測(cè)量系統(tǒng)分析

測(cè)量系統(tǒng)分析

MeasuringSystemAnalysis1課程大綱測(cè)量和測(cè)量系統(tǒng)根本概念PLANNINGOFMEASUREMENTDEVISES(CEMATRIX)FMEAOFMEASUREMENTDEVICES測(cè)量系統(tǒng)的特性測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念計(jì)量型儀器的測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)數(shù)型測(cè)量?jī)x器的測(cè)量系統(tǒng)分析CHAPERT42編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析

MeasuringSystemAnalysis第一局部：測(cè)量和測(cè)量系統(tǒng)的根本概念3編輯課件根本概念

MSA手冊(cè)歷史:

1990年10月第一版1995年2月第二版2002年3月第三版4編輯課件根本概念產(chǎn)品質(zhì)量局部取決于過(guò)程質(zhì)量過(guò)程質(zhì)量取決于控制過(guò)程的能力控制過(guò)程的能力取決于測(cè)量過(guò)程的能力測(cè)量過(guò)程的能力取決于測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量5編輯課件根本概念量具/測(cè)量?jī)x器/測(cè)量和監(jiān)控設(shè)備(Gage/MeasurementInstrument/Measurement&MonitorDevice):用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的任何裝置〔Device〕，包括通過(guò)/不通過(guò)〔GO-NOGO〕裝置，它是測(cè)量系統(tǒng)的一局部。測(cè)量系統(tǒng)〔MeasurementSystem〕:指由人員、被測(cè)量、量具/夾具及其它設(shè)備、環(huán)境、操作程序/操作方法或軟件所構(gòu)成的系統(tǒng).6編輯課件根本概念測(cè)量設(shè)備的根本參數(shù)：分辨力〔discrimination〕、分辨率〔resolution〕、可讀性〔readability〕別名：最小的讀數(shù)的單位、測(cè)量分辨率、刻度限度或探測(cè)度由設(shè)計(jì)決定的固有特性測(cè)量或儀器輸出的最小刻度單位總是以測(cè)量單位報(bào)告1:10經(jīng)驗(yàn)法那么7編輯課件根本概念測(cè)量設(shè)備的根本參數(shù)：有效分辨率〔effectiveresolution〕測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度針對(duì)過(guò)程變差的一個(gè)特別應(yīng)用；產(chǎn)生有用的測(cè)量輸出信號(hào)的最小輸入值；總是以一個(gè)測(cè)量單位報(bào)告靈敏度：8編輯課件根本概念誤差：定義：測(cè)量時(shí)，實(shí)際測(cè)量值〔或測(cè)量平均值〕與真值之間的差異，稱為“誤差〞；公式：誤差=測(cè)量值-真值分類：假設(shè)就誤差的性質(zhì)區(qū)分，一般可分為，其特質(zhì)如以以下圖：系統(tǒng)性誤差：隨機(jī)性誤差：重大誤差〔粗大誤差〕：定義、性質(zhì)、處理/合成9編輯課件人為疏忽氣流輻射噪聲塵埃儀器環(huán)境觀察溫度歸零負(fù)載水平磨耗混用干擾振動(dòng)壓力濕度記憶力讀取視差量具誤用標(biāo)準(zhǔn)件分辨率遲滯現(xiàn)象量測(cè)誤差重大誤差系統(tǒng)性誤差隨機(jī)性誤差10編輯課件根本概念測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量及其描述：表征測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的方法使用統(tǒng)計(jì)特性，即測(cè)量系統(tǒng)的偏倚和方差；所謂偏倚的特性，是指數(shù)據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)〔標(biāo)準(zhǔn)〕值的位置；所謂方差的特性，是指測(cè)量數(shù)據(jù)的分布；11編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)位置變差：準(zhǔn)確度〔Accuracy,有時(shí)也稱Bias—偏倚〕指測(cè)量?jī)x器的實(shí)際測(cè)量值〔或測(cè)量平均值〕與待測(cè)值之真值〔TrueValue〕或可接受的基準(zhǔn)值的接近程度，亦即實(shí)際測(cè)量值偏離真實(shí)值的程度。以偏差愈微小之程度稱為準(zhǔn)確度佳，反之稱為準(zhǔn)確度差。一般由系統(tǒng)誤差引起。12編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)位置變差：偏倚〔Bias〕穩(wěn)定性〔Stability〕線性〔linearity〕13編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)分布變差：精密度〔Precision〕指測(cè)量?jī)x器所能夠區(qū)分出的微量程度或最小距離，亦即代表測(cè)量?jī)x器對(duì)同一待測(cè)工件，以相同測(cè)量過(guò)程作重復(fù)測(cè)量時(shí)，其各測(cè)量結(jié)果的差異程度〔重復(fù)讀數(shù)彼此之間的“接近度〞——MSA手冊(cè)第三版〕。以差異程度愈微小稱為精密度佳，反之稱為精密度差。一般由隨機(jī)誤差引起，包含儀器的〔重復(fù)性〕和人為的〔再現(xiàn)性〕因素。