YS測量系統(tǒng)分析作業(yè)指導(dǎo)書YAZYZB025

YS測量系統(tǒng)分析作業(yè)指導(dǎo)書YAZYZB025本制度要緊責(zé)任部門：生效日期:年月日

一.目的通過對量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性進行研究，對其顯現(xiàn)的變差進行統(tǒng)計分析，來評定測量系統(tǒng)的質(zhì)量。二.范疇在操縱打算中所提及的測量系統(tǒng)。三.職責(zé)3.1質(zhì)保部負(fù)責(zé)編制并更換本操作指導(dǎo)書；3.2質(zhì)保部負(fù)責(zé)組織檢驗員對測量系統(tǒng)進行分析；四.定義4.1測量系統(tǒng)誤差模型：本作業(yè)指導(dǎo)書采納的誤差模型為S.W.I.P.E模型，該模型指出測量系統(tǒng)變差來源于以下幾大方面：標(biāo)準(zhǔn)（Standard）、零件（Work）、儀器（I）、人員/程序（Person/Procedure）、環(huán)境（E）測量系統(tǒng)：對測量單元進行量化或?qū)Ρ粶y的特性進行評估，所使用的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境及假設(shè)的集合。辨論力：測量裝置和標(biāo)準(zhǔn)的測量解析度、刻度限制、或最小可檢出的單位。與最小可讀單位研究，即通常所說的最小刻度值，但當(dāng)儀器刻度較粗略時，承諾將最小刻度值估讀為原先的一半作為儀器的可視辨論力。重復(fù)性：當(dāng)測量條件已被確定和定義——在確定的零件、儀器、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境和假設(shè)之下，測量系統(tǒng)內(nèi)部的變差。再現(xiàn)性：傳統(tǒng)上將再現(xiàn)性稱為“評判人之間”的變差（AV）。指的是不同評判人使用相同的儀器對同一產(chǎn)品上的同一特性，進行測量所得的平均值的變差。但關(guān)于操作者不是變差的要緊緣故的測量過程，上述說法是不正確的。ASTM的定義為：再現(xiàn)性是指測量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均值變差。它不但包括評判人的變差，同時還可能包括：量具、試驗室及環(huán)境的不同，除此之外，還包括重復(fù)性。偏倚：對相同零件上同一特性的觀測平均值與真值（參考值）的差異。線性：在測量設(shè)備預(yù)期的工作（測量）量程內(nèi)，偏倚值的差異。五.測量系統(tǒng)分析（一）分析的原則a)測量系統(tǒng)分析的對象:■測量系統(tǒng)分析針對的對象是操縱打算中提及的測量系統(tǒng)?！霰咀鳂I(yè)指導(dǎo)書針對的是非破壞性的測量系統(tǒng)分析，關(guān)于破壞性的測量系統(tǒng)的分析見《測量系統(tǒng)分析》參考手冊第三版。b)測量系統(tǒng)分析時機:當(dāng)顯現(xiàn)以下情形時，應(yīng)進行測量系統(tǒng)分析：■新品試生產(chǎn)時；■測量系統(tǒng)變更時，如新購量具替換操縱打算中規(guī)定的量具、量具的校準(zhǔn)方法或測量程序發(fā)生變化等情形。c)計量型量具的辨論力:■應(yīng)用10:1原則檢查測量儀器是否具有足夠的辨論力?！鏊^10:1原則是指儀器的可視辨論力至少應(yīng)為被測特性公差和過程變差兩者之間較小者的十分之一。（二）穩(wěn)固性分析取得一個樣件，并建立參考值。