現(xiàn)性。兩個測量系統(tǒng)的對比試驗。確定第二階段試驗的頻次：這應(yīng)由單個測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性及其對設(shè)施的影響和使用該設(shè)施的用戶決定。六、評定測量系統(tǒng)的程序

程序的涉及范圍

測量系統(tǒng)程序用于評定以下統(tǒng)計特性：重復性、再現(xiàn)性、偏倚性、穩(wěn)定性及線性

這些程序有時通稱“量具R&R”程序。因為它經(jīng)常用來評價再現(xiàn)性與重復性兩項統(tǒng)計特性

測量系統(tǒng)的評價試驗還應(yīng)包括研究其它因素（如溫度、光線等）對系統(tǒng)變差的影響

評價一個測量系統(tǒng)需要確定的三個基本問題

否有足夠的分辨率

時間變化是否保持穩(wěn)定

統(tǒng)計性能在預(yù)期范圍內(nèi)是否一致，用于過程控制是否可接受

測量系統(tǒng)變差的五種形式

偏倚重復性再現(xiàn)性穩(wěn)定性線性測量過程變差對多數(shù)測量過程而言，測量變差通常被描述為正態(tài)分布。正態(tài)概率被設(shè)想成測量系統(tǒng)分析的標準方法。特點，如圖：測量過程變差可分為：位置變差；寬度變差。位置（數(shù)據(jù)的中心傾向）寬度（數(shù)據(jù)的分散程度）圖1.5-3正態(tài)分布位置變差

偏倚穩(wěn)定性線性寬度變差重復性再現(xiàn)性偏倚（準確度）準確度通用概念：在測量過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)下，一個或多個測量結(jié)果的平均值與一個參考值之間一致的接近程度。在一些組織中準確度和偏倚互相使用。使用準確度這個術(shù)語時包含了偏倚和重復性的含義。偏倚偏倚是對同樣的零件的同樣特性，真值(基準值)和觀測到的測量平均值的差值。偏倚

基準值偏倚圖6.1：偏倚造成過分偏倚的可能原因儀器需要校準；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；磨損或損壞基準，基準出現(xiàn)誤差；校準不當或調(diào)整基準的使用不當；儀器質(zhì)量差——設(shè)計或一致性不好；線性誤差；應(yīng)用錯誤的量具；不同的測量方法——設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；測量錯誤的特性；(量具或零件)變形；環(huán)境——溫度、濕度、振動、清潔的影響；違背假定，在應(yīng)用常量上出錯；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤(易讀性、視差)。重復性重復性：由一個評價人，采用相同的測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差。重復性是設(shè)備本身固有的變差或性能。重復性一般指儀器的變差(EV)，事實上它是從規(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(shè)）時，對于重復性最好的定義是系統(tǒng)內(nèi)部變差。重復性參考值影響重復性的原因零件(樣品)：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性；儀器：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障、質(zhì)量差或維護不當；基準：質(zhì)量、級別、磨損；方法：在設(shè)置、技術(shù)、零件調(diào)整、夾持、夾緊、點密度的變差；評價人：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗、操作技能/培訓、感覺、疲勞；環(huán)境：溫度、濕度、振動、亮度、清潔度的短期起伏變化；違背假定：穩(wěn)定、正確操作；儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)定性，一致性不好；應(yīng)用錯誤的量具；(量具或零件)變形、硬度不足；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差(易讀性、視差)。

再現(xiàn)性：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；傳統(tǒng)上，把再現(xiàn)性看作“評價人之間”的變差(AV)；再現(xiàn)性也被看作是系統(tǒng)之間或測量條件之間的平均變差；ASTM的定義，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。評價人AC再現(xiàn)性B影響再現(xiàn)性的潛在原因零件(樣品)之間：使用同樣的儀器、同樣的操作者和方法時，當測量零件的類型為A、B、C時的均值差；儀器之間：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器A、B、C等的均值差。在這種研究情況下，再現(xiàn)性錯誤常與方法/操作者混淆；標準之間；測量過程中不同的設(shè)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、零件調(diào)整、夾持或夾緊方法等導致的均值差；評價人(操作者)之間：評價人A、B、C等的培訓、技術(shù)、技能和經(jīng)驗不同導致的均值差；環(huán)境之間：在第1、2、3等時間段內(nèi)測量,由環(huán)境循環(huán)引起的均值差；違背研究中的假定；儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性；操作者培訓效果;