14編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)分布〔寬度〕變差：重復(fù)性〔Repeatability〕：再現(xiàn)性〔Reproducibility〕：GRR(GageR&R)：靈敏度〔Sensitivity〕：是導(dǎo)致一個(gè)可檢測(cè)到的輸出信號(hào)的最小輸入值。一致性(Consistency)：:是隨時(shí)間得到測(cè)量變差的區(qū)別。它可以看廠是重復(fù)性隨時(shí)間的變化。均勻性(Uniformity)：是量具在整個(gè)工作量程內(nèi)測(cè)量變差的區(qū)別。它可以被認(rèn)為是重復(fù)性在量程上的均一性。15編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)系統(tǒng)變差：精確度/精準(zhǔn)度〔Accuracy〕平均值=真值A(chǔ)ccuracy一詞由很多含義，注意混淆；ASTM〔美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)〕定義中包含位置和寬度的影響〔即：偏倚和重復(fù)性〕；但MSA手冊(cè)放在“位置變差〞里講的；16編輯課件根本概念測(cè)量精度概念——有關(guān)系統(tǒng)變差：能力〔Capability〕：基于短期的評(píng)估，對(duì)測(cè)量誤差〔隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差〕合成變差的估計(jì)。性能〔Performance〕：所有有效的和可確定的變差源隨時(shí)間的最終影響。不確定度〔Uncertainty〕17編輯課件根本概念我國(guó)量值傳遞系統(tǒng)與溯源性：對(duì)于一個(gè)國(guó)家，每一個(gè)量值傳遞系統(tǒng)只允許有一個(gè)國(guó)家基準(zhǔn)，在我國(guó)大多數(shù)保存在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院內(nèi)；分布在各大區(qū)的國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心是國(guó)家組建的承擔(dān)跨地區(qū)計(jì)量檢定、測(cè)試任務(wù)的國(guó)家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)；目前，主要有：華北、東北、華東、中南、華南、西南、西北等7個(gè)大取得國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心；我國(guó)量值傳遞體系示意圖如以以下圖；18編輯課件中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究研、中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心東北、華北、華東、中南、華南、西北、西北（中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院）七大區(qū)計(jì)量測(cè)試中心各省計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)（含上述大區(qū)中心）市級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)縣/區(qū)級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)廠礦企業(yè)、科研、院校、醫(yī)院、商貿(mào)、市場(chǎng)等國(guó)家專業(yè)計(jì)量站分站區(qū)域計(jì)量站國(guó)防軍工企業(yè)、軍隊(duì)國(guó)防計(jì)量中心19編輯課件NationalStandardheldbyNationalBureauPrimary(privatecompany)Primary(university)PrimaryStandard(governmentagency)secondarysecondaryworkingworkingMesa.systemUsedinplantworkingsecondarysecondaryworkingworkingMesa.systemUsedinplantMesa.systemUsedinplantsecondary美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局根本概念量值傳遞20編輯課件根本概念何謂標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(連接國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(從一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)(從二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn))21編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析

MeasuringSystemAnalysis第二局部：測(cè)量系統(tǒng)的特性22編輯課件測(cè)量系統(tǒng)的特性

理想的測(cè)量系統(tǒng)：應(yīng)只產(chǎn)生正確的測(cè)量結(jié)果〔即每次測(cè)量結(jié)果總應(yīng)該與真值/標(biāo)準(zhǔn)相一致〕；理想的測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)具有：零方差、零偏倚和對(duì)所測(cè)量的任何產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零概率的統(tǒng)計(jì)特性。遺憾的是，具有以上統(tǒng)計(jì)特性的理想測(cè)量系統(tǒng)是不存在的，因此我們必須選擇適宜的統(tǒng)計(jì)特性對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量。

