測(cè)量系統(tǒng)分析第四版.ppt

1,測(cè)量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis,2,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,測(cè)量 對(duì)某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），以表示它們對(duì)于特定特性之間的關(guān)系。 賦予數(shù)字的過程被定義為測(cè)量過程，而指定的數(shù)值被定義為測(cè)量值。 量具（Gage) 是指任何用來獲得測(cè)量結(jié)果的裝置。經(jīng)常是用在工廠現(xiàn)場(chǎng)的裝置，包括通/止規(guī)（go/no go device)。,3,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,測(cè)量系統(tǒng)： 是對(duì)測(cè)量單元進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y(cè)的特性進(jìn)行評(píng)估，其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)境和假設(shè)的集合。,：標(biāo)準(zhǔn) ：零件 ：儀器 ：人/程序 ：環(huán)境,S W I P E,測(cè)量,數(shù) 值,分析,輸入,輸出,可接受 可能可接受 需改善,測(cè) 量 系 統(tǒng),4,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,參考值（Reference value)： 某一物品的可接受數(shù)值。 需要一個(gè)可操作的定義。 常被用來替代真值使用。 真值(True value) 某一物品的真實(shí)數(shù)值。 不可知且無法知道的。,5,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,位置變差 準(zhǔn)確度（Accuracy) 與真值或可接受的基準(zhǔn)值“接近“的程度。 在ASTM包括了位置及寬度誤差的影響。 偏倚（Bias) 觀測(cè)到的測(cè)量值的平均值與基準(zhǔn)值之間的差值。,6,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,穩(wěn)定性(Stability) 隨時(shí)間變化的偏倚值。 一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)量過程在位置方面是處于統(tǒng)計(jì)上受控狀態(tài)。別名：漂移（drift) 線性(linearity) 在量具正常工作量程內(nèi)的偏倚變化量。 多個(gè)獨(dú)立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系。 是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所構(gòu)成。,7,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,寬度變差（Width variation) 精確度（Precision) 每個(gè)重復(fù)讀數(shù)之間的“接近”程度。 是測(cè)量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差所構(gòu)成。,8,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,重復(fù)性(Repeatability) 一個(gè)評(píng)價(jià)者使用一種測(cè)量?jī)x器，對(duì)同一零件的某一特性進(jìn)行多次測(cè)量下的變差。 是在固定的和已定義的測(cè)量條件下，連續(xù)（短期內(nèi)）多次測(cè)量中的變差。 通常被稱為E.V設(shè)備變差 。 設(shè)備（量具）能力或潛能。 系統(tǒng)內(nèi)部變差。,9,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,再現(xiàn)性(Reproducibility) 不同評(píng)價(jià)者使用相同的量具，測(cè)量同一個(gè)零件的同一個(gè)特性的測(cè)量平均值的變差。 通常被稱為A.V.評(píng)價(jià)者變差。 系統(tǒng)之間（條件）的 誤差。,10,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,GRR或量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性(Gage R&R) 量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性：測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計(jì)值。 測(cè)量系統(tǒng)能力：取決于所用的方法，可能包括或不包括時(shí)間的影響。,11,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性,1)足夠的分辨率和靈敏度。 2)是統(tǒng)計(jì)受控制的。 3)產(chǎn)品控制，變異性小于公差。 4)過程控制: 顯示有效的分辨率。 變異性小于制造過程變差。,12,分辨力 1)測(cè)量設(shè)備能夠檢測(cè)并忠實(shí)地顯示相對(duì)參考值的變化量。 2)所用測(cè)量器具的分辨力必須小于或等于被測(cè)參數(shù)允許誤差的10%。,零件A,零件B,零件A,零件B,A=2.0 B=2.0,A=2.50 B=2.00,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,13,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,有效的分辨率 考慮整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)變差時(shí)的數(shù)據(jù)分級(jí)大?。