MSA基本知識與操作實(shí)務(wù)

1、1msamsa測量系統(tǒng)分析 2課程介紹n第一章:測量系統(tǒng)分析指南n第二章:基礎(chǔ)術(shù)語一n第三章：測量系統(tǒng)所具有基本六特性n第四章：計量型測量系統(tǒng)分析研究n第五章：計數(shù)型測量系統(tǒng)分析研究3第一章測量系統(tǒng)分析指南4測量數(shù)據(jù)的重要用處n決定過程是否需要調(diào)整n確定兩個或多個數(shù)據(jù)之間是否存在某種重大的關(guān)系進(jìn)行這種相互關(guān)系的研究, 戴明將它稱為分析研究法很大程度在測量數(shù)據(jù)質(zhì)量將直接決定統(tǒng)計研究的好與壞!何為高質(zhì)量數(shù)據(jù)何為低質(zhì)量數(shù)據(jù)?各自有什么影響?5偏倚小,波動小偏倚大,波動小偏倚小,波動大偏倚大,波動大6msa之目的!n測量系統(tǒng)分析是用統(tǒng)計學(xué)的方法來了解測量系統(tǒng)中的各個波動源,以及他們對測量結(jié)果的影響,最

2、后給出本測量系統(tǒng)是否合適使用的明確判斷!n本手冊目的就是為了評估測量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南7測量的重要性process原料人機(jī) 法環(huán)測量測量結(jié)果好不好如果測量的方式不對，那么好的結(jié)果可能被測為壞的結(jié)果，壞的結(jié)果也可能被測為好的結(jié)果，此時便不能得到真正的產(chǎn)品或過程特性。 8第二章:基礎(chǔ)術(shù)語一1、測量:賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。 2、量具:任何用來獲得測量結(jié)果的裝置 3、測量系統(tǒng):是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程。9測量系統(tǒng)的組成n將被測試的材料n將被測量的特性n收集和準(zhǔn)備樣品n測量的

3、種類和尺度n儀器或測試設(shè)備n檢驗(yàn)者或技術(shù)員n使用的狀況n間斷n連續(xù)10決定哪些是要測量n顧客的聲音n你必須轉(zhuǎn)換成技術(shù)特征或規(guī)格。n技術(shù)特征n失效模式分析n控制計劃n因?yàn)樵跅l文要求中，只要是列在控制計劃中的就必須進(jìn)行測量11測量誤差測量值=真值 (true value)+ 測量誤差戴明說沒有真值的存在測量誤差12測量誤差的來源nsensitivity 靈敏度最小的輸入產(chǎn)生可探測出的輸出信號 nprecision 精密度(重復(fù)讀數(shù)彼此之間的“接近度” )ndamage損壞ndifferences among instruments and fixtures(不同儀器和夾具間的差異)13測量誤差的來

4、源ndifference in use by inspector不同檢驗(yàn)者的差異(reproducibility再現(xiàn)性)ndifferences among methods of use(使用不同的方法所造成差異)ndifferences due to environment(不同環(huán)境所造成的差異)14測量的變異說明15環(huán)境因素n溫度n濕度n振動n照明n腐蝕n磨耗n污染(油脂)16人性因素n訓(xùn)練n技能n疲勞n無聊n眼力n舒適n零件的復(fù)雜性n檢驗(yàn)的速度n指導(dǎo)書的誤解17基礎(chǔ)術(shù)語一4、分辯率：是指測量系統(tǒng)識別并并反映最微小的變化能力（測量結(jié)果的最小間距也稱為分辯率） ；如某一被測產(chǎn)品特性值為2.3

5、084，用千分尺測量為2.308，用百分表測量為2.31，故千分尺的分辯率為0.001，百分表的分辯率為0.01； 如果測量系統(tǒng)的分辯率不足，則測量數(shù)據(jù)在用于過程分析或控制時可能會導(dǎo)至不正確的結(jié)果。因此測量系統(tǒng)首先要用足夠的分辯率。一般來說，測量系統(tǒng)的分辯率應(yīng)為（usl-ucl）/10 1819第三章測量系統(tǒng)所具有的基本六特性ndiscrimination分辨力(ability to tell things apart)nbias偏倚(accuracy準(zhǔn)確性)nrepeatability重復(fù)性(precision)nreproducibility再現(xiàn)性nlinearity線性nstabilit