23編輯課件測(cè)量系統(tǒng)的特性

“好的〞測(cè)量系統(tǒng)的一些根本特性：具有足夠的分辨力〔discrimination〕和靈敏度〔sensitivity〕.測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定狀態(tài)：這意味著測(cè)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(jì)穩(wěn)定性.為了產(chǎn)品控制測(cè)量系統(tǒng)的變差〔variability〕必須小于規(guī)格限〔specificationlimit)/公差值〔tolerance〕.為了過(guò)程控制，測(cè)量系統(tǒng)的變差要能證明其具有有效的分辨率/力〔effectiveresolution〕，并且小于制造過(guò)程的變差。

24編輯課件測(cè)量系統(tǒng)的特性

測(cè)量精度應(yīng)高于過(guò)程變異和公差帶兩者中精度較高者，一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量精度是過(guò)程變異和公差帶兩者中精度較高者的十分之一〔10-1法那么〕。測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性可能隨被被測(cè)工程的改變而變化。假設(shè)真的如此，那么測(cè)量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過(guò)程變差和公差帶兩者中的較小者。25編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析

MeasuringSystemAnalysis第三局部：測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念概述分析的時(shí)機(jī)分析的對(duì)象分析的工程分析的步驟測(cè)量系統(tǒng)分析工程說(shuō)明26編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念概述決定測(cè)量什么設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)決定哪些統(tǒng)計(jì)特性是重要的對(duì)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行籌劃并實(shí)施試驗(yàn)〔第一和第二階段試驗(yàn)〕分析結(jié)果并采取措施27編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念概述PhaseⅠ

第一階段測(cè)量系統(tǒng)是否適宜？——決定測(cè)量系統(tǒng)是否具有滿意的統(tǒng)計(jì)特性——決定環(huán)境因素的影響在規(guī)定的條件下進(jìn)行通常在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行28編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念概述PhaseⅡ

第二階段以系統(tǒng)的持續(xù)監(jiān)測(cè)

——Testing試驗(yàn)——Calibration校準(zhǔn)——Maintenance維護(hù)在規(guī)定的條件下進(jìn)行通常在工廠內(nèi)進(jìn)行重復(fù)性和再現(xiàn)性GR&R29編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念概述PhaseⅡ第二階段第二階段試驗(yàn)的頻次——考慮統(tǒng)計(jì)的特質(zhì)——考慮不監(jiān)測(cè)量系統(tǒng)的后果：對(duì)供給商對(duì)客戶接下來(lái)所講的程序主要適用于第二階段的試驗(yàn)及局部第一階段的試驗(yàn)為了完成第一階段的試驗(yàn)，必須對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)〔DOE〕有很好的理解30編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念分析時(shí)機(jī)新生產(chǎn)的產(chǎn)品，PV有不同時(shí)，如試生產(chǎn)；新儀器，EV有不同時(shí)；新操作人員，AV有不同時(shí)；設(shè)計(jì)變更；工程變更；易損耗之儀器必須注意其分析頻率；客戶要求的頻次。31編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念那些測(cè)量?jī)x器要做？參見(jiàn)QS9000:1998條文4.11/TS16949:2002條文7.6的規(guī)定；可選擇的方法32編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念7.6.1

