分析MSA測量系統(tǒng)的方法

第一章通用測量系統(tǒng)指南MSA目的：選擇各種方法來評．定．測．量．系．統(tǒng)．的．質(zhì)．量．。被檢產(chǎn)品特性檢驗(yàn)/測量數(shù)據(jù)/測量結(jié)果■輸入輸出，賦值過程受控：量具、儀器、檢測人員、程序、軟件活動：測量、分析、校正適用范圍：用于對每一零件能重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)。測量和測量過程：賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系；賦值過程定義為測量過程；賦予的值定義為測量值；測量過程看成一個(gè)制造過程，它產(chǎn)生數(shù)字(數(shù)據(jù))作為輸出。量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置；經(jīng)常用來特指在車間的裝置；包括用來測量合格／不合格的裝置。

測量系統(tǒng)：用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件、以及操作人員的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程。測量變差：?多次測量結(jié)果變異程度；?常用O表示；m?也可用測量過程過程變差R&R表示。注：測量過程（數(shù)據(jù)）服從正態(tài)分布；R&R=5.15om測量系統(tǒng)質(zhì)量特性：測量成本；測量的容易程度；最重要的是測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性常用統(tǒng)計(jì)特性：（針對同一人，反映量具本身情況?重復(fù)性?再現(xiàn)性（針對不同人，反映測量方法情況?穩(wěn)定性?線性（針對不同尺寸的研究）注：對不同的測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計(jì)特性（相對于顧客的要求）。測量系統(tǒng)對其統(tǒng)計(jì)特性的基本要求：?測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中；?測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異??；變異應(yīng)小于公差帶；測量精度應(yīng)高于過程變異和公差帶兩者中精度較高者（十分之一）；測量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性隨被測項(xiàng)目的改變而變化時(shí)，其最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶中的較小者。評價(jià)測量系統(tǒng)的三個(gè)問題：有足夠的分辨力；（根據(jù)產(chǎn)品特性的需要）一定時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)上保持一致（穩(wěn)定性）；在預(yù)期范圍（被測項(xiàng)目）內(nèi)一致可用于過程分析或過程控制。（線性）評價(jià)測量系統(tǒng)的試驗(yàn)：確定該測量系統(tǒng)是否具有滿足要求的統(tǒng)計(jì)特性；發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響；?驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)特性持續(xù)滿足要求（R&R）。程序文件要求：?示例；?選擇待測項(xiàng)目和環(huán)境規(guī)范；規(guī)定收集、記錄、分析數(shù)據(jù)的詳細(xì)說明；關(guān)鍵術(shù)語和概念可操作的定義、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)說明、明確授權(quán)。包括：a.評定，b.評定機(jī)構(gòu)的職責(zé)，c.對評定結(jié)果的處理方式及責(zé)任第二章分析/評定測量系統(tǒng)的方法測量系統(tǒng)變差的類型：dLU■重復(fù)性■再現(xiàn)性■穩(wěn)定性偏倚:LU偏倚:LU基準(zhǔn)值V偏倚.觀測的平均值?定義：值。是測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值。又稱為“準(zhǔn)確度”。注：基準(zhǔn)值可通過更高級別的測量設(shè)備進(jìn)行多次測量取平均值。確定方法：在工具室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備上對一個(gè)基準(zhǔn)件進(jìn)行精密測量讓一位評價(jià)人用正被評價(jià)的量具測量同一零件至少10次；計(jì)算讀數(shù)的平均值。偏倚原因：基準(zhǔn)的誤差；磨損的零件；制造的儀器尺寸不對；儀器測量非代表性的特性；儀器沒有正確校準(zhǔn)；評價(jià)人員使用儀器不正確。重復(fù)性：?定義：是由一個(gè)評價(jià)人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測量值變差。測量過程的重復(fù)性意味著測量系統(tǒng)自身的變異是一致的。確定方法：采用極差圖；如果極差圖受控，則儀器變差及測量過程在研究期間是一致的；重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差或儀器變差距(oe)的估計(jì)為R/d極差圖失控：調(diào)查識別為失控不一致性原因加以糾正；極差圖失控：調(diào)查識別為失控不一致性原因加以糾正；例外：當(dāng)測量系統(tǒng)分辨率不足時(shí)。2儀器變差或重復(fù)性將為5.15R/d*或4.65R;2注(假定為兩次重復(fù)測量，評價(jià)人數(shù)乘以零件數(shù)量大于15此時(shí)代表正態(tài)分布測量結(jié)果的99％。再現(xiàn)性:?確定方法：確定每一評價(jià)人所有平均值；從評價(jià)人最大平均值減去最小的得到極差(R)來估計(jì);0再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差(o)估計(jì)為R/d*;002再現(xiàn)性為5.15R/d*或3.65R;020代表正態(tài)分布測量結(jié)果的99%。穩(wěn)定性:零件間變差：?定義：一一零件間固有的差異；――不包含測量的變差。確定方法：使用均值控制圖：子組平均值反映出零件間的差異；零件平均值的控制限值以重復(fù)性誤差為基礎(chǔ)，而不是零件間的變差；沒有一個(gè)子組平均值在這些限值之外，則零件間變差隱蔽在重復(fù)性中，測量變差支配著過程變差，如果這些零件用來代表過程變差，則此測量系統(tǒng)用于分析過程是不可接受的；如果越多的平均值落在限值之外，該測量越有用。(注：非受控，50%以上為好；即：R圖受控，X圖大部分點(diǎn)在界外)?測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差：O=、J92+。02)ve0零件之間標(biāo)準(zhǔn)偏差的確定：――可由測量系統(tǒng)研究的數(shù)據(jù)或由獨(dú)立的過程能力研究決定。確定每一零件平均值；找出樣品平均值極差(R);P零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差(。)估計(jì)為R/d*;PP2零件間變差PV為5.15R/d*或3.65R;代表正態(tài)分布的99%測量P2P結(jié)果?？傔^程變差標(biāo)準(zhǔn)偏差：o=(o2+o2);t馮pm