╪dc)。 Ndc=1.41（PV/GRR）。,14,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,極差控制圖可顯示分辨率是否足夠，應(yīng)看控制限內(nèi)有多少個(gè)數(shù)據(jù)分級(jí)， 一般要求它大于5才可接受。 在過程變差的SPC極差圖上可看出：,15,分辨率不足的表現(xiàn),當(dāng)極差圖中只有一、二或三種可能的極差值在控制界限內(nèi)時(shí)。 如果極差圖顯示有四種可能的極差值在控制界限內(nèi)，且超過1/4以上的極差值為零。,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,16,測(cè)量系統(tǒng)分析基礎(chǔ)和術(shù)語,敏感度(Sensitivity) 能導(dǎo)致可探測(cè)到的輸出信號(hào)的最小輸入。 測(cè)量系統(tǒng)對(duì)被測(cè)特性變化的感應(yīng)度。 取決于量具設(shè)計(jì)（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用期間的維修，以及測(cè)量?jī)x器與標(biāo)準(zhǔn)的操作情況。 通常被描述為一種測(cè)量單元。,17,測(cè)量系統(tǒng)變差對(duì)產(chǎn)品決策的影響,測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)有的特性 對(duì)產(chǎn)品控制，測(cè)量系統(tǒng)的變差與公差相比必須小于依據(jù)特性的公差評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)。 對(duì)于過程控制，測(cè)量系統(tǒng)的變差應(yīng)顯示有效的分辨率與過程變差相比要小。根據(jù)6變差和/或來自測(cè)量系統(tǒng)的總變差評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)。 偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、線性應(yīng)是可接受的。,18,測(cè)量系統(tǒng)變差對(duì)產(chǎn)品決策的影響,圖中: I不好的零件永遠(yuǎn)被視為不好的零件； II可能做出潛在的錯(cuò)誤決定； III好零件永遠(yuǎn)被視為好零件。,19,測(cè)量系統(tǒng)變差對(duì)產(chǎn)品決策的影響,由于我們的目標(biāo)是盡可能地對(duì)產(chǎn)品狀態(tài)做出正確的決定，所以會(huì)做出以下選擇： 1）改進(jìn)生產(chǎn)過程：減少過程變差，不會(huì)生產(chǎn)出落在區(qū)域的產(chǎn)品。 2）改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)：減少測(cè)量系統(tǒng)誤差以減少區(qū)域的大小，這樣，生產(chǎn)出的所有的產(chǎn)品將全部落在區(qū)域內(nèi)，這就能減少做出錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。,20,測(cè)量系統(tǒng)分析的應(yīng)用和時(shí)機(jī),應(yīng)用 1）接受新測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)則。 2）一種測(cè)量設(shè)備與另一種的比較。 3）評(píng)價(jià)懷疑有缺陷的量具的依據(jù)。 4）維修前后測(cè)量設(shè)備的比較。 分析時(shí)機(jī) 1）新生產(chǎn)的產(chǎn)品PV（零件變差）有不同時(shí)。 2）新量具EV(量具變差）有不同時(shí)。 3）新操作人員AV（人員變差）有不同時(shí)。 4）易損耗的量具必須注意其分析頻率。,21,測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備,測(cè)量系統(tǒng)計(jì)劃的制定 在進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析之前，要制定測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)劃。計(jì)劃內(nèi)容包括： ）確定需分析的測(cè)量系統(tǒng)。 ）確定用于分析的待測(cè)參數(shù)/尺寸或質(zhì)量特性。 ）確定分析方法： ）確定測(cè)試環(huán)境； ）確定分析人員和測(cè)量人員。 ）確定樣品數(shù)量和重復(fù)計(jì)數(shù)的次數(shù)。,22,測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備,量具的準(zhǔn)備 1）應(yīng)針對(duì)具體尺寸/特性選擇有關(guān)控制計(jì)劃指定的量具。 2）確保要分析的量具是經(jīng)過檢定/校準(zhǔn)且是合格的。 3）量具的分辨力一般應(yīng)小于被測(cè)參數(shù)允許差的1/10,在量具計(jì)數(shù)中，如有可能該數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半。 測(cè)試操作人員和分析人員的選擇 ）在測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)，測(cè)試人員和分析人員不能是同一個(gè)人。 ）應(yīng)優(yōu)先選擇通常情況下實(shí)際使用所選定量具實(shí)施測(cè)量的操作工/檢驗(yàn)人員為測(cè)量操作人員，以確保測(cè)試方法和測(cè)量結(jié)果與日后的正式生產(chǎn)或過程更改的實(shí)際情況相符。 ）應(yīng)選擇熟悉測(cè)量系統(tǒng)分析方法的人員作為分析人員。,23,測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備,分析樣本的選擇 1）樣本應(yīng)從實(shí)際生產(chǎn)或檢驗(yàn)過程中選擇，并考慮盡可能代表實(shí)際生產(chǎn)中存在的所有變差。 