應(yīng)用——零件尺寸、位置、觀察誤差(易讀性、視差)。穩(wěn)定性穩(wěn)定性(或漂移):是測量系統(tǒng)在某一段時間內(nèi)，測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量總變差。或者說是偏倚隨時間的變化。時間參考值（基準值）影響穩(wěn)定性的原因儀器需要校準，校準時間間隔要縮短；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；正常老化/退化；缺乏維護-——通風、動力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔；磨損或損壞基準，基準出現(xiàn)誤差；校準不當/調(diào)整基準的使用不當；儀器質(zhì)量差——設(shè)計或一致性不好；儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性；不同的測量方法-——設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；(量具或零件)變形；環(huán)境變化——溫度、濕度、振動、清潔度；違背假定,在應(yīng)用常量上出錯；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤(易讀性、視差)。線性:在設(shè)備的預(yù)期操作(測量)范圍內(nèi)偏倚的不同。線性也可以被認為關(guān)于偏倚大小的變化。線性誤差的可能原因同穩(wěn)定性偏倚值N基準值零偏倚線觀測值基準值觀測值基準值觀測值線性—非常量偏倚常量偏倚值1偏倚零偏倚基準值基準值觀測值

|基準值基準值正偏倚負偏倚觀測值

觀測值七、測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)分析的目的是了解測量系統(tǒng)變差的原因。除了分析變差的五種類型外，還要分析測量系統(tǒng)的分辨力。測量系統(tǒng)分析的前提是被測零件不受測量改變或破壞。

測量系統(tǒng)分析的準備實施研究之前的典型準備如下：確定使用的方法。如：通過目視觀察或量具研究來確定評價人在校準或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可忽略，如按按鈕，打印出一個數(shù)據(jù)。評價人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定。應(yīng)考慮的因素:關(guān)鍵尺寸需要更多的零件/試驗。零件結(jié)構(gòu)大或重者可規(guī)定較少樣品和較多試驗。評價人應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇。樣品的選擇應(yīng)具有代表性。對于產(chǎn)品控制，測量結(jié)果和判斷準則用于確定：“相對特性規(guī)范確定合格或不合格”(如100%檢驗或抽樣)，選擇的樣本(或標準)不需要覆蓋整個過程范圍；對于過程控制，測量結(jié)果和判斷準則用于確定：“過程穩(wěn)定性、方向和符合自然過程變差”(如SPC、過程監(jiān)視、能力及過程改進)，樣本要覆蓋整個過程變差；儀器的分辨力應(yīng)至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的1/10；確保測量方法(如，評價人和儀器)正在測量特性的尺寸并遵守規(guī)定的測量程序。在制定第1階段或第2階段試驗計劃時，應(yīng)考慮：評價人對測量過程有否影響？評價人對測量設(shè)備的校準是否可能是引起變差的一個顯著原因？要求有多少樣品和重復讀數(shù)？分辨力的確定分辨力：是儀器可以探測到并如實顯示的參考值的變化量，也稱為可讀性或分辨率。測量系統(tǒng)的分辨力：是指測量系統(tǒng)檢出并如實指出被測特性微小變化的能力。測量系統(tǒng)可接受的分辨力：是能夠測出過程的變差，包括特殊原因變差，圖7-1過程分布的分組數(shù)（ndc）可說明分辨力的概念；可視分辨力：測量儀器的最小增量。建議可視分辨力應(yīng)小于等于過程變差σ6倍的十分之一。即

分辨力不足可在控制圖極差圖(圖7-2)中表現(xiàn)出來：極差圖控制限內(nèi)，可能有1~3個極差值；可能有≤4個極差值在控制限內(nèi)，且>1/4的極差值為零。6σ10可視分辨力≤過程分布的分組(級)數(shù)(ndc)·························0.145