貝I」零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差：O=、、“O2-02)；P可tm與測量系統(tǒng)重復(fù)性及再現(xiàn)性相關(guān)的容差的百分比R&R為5.15*[0／容m差]100;產(chǎn)品尺寸的數(shù)：[o/0]T.41或1.41(PV/R&R)確定。pmPV=5.150TV=5.150pT線性:■定義是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值?；鶞?zhǔn)值基準(zhǔn)值一偏倚較小偏倚較大骨?7VV觀測的平均值觀測的平均值范圍的較低部分范圍的較高部分注：在量程范圍內(nèi)，偏倚不是基準(zhǔn)值的線性函數(shù)。不具備線性的測量系統(tǒng)不是合格的，需要校正?！龃_定方法：在測量儀器的工作范圍內(nèi)選擇一些零件;被選零件的偏倚由基準(zhǔn)值與測量觀察平均值之間的差值確定；最佳擬合偏倚平均值與基準(zhǔn)值的直線的斜率乘以零件的過程變差是代表量具線性的指數(shù)；將線性乘以100然后除以過程變差得到“%線性”。非線性原因：在工作范圍上限和下限內(nèi)儀器沒有正確校準(zhǔn)；最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差；磨損的儀器；儀器固有的設(shè)計(jì)特性。第三章測量系統(tǒng)研究程序準(zhǔn)備工作：先計(jì)劃將要使用的方法；確定評價(jià)人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)：?關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和/或試驗(yàn)；?大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)；從日常操作該儀器的人中挑選評價(jià)人；樣品必須從過程中選取并代表其整個(gè)工作范圍；儀器的分辨力應(yīng)允許至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一；確保測量方法(即評價(jià)人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸測量順序：測量應(yīng)按照隨機(jī)順序；評價(jià)人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號；研究人應(yīng)知道正在檢查零件的編號，并相應(yīng)記下數(shù)據(jù)；即：評價(jià)人A,零件1,第一次試驗(yàn)；評價(jià)人B,零件2,第二次試驗(yàn)等；讀數(shù)就取至最小刻度的一半；研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行；每一位評價(jià)人應(yīng)采用相同的方法(包括所有步驟)來獲得讀數(shù)。

