測量系統(tǒng)分析

1、1測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measuring System AnalysisMeasuring System AnalysisMSA2課程大綱課程大綱測量和測量系統(tǒng)基本概念PLANNING OF MEASUREMENT DEVISES(CE MATRIX)FMEA OF MEASUREMENT DEVICES測量系統(tǒng)的特性測量系統(tǒng)分析的基本概念計(jì)量型儀器的測量系統(tǒng)分析計(jì)數(shù)型測量儀器的測量系統(tǒng)分析CHAPERT 4 MSA3測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measuring System AnalysisMeasuring System Analysis第一部分：測量和測量系統(tǒng)的基本概念第一部分：測量和

2、測量系統(tǒng)的基本概念MSA4基本概念基本概念 MSA手冊歷史: 1990年10月 第一版 1995年2月 第二版 2002年3月 第三版MSA5基本概念基本概念產(chǎn)品質(zhì)量部分取決于過程質(zhì)量過程質(zhì)量取決于控制過程的能力控制過程的能力取決于測量過程的能力測量過程的能力取決于測量系統(tǒng)的質(zhì)量MSA6基本概念基本概念量具/測量儀器/測量和監(jiān)控設(shè)備(Gage/Measurement Instrument/Measurement & Monitor Device): 用來獲得測量結(jié)果的任何裝置（Device），包括通過/不通過（GO-NO GO）裝置，它是測量系統(tǒng)的一部分。測量系統(tǒng)（Measuremen

3、t System）: 指由人員、被測量、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).MSA7基本概念基本概念測量設(shè)備的基本參數(shù)：分辨力（discrimination）、分辨率（resolution）、可讀性（readability）別名：最小的讀數(shù)的單位、測量分辨率、刻度限度或探測度 由設(shè)計(jì)決定的固有特性測量或儀器輸出的最小刻度單位 總是以測量單位報(bào)告 1:10 經(jīng)驗(yàn)法則 MSA8基本概念基本概念測量設(shè)備的基本參數(shù)：有效分辨率（effective resolution）測量系統(tǒng)的靈敏度針對過程變差的一個特別應(yīng)用；產(chǎn)生有用的測量輸出信號的最小輸入值；總是以一個測量單位報(bào)告

4、靈敏度：MSA9基本概念基本概念誤差：定義：測量時，實(shí)際測量值（或測量平均值）與真值之間的差異，稱為“誤差”；公式： 誤差 = 測量值 - 真值分類：若就誤差的性質(zhì)區(qū)分，一般可分為，其特質(zhì)如下圖 ：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)、定義、性質(zhì)、處理處理/合成合成MSA10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)象量測誤差重大誤差系統(tǒng)性誤差隨機(jī)性誤差MSA11基本概念基本概念測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量及其描述：表征測量數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的方法使用統(tǒng)計(jì)特性，即測量系統(tǒng)的偏倚和方差；所謂偏倚的特性，是指數(shù)據(jù)相對基準(zhǔn)（

5、標(biāo)準(zhǔn)）值的位置；所謂方差的特性，是指測量數(shù)據(jù)的分布；MSA12基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)位置變差：準(zhǔn)確度（Accuracy ,有時也稱 Bias偏倚） 指測量儀器的實(shí)際測量值（或測量平均值）與待測值之真值（True Value）或可接受的基準(zhǔn)值的接近程度，亦即實(shí)際測量值偏離真實(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。 MSA13基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)位置變差：偏倚（Bias） 穩(wěn)定性（Stability）線性（linearity）MSA14基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)分布變差： 精密度（Precision）指測量儀器所能夠區(qū)分出的微量

6、程度或最小距離，亦即代表測量儀器對同一待測工件，以相同測量過程作重復(fù)測量時，其各測量結(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。MSA15基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)分布（寬度）變差： 重復(fù)性（Repeatability）：再現(xiàn)性（Reproducibility）：GRR(Gage R&R)：靈敏度（Sensitivity）：是導(dǎo)致一個可檢測到的輸出信號的最小輸入值。一致性(Consistency)： :是隨時間得到測量變差的區(qū)別。它可以看廠是重復(fù)性

7、隨時間的變化。均勻性(Uniformity)：是量具在整個工作量程內(nèi)測量變差的區(qū)別。它可以被認(rèn)為是重復(fù)性在量程上的均一性。MSA16基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)系統(tǒng)變差：精確度/精準(zhǔn)度（Accuracy）平均值=真值1. Accuracy 一詞由很多含義，注意混淆；2. ASTM（美國試驗(yàn)與材料協(xié)會）定義中包含位置和寬度的影響（即：偏倚和重復(fù)性）；但MSA手冊放在“位置變差”里講的；MSA17基本概念基本概念測量精度概念有關(guān)系統(tǒng)變差：能力（Capability）：基于短期的評估，對測量誤差（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間