建立參考值最好能夠追溯到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如國家標(biāo)準(zhǔn)、二級標(biāo)準(zhǔn)等）。因此，樣件能夠送到有資格的外部實驗室測試，或用三坐標(biāo)（CMM）檢測儀進行檢測。但假如不能得到上述參考值，那么能夠選擇一件落在生產(chǎn)測量范疇中間的生產(chǎn)件，并將它指定為偏倚分析的基準(zhǔn)件，在實驗室內(nèi)測量該零件，測量次數(shù)必須大于或等于10次，并運算讀數(shù)的平均值，將平均值視為“參考值”。每天測量樣件三至五次。將數(shù)據(jù)按時刻順序畫在Xbar-R圖上。運算操縱限，評判是否有不受控或不穩(wěn)固的情形。自編測量系統(tǒng)分析軟件之穩(wěn)固性分析的操作說明為減少運算工作量以及在運算工作中的疏漏，公司利用Excel軟件開發(fā)了測量系統(tǒng)分析軟件，其操作方法如下：第一步：打開MicrosoftExcel；第二步：查找“穩(wěn)固性分析”文件名并打開。第三步：在工作表中填寫記錄編號、分析日期、操作人、參考值、樣本容量（樣本容量必須為3-5）、抽樣頻率等。（注：工作表中只能填寫白色區(qū)域，藍色區(qū)域為測量數(shù)據(jù)不可編輯區(qū)域，對藍色區(qū)域的任何修改都將導(dǎo)致錯誤的結(jié)果）；第四步：在“數(shù)據(jù)記錄表”中輸入每天測量時的讀數(shù)，程序自動繪制操縱圖，并運算操縱限，作出是否受控（穩(wěn)固）的結(jié)論。（三）偏倚分析公司對偏倚進行研究采納的方法是“獨立樣件法”。取得一個樣件，并建立參考值。（同上）讓一個評判者以正常方式測量樣件，測量次數(shù)不得少于10次。因偏倚分析表格的限制，測量次數(shù)最好不超過15次。實施人員記錄下測量的數(shù)值，并在偏倚分析中畫出這些數(shù)值的直方圖。評審直方圖，以確定是否存在專門緣故，若有專門緣故或?qū)ｉT點，應(yīng)重新進行試驗，若無，連續(xù)分析。運算讀數(shù)的平均值。運算公式為：式中：n為讀數(shù)的個數(shù)運算重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差。運算公式為：式中：R表示所記錄的讀數(shù)的極差；d2*能夠從附錄1中查到，取g=1，且m=n。假如已進行GRR研究（且有效），重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差運算應(yīng)該取決于該研究結(jié)果。確定偏倚的t統(tǒng)計值（t-statistic）偏倚=觀測到的平均測量值-參考值t=式中：=；n=m假如0落在偏倚值鄰近的1-α置信度界限內(nèi)，則偏倚在α水準(zhǔn)上是可同意的。置售度界限的運算公式為：上限=偏倚+下限=偏倚-式中：V表示自由度，在附錄1中可查到；能夠利用標(biāo)準(zhǔn)t分布表查到。注：所使用α水準(zhǔn)取決于敏銳度的水準(zhǔn)。假如α置信度水準(zhǔn)不是使用0.05（95%置信度），則應(yīng)該得到顧客的同意。自編測量系統(tǒng)分析軟件之偏倚分析的使用說明為減少運算工作量以及在運算工作中疏漏，公司利用Excel軟件開發(fā)自編了測量系統(tǒng)分析軟件，其操作方法如下：第一步：打開MicrosoftExcel；第二步：查找“偏倚研究”文件名并打開。