6、y穩(wěn)定性20理想的測量系統(tǒng)n理想的測量系統(tǒng)在每次使用時，應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果。每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)值相符。一個能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和所測的任何產(chǎn)品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性。21n測量精度應(yīng)高于過程變異和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，n測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨著被測項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，22何謂標(biāo)準(zhǔn)n國家標(biāo)準(zhǔn)n在美國是由nist保持或追蹤。n一級標(biāo)準(zhǔn)n直接從國家標(biāo)準(zhǔn)直接復(fù)制或傳遞而來的標(biāo)準(zhǔn)。n二級標(biāo)準(zhǔn)n從一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞而來的標(biāo)準(zhǔn)n工作標(biāo)準(zhǔn)n從二級標(biāo)準(zhǔn)傳遞而來的標(biāo)準(zhǔn)23測量系統(tǒng)的評定n第一階段：確定該測量系統(tǒng)是否滿足我們的需要。主要有二個目的n

7、確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行。n發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間及環(huán)境。24n第二階段的評定n目的是在驗(yàn)證一個測量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計特性。n常見的就是r&r是其中的一種型式。25評價測量系統(tǒng)的三個基本問題n測量系統(tǒng)是否有足夠的分辨力？(解析能力)n這種測量系統(tǒng)在一定時間內(nèi)是否在統(tǒng)計上保持一致？(重復(fù)和再現(xiàn))n這些統(tǒng)計性能在預(yù)期范圍內(nèi)是否一致？(線性)這些問題要和過程變差聯(lián)系起來。(是否足夠小)26各項(xiàng)定義n量具重復(fù)性: 指由同一操作人員使用相同的量具測量相同產(chǎn)品之特性時其作業(yè)者間測量平均

8、值之變異.(ev,設(shè)備之間的變差)n量具再現(xiàn)性: 指由不同操作人員用同一種量具經(jīng)多次測量同一個零件, 其測量特性值再現(xiàn)能力, 亦稱測量值間的變異.(av，人員之間的變差)27n穩(wěn)定性: 同一量具于不同時間測量同一零件之相同特性所得之變異.穩(wěn)定性是偏倚隨時間的變化。 n偏倚: 指由同一操作人員使用相同量具, 測量同一零件之相同特性多次數(shù)所得平均值與工具室或精密儀器測量同一零件之相同特性所得之真值或參考值之間的偏差值.n線性線性:在設(shè)備的預(yù)期操作預(yù)期操作(測量)范圍范圍內(nèi)偏倚的不同被稱為線性。線性可以被認(rèn)為是關(guān)于偏倚大小的變化。28偏倚(bias)真值觀測平均值偏倚偏倚偏倚：是測量結(jié)果的觀測平均值

9、與基準(zhǔn)值的差值。真值的取得可以通過采用更高級別的測量設(shè)備進(jìn)行多次測量，取其平均值而定之。29重復(fù)性(repeatability)重復(fù)性重復(fù)性是由一個評價人，采用一種測量儀器，在短時間內(nèi)多次測量相同零件的同一特性時獲得的測量值變差。用”ev”表示30再現(xiàn)性(reproducibility)再現(xiàn)性是由不同的評價人，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。用av表示再現(xiàn)性31穩(wěn)定性(stability)穩(wěn)定性時間1時間2穩(wěn)定性(或飄移)，是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件其變差的發(fā)展趨勢。32線性(linearity)量程基準(zhǔn)值觀測平均值基準(zhǔn)值線性是在量具預(yù)期的工作范圍

10、內(nèi)，偏倚值變化趨勢33線性(linearity)觀測平均值基準(zhǔn)值無偏倚有偏倚34測量系統(tǒng)的分析n對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析的目的是為了更好地了解變差來源。n測量系統(tǒng)特性可用下列方式來描述n位置：穩(wěn)定性、偏倚、線性。n寬度或范圍：重復(fù)性、再現(xiàn)性。35位置和寬度位置寬度位置寬度36分辨率一個數(shù)據(jù)分級n控制：只有下列條件才可用于控制n與規(guī)范相比過程變差較小n預(yù)期過程變差上的損失函數(shù)很平緩n過程變差的主要原因?qū)е戮灯苙分析：n對過程參數(shù)及指數(shù)的估計不可接受。n只能表明過程是否正在生產(chǎn)合格零件。3724個數(shù)據(jù)分級n控制：只有下列條件才可用于控制n依據(jù)過程分布可用半計量控制技術(shù)n可產(chǎn)生不敏感的計量控制圖n分析

11、：n一般來說對過程參數(shù)及指數(shù)的估計不可接受。n只提供粗劣的估計。385個或更多個個數(shù)據(jù)分級n控制：只有下列條件才可用于控制n可用于計量控制圖n分析：n建議使用39分辨率的要求n建議的要求是總過程6(標(biāo)準(zhǔn)偏差)的十分之一。n傳統(tǒng)是公差范圍的十分之一。40測量系統(tǒng)研究的淮備n先計劃將要使用的方法。例如，通過利用工程決策，直觀觀察或量具研究決定是否評價人在校準(zhǔn)或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性(不同人之間)影響可以忽略，例如按按鈕，打印出一個數(shù)字。41測量系統(tǒng)研究的淮備n評價人的數(shù)量，樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定。在此選擇中應(yīng)考慮的因素如下：n尺寸的關(guān)鍵性：關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和或試驗(yàn)