0.140

0.135

樣本均值0510

152025··························0.02

0.010.00樣本極差·····················0510

1520250.145

0.140

0.135

樣本均值························0.00

0.01

0.02

樣本極差UCL=0.1444Mean=0.1397LCL=0.1350LCL=0.01717R=0.00812LCL=0UCL=0.1438Mean=0.1398LCL=0.1359LCL=0.01438R=0.0068LCL=0控制圖

分辨率=0.001

X-R

控制圖

分辨率=0.01

X-R

關(guān)于分辨力的說明如果測量系統(tǒng)沒有足夠的分辨力，它可能不是識別過程變差或定量表示單個零件特性值的合適系統(tǒng)；應(yīng)該選擇更好的測量系統(tǒng)。如果不能測定出過程變差，這種分辨力用于分析是不可接受的，如果不能測定出特殊原因的變差，他用于控制也是不可接受的。計量型測量系統(tǒng)研究指南確定穩(wěn)定性的指南區(qū)分兩種穩(wěn)定性隨時間變化系統(tǒng)偏倚的總變差；統(tǒng)計穩(wěn)定，包含重復性、偏倚、一般過程等。研究測量穩(wěn)定性的方法:應(yīng)用控制圖技術(shù)。取一樣本并建立基準值。如不可獲得，選擇一個落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的生產(chǎn)零件，為標準樣本。分別對每個標準樣本測量并繪制控制圖。定期(天，周)測量標準樣本3~5次。應(yīng)在不同的時間讀數(shù)，以代表測量系統(tǒng)的實際使用情況，記錄在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其它因素的變化。

將數(shù)據(jù)按時間順序畫在控制圖上。X-R或X-S

為了確定一個新的測量裝置穩(wěn)定性是否可接受，工藝小組：選擇樣本：在生產(chǎn)測量的中程數(shù)附近選擇了一個零件；確定其基準值：在測量實驗室中測10次得均值為6.01；測量頻次：5次/班，共測4周(20個子組)；

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●UCL=6.2976.021LCL=5.746.0樣本均值01020●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1.00.50.0樣本極差UCL=1.010LCL=00.4779控制圖分析顯示：測量過程是穩(wěn)定的。

圖，如下圖。

收集數(shù)據(jù)，做

X—R偏倚分析指南做法獲取一個樣本并建立相對于可溯源標準的基準值:如得不到，選擇一個落在生產(chǎn)測量的中程數(shù)的生產(chǎn)零件，作為標準樣本；在工具室測量該零件n≥10次，并計算均值，作為“基準值”；讓一個評價人以通常的方法測量該樣本10次以上。計算測量值的均值—觀測平均值計算和結(jié)果分析

偏倚=觀測平均值-基準值

偏倚過程變差偏倚占過程變差百分比=×100%重復性分析造成重復性誤差的兩個一般原因是：儀器自身的變差

零件在儀器中的位置

重復性的確定

在極差圖受控的情況下，重復性標準差（亦稱儀器變差），記作EV＝5.15σσe=Ｒe/d2

再現(xiàn)性分析再現(xiàn)性用評價人平均值的極差R0來求出標準差σ0。σ0＝R0/d2R0—不同評價人平均值的最大值與最小值之差

重復性和再現(xiàn)性測量系統(tǒng)的變差

式中：σm——測量系統(tǒng)的變差（R&R）

σa——量具的重復性（量具的變差）（極差圖受控）如果用正態(tài)分布的99%來表示，則為如果試驗次數(shù)為2時，d2=1.128則上式簡化為4.65

σe

——量具的再現(xiàn)性（評價人的變差）

σm=√σe2+σa2RaRa/d2σa=Ra/d25.15Re/d2σe=Re為評價人的極差

線性的研究是采用線性擬合的方法

χi=基準值線性指數(shù)=斜率×過程變差由上式得之：斜率（a）越小量具的線性越好。

最佳擬合線公式

Уi

=ɑχi+b式中:Уi=偏倚平均值ɑ

==斜率∑χУ-[—∑χ∑У]∑χ2-—(∑χ)21gm1gmb=У-ɑχ=截距偏倚i,j=χi,j–(基準值)i偏倚i=∑偏倚i,j/mmi=1做法選擇g≥5個零件，由于是過程變差，零件測量值覆蓋量具的操作范圍。用全尺寸檢驗測量每個零件以確定其基準值，并確認包括量具的操作范圍。操作者測量每個零件m≥10次(盲測法)。事例：基于已證明的過程變差，評價測量系統(tǒng)的線性：在測量系統(tǒng)操作量程內(nèi)選擇了5個零件，經(jīng)全尺寸檢驗確定其基準值。分別測量(隨機)每個零件12次，結(jié)果如下線性研究數(shù)據(jù)表。得出Y=0.736667-0.131667X