8、的最終影響。不確定度（Uncertainty）222GRR偏倚（線性）能力2222一致性穩(wěn)定性能力性能MSA18基本概念基本概念我國量值傳遞系統(tǒng)與溯源性 ：對于一個國家，每一個量值傳遞系統(tǒng)只允許有一個國家基準(zhǔn)，在我國大多數(shù)保存在中國計(jì)量科學(xué)研究院內(nèi)；分布在各大區(qū)的國家計(jì)量測試中心是國家組建的承擔(dān)跨地區(qū)計(jì)量檢定、測試任務(wù)的國家法定計(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個大取得國家計(jì)量測試中心；我國量值傳遞體系示意圖如下圖；MSA19中國計(jì)量科學(xué)研究研、中國測試技術(shù)研究院、國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心東北、華北、華東、中南、華南、西北、西北（中國測試技術(shù)研究院） 七大區(qū)計(jì)

9、量測試中心各省計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)（含上述大區(qū)中心）市級計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)縣/區(qū)級計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)廠礦企業(yè)、科研、院校、醫(yī)院、商貿(mào)、市場等國家專業(yè)計(jì)量站分站區(qū)域計(jì)量站國防軍工企業(yè)、軍隊(duì)國防計(jì)量中心MSA20National Standard held by National BureauPrimary (private company)Primary (university)Primary Standard (government agency)secondarysecondaryworkingworkingMesa.systemUsed in plantworkingsecondarysecondarywor

10、kingworkingMesa.systemUsed in plantMesa.systemUsed in plantsecondary美國國家標(biāo)準(zhǔn)局基本概念基本概念量值傳遞量值傳遞MSA21基本概念基本概念何謂標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)一級標(biāo)準(zhǔn)(連接國家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機(jī)構(gòu)等)二級標(biāo)準(zhǔn)(從一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到二級標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)(從二級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn))MSA22測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measuring System AnalysisMeasuring System Analysis第二部分：測量系統(tǒng)的特性第二部分：測量系統(tǒng)的特性MSA23測量系統(tǒng)的特性測量系統(tǒng)的特性 理想的測量系統(tǒng)：應(yīng)只產(chǎn)生正確的測量結(jié)果

11、（即每次測量結(jié)果總應(yīng)該與真值/標(biāo)準(zhǔn)相一致）；理想的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有：零方差、零偏倚和對所測量的任何產(chǎn)品錯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)特性的理想測量系統(tǒng)是不存在的，因此我們必須選擇合適的統(tǒng)計(jì)特性對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析，以評價(jià)測量系統(tǒng)的質(zhì)量。 MSA24測量系統(tǒng)的特性測量系統(tǒng)的特性 “好的”測量系統(tǒng)的一些基本特性：具有足夠的分辨力（discrimination）和靈敏度（sensitivity）.測量系統(tǒng)應(yīng)處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定狀態(tài)：這意味著測量系統(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)品控制測量系統(tǒng)的變差（variability）必須小于規(guī)格限（sp

12、ecification limit ) /公差值（tolerance）.為了過程控制，測量系統(tǒng)的變差要能證明其具有有效的分辨率/力（effective resolution），并且小于制造過程的變差。 MSA25測量系統(tǒng)的特性測量系統(tǒng)的特性 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，測量精度是過程變異和公差帶兩者中精度較高者的十分之一（10-1法則）。 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性可能隨被被測項(xiàng)目的改變而變化。若真的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。 MSA26測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measuring System AnalysisMeasuring S

13、ystem Analysis第三部分：測量系統(tǒng)分析的基本概念1)概述2)分析的時機(jī)3)分析的對象4)分析的項(xiàng)目5)分析的步驟6)測量系統(tǒng)分析項(xiàng)目說明MSA27 測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念概述-決定測量什么-設(shè)計(jì)一個測量系統(tǒng)-決定哪些統(tǒng)計(jì)特性是重要的-對相關(guān)的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行策劃并實(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MSA28 測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念概述Phase 第一階段測量系統(tǒng)是否適宜？ 決定測量系統(tǒng)是否具有滿意的統(tǒng)計(jì)特性決定測量系統(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MSA29