第三步：在工作表中填寫評判日期、評判人、分析特性、量檢具名稱等信息，（注：工作表中只能填寫白色區(qū)域，藍色區(qū)域為測量數(shù)據(jù)不可編輯區(qū)域，對藍色區(qū)域的任何修改都將導(dǎo)致錯誤的結(jié)果）；第四步：在“實測值”欄內(nèi)輸入操作人的讀數(shù)；第五步：依照實測值數(shù)據(jù)繪制直方圖，運算偏倚、統(tǒng)計t值等值，并做出結(jié)論。假如偏倚在統(tǒng)計上不等于0，檢查是否存在以下緣故：基準(zhǔn)件或參考值有誤，檢查確定標(biāo)準(zhǔn)件的程序。儀器磨損。儀器產(chǎn)生錯誤的尺寸。儀器所測量的特性有誤。儀器沒有通過適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。對校準(zhǔn)程序進行評審。評判者使用儀器的方法不正確。對測量指導(dǎo)書進行評審。儀器糾正的指令錯誤。（四）線性分析1、圖示法選擇至少五個零件（g≥5），以覆蓋被研究量具的整個工作量程。對每個零件進行全尺寸測量，以確定每個零件的參考值，并確定是否覆蓋了被研究量具的整個工作量程。讓經(jīng)常使用該量具的操作者按正常程序測量每個零件至少10次（m≥10）。注：測量時，盡量隨機選擇零件，以提高分析的可信度。運算零件每次測量的偏倚，以及每個零件的偏倚平均值。偏倚i,j=Xi,j-（參考值）i式中：i為零件序號；j為測量次數(shù)的序號；Xi,j表示第i個零件第j次的測量讀數(shù)在線性圖上畫出相關(guān)于參考值的每個偏倚及偏倚的平均值。應(yīng)用以下公式，運算并畫出最適合的線（擬合直線）及該線的置信區(qū)間，并在線性圖上畫出來。最適合的線（擬合直線）的方程為：y=aX+b其中：a==斜率（Slope）b==（∑y-a∑x）/gm=中心（Intercept）運算該直線的擬合優(yōu)度：R2=R2是一個表征偏倚隨基準(zhǔn)變化的相關(guān)性的值，當(dāng)其大于0.8時，為強相關(guān)。關(guān)于一個已知的X0，α的置信度區(qū)間為：上限為：下限為：式中：s=；(S為Y估量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差)在線性圖上畫出“偏倚=0”的直線，假如“偏倚=0”的整個直線都位于置信度區(qū)間以內(nèi)，則該測量系統(tǒng)的線性是可同意的。2、數(shù)值法假如圖示法分析說明該測量系統(tǒng)的線性是可同意的，則應(yīng)存在以下情形：斜率a=0，截距（中心）b=0因此，下面式子應(yīng)該成立：|ta|=≤tgm-2,1-a/2|tb|=≤tgm-2,1-a/2如以上兩式不成立，應(yīng)檢查線性圖是否畫錯、運確實是否準(zhǔn)確。自編測量系統(tǒng)分析軟件之偏倚分析的使用說明為減少運算工作量以及在運算工作中疏漏，公司利用Excel軟件開發(fā)自編了測量系統(tǒng)分析軟件，其操作方法如下：第一步：打開MicrosoftExcel；第二步：查找“線性分析”文件名并打開。第三步：在工作表中填寫分析日期、操作人、量具信息等信息，（注：工作表中只能填寫白色區(qū)域，藍色區(qū)域為測量數(shù)據(jù)不可編輯區(qū)域，對藍色區(qū)域的任何修改都將導(dǎo)致錯誤的結(jié)果）；第四步：在“基準(zhǔn)值”欄中輸入相應(yīng)的基準(zhǔn)值；第五步：在讀數(shù)欄中輸入相應(yīng)的讀數(shù)，輸入完畢后，程序自動運算并繪制擬合直線及置信度區(qū)間，并做出線性的符合性結(jié)論。（五）雙性（GRR或R&R）分析雙性是指重復(fù)性與再現(xiàn)性。進行雙性研究有三種不同的方法：極差法、均值-極差法、方差分析法，我公司采納的研究方法是“均值-極差法”。