12、，原因是量具研究評價所需的可信度。n零件結(jié)構(gòu)：大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)。42測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備n由于其目的是評價整個測量系統(tǒng)，評價人的選擇應(yīng)從日常操作該儀器的人中挑選。n樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍。有時每一天取一個樣本，持續(xù)若干天。這樣做是有必要的，因?yàn)榉治鲋羞@些零件被認(rèn)為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品變差的全部范圍。由于每一零件將被測量若干次，必須對每一零件編號以便識別。43取樣的代表性不具代表性的取法44取樣的代表性具代表性的取法45測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備n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，例如特性的變差為0.001，儀器應(yīng)能讀取0.0001的變化。n確保測

13、量方法(即評價人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸。46測量系統(tǒng)分析進(jìn)行的方式n測量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機(jī)分布。評價人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號，以避免可能的偏倚。但是進(jìn)行研究的人應(yīng)知道正在檢查那一零件，并記下數(shù)據(jù)。n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。n每一位評價人應(yīng)采用相同方法，包括所有步驟來獲得讀數(shù)。47分析時機(jī)n新生產(chǎn)之產(chǎn)品pv有不同時(零件變差)n新儀器，ev有不同時(設(shè)備變差)n新操作人員，av有不同時(操作人變差)48第四章計量型測量系統(tǒng)分析研究49a穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:n獲取一樣本并確定其相對于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。如果不能得到

14、，則選擇一個落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的產(chǎn)品零件，并指定它作為標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行穩(wěn)定性分析。并追蹤測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性不需要一個已知基準(zhǔn)值?？赡苄枰邆錅y量的最低值、最高值及中程數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣本。建議對各樣本單獨(dú)測量并做控制圖。50穩(wěn)定性分析之執(zhí)行:n定期(天、周)測量基準(zhǔn)樣品35次。樣本容量和頻率應(yīng)基于對測量系統(tǒng)的了解。因素包括要求多長時間重新校準(zhǔn)或維修，測量系統(tǒng)使用的頻率，以及操作條件如何重要。讀數(shù)應(yīng)在不同時間讀取以代表測量系統(tǒng)實(shí)際使用的情況。這些還包括預(yù)熱，環(huán)境或其它在一天內(nèi)可能變化的因素。n將測量值標(biāo)記在x-r chart 或x chart上. n計算管制界限, 并對失控或不穩(wěn)定作評估. 51穩(wěn)定性分析之執(zhí)

15、行:n 計算測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差, 并與制程標(biāo)準(zhǔn)差相比較, 以評估測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性.不可以發(fā)生此項(xiàng)之標(biāo)準(zhǔn)差大于制程標(biāo)準(zhǔn)差之現(xiàn)象，如果有發(fā)生此現(xiàn)象，代表測量之變異大于制程變異，此項(xiàng)儀器是不可接受的。 52控制圖的判讀n超出控制界限的點(diǎn)：出現(xiàn)一個或多個點(diǎn)超出任何一個控制界限是該點(diǎn)處于失控狀態(tài)的主要證據(jù)。uclcllcl異常異常53控制圖的判讀n鏈：有下列現(xiàn)象之一即表明過程已改變n連續(xù)7點(diǎn)位于平均值的一側(cè)n連續(xù)7點(diǎn)上升(后點(diǎn)等於或大于前點(diǎn))或下降。uclcllcl54控制圖的判讀n明顯的非隨機(jī)圖形：應(yīng)依正態(tài)分布來判定圖形，正常應(yīng)是有2/3的點(diǎn)落在中間1/3的區(qū)域。uclcllcl55穩(wěn)定性附加說明n如果使

16、用s控制圖，則可計算=c4s(bar)nr(或s)圖中的失控狀態(tài)表明不穩(wěn)定的重復(fù)性(也許什么東西松動、氣路部分阻塞、電壓變化等)。nxbar圖中失控表明測量系統(tǒng)不再正確地測量(偏倚已經(jīng)改變)，努力確定改變的原因，然后糾正，如果原因是么磨損，則可能要重新校準(zhǔn)。n可以希望備有對應(yīng)于預(yù)期測量結(jié)果的下端、上端和中間值的基準(zhǔn)件或基準(zhǔn)的測量系統(tǒng)控制圖。56范例10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/948.648.448.948.948.948.548.448.747.847.948.148.748.848.647.950.149.048.24

17、8.048.648.348.648.348.048.948.049.249.048.347.748.748.448.71/122/133/204/115/206/196/287/607/218/98/2248.248.148.348.048.148.148.348.148.048.247.948.548.748.948.748.448.448.648.648.648.448.348.948.548.648.648.748.748.548.748.748.948.79/79/1110/948.048.147.948.448.648.348.848.948.457252015105049.549.