2）如果一個(gè)量具適用于多個(gè)規(guī)格產(chǎn)品的尺寸/特性測(cè)量，在作該量具測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)，應(yīng)選擇其中一個(gè)過程變差最小規(guī)格的產(chǎn)品作樣本，以避免過大的零件變差造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確。 3）給每一個(gè)樣本編號(hào)并貼上標(biāo)簽，但要避免測(cè)試操作人員事先知道編號(hào)，并確保按隨機(jī)順序進(jìn)行測(cè)量。,24,測(cè)量系統(tǒng)變差的類型,25,測(cè)量系統(tǒng)變差穩(wěn)定性,穩(wěn)定性 是測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。 即偏移隨時(shí)間的變化。,26,測(cè)量系統(tǒng)變差穩(wěn)定性,27,測(cè)量系統(tǒng)分析案例穩(wěn)定性,測(cè)量系統(tǒng)：針對(duì)控制計(jì)劃中的自動(dòng)型測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析。 特性：針對(duì)控制計(jì)劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：1PCS（可以是可追溯到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參考值的基準(zhǔn)件。也可以是落在生產(chǎn)測(cè)量范圍中間的樣品）。 參考值：只要測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定，并不要求參考值已知。 測(cè)量周期：每天或每周一次。重復(fù)次數(shù)：3-5次。 計(jì)算控制限：輸入相應(yīng)的表格。 判穩(wěn)：先判R圖，再判Xbar圖。 前面分析測(cè)量系統(tǒng)是穩(wěn)定的，后續(xù)同SPC中的控制用控制圖。 保留分析相應(yīng)記錄。,28,造成不穩(wěn)定的可能因素,儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 正常的老化或損壞 變形（量具或零件） 儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性 維護(hù)保養(yǎng)不好：空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法 不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備、載入、夾緊、技巧 環(huán)境變化溫度、濕度、振動(dòng)、清潔 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì) 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,29,測(cè)量系統(tǒng)變差偏移,偏移 是測(cè)量結(jié)果的觀測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值。 偏移的大小表示測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，偏移越小越好，反之越差,30,測(cè)量系統(tǒng)分析偏移,獨(dú)立樣件法,31,測(cè)量系統(tǒng)分析偏移,偏移分析方法和注意事項(xiàng) 測(cè)量系統(tǒng)：針對(duì)控制計(jì)劃中的計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)。 特性：針對(duì)控制計(jì)劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：1PCS（可以是可追溯的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參考值的基準(zhǔn)件。也可是落在生產(chǎn)測(cè)量范圍中間的樣品，用更高一級(jí)測(cè)量設(shè)備獲得參考值）。 測(cè)量人數(shù)、重復(fù)次數(shù)：一個(gè)評(píng)價(jià)人，重復(fù)10次以上。 計(jì)算t值 判定：可以使用直方圖進(jìn)行判定，0需要在偏倚的上下限之間方可接受，如不可接受視必要采取糾正補(bǔ)償。,32,測(cè)量系統(tǒng)分析案例偏移,置信區(qū)間 期望包括一個(gè)參數(shù)的真值的值的范圍(在希望的概率情況下叫置信水平)。 統(tǒng)計(jì)檢定時(shí)，常常取用置信水平=95%時(shí)，表示1.96的范圍。,33,造成過大的偏倚的可能原因,儀器、設(shè)備或夾具磨損 儀器需要校準(zhǔn)基準(zhǔn)的磨損或損壞 線性誤差 使用了錯(cuò)誤的量具不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 儀器質(zhì)量不良設(shè)計(jì)或符合性 不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備載入、夾緊、技巧 測(cè)量的特性不對(duì) 變形（量具或零件） 環(huán)境溫度、溫度、振動(dòng)、清潔 錯(cuò)誤的假設(shè) 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差,34,測(cè)量系統(tǒng)分析線性,線性 在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。即我們偏移隨量程的變化。,35,測(cè)量系統(tǒng)分析線性,36,測(cè)量系統(tǒng)分析案例線性,測(cè)量系統(tǒng)：控制計(jì)劃中的計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)均需分析。