因此，在此要緊講解“均值-極差法”的操作方法，關(guān)于另外兩種方法的詳細(xì)講解，請參閱第三版《測量系統(tǒng)分析手冊》。均值極差法（）是一種可同時對測量系統(tǒng)提供重復(fù)性和再現(xiàn)性的估量值的研究方法。該方法承諾將測量系統(tǒng)變差分解成重復(fù)性和再現(xiàn)性兩個獨立的部分，但不能確定它們兩者的相互作用。1、研究步驟：取得一個能夠代表過程變差實際或預(yù)期范疇的樣本。該樣本的容量（n）要求必須大于5，但由于公司質(zhì)量記錄表格《重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)記錄表》的限制，樣本容量最好不要大于10。選擇三名平常使用該量具的操作人員，并給其編號為A、B、C等。對零件從1到n進行編號，為了幸免“霍桑效應(yīng)”，零件編號不能讓評判人看到。按正常測量程序，讓評判人以隨機順序?qū)@幾個零件進行測量；并將第一次的測量結(jié)果填到記錄表中的第6、11、16行。重復(fù)第三步，將第二次的測量結(jié)果填到7、12、17行，如要進行三次測量，則重復(fù)第三步，將測量結(jié)果填到8、13、18行。填表時須專門注意被測零件的讀數(shù)與零件號的對應(yīng)關(guān)系。運算每個評判人對每個零件的讀數(shù)平均值，記入第9、14、19行。運算每個評判人對每個零件的讀數(shù)的極差值，記入第10、15、20行。運算所有零件每次讀數(shù)的平均值，此值稱為評判人每次測量均值，分別記錄到單元格N6、N7、N8（評判人A），N11、N12、N13（評判人B），N16、N17、N18（評判人C）中。運算出每個人讀數(shù)的平均值，分別記錄到單元格O9（）、O14（）、O19（）中；將每個評判人針對每個零件的極差值相加除以零件個數(shù)，得到每個評判人極差的平均數(shù)，分別填入單元格O10（）、O15（）、O19（）中；（10）將O10、O15、O19的平均值轉(zhuǎn)到23行，用它們的和除以評判人數(shù)，結(jié)果記入單元格O23（）中；（11）在記錄表格《重復(fù)性和再現(xiàn)性分析-均值極差圖》中，以零件編號順序畫出由每個評判人對每個零件多次讀值的平均值，觀看評判人之間的變差。如多個評判人的均值圖的趨勢均一致，則說明評判人之間是一致的；（12）依照記錄表格中的公式，運算并繪制均值圖的操縱限，并將其填入單元格E1（）、H1（）中。操縱限以內(nèi)的區(qū)域表示的是零件之間的變差（代表了過程變差），因此，應(yīng)該有一半或一半以上的平均值落在操縱限外，否則，說明測量系統(tǒng)的有效辨論率不足，或者如此的樣本不能代表預(yù)期的過程變差；在記錄表格《重復(fù)性和再現(xiàn)性分析-均值極差圖》中，以零件編號順序畫出由每個評判人對每個零件多次讀值的極差，多個評判人之間的極差圖重迭畫出，以便于觀看；依照記錄表格中的公式，運算并繪制極差圖的操縱限，并將其填入“均值–極差圖”中28行（UCLR）、30行（LCLR）中。極差圖中不承諾顯現(xiàn)超出操縱限的點，因為極差圖是用來確定測量過程是否受控的，因此不管測量誤差有多大，操縱限都將包含該誤差。假如某個評判人在操縱限之外，則說明他使用的方法與其它人不一致。