18、048.548.0su b g ro u pmeans1x =48.483.0s l =49.16-3.0s l =47.801.00.50.0stdevss =0.34833.0s l =0.8944-3.0s l =0.000stability a n alysis for viscosity58n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。59b偏倚n為了在過程范圍內(nèi)指定的位置確定測量系統(tǒng)的偏倚，得到一個零件可接受的基準(zhǔn)值是必要的。通?？稍谟嬃渴一蛉叽鐧z驗(yàn)設(shè)備上完成?；鶞?zhǔn)值從這些讀數(shù)中獲得，然后這些讀數(shù)要與研究評價人的一組觀察平均值(定為xbara，xb

19、arb，xbarc)進(jìn)行比較。60偏倚n如果不能按這種方法對所有樣件進(jìn)行測量，可采下列替代的方法：n在計量室或全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備上對一個基準(zhǔn)件進(jìn)行精密測量。n讓一位評價人測量至少。n計算讀數(shù)的平均值。基準(zhǔn)值與平均值之間的差值表示測量系統(tǒng)的偏倚。n如果需要一個指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差(或公差)，就把偏倚轉(zhuǎn)化為過程差(或公差)的百分比。61偏倚分析之執(zhí)行:n一、獨(dú)立取樣法:n選取一個樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或參考值, 若無樣本則可從生產(chǎn)線中取一個落在中心值域的零件, 當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值, 且應(yīng)針對預(yù)期測試的高中低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件, 并對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件測量10次, 計算其平均值, 將其當(dāng)

20、成 “參考值”.n二、由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件測量10次. 并計算出平均值, 此值為 “觀測平均值”.62n三、(結(jié)果分析作圖法)相對于基準(zhǔn)值將數(shù)據(jù)劃出直方圖。評審直方圖，用專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)分析，對于nbasic statistics1 sample tn以偏差來進(jìn)行t檢定。7374檢定結(jié)果none-sample t: c1ntest of mu = 0 vs mu not = 0nvariable n mean stdev se meannc1 15 0.0067 0.2120 0.0547nvariable 95.0% ci t pnc

21、1 ( -0.1107, 0.1241) 0.12 0.90575直方圖結(jié)果0.40.30.20.10.0-0.1-0.2-0.3-0.443210c1frequencyhistogram of c1(with ho and 95% t-confidence interval for the mean)x_ho76確定偏倚的指南控制圖方法n進(jìn)行研究n如果均值極差圖或均值標(biāo)準(zhǔn)差圖用于測量穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)也可以用來評價偏倚。在評價偏倚之前，控制圖分析應(yīng)該指示測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。n各項(xiàng)分析的步驟如下：n一、獲取一個樣本并建立相對于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。如果這個樣品不可獲得，選擇一個落在產(chǎn)品中程數(shù)的生產(chǎn)零件，

22、并指定為偏倚分析的標(biāo)準(zhǔn)樣本。在工具間測量這個零件n=10次，并計算這n個數(shù)據(jù)的均值。把均件作為”基準(zhǔn)值”。77確定偏倚的指南控制圖方法n二、相對于基準(zhǔn)值將數(shù)據(jù)劃出直方圖。評審直方圖，以專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)進(jìn)行分析。n三、從控制圖得到x double barn四、從x double bar減去基準(zhǔn)值計算出偏倚。n五、用平均極差計算重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差。n六、確定偏倚的t統(tǒng)計量n七、如果0落在圍繞偏倚值的1-置信區(qū)間內(nèi)，偏倚在水平內(nèi)可被接受。78數(shù)學(xué)公式)on tabledistribution t check can c,appendix see ,()(0)( ,)

23、,( , ;2/1 ,*222/1 ,*222/1 ,*22*21vvbvbbrbrkiitvddtddbiastddbiasbiastgreferencexbiasnmkgroupdrkxx79示例n參考圖9，對一個基準(zhǔn)值6.01的零件進(jìn)行穩(wěn)定性研究，所有樣本(20個子組)的總平均值是6.021。因而計算偏倚值為0.011。n數(shù)據(jù)分析如后列。n結(jié)論：因?yàn)?落在偏倚置信區(qū)間(-0.0800,0.1020)內(nèi)，過程小組可以假設(shè)測量偏倚是可以接的，同時假定實(shí)際使用不會導(dǎo)致附加變差源。80數(shù)據(jù)計算結(jié)果n均值標(biāo)準(zhǔn)偏差r均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差b測量值100 6.0210.20480.045881數(shù)據(jù)計算結(jié)果基準(zhǔn)