14、測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念概述Phase 第二階段以系統(tǒng)的持續(xù)監(jiān)測 Testing Testing 試驗(yàn)試驗(yàn) Calibration Calibration 校準(zhǔn)校準(zhǔn) Maintenance Maintenance 維護(hù)維護(hù)在規(guī)定的條件下進(jìn)行在規(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&RMSA30 測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念概述Phase 第二階段第二階段試驗(yàn)的頻次 考慮統(tǒng)計(jì)的特質(zhì)考慮統(tǒng)計(jì)的特質(zhì) 考慮不監(jiān)測量系統(tǒng)的后果：考慮不監(jiān)測量系統(tǒng)的后果：對供應(yīng)商對供應(yīng)商 對客戶對客戶接下來所講的程序主要適用于第二階段的試驗(yàn)及部分第一階段的試驗(yàn) 為了完

15、成第一階段的試驗(yàn)，必須對試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）有很好的理解MSA31 測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念分析時機(jī)v新生產(chǎn)的產(chǎn)品，PV有不同時，如試生產(chǎn)；v新儀器，EV有不同時；v新操作人員，AV有不同時；v設(shè)計(jì)變更；v工程變更；v易損耗之儀器必須注意其分析頻率；v客戶要求的頻次。MSA32測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念那些測量儀器要做？v參見QS9000:1998條文4.11 /TS16949:2002條文7.6的規(guī)定；v可選擇的方法MSA33測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念 7.6.1 測量系統(tǒng)分析為分析在各種測量和試驗(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)

16、研究。此要求必須應(yīng)用于在控制計(jì)劃中所提出的測量系統(tǒng)。所采用的分析方法及接受準(zhǔn)則，必須與顧客對于測量系統(tǒng)分析的參考手冊相一致。如果得到顧客的批準(zhǔn)，其它分析方法和接受準(zhǔn)則也可以應(yīng)用。 MSA34測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的項(xiàng)目1.偏倚（Bias）2.穩(wěn)定性（Stability）3.線性（Linearity）4.重復(fù)性（Repeatability） 5.再現(xiàn)性（Reproducibility）MSA35測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念分析的步驟如何進(jìn)行量測系統(tǒng)分析？1.建立必要之程序書、指導(dǎo)書文件，以管制所有量測系統(tǒng)維持在正常及最佳狀態(tài)。2.制定計(jì)劃：選擇分

17、析對象/分析項(xiàng)目/分析時間，確定抽樣方法；3.須有合格之分析人員，待分析之量具，以及必要之環(huán)境。4.樣品的選擇至關(guān)重要；5.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6.數(shù)據(jù)分析7.結(jié)論判定此量測系統(tǒng)是處于可接受、勉強(qiáng)接受或不能接受。8.改進(jìn)； MSA36測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的基本概念測量系統(tǒng)分析的項(xiàng)目說明1.偏倚（Bias）2.穩(wěn)定性（Stability）3.線性（Linearity）4.重復(fù)性（Repeatability） 5.再現(xiàn)性（Reproducibility）6.零件變異（Part Variation）MSA37偏偏倚倚（Bias）偏倚，常被稱為準(zhǔn)確度

18、（Accuracy），是指量測平均值與真值之差值。而真值可藉由較高等級之量具量測數(shù)次之平均值而得，偏倚可以下面圖形表示： 偏倚(準(zhǔn)確度)TAVT：真值VA：測量平均值MSA38偏倚（偏倚（Bias） 偏倚是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的衡量指標(biāo)，它包含已知的和未知的得變差來源共同作用的總和。 造成過大的偏倚的可能原因有（見下頁）：MSA39MSA40偏倚（偏倚（Bias）(例) 1位作業(yè)者測量1個零件10次，測量值如下所示：X1 = 0.75X6 = 0.80X2 = 0.75X7 = 0.75X3 = 0.80X8 = 0.75X4 = 0.80X9 = 0.75X5 = 0.65X10 = 0.70

19、測量平均值VA=Xi/10=0.75，已知該零件之真值VT為0.8mm，零件的制造過程變差0.70mm則Bias=VA-VT=0.750.80 = -0.05%Bias100（Bias/制造過程變差） 100(0.05/0.70)=7.1%MSA41穩(wěn)穩(wěn)定性定性(Stability) 穩(wěn)定性，又稱為漂移（Drift），是指測量系統(tǒng)在某一段時間內(nèi)，測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性是獲得的測量總變差。穩(wěn)定性可下面圖形表示： 穩(wěn)定性時間1時間2MSA42MSA43線線性性(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)者測量5個不同零件，其真值分別為2.00mm，4.