假如所有的評判人均有一些超出操縱限范疇的點，則說明該測量系統(tǒng)對評判人的技巧較敏銳，需要進行改進；假如極差圖中存在任何超出操縱限的點，讓原先的評判人對原先的零件進行重新測量，或剔除那些讀值，然后依照修改后的抽樣數(shù)量重新平均并運算；運算每次測量每個零件的讀值之和，然后除以總測量次數(shù)（測量次數(shù)乘以評判人人數(shù)）；將結(jié)果填在數(shù)據(jù)表的第21行，該行為每個零件平均值；將零件平均值的最大值減去零件平均值的最小值，并將結(jié)果填入O22（RPART），該單元格表示的是零件平均值的極差；找出O09（）、O14（）、O19（）中的最大值和最小值，并運算它們的差，將結(jié)果填入J24（）；運算相關(guān)結(jié)果，設(shè)備變差EV填寫到“報告”表格D13欄、人員變差A(yù)V填寫到D18欄、雙性R&R填寫到D24、零件間變差PV填寫到D29、總變差TV填寫到D34；進行“報告“表格右側(cè)的運算，并將運算結(jié)果填入單元格Q13（EV%）、Q18（AV%）、Q24（R&R%）、Q29（PV%）、Q33（數(shù)據(jù)分級數(shù)ndc）；檢查運算結(jié)果。注1：本公司所用的表格為基于研究變差的測量系統(tǒng)分析，除此之外，還有基于產(chǎn)品公差和過程總變差的測量系統(tǒng)分析，使用哪種方法取決于測量系統(tǒng)的應(yīng)用目的。如：用于產(chǎn)品操縱和測量系統(tǒng)，最好使用基于產(chǎn)品公差的測量系統(tǒng)分析；而用于過程操縱的測量系統(tǒng)，最好使用基于過程總變差的測量系統(tǒng)分析或基于研究變差的測量系統(tǒng)分析。注2：假如是使用基于研究變差的測量系統(tǒng)分析，那么所選取的樣本應(yīng)能代表過程變差。附：運算公式《重復(fù)性和再現(xiàn)性分析數(shù)據(jù)記錄表》以下各式中：M表示評判人，i表示測量的次序，j表示零件號，n表示測量次數(shù)，m表示零件件數(shù)。如XA,2,2表示的信息是評判A對2#零件的第2次測量讀數(shù)。①單元格D9到M9、D14到M14、D19到M19（評判人對每個零件的讀數(shù)平均值）的運算公式：單元格N6（A1）、N7（A2）、N8（A3）、N11（B1）、N12（B2）、N13（B3）、N16（C1）、N17（C2）、N18（C3）（評判人每次測量值）的運算公式：③單元格O9（）、O14（）、O19（）（評判人讀數(shù)平均值）的運算公式：④單元格O10（）、O15（）、O20（）（評判人極差平均值）的運算公式：⑤單元格D6（D7、D8）到M16（M17、M18）（每個零件讀數(shù)平均值）的運算公式為：⑥單元格O21（）、O22（RPART）的運算公式：⑦單元格O23（）的運算公式：⑧單元格N24（）的運算公式：⑨單元格E26（）、J26（）的運算公式為：A2的取值請查閱SPC手冊，記錄表格上已列出A2的取值。⑩單元格J25（UCLR）、M25（LCLR）的運算公式為：D4、D3的取值請查閱SPC手冊，記錄表格上已列出D4的取值，當(dāng)樣本容量小于7時，LCLR在技術(shù)上是一個負(fù)值，因此LCLR當(dāng)樣本容量小于7時取0?！吨貜?fù)性和再現(xiàn)性分析報告》①單元格D13（設(shè)備變差EV）的運算公式：EV=×K1式中K1的取值情形是：當(dāng)試驗次數(shù)為2次時，K1=0.8862；當(dāng)試驗次數(shù)為3次時，K1=0.5908。②單元格D18（人員變差A(yù)V）的運算公式：AV=式中：n表示零件數(shù)，r表示測量次數(shù)；K2的取值情形是：當(dāng)評判人數(shù)為2時，K2=0.7071；當(dāng)評判人數(shù)為3時，K2=0.5231。注：假如根號下所得的數(shù)值為負(fù)數(shù)，則評判人變差（AV）為零。