24、值=6.001 =0.05,m=5, g=20, d2*=2.334, d2=2.326t統(tǒng)計量df顯著的t 值(雙尾)偏倚95%的偏倚置信區(qū)間低值高值測量值 0.2402 72.7 1.9930.011-0.08000.102082偏倚研究分析n如果偏倚從統(tǒng)計上非0，尋找以下可能的原因n標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值誤差，檢查標(biāo)準(zhǔn)程序n儀器磨損。這在穩(wěn)定性分析可以表現(xiàn)出，建議按計劃維護(hù)或修整。n儀器制造尺寸有誤n儀器測量了錯誤的特性n儀器未得到完善的校準(zhǔn)，評審校準(zhǔn)程序n評價人設(shè)備操作不當(dāng)，評審測量說明書n儀器修正運(yùn)算不正確。83偏倚研究分析n如果測量系統(tǒng)偏倚非 0，應(yīng)該可以通過硬件、軟件或兩項(xiàng)同時調(diào)整再校準(zhǔn)達(dá)

25、到0，如果偏倚不能調(diào)整到0，也仍然可以通過改變程序(如用偏倚調(diào)整每個讀數(shù))使用。由于存在較高評價人誤差的風(fēng)險，應(yīng)該僅與顧客合作使用。84c重復(fù)性與再現(xiàn)性分析方法n極差法n均值極差法n方差分析法85極差法介紹n這種方法只能提供測量系統(tǒng)的整體概況而不能將變異分為重復(fù)性和再現(xiàn)性。它典型的用途是快速檢查驗(yàn)證grr是否發(fā)生了變化。n這個方法有潛力探測不可接受的測量系統(tǒng)44，對樣本容量為5的只需通常時間的80%，樣本容量為10的需要90%的時間86極差法分析n典型的極差方法用2個評價人和5個零件進(jìn)行研究。在研究中，兩個評價人各將每個零件測量一次。每個零件的極差是評價人a獲得測量值和b獲得測量值之間的絕對差

26、值。計算極差的和與平均的極差。通過將平均極差均值乘以1/d2*在附錄c中可以找到，m=2，g=零件件數(shù)。 87極差法分析8889分析n為了確定測量變差占過程標(biāo)準(zhǔn)偏差的百分比，通過將grr乘以100除以過程標(biāo)準(zhǔn)偏差將其轉(zhuǎn)換為百分比。在例子中，這個特性的過程標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.0777，因而：%grr=100*（grr/過程標(biāo)準(zhǔn)偏差）= 75.7%現(xiàn)在測量系統(tǒng)的%grr已經(jīng)確定，應(yīng)該進(jìn)行結(jié)果的解釋。%grr確定為75.7%,結(jié)論是測量系統(tǒng)需要改進(jìn)。90r&r之分析n決定研究主要變異形態(tài)的對象.n使用全距及平均數(shù)或變異數(shù)分析方法對量具進(jìn)行分析.n于制程中隨機(jī)抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程.n選2-3位

27、操作員在不知情的狀況下使用校驗(yàn)合格的量具分別對10個零件進(jìn)行測量, 測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.91n針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/10, 對一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/5。n試驗(yàn)完后, 測試人員將量具的再生性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行計算如附件一(r&r數(shù)據(jù)表), 附件二(r&r分析報告), 依公式計算并作成x-r管制圖或直接用表計算即可92結(jié)果分析:n當(dāng)重復(fù)性(ev)變異值大于再現(xiàn)性(av)時.n量具的結(jié)構(gòu)需在設(shè)計增強(qiáng).n量具的夾緊或零件定位的方式需加以改善.n量具應(yīng)加以保養(yǎng).n

28、當(dāng)再現(xiàn)性(av)變異值大于重復(fù)性(ev)時.n作業(yè)員對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.n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.n量具與夾治具校驗(yàn)頻率于入廠及送修矯正后須再做測量系統(tǒng)分析, 并作記錄.93nev, av及r&r之接受標(biāo)準(zhǔn)如下:n數(shù)值10%量具系統(tǒng)可接受.n10%數(shù)值30%量具系統(tǒng)不能接受, 須予以改進(jìn). 必要時更換量具或?qū)α烤咧匦逻M(jìn)行調(diào)整, 并對以前所測量的庫存品再抽查檢驗(yàn), 如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應(yīng)立即追蹤出貨通知客戶, 協(xié)調(diào)處理對策.94重復(fù)性與再現(xiàn)性示例（r&r）操作者a操作者b測試123平均極差123