測(cè)量系統(tǒng)分析為分析在各種測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)果中呈現(xiàn)的變異，必須進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。此要求必須應(yīng)用于在控制方案中所提出的測(cè)量系統(tǒng)。所采用的分析方法及接受準(zhǔn)那么，必須與顧客對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)分析的參考手冊(cè)相一致。如果得到顧客的批準(zhǔn)，其它分析方法和接受準(zhǔn)那么也可以應(yīng)用。33編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念測(cè)量系統(tǒng)分析的工程偏倚〔Bias〕穩(wěn)定性〔Stability〕線性〔Linearity〕重復(fù)性〔Repeatability〕再現(xiàn)性〔Reproducibility〕34編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念分析的步驟——如何進(jìn)行量測(cè)系統(tǒng)分析？建立必要之程序書(shū)、指導(dǎo)書(shū)文件，以管制所有量測(cè)系統(tǒng)維持在正常及最正確狀態(tài)。制定方案：選擇分析對(duì)象/分析工程/分析時(shí)間，確定抽樣方法；須有合格之分析人員，待分析之量具，以及必要之環(huán)境。樣品的選擇至關(guān)重要；搜集足夠之?dāng)?shù)據(jù)，再依據(jù)所使用之分析記錄執(zhí)行分析作業(yè)。——盲測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)論判定此量測(cè)系統(tǒng)是處于可接受、勉強(qiáng)接受或不能接受。改進(jìn)；35編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析的根本概念測(cè)量系統(tǒng)分析的工程說(shuō)明偏倚〔Bias〕穩(wěn)定性〔Stability〕線性〔Linearity〕重復(fù)性〔Repeatability〕再現(xiàn)性〔Reproducibility〕零件變異〔PartVariation〕36編輯課件偏倚〔Bias〕偏倚，常被稱為準(zhǔn)確度〔Accuracy〕，是指量測(cè)平均值與真值之差值。而真值可藉由較高等級(jí)之量具量測(cè)數(shù)次之平均值而得，偏倚可以下面圖形表示：偏倚(準(zhǔn)確度)ＶTＶAVT：真值VA：測(cè)量平均值37編輯課件偏倚〔Bias〕偏倚是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的衡量指標(biāo)，它包含的和未知的得變差來(lái)源共同作用的總和。造成過(guò)大的偏倚的可能原因有〔見(jiàn)下頁(yè)〕：38編輯課件39編輯課件偏倚〔Bias〕(例)1位作業(yè)者測(cè)量1個(gè)零件10次，測(cè)量值如下所示：X1=0.75 X6=0.80X2=0.75 X7=0.75X3=0.80 X8=0.75X4=0.80 X9=0.75X5=0.65 X10=0.70測(cè)量平均值VA=Xi/10=0.75，該零件之真值VT為0.8mm，零件的制造過(guò)程變差0.70mm那么Bias=VA-VT=0.75－0.80=-0.05%Bias＝100〔│Bias│/制造過(guò)程變差〕＝100(0.05/0.70)=7.1%40編輯課件穩(wěn)定性(Stability)

穩(wěn)定性，又稱為漂移〔Drift〕，是指測(cè)量系統(tǒng)在某一段時(shí)間內(nèi)，測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性是獲得的測(cè)量總變差。穩(wěn)定性可下面圖形表示：穩(wěn)定性時(shí)間1時(shí)間241編輯課件42編輯課件線性(Linearity)線性是指量具在使用范圍內(nèi)偏倚〔準(zhǔn)確度〕差異之分布狀況。作業(yè)者測(cè)量5個(gè)不同零件，其真值分別為2.00mm，4.00mm，6.00mm，8.00mm及10.00mm，每個(gè)零件測(cè)量12次，如下頁(yè)所示：0.600.400.200-0.20-0.40-0.602.004.006.008.0010.00×××××(偏倚值)(真值)回歸線43編輯課件線性(Linearity)44編輯課件線性(Linearity)45編輯課件重復(fù)性〔Repeatability〕重復(fù)性：傳統(tǒng)上把重復(fù)性看作“評(píng)價(jià)人內(nèi)變異性〞。是指由同一位作業(yè)者，用同一種量具，屢次量測(cè)同一零件的同一特性時(shí)所得的測(cè)量變差，它是設(shè)備本身固有的變差或特性，一般指儀器的變差〔EV〕，以公式表示如下：EV=，%EV＝100〔EV／TV〕公式說(shuō)明：EV／為重復(fù)性，TV為全變異。為所有作業(yè)者執(zhí)行屢次量測(cè)所得之變異平均值。K1為重復(fù)性之系數(shù)，與量測(cè)次數(shù)有關(guān)。TV為全變異，TV=46編輯課件重復(fù)性〔Repeatability〕事實(shí)上，重復(fù)性是從規(guī)定的測(cè)量條件下連續(xù)試驗(yàn)得到的普通原因〔隨機(jī)誤差〕變差，因此除了設(shè)備的內(nèi)變差外，重復(fù)性還包括測(cè)量系統(tǒng)誤差模型中任何條件的內(nèi)部變差。嚴(yán)格的重復(fù)性定義為：當(dāng)測(cè)量條件已被確定和定義的條件下，——即已確定的零件、儀器、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境及假設(shè)之下，系統(tǒng)內(nèi)部的變差。第三版與第二版的定義略有不一樣47編輯課件重復(fù)性〔Repeatability〕造成重復(fù)性的可能原因〔見(jiàn)下頁(yè)〕：48編輯課件49編輯課件再現(xiàn)性〔Reproducibility)傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作“作業(yè)者〔評(píng)價(jià)人〕變異〞，通常是指不同作業(yè)者〔評(píng)價(jià)人〕以相同量具測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)，測(cè)量平均值之變異，以公式表示如下：