極差法

極差法可快速提供一個測量變異的近視值、測量系統(tǒng)的整體概況。不能將變異分為重復性和再現(xiàn)性。典型的極差法用2個評價人和5個零件進行研究：兩個評價人各將每個零件測量一次；零件極差=|評價人A測量值-評價人B測量值|；計算極差和及其平均極差；總測量變差既GRR=平均極差乘以1/d2*，在附錄C中可查到，m=2,g=零件數(shù)時的d2*值。

平均極差(R)=∑Ri

/5=0.35/5=0.07

GRR=R/d2*=0.07/1.19=0.0588%GRR=100%×(GRR/過程標準偏差)=75.7%(從以前的研究可知，過程標準偏差=0.0777)

由結(jié)果得知，測量系統(tǒng)需要改進。做法取樣本零件數(shù)n>5，應(yīng)代表實際或期望的過程變差范圍。選擇評價人A、B、C等，將零件編號，按盲測法測量。讓評價人A、B、C以隨機順序測量n個零件，記錄人按被測零件編號將結(jié)果，在均值極差數(shù)據(jù)表上分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。如評價人屬于不同的班次，可使用一個替代方法。讓評價人每次用不同的隨機測量順序完成3次，記錄人將結(jié)果分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。均值極差法(X

-R)可分別對測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性作出評估，而不是它們的交互作用。零件間變差任意兩個零件之間總是有差異的，這種差異反映在他們的測量值上。如測量5個不同零件，可得5個測量值：x1、x2、x3、x4、x5，其極差R和標準差σ分別為：R＝xmax－xmin，σ＝R/d2零件之間的變差為：PV＝5.15σ

均值極差法和方差法都可提供測量系統(tǒng)/量具變差的原因。如重復性比再現(xiàn)性大，原因可能是：設(shè)備需要修理;

量具需要重新設(shè)計增加剛度；測量的夾緊或定位需改進；零件內(nèi)的變差過大。如再現(xiàn)性比重復性大，原因可能是：評價人需要培訓(使用儀器和讀數(shù))；量具刻度盤校準不清晰；有時，需要某種夾具來幫助評價人，在使用量具時有更好的一致性。八、

計數(shù)型測量系統(tǒng)研究指南

計數(shù)型測量系統(tǒng)屬于測量系統(tǒng)的一種，其測量值是一種有限的分級數(shù)。結(jié)果不能指出一個零件有多好/多壞，只能指出零件可接受/拒收(如2個分級)。最常見的是通過/不通過。常用的分析方法：風險分析法；項目小組選擇一個計數(shù)型量具，把每個零件同一個特定的限定值進行比較。如零件滿足限定值就接受，反之拒收零件。小組使用的特定量具只是同公差相比，不是同過程變差比較。隨機地從過程中抽取50個樣本，以獲得覆蓋過程范圍零件。選擇三個評價人，每位評價人對每個零件測量三次。設(shè)定(1)判斷為可接受，(0)判斷為不可接受，結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表中。假設(shè)檢驗分析-交叉表判斷kappa統(tǒng)計量(K)的計算方法

kappa統(tǒng)計量適用于無序分類變量資料，包括二項或多項分類資料。

用兩種方法分別對n個觀測對象逐一判斷其位于c類別的哪一類，其判斷結(jié)果常用C×C列聯(lián)表的形式表示，如表所示：表中nij表示評價人A判斷為i類別，而評價人B判斷為j類別的觀測對象數(shù)。其中，兩者觀測一致的觀測計數(shù)值(對角線上數(shù)值和)為:

F0=∑nii

其頻率為:P0=F0/n

..n

..

為觀測值的總和

兩個評價人一致的期望計數(shù)值為:

Fe=∑ni.n.i/n.