（但用于特定工序或只使用單個(gè)行程的測(cè)量系統(tǒng)可不分析）。 特性：針對(duì)控制計(jì)劃中重要程度較高的質(zhì)量特性。 樣本：5PCS（覆蓋整個(gè)工作量程）。 測(cè)量人數(shù)、重復(fù)次數(shù)：一個(gè)評(píng)價(jià)人，重復(fù)10次以上（盡量盲測(cè)）。 將數(shù)據(jù)輸入EXCEL中。計(jì)算ta,tb值。 判定：0需要在偏倚的上限、下限之間，方可接受，如不可接受視必要采取修正補(bǔ)償。 保留分析相應(yīng)記錄。,37,造成線性誤差的可能原因,儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 維護(hù)保養(yǎng)不好空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差最小/最大 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 儀器質(zhì)量不好 設(shè)計(jì)或符合性 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)和方法 應(yīng)用了錯(cuò)誤的量具 不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備、載入、夾緊、技巧 隨著測(cè)量尺寸不同，（量具或零件）的變形量不同 環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)、清潔 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì) 應(yīng)用零件的數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差,38,測(cè)量系統(tǒng)變差的類型重復(fù)性和再現(xiàn)性,重復(fù)性 是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用一種測(cè)量設(shè)備，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值變差。 再現(xiàn)性 是由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量設(shè)備，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差。,39,測(cè)量系統(tǒng)變差的類型重復(fù)性和再現(xiàn)性,重復(fù)性和再現(xiàn)性 重復(fù)性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估計(jì)值。 可能包括或不包括時(shí)間的影響。,40,測(cè)量系統(tǒng)分析案例重復(fù)性和再現(xiàn)性,獲取一個(gè)樣本零件數(shù)n=10，應(yīng)代表實(shí)際的或期望的過程變差的范圍，并順序編上號(hào)。 選擇三個(gè)測(cè)量人，A，B，C，要求盲測(cè)。 三人隨機(jī)抽樣進(jìn)行檢測(cè)。由評(píng)價(jià)人將測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。,41,測(cè)量系統(tǒng)分析案例重復(fù)性和再現(xiàn)性,有效分辨力 5,重復(fù)性和再現(xiàn)性接受準(zhǔn)則,42,測(cè)量系統(tǒng)分析案例重復(fù)性和再現(xiàn)性,使用過程差異：當(dāng)所取的樣本代表了預(yù)期的過程差異時(shí)使用。 替代過程差異：當(dāng)沒有足夠的樣本代表過程，但卻存在一個(gè)擁有相似差異的過程時(shí)使用； PP（or PPK）值：當(dāng)沒有足夠的樣本代表過程，但卻存在一個(gè)擁有相似差異的過程或新過程差異預(yù)期將比此已存在的過程更少時(shí)使用。 規(guī)范公差：當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)被用于分類此過程，并且此過程的PP小于1.0時(shí)使用。,43,測(cè)量系統(tǒng)分析案例重復(fù)性和再現(xiàn)性,重復(fù)性大于再現(xiàn)性，原因可能是： 儀器需要維修 可能需要對(duì)量具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以獲得更好的嚴(yán)格度 需要對(duì)量具的夾緊或固定裝置進(jìn)行改進(jìn) 零件內(nèi)變差太大 再現(xiàn)性大于重復(fù)性，原因可能是： 需要更好的對(duì)評(píng)價(jià)人進(jìn)行如何使用和判讀該量具儀器的培訓(xùn) 量具校準(zhǔn)，刻度不清晰 某種夾具幫助評(píng)價(jià)人更一致地使用量具。,44,測(cè)量系統(tǒng)分析案例大樣法,從過程中隨機(jī)選取50個(gè)零件，給每個(gè)零件編上號(hào)。 選定的樣品應(yīng) 1/3 合格， 1/3 不合格，1/3 模糊 三個(gè)評(píng)價(jià)人，隨機(jī)抽取零件檢測(cè)，每人每個(gè)零件測(cè)3次（要求盲測(cè)），設(shè)定用1表示接受，用0表示不可接受。 將數(shù)據(jù)填入表格中。,45,測(cè)量系統(tǒng)分析案例大樣法,一致性的判定 Kappa是用于來衡量?jī)蓚€(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)同一物體進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，其評(píng)定結(jié)論的一致性。 通用的比例法是Kappa值大于0.75時(shí)則表示有很好的一致性，小于0.40時(shí)則表示一致性不好。 設(shè): Po=對(duì)角線單元中計(jì)算值的總和/總計(jì)數(shù) Pe=對(duì)角線單元中期望值的總和/總計(jì)數(shù) 則 Kappa=（Po-Pe）/（1-Pe）,46,測(cè)量系統(tǒng)分析案例大樣法,Kappa值計(jì)算舉例： k