AV=%AV＝100〔AV／TV〕

公式說(shuō)明：-

AV為再現(xiàn)性，TV為全變異。-

為不同作業(yè)者所量測(cè)之平均值之最大值與最小值之差異。-

K2為再現(xiàn)性之系數(shù)，與作業(yè)者之人數(shù)有關(guān)。-

ｎ為被量測(cè)之零件數(shù)目-

r為每位作業(yè)者量測(cè)之次數(shù)50編輯課件再現(xiàn)性〔Reproducibility〕再現(xiàn)性作業(yè)者ａ作業(yè)者b作業(yè)者c51編輯課件再現(xiàn)性〔Reproducibility注意：對(duì)于手動(dòng)儀器受操作者的影響是客觀存在的，然而對(duì)于現(xiàn)在越來(lái)越多的自動(dòng)測(cè)量?jī)x器，操作者的變差不是主要變差原因時(shí)，前面的定義就收到了挑戰(zhàn)。嚴(yán)格的定義是：再現(xiàn)性是指測(cè)量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均變差。52編輯課件GRR(GageR&R)量具的R&R是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計(jì)值。換句話說(shuō)，GRR值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的“和〞。由于二者都屬于隨機(jī)變量，故二者合成采用如下公式：53編輯課件零件的變差(PartVariation)54編輯課件測(cè)量系統(tǒng)分析

MeasuringSystemAnalysis第四局部：計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析55編輯課件計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測(cè)系統(tǒng)分析穩(wěn)定性分析：偏倚分析：獨(dú)立樣本法控制圖法線性分析重復(fù)性和再現(xiàn)性分析〔GRR〕極差法**均值極差法方差分析法〔ANOVA〕56編輯課件計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測(cè)系統(tǒng)分析穩(wěn)定性分析：57編輯課件穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:第一步：進(jìn)行研究：選取一個(gè)樣品,并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或參考值,假設(shè)無(wú)這樣的樣本那么可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件,指定其為穩(wěn)定性分析的標(biāo)準(zhǔn)樣本。具有預(yù)期測(cè)試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件是比較理想的,并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件分別繪制管制圖.(所以可能是須做三張控制圖來(lái)管制儀器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中間值那個(gè)就可以了)定時(shí)〔天，周〕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件或樣本量測(cè)3～5次取一個(gè)樣品.注意,決定樣本量及頻度的考慮因素應(yīng)包括重新校正或修理次數(shù),使用頻度與操作環(huán)境等.將量測(cè)值標(biāo)記在Xbar-RCHART或Xbar–SCHART上.58編輯課件穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:第二步：結(jié)果分析計(jì)算控制界限,并對(duì)失控或不穩(wěn)定作評(píng)估.假設(shè)測(cè)量過(guò)程穩(wěn)定，可利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算偏倚和標(biāo)準(zhǔn)差(可用R/d2估計(jì))。把它與過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)差相比較,以評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性是否適用：不可以發(fā)生此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)差大于制程標(biāo)準(zhǔn)差的現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表測(cè)量變差大于制程變差，此項(xiàng)儀器重復(fù)性方面是不可接受的。假設(shè)過(guò)程不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生什么呢？59編輯課件穩(wěn)定性之判定：穩(wěn)定性之判定一般之方式和控制圖之判定方式是一致的，(一)不可以有點(diǎn)子超出控制界限;(二)不可以有連續(xù)三點(diǎn)中有二點(diǎn)在A區(qū)或A區(qū)以外之位置;(三)不可以有連續(xù)五點(diǎn)中有四點(diǎn)在B區(qū)或B區(qū)以外之位置;(四)不可有連續(xù)七點(diǎn)在控制圖之同一側(cè);(五)不可以有連續(xù)七點(diǎn)持續(xù)上升或下降之情形；