29、平均極差零件a217216216216.31216219220218.34零件b220216218218.04216216220217.34零件c217216216216.31216215216215.71零件d214212212212.72216212212213.34零件e216219220218.34220220220220.00216.3216.995第一步估計重復(fù)性5 . 715. 5re45. 172. 1/5 . 2/4 . 65 . 2575. 25 . 210/2524ypeatabilitdrrduclrere=ev2022-2-9960123456789100123456

30、7sample numbersample ranger chart for c1 - c3r=2.5ucl=6.436lcl=097第二步計算再現(xiàn)性n計算操作平均的極差(ro)n利用d2系數(shù)將ro轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)差n乘以5.15n減去由于重復(fù)性所造成的部份*9819.015.50 .10 .135)5 .7()2 .2(15.515.52 .241.16 .015.515.5222*22ooonrdrilityreproducibdriltyreproducib2e99第三步計算零件間的變異n每次的值都是同一零件測二次，所以只是偵測出儀器變異(re)。n二個測量者之間的差異代表了人員之間的差異(ro

31、)n每個產(chǎn)品間的差距代表了產(chǎn)品的差異(rp)。100%100%&)(15. 547. 1)19. 045. 1 (&)(22222222tmmptpppmeemrrdrdrrr零件間變差0*101零件a零件b零件c零件d零件e操作者a平均216.3218.0216.3212.7218.3操作者b平均218.3217.3215.7213.3220再平均217.3217.7216.0213.0219.2102241. 16 . 78 .1241. 1&%7 .501009 .146 . 7100&100&%9 .1490. 215. 590. 2)47. 1

32、50. 2()(8 .1250. 215. 550. 248. 22 . 622222rrpvtvrrrrtvpvdrtmmptpp數(shù)據(jù)分級數(shù)*1032345678910111213141511.411.912.242.482.672.832.963.083.183.273.353.423.493.5521.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.5131.231.772.122.382.582.752.893.013.113.213.293.373.433.5041.211.752.112.372.572.742.883.003

33、.103.203.283.363.433.5051.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4961.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4971.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.983.093.193.273.353.423.4891.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.35

34、3.423.48101.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48111.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.413.48121.151.712.072.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48131.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.273.353.423.48141.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.353.423.4815

35、1.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.353.423.48151.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9073.0783.1733.2583.3363.4073.472組數(shù)d2樣本104case studypartreading1reading210.650.6021.001.0030.850.8040.850.9550.550.4561.001.0070.950.9580.850.8091.001.00100.600.70操作者a105case studypartreading1reading210.55

36、0.5521.050.9530.800.7540.800.7550.400.4061.001.0570.950.9080.750.7091.000.95100.550.50操作者b106case studypartreading1reading210.500.5521.051.0030.800.8040.800.8050.450.5061.001.0570.950.9580.800.8091.051.05100.850.80操作者c107r&r極差分析法n典型的極差法使用兩名評價人和五個零件進(jìn)行分析，在這個分析中，每個評價人測量每個零件一次，每個零件的極差是評價人a獲得的測量結(jié)果與評價

37、人b的測量結(jié)果的絕對值，利用這些數(shù)據(jù)來計算r&r，但這種方法，無法分解成是儀器的誤差或是人的誤差。108分析數(shù)據(jù)零件評價人a評價人b極差(a-b)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10109計算%5 .75)40. 0/303. 0(100&%40. 0303. 019. 1/07. 015. 5)(15. 5&07. 05/35. 052rrdrrgrrri過程變差假定為110d線性分析指南n一、選擇g=5個零件，由于過程變差，這些零件測量值覆蓋量具的操作范圍。n二、用全尺寸檢

38、驗(yàn)測量每個零件以確定其基準(zhǔn)值并確認(rèn)了包括量具的操作范圍。n三、通常用這個儀器的操作者中的一個測量每個零件m=10次。n隨機(jī)地選擇零件以使評價人對測量偏倚的”記憶”最小化。111線性分析指南n四、計算每次測量的零件偏倚及零件偏倚均值。m偏倚偏倚基準(zhǔn) 值x偏倚mjjijjiji1,)(112線性分析指南n五、在線性圖上劃單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的偏倚均值。n六、用下面等式計算和劃出最佳擬合線和置信帶。2)(11:222gmyxaybys截距xaybslopexgmxyxgmxya偏倚平均值y基準(zhǔn)值準(zhǔn)xbaxy公式對於最佳擬合直線，用iiiiiii113線性分析指南n七、劃出”偏倚=0”線，評審該圖指出