20、00mm，6.00mm，8.00mm及10.00mm，每個零件測量12次，如下頁所示： 0.600.400.200-0.20-0.40-0.602.004.006.008.0010.00(偏倚值)(真值)回歸線MSA44線線性性(Linearity)可由上圖得到回歸線如下： （或由計(jì)算機(jī)求出 a，b） y = a bx 其中 b = 0.1317/nx)(x)nyx(xy22-, a = y-bx=0.7367 (y，x 分別為 y 及 x 之平均值) R2=0.98 )(2y )(2x2)nyxxy(n2y)(n2x)(- (R2位回歸線的擬合優(yōu)度（Goodness of Fit）) MSA

21、45線線性性(Linearity)可計(jì)算 Bias，Linearity，%Linearity 及 Goodness of Fit之結(jié)果如下： Bias = a + bx = 0.7367 - 0.1317x Linearity = slope 6.00 = 0.79 已知 process variation = 6.00 %Linearity = 100 (linearity/process variation) = 100(0.79/6.00) =13.17%, Goodness of Fit(R2)=0.98 綜上可知 Linearity（線性）是由 slope（斜率）所決定，斜率愈小則測

22、量系統(tǒng)的線性愈佳，反之亦然。 MSA46重復(fù)性（重復(fù)性（Repeatability） 重復(fù)性：傳統(tǒng)上把重復(fù)性看作“評價(jià)人內(nèi)變異性”。 是指由同一位作業(yè)者，用同一種量具，多次量測同一零件的同一特性時所得的測量變差，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= ，%EV100（EVTV） 公式說明：vEV為重復(fù)性，TV為全變異。 v 為所有作業(yè)者執(zhí)行多次量測所得之變異平均值。vK1為重復(fù)性之系數(shù)，與量測次數(shù)有關(guān)。vTV為全變異，TV=2)PV(2)R&R(1KRRMSA47重復(fù)性（重復(fù)性（Repeatability） 事實(shí)上，重復(fù)性是從規(guī)定的測量條件下連續(xù)

23、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MSA48重復(fù)性（重復(fù)性（Repeatability） 造成重復(fù)性的可能原因（見下頁）：MSA49MSA50再再現(xiàn)現(xiàn)性（性（Reproducibility)傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作“作業(yè)者（評價(jià)人）變異作業(yè)者（評價(jià)人）變異” ” ，通常是指不同作業(yè)者，通常是指不同作業(yè)者（評價(jià)人）以相同量具測量同一零件的同一特性時，測量

24、平均值之變異，（評價(jià)人）以相同量具測量同一零件的同一特性時，測量平均值之變異，以公式表示如下：以公式表示如下： AV= %AV100（AVTV） 公式說明：公式說明：- - AV為再現(xiàn)性，為再現(xiàn)性，TV為全變異。為全變異。- - 為不同作業(yè)者所量測之平均值之最大值與最小值之差異。為不同作業(yè)者所量測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)。為再現(xiàn)性之系數(shù)，與作業(yè)者之人數(shù)有關(guān)。- - 為被量測之零件數(shù)目為被量測之零件數(shù)目- - r為每位作業(yè)者量測之次數(shù)為每位作業(yè)者量測之次數(shù))/()(222nrEVKXDIFF-MSA51再再現(xiàn)現(xiàn)性（性（Reproducibil

25、ity）再現(xiàn)性作業(yè)者作業(yè)者b作業(yè)者cMSA52再再現(xiàn)現(xiàn)性（性（Reproducibility注意：對于手動儀器受操作者的影響是客觀存在的，然而對于現(xiàn)注意：對于手動儀器受操作者的影響是客觀存在的，然而對于現(xiàn)在越來越多的自動測量儀器，操作者的變差不是主要變差原因時，在越來越多的自動測量儀器，操作者的變差不是主要變差原因時，前面的定義就收到了挑戰(zhàn)。前面的定義就收到了挑戰(zhàn)。嚴(yán)格的定義是：再現(xiàn)性是指測量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均變嚴(yán)格的定義是：再現(xiàn)性是指測量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均變差。差。MSA53GRR(Gage R&R)量具的量具的R&RR&R是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的

26、估計(jì)值。換句話說，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，GRRGRR值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的“和和” ” 。由于二者都屬于隨機(jī)變量，故二者合成采用如下公式：由于二者都屬于隨機(jī)變量，故二者合成采用如下公式：222再現(xiàn)性重復(fù)性GRRMSA54零件的變差零件的變差(Part Variation)零件變異為制程中個別零件量測平均值之變異。 PV = Rp K3 (Rp為零件之最大差異，K3為系數(shù)，與零件數(shù)有關(guān)) (例 5)同例 1， 可計(jì)算每個零件之平均值 pX， 再取 pX 之全距 Rp，即得 Rp = 0.56，又查表得 K3 = 1.62 PV