如果有以上之情形，代表儀器已不穩(wěn)定，須做維修或調(diào)整，維修及調(diào)整完后須再做校正以及穩(wěn)定性之分析。穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:60編輯課件舉例：為了確定一個(gè)新的測(cè)量裝置穩(wěn)定性是否可以接受，工藝小組在生產(chǎn)過(guò)程的中程數(shù)附近選擇了一個(gè)零件〔這個(gè)零件在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量，并確定其基準(zhǔn)值為6.01〕。小組每班測(cè)量這個(gè)零件5次，共測(cè)量4周〔20組〕，收集所有數(shù)據(jù)后，Xbar-R圖就可以做出來(lái)了〔如以以下圖〕控制圖顯示，測(cè)量過(guò)程是穩(wěn)定的，因此沒(méi)有出現(xiàn)特殊原因的影響。還可進(jìn)一步計(jì)算偏倚和標(biāo)準(zhǔn)差，以進(jìn)行比較、判斷。穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:61編輯課件舉例：穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:62編輯課件計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測(cè)系統(tǒng)分析偏倚分析：獨(dú)立樣本法控制圖法63編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:進(jìn)行研究選取一個(gè)樣品,并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或參考值,假設(shè)不能得到這樣的參考值的樣本，那么可從生產(chǎn)線中取一個(gè)落在中心值域的零件,并把它當(dāng)成偏倚分析的基準(zhǔn)件〔且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件〕。對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件在高精度的實(shí)驗(yàn)室量測(cè)n10次,計(jì)算其平均值,將其當(dāng)成“參考值〞。由一位作業(yè)者〔評(píng)價(jià)人〕以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)n10次.并計(jì)算出平均值,此值為“觀測(cè)平均值〞.64編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:

結(jié)果分析——圖示法畫(huà)出這些數(shù)據(jù)相對(duì)于參考值的直方圖。運(yùn)用你對(duì)測(cè)量的專業(yè)知識(shí)審查此直方圖，從而確定是否存在特殊原因或異常點(diǎn)。當(dāng)n30

時(shí)，要特別注意。65編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:結(jié)果分析——數(shù)值法計(jì)算n個(gè)讀數(shù)值的平均值，計(jì)算重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差

其中，是常數(shù)，與子組容量有關(guān)，可從附錄C中查的，取g=1,m=n當(dāng)n20時(shí)，可使用另外公式。假設(shè)已獲得GRR研究結(jié)果〔且有效〕，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取自該項(xiàng)研究結(jié)果。66編輯課件(g)(m)d267編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:MSA第二版評(píng)價(jià)/判定：計(jì)算偏倚:偏倚=觀測(cè)平均值–參考值制程變差=6δ%偏倚=偏倚/制程變差判定:針對(duì)偏倚之部份，判定之原那么為：重要特性部份其偏倚%10%；一般特性其偏倚%<30%；應(yīng)依據(jù)儀器之使用目的來(lái)說(shuō)明其接受之原因。其偏差%>30%者，此項(xiàng)儀器不適用。68編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:MSA第三版評(píng)價(jià)/判定：計(jì)算偏倚的t統(tǒng)計(jì)量:偏倚=觀測(cè)平均值–參考值;判定:如果0落在偏倚值附近的1-置信區(qū)間以內(nèi)，那么偏倚在水平時(shí)刻接受的。d2，d*2和v可在剛剛的附錄C中查到，g=1,m=n,tv,1-a/2在標(biāo)準(zhǔn)t表中可查到；如果a不取〔缺省值〕0.05〔95%置信區(qū)間〕，應(yīng)得到客戶同意。69編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:舉例：一個(gè)制造工程師在評(píng)價(jià)一個(gè)用來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程的新的測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量裝置分析說(shuō)明沒(méi)有線性問(wèn)題，所以工程師只評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的偏倚。選擇一個(gè)零件；經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)〔高精度儀器檢驗(yàn)〕確定其基準(zhǔn)值為：6.0；由現(xiàn)場(chǎng)工程師對(duì)該零件測(cè)量15次，數(shù)據(jù)如下；70編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:

基準(zhǔn)值=6.0偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0

運(yùn)用軟件計(jì)算，

并畫(huà)出直方圖如下：71編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:獨(dú)立取樣法:舉例：

因?yàn)?落在偏倚置信區(qū)間〔-0.1185，0.1319〕內(nèi)，那么結(jié)論測(cè)量偏倚是可以接受的。72編輯課件偏倚分析之執(zhí)行:控制圖法:進(jìn)行研究假設(shè)用均值-極差圖或均值-標(biāo)準(zhǔn)差圖用于測(cè)量穩(wěn)定性時(shí)，這些數(shù)據(jù)也可用來(lái)評(píng)價(jià)偏倚。但應(yīng)注意：評(píng)價(jià)偏倚之前，控制圖分析應(yīng)該只是測(cè)量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。用控制圖的均值代替平均值，標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，其余與獨(dú)立樣本法一樣處理。73編輯課件計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測(cè)系統(tǒng)分析線性分析74編輯課件線性分析之執(zhí)行獨(dú)立取樣法:針對(duì)產(chǎn)品所須使用之范圍，利用標(biāo)準(zhǔn)件或產(chǎn)品樣本(一般區(qū)分為五個(gè)等分，其范圍須包括產(chǎn)品之規(guī)格公差之范圍,即選擇g5個(gè)零件)來(lái)做儀器之線性分析。如果是采用標(biāo)準(zhǔn)件須有其正確值，如果是使用產(chǎn)品樣本時(shí)，那么這些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)測(cè)量每個(gè)零件的基準(zhǔn)值，以此當(dāng)做是「真值」或「參考值」。由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次〔m10〕.并計(jì)算出平均值,此值為“觀測(cè)平均值〞.75編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第二版做法：計(jì)算誤差(偏倚):誤差(偏倚)=觀測(cè)平均值–參考值制程變異=6δ繪圖:X軸=參考值Y軸=誤差其方程式為:y=ax+b再分別計(jì)算其截距，斜率，擬合度，線性，線性%等76編輯課件線性分析之執(zhí)行計(jì)算公式如下：77編輯課件線性分析之執(zhí)行判定:針對(duì)重要特性其線性度%<5%一般特性其線性度%<10%線性度%>10%以上者判為不合格，此項(xiàng)之儀器不適合使用。78編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：計(jì)算每次測(cè)量的零件的偏倚及零件偏倚的平均值第i個(gè)零件的第j次測(cè)量的偏倚:第I個(gè)零件的偏倚的平均值：偏倚i,j=xi,j-〔參考值〕imj=1偏倚i=Σm偏倚i,j

79編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：繪圖〔在線性圖上畫(huà)出單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的平均值，見(jiàn)以以下圖〕:X軸=參考值/基準(zhǔn)值，Y軸=偏倚-1234567891001Bias=0

回歸直線Bias95%aBiasAverage*···················****···*80編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：計(jì)算并畫(huà)出最正確擬合線及置信區(qū)域線：擬合直線yi=axi+b對(duì)于給定的x0，水平置信區(qū)間是：s=gm－2Σyi2－bΣyibΣxiyi－81編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：計(jì)算并畫(huà)出最正確擬合線及置信區(qū)域線：畫(huà)出0偏倚線，評(píng)審該圖指出特殊原因和線性的可接受性；其條件為：0偏倚線，必須完全在擬合直線置信區(qū)間內(nèi)。下限線：b+ax0－tgm-2,1-

/2gm1＋Σ（xi－X）－X）（x01/2s22上限線：b+ax0＋tgm-2,1-

/2gm1＋Σ（xi－X）－X）（x01/2s2282編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：結(jié)果分析-數(shù)據(jù)分析如果圖形分析顯示測(cè)量系統(tǒng)的線性是可接受的，那么下面的假設(shè)應(yīng)為真：H0：a=0斜率=0如果，at=2（xjΣ－X）≤stgm-2,1-

/283編輯課件線性分析之執(zhí)行MSA第三版做法：結(jié)果分析-數(shù)據(jù)分析如果上述假設(shè)成立，說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所有的參考值的偏倚都相同。為使線性可接受，那么偏倚必須為零。H0：b=0截距〔偏倚〕=0如果，t=b1＋Σ（xi－X）X2gm2≤stgm-2,1-