39、特殊原因和線性的可接受性。n為使測量系統(tǒng)線性可被接受，”偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內(nèi)。sxxxxgmtax高：bsxxxxgmtax低：bgmgm2/12202/1 , 202/12202/1 , 20)()(1)()(1114線性分析指南n八、如果作圖分析顯示測量系統(tǒng)線性可接受，則下面的假設(shè)就成立。nh0：a=0, 斜率=0n不推翻原假設(shè)，如果2/1 , 22)(gmjtxxsatn如果以上的假設(shè)是成立的，則測量系統(tǒng)所有的基準(zhǔn)值有相同的偏倚。對于可接受的線性，偏倚必須為0。115線性分析指南nh0：b=0, 截距(偏倚)=0n不推翻原假設(shè)，如果2/1 , 222)(1gmitsxx

40、xgmbt116示例n一名工廠主管希望對過程采用新測量系統(tǒng)。作為ppap的一部份，需要評價測量系統(tǒng)的線性。基于已證明的過程變差，在測量系統(tǒng)操作量程內(nèi)選擇了五個零件。每個零件經(jīng)過全尺寸檢測測量以確定其基準(zhǔn)值。然后由領(lǐng)班分別測量每個零件12次。研究中零件是被隨機(jī)選擇的。117示例pmrpmrpmrpmrpmr122.7245.1365.8487.65109.1122.5243.9365.7487.75109.3122.4244.2365.9487.85109.5122.5245.0365.9487.75109.3122.7243.8366.0487.85109.4122.3243.9366.148

41、7.85109.5122.5243.9366.0487.85109.5122.5243.9366.1487.75109.5122.4243.9366.4487.85109.6122.4244.0366.3487.55109.2122.6244.1366.0487.65109.3122.4243.8366.1487.75109.4118示例零件基準(zhǔn)值123452.004.006.008.0010.0010.71.1-0.2-0.4-0.920.5-0.1-0.3-0.3-0.730.40.2-0.1-0.2-0.540.51-0.1-0.3-0.750.7-0.20.0-0.2-0.660.3-

42、0.10.1-0.2-0.570.5-0.10.0-0.2-0.580.5-0.10.1-0.3-0.590.4-0.10.4-0.2-0.4100.40.00.3-0.5-0.8110.60.10.0-0.4-0.7120.4-0.20.1-0.3-0.6偏倚均值0.4916670.1250.025-0.29167-0.61667119示例20.741.16-0.28-0.410-0.920.54-0.16-0.38-0.310-0.720.440.26-0.18-0.210-0.520.5416-0.18-0.310-0.720.74-0.2608-0.210-0.620.34-0.160

43、.18-0.210-0.520.54-0.1608-0.210-0.520.54-0.160.18-0.310-0.520.44-0.160.48-0.210-0.420.44060.38-0.510-0.820.640.1608-0.410-0.720.44-0.260.18-0.310-0.6120示例10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1referencebiass = 0.239540 r-sq = 71.4 % r-sq(adj) = 70.9 %bias = 0.736667 - 0.131667 reference95% ciregressionregression p

44、lot121示例nregression analysis: bias versus referencenthe regression equation is nbias = 0.736667 - 0.131667 reference ns = 0.239540 r-sq = 71.4 % r-sq(adj) = 70.9 %nanalysis of variancensource df ss ms f pnregression 1 8.3213 8.32133 145.023 0.000nerror 58 3.3280 0.05738 ntotal 59 11.6493 122示例n圖形分析顯

45、示特殊原因可能影響測量系統(tǒng)。基準(zhǔn)值4數(shù)據(jù)顯示可能是雙峰。n即使不考慮基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)4，作圖分析也清楚的顯示出測量系統(tǒng)有線性問題。r2值指出線性模型對于數(shù)據(jù)是不適合的模型。即使模型可以接受，”偏倚=0”線與置信交叉而不是被包含其中。n此時，主管應(yīng)該開始分析和解決測量系統(tǒng)的問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)分析不會提供任何其它的有價值的線索。然而，為確保所有書面文文件都已作標(biāo)記，主管還是計算了在此斜率和截距情況下的t統(tǒng)計量。nta=-12.043ntb=10.158123示例n采用默認(rèn)值=0.05，t表自由度(gm-2)=58和0.975的比率，主管得出關(guān)鍵值t58,0.975=2.00172。n因?yàn)閠at58,0.97

46、5，從作圖分析獲得的結(jié)果由數(shù)據(jù)分析得到增強(qiáng)測量系統(tǒng)存在線性問題。n在此種情況下，因?yàn)橛芯€性問題，tb與t58,0.975的關(guān)系如何無關(guān)緊要。引起線性問題可能的原因也可以在前面中找到。n如果測量存在線性問題，需要通過調(diào)整軟件、硬件或兩項(xiàng)同時進(jìn)行來再校準(zhǔn)以達(dá)到0偏倚。n如果偏倚在測量范圍內(nèi)不能被調(diào)整到0，只要測量系統(tǒng)保持穩(wěn)定，仍可用于產(chǎn)品過程控制，但不能進(jìn)行分析，直到測量系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。124第五章計數(shù)型測量系統(tǒng)研究125何謂計數(shù)型量具n計數(shù)型測量系統(tǒng)屬于測量系統(tǒng)中的一類，其測量值是一種有限的分級數(shù)，與結(jié)果是連續(xù)值的測量系統(tǒng)不同。n最常見的是g/ng的量具，只可能有兩種結(jié)果。其它計數(shù)型測量系統(tǒng)，例如