計(jì)量型測量系統(tǒng)研究指南：確定穩(wěn)定性用指南：獲得一樣本并確定其相對于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值；定期(天、周)測量基準(zhǔn)樣品3~5次；在X&R或X&s控制圖中標(biāo)繪數(shù)據(jù)；確定每個(gè)曲線的控制限并按標(biāo)準(zhǔn)曲線圖判斷失控或不穩(wěn)定狀態(tài)；計(jì)算測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差并與測量過程偏差相比較，確定測量系統(tǒng)穩(wěn)定性是否適于應(yīng)用。確定偏倚用指南：獨(dú)立樣本法：獲取一樣本并確定其相對可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值讓一位評價(jià)人以通常的方法測量該零件10次；計(jì)算這10次讀數(shù)的平均值；通過該平均值減去基準(zhǔn)值來計(jì)算偏倚：偏倚=觀測平均值-基準(zhǔn)值過程變差=66極差偏倚％=偏倚偏倚％=偏倚過程變差確定重復(fù)性和再現(xiàn)性用指南：常用方法：極差法、均值和極差法．方差分析法等。極差法：極差法是一種改進(jìn)的計(jì)量型量具研究方法，可迅速提供一個(gè)測量變異的近似值。使用兩名評價(jià)人和五個(gè)零件進(jìn)行分析：例：零件評價(jià)人A評價(jià)人B極差（A—B）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均極差(R)=RRi/5=0.35/5=0.07GR&R=5.15(R)/d*=5.15(0.07)/1.19=0.3032過程變差=0.40%GR&G=100[GR&G/過程變差]=100[0.303/0.40]=75.5%均值和極差法：均值和極差法是一種提供測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估計(jì)的數(shù)學(xué)方法。重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因：＞儀器需要維護(hù)；＞量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)來提高剛度;＞夾緊和檢驗(yàn)點(diǎn)需要改進(jìn)；＞存在過大的零件變差。再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因：＞評價(jià)人需要更好的培訓(xùn)如何使用量具儀器和讀數(shù);＞量具刻度盤上的刻度不清楚；＞需要某種夾具幫助評價(jià)人提高使用量具的一致性。研究程序：取等得包含10個(gè)零件的一個(gè)樣本，代表過程變差的實(shí)際或預(yù)期范圍；指定評價(jià)人A、B和C,并按1至10給零件編號（評價(jià)人不能看到數(shù)字）；如果校準(zhǔn)是正常程序中的一部分,則對量具進(jìn)行校準(zhǔn)；讓評價(jià)人A隨機(jī)測量10個(gè)零件，由觀測人記錄結(jié)果填入第1行，讓評價(jià)人B和C隨機(jī)測量這10個(gè)零件，由觀測人記錄結(jié)果填入第6、11行，三人測量時(shí)應(yīng)互相不看對方的數(shù)據(jù)；使用不同的隨機(jī)順序重復(fù)上述操作過程；數(shù)值計(jì)算：從第1、2、3行的最大值減去它們中的最小值；把結(jié)果記入第5行。在第6、7和8行，11、12和13行重復(fù)這一步驟，并將結(jié)果記錄在第10和15行；把填入第5、10和15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)；將第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量，得到第一個(gè)評價(jià)人的測量平均極差衣a。同樣對第10和15行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到Rb和Rc;將第5、10和15行的數(shù)據(jù)-（Ra、Rb、Rc）轉(zhuǎn)記到第17行，將它

們相加并除以評價(jià)人數(shù)，將結(jié)果記為云（所有極差的平均值）；=將只（平均值）記入第19和20行并與D3和D4相乘得到控制下限和上限。注意：如果進(jìn)行2次試驗(yàn)則，D3為零，D4為3.27。單個(gè)極差的上限值（UCLr）填入第19行。小于7次測量的控制下限極差R值（LCLr）等于0;R使用原來的評價(jià)人和零件重復(fù)讀取任何極差大于計(jì)算的UCLR的讀R數(shù)，或剔除那些值并重新計(jì)算平均值；將行-第1、2、3、6、7、8、11、12和13行）中的值相加。把每行的和除以零件數(shù)并將結(jié)果填入表中最右邊標(biāo)有“平均值“的列內(nèi)；將第1、2第3行的平均值相加除以試驗(yàn)次數(shù)。結(jié)果填入第4行的Xa格內(nèi)。對第6，7和8；第11，12和13行重復(fù)這個(gè)過程，將結(jié)果分別填入第9和14行的Xb，Xc格內(nèi)；將第4、9和14行的平均值中最大和最小值填入第18行中適當(dāng)?shù)目崭裉帲_定它們的差值，填入第18行XDiff處的空格內(nèi)；將每個(gè)零件每次測量值相加并除以總的測量次數(shù)，填入第16行零件平均值的欄中；從最大的零件平