/284編輯課件線性分析之執(zhí)行:舉例：一個(gè)制造工程師在評(píng)價(jià)一個(gè)用來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程的新的測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量裝置分析說(shuō)明沒(méi)有線性問(wèn)題，所以工程師只評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的偏倚。選擇一個(gè)零件；經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)〔高精度儀器檢驗(yàn)〕確定其基準(zhǔn)值為：6.0；由現(xiàn)場(chǎng)工程師對(duì)該零件測(cè)量15次，數(shù)據(jù)如下；85編輯課件計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測(cè)系統(tǒng)分析重復(fù)性和再現(xiàn)性分析〔GRR〕極差法**均值極差法方差分析法〔ANOVA〕86編輯課件重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析決定研究主要變異形態(tài)的對(duì)象.使用「全距及平均數(shù)」或「變異數(shù)分析」方法對(duì)量具進(jìn)行分析。于制程中隨機(jī)抽取被測(cè)定材料需屬統(tǒng)一制程.選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗(yàn)合格的量具分別對(duì)10個(gè)零件進(jìn)行量測(cè),測(cè)試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,研究其再生性及再現(xiàn)性(作業(yè)員應(yīng)熟悉并了解一般操作程序,防止因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)同時(shí)評(píng)估量具對(duì)不同操作員熟練度.87編輯課件重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析針對(duì)重要特性(尤指是有特殊符號(hào)指定者)所使用量具的精確度應(yīng)是被量測(cè)物品公差的1/10,(即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10制程變異或規(guī)格公差較小者;如:制程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m,那么量測(cè)應(yīng)選擇精確度為0.001m/m),以防止量具的鑒別力缺乏，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被量測(cè)物品公差的1/5。試驗(yàn)完后,測(cè)試人員將量具的再生性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表),附件二(R&R分析報(bào)告),依公式計(jì)算并作成-R管制圖或直接用表計(jì)算即可。88編輯課件結(jié)果分析:當(dāng)重復(fù)性(EV)變異值大于再現(xiàn)性(AV)時(shí)：–量具的結(jié)構(gòu)需在設(shè)計(jì)增強(qiáng).量具的夾緊或零件定位的方式需加以改善.

量具應(yīng)加以保養(yǎng).

當(dāng)再現(xiàn)性(AV)變異值大于重復(fù)性(EV)時(shí)

作業(yè)員對(duì)量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強(qiáng)教育,作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(yàn)頻率于入廠及送修矯正后須再做量測(cè)系統(tǒng)分析,并作記錄.

重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析89編輯課件EV,AV及R&R之接受標(biāo)準(zhǔn)如下:數(shù)值<10%，測(cè)量系統(tǒng)可接受.10%<數(shù)值30%，測(cè)量系統(tǒng)可接受或不接受,決定于該測(cè)量系統(tǒng)之重要性、修理所需之費(fèi)用等因素.數(shù)值>30%，測(cè)量系統(tǒng)不能接受,須予以改進(jìn).必要時(shí)更換量具或?qū)α烤咧匦逻M(jìn)行調(diào)整,并對(duì)以前所量測(cè)的庫(kù)存品再抽查檢驗(yàn),如發(fā)現(xiàn)庫(kù)存品已超出規(guī)格應(yīng)立即追蹤出貨通知客戶,協(xié)調(diào)處理對(duì)策.重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析90編輯課件重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析—實(shí)例量具重復(fù)性與再現(xiàn)性之資料搜集:將作業(yè)者分為A、B、C三人，零件10個(gè)，但作業(yè)者無(wú)法看到零件號(hào).準(zhǔn)備所需之量測(cè)量具。使作業(yè)者A依隨順序量測(cè)10個(gè)零件并由另一觀者在第1行填入量測(cè)數(shù)據(jù)，請(qǐng)作業(yè)者B、C量測(cè)相同的10個(gè)零件，但不使他們看到他人的量測(cè)值，將量測(cè)分別記入第6行及第11行。〔表1〕重復(fù)這個(gè)循環(huán)但以不同的隨機(jī)順序進(jìn)行量測(cè)。將數(shù)據(jù)填入第2、7及12行之適當(dāng)列中。例如第一個(gè)被量測(cè)為7號(hào)零件