47、可視標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果可形成57個不同的分級。這些要用計數(shù)型方法進(jìn)行分析。n因?yàn)槿魏螠y量系統(tǒng)都存在可量化的風(fēng)險，由于最大的風(fēng)險來自于分區(qū)的邊界，最適常的分析是用量具性能曲線將測量系統(tǒng)變差量化126風(fēng)險分析法n有于有些時候無法得到足夠的計量基準(zhǔn)值的零件。在這種情況下，做出錯誤或不一致判斷的風(fēng)險可以用以下方法評價。n假設(shè)檢驗(yàn)分析n信號探測理論n由于這些方法不能量化測量系統(tǒng)變異性。只有當(dāng)顧客同意的情況下才能使用。選擇和應(yīng)用這些技術(shù)應(yīng)以良好的統(tǒng)計實(shí)踐和對潛在的可影響產(chǎn)品和測量過程變差源的了解，以及一個不正確的判斷對保持過程或最終顧客的影響為基礎(chǔ)。n計數(shù)型測量系統(tǒng)變差源應(yīng)該通過人的因素和人機(jī)工程學(xué)研究的結(jié)果最小

48、化。127案例n生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計受控并且性能指數(shù)pp=ppk=0.5是不可接受的。因?yàn)樵撨^程生產(chǎn)不合格產(chǎn)品，需要一個遏制措施把不可接受的產(chǎn)品從生產(chǎn)流中挑選出來。lslusl0.500.600.40128案例n為了遏制行動，項(xiàng)目小組選擇了一個計數(shù)型量具，把每個零件同一個特性的限定值進(jìn)行比較。如果零件滿足限定值就接受這個零件，反之拒絕零件。n多數(shù)這種類型的量具以一套標(biāo)準(zhǔn)零件為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)定接收與拒絕。這個計數(shù)型量具不能指出一個零件有多好或多壞，只能指出零件可接受或拒絕(如2個分級)lslusl0.500.600.40xx129案例n小組使用的特定量具具有與公差相比的%grr為25%。由于其尚未被小組

49、證據(jù)，需要研究測量系統(tǒng)。小組決定隨機(jī)地從過程中抽取50個零件樣本，以獲得覆蓋過程范圍的零件，使用三名評價人，每位評價人對每個零件評價三次。n(1)指定為可接受判斷，(0)為不可接受判斷。下表中的基準(zhǔn)判斷和計量基準(zhǔn)值不預(yù)先確定。表的”代碼”列還用”-”,”+”,”x”顯示是否在第iii，ii，i區(qū)域。130假設(shè)檢驗(yàn)分析交叉表方法b總計01a0.0 計算 期望的計算4415.7634.35050.01.0 計算 期望的計算331.39768.7100100.0總計 計算 期望的計算4747.0103103.0150150.0a與b的交叉表131假設(shè)檢驗(yàn)分析交叉表方法c總計01b0.0 計算 期望的

50、計算4216.0531.04747.01.0 計算 期望的計算935.09468.0103103.0總計 計算 期望的計算5151.09999.0150150.0b與c的交叉表132假設(shè)檢驗(yàn)分析交叉表方法c總計01a0.0 計算 期望的計算4317.07335050.01.0 計算 期望的計算834.09266.0100100.0總計 計算 期望的計算5151.09999.0150150.0a與c的交叉表133案例kappan設(shè)計這些表的目的是確定評價人之間意見一致的程度。為了確定評價一致的水平，小組用科恩的kappa來測量兩個評價人對同一目標(biāo)評價值的一致程度。1表示完全一致。0表示一致程度不比偶然的要好。kappa只用于兩個變量具有相同的分級值和相同的分級數(shù)的情況。nkappa是一個評價人之間一致性的測量值，檢驗(yàn)是否沿對角線格子中的計(接收比率一樣的零件)與那些僅是偶然的期望不同。n設(shè)p0=對角線單元中計算值的總和/被測機(jī)會總數(shù)npe=對角線單元中期望值的總和/被測機(jī)會總數(shù)n則kappa=(p0-pe)/(1-pe)134案例kappankappa是測量而不是檢驗(yàn)。其大小用一個漸進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)誤差構(gòu)成的t統(tǒng)計量決定。一個通用的法則是kappa大于0.75表示好的一致性；小于0.4表示一致性差，計算結(jié)果如下：kappaabc