③單元格D24（雙性R&R）的運算公式：R&R=④基于研究變差或基于產(chǎn)品公差時，單元格D29（零件間變差PV）的運算公式：PV=RPART×k3其中K3的取值見表1。表1：K3取值零件數(shù)2345678910K30.70710.52310.44670.40300.37420.35340.33750.32490.3146⑤基于研究變差時，單元格D34（總變差TV）的運算公式為：但假如是使用基于過程總變差的測量系統(tǒng)分析，那么TV和PV的運算應(yīng)按以下公式進行運算：TV=PV=⑥EV%、AV%、R&R%分別表示的是測量系統(tǒng)的重復(fù)性變差、再現(xiàn)性變差及雙性占總變差的比例，其運算公式為：EV%=100×(EV/TV)AV%=100×(AV/TV)R&R%=100×(R&R/TV)每個因素所占百分比的和不等于100%。注：假如分析是以公差為基礎(chǔ)，則將上式中的總變差TV由公差除以6（TOL）來代替。⑦單元格L66（數(shù)據(jù)分級數(shù)NDC）的運算公式為：ndc=1.41×(PV/R&R)2、接收準(zhǔn)則測量系統(tǒng)必須同時滿足以下幾種情形方能接收：通過均值極差操縱圖沒有發(fā)覺專門緣故；數(shù)據(jù)分級數(shù)ndc經(jīng)四舍五入取整后，必須大于或等于5；雙性占總變差的百分比R&R%的接收準(zhǔn)則為：小于10%：測量系統(tǒng)能夠接收；介于10%到30%之間：基于應(yīng)用的重要性、經(jīng)濟性等緣故，該量具可能會被接收。大于30%：該量具需要改進，不可接收。自編測量系統(tǒng)分析軟件之重復(fù)性與再現(xiàn)性分析的使用說明為減少運算工作量以及在運算工作中疏漏，公司利用Excel軟件開發(fā)自編了測量系統(tǒng)分析軟件，其操作方法如下：第一步：打開MicrosoftExcel；第二步：查找“重復(fù)性和再現(xiàn)性分析”文件名并打開。第三步：在工作表中填寫分析日期、操作人、量具信息、產(chǎn)品特性、特性公差、過程總變差等信息；第四步：在數(shù)據(jù)記錄表《重復(fù)性及再現(xiàn)性分析數(shù)據(jù)記錄表》中輸入評判人測量的讀數(shù)(數(shù)據(jù)表中返黃色的部分)；第五步：以上步驟完成后，程序自動運算并繪制出操縱圖，做出符合性結(jié)論。（六）計數(shù)型量具的測量系統(tǒng)分析1、計數(shù)型測量系統(tǒng)是一種測量數(shù)值為一有限分類數(shù)量的測量系統(tǒng)。對該類測量系統(tǒng)的分析，不可能充分獲得附有計量型參考數(shù)值的零件。在這種情形下，可使用下述方法來評判作出錯誤或不一致決定的風(fēng)險：假設(shè)性試驗分析信號探測理論2、本作業(yè)指導(dǎo)書重點介紹本公司使用的假設(shè)性試驗分析法，關(guān)于信號探測理論，請參閱《測量系統(tǒng)分析》參考手冊第三版。3、假設(shè)性試驗分析的步驟：從過程中隨機選取50個零件，以涵蓋過程變差；從日常使用該計數(shù)型量具的操作者中選擇3名評判人，每人對每個零件測量3次；將測量結(jié)果填入《風(fēng)險分析之假設(shè)檢驗研究》的數(shù)據(jù)記錄表中（用1表示可同意的決定，0表示不可同意的決定，“基準(zhǔn)”事先確定）；用交叉表法來評判每個評判人與其它人的結(jié)果（如表1所示）；這些表格的目的在于確定評判人之間一致性的程度。表1：A*B交叉表B總計01A0運算期望的運算1運算期望的運算總計運算期望的運算為確定一致性的程度，應(yīng)運算Kappa，當(dāng)Kappa等于1時，表示有