27、 = Rp K3 = 0.56 1.62 = 0.90 MSA55測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析Measuring System AnalysisMeasuring System Analysis第四部分：計(jì)量型測量系統(tǒng)分析MSA56計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測系統(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）MSA57計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測系統(tǒng)分析穩(wěn)定性分析：MSA58穩(wěn)穩(wěn)定性分析之定性分析之執(zhí)執(zhí)行行:第一步：進(jìn)行研究：v選取一個樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或參考值, 若無這樣的

28、樣本則可從生產(chǎn)線中取一個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。v具有預(yù)期測試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件是比較理想的, 并對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件分別繪制管制圖.(所以可能是須做三張控制圖來管制儀器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中間值那個就可以了)v定時（天，周）對標(biāo)準(zhǔn)件或樣本量測35次取一個樣品. 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. v 將量測值標(biāo)記在X bar-R CHART 或X barS CHART上.MSA59穩(wěn)穩(wěn)定性分析之定性分析之執(zhí)執(zhí)行行:第二步：結(jié)果分析v計(jì)算控制界限, 并對失控或不穩(wěn)定作評估. v若測量過程穩(wěn)

29、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))。把它與過程標(biāo)準(zhǔn)差相比較, 以評估量測系統(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。 v若過程不穩(wěn)定，會發(fā)生什么呢？MSA60穩(wěn)定性之判定：v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； v如果有以上之情形，代表儀器已

30、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)穩(wěn)定性分析之定性分析之執(zhí)執(zhí)行行:MSA61舉例：v為了確定一個新的測量裝置穩(wěn)定性是否可以接受，工藝小組在生產(chǎn)過程的中程數(shù)附近選擇了一個零件（這個零件在實(shí)驗(yàn)室中測量，并確定其基準(zhǔn)值為6.01）。小組每班測量這個零件5次，共測量4周（20組），收集所有數(shù)據(jù)后，X bar-R圖就可以做出來了（如下圖）v控制圖顯示，測量過程是穩(wěn)定的，因此沒有出現(xiàn)特殊原因的影響。v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)穩(wěn)定性分析之定性分析之執(zhí)執(zhí)行行:MSA62舉例：穩(wěn)穩(wěn)定性分析之定性分析之執(zhí)執(zhí)行行:MSA63計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型測量系統(tǒng)

31、分析計(jì)量型量測系統(tǒng)分析偏倚分析：獨(dú)立樣本法控制圖法MSA64偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: 進(jìn)行研究選取一個樣品, 并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)之真值或參考值, 若不能得到這樣的參考值的樣本，則可從生產(chǎn)線中取一個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)針對預(yù)期測試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件）。對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件在高精度的實(shí)驗(yàn)室量測 n 10 次, 計(jì)算其平均值, 將其當(dāng)成 “參考值”。 由一位作業(yè)者（評價(jià)人）以常規(guī)方式對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測n 10 次. 并計(jì)算出平均值, 此值為 “觀測平均值”. MSA65偏偏倚倚分析分析之之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: 結(jié)果分析圖示法畫出這

32、些數(shù)據(jù)相對于參考值的直方圖。運(yùn)用你對測量的專業(yè)知識審查此直方圖，從而確定是否存在特殊原因或異常點(diǎn)。當(dāng)n 30 時，要特別注意。MSA66偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: 結(jié)果分析數(shù)值法計(jì)算n 個讀數(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) n 20 時，可使用另外公式。 若已獲得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。nXXi*2minmax)(dXXr-重復(fù)性*2dMSA67(g)(m)d2MSA68偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: MSA第二版評價(jià)/判定：- 計(jì)算偏倚:偏倚=觀測平均值 參考

33、值制程變差= 6%偏倚=偏倚/制程變差- 判定:針對偏倚之部份，判定之原則為：重要特性部份其 偏倚%10%；一般特性其 偏倚%30%者，此項(xiàng)儀器不適用。MSA69偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: MSA第三版評價(jià)/判定：- 計(jì)算偏倚的 t 統(tǒng)計(jì)量:偏倚=觀測平均值 參考值; v 判定: 如果 0 落在偏倚值附近的 1- 置信區(qū)間以內(nèi)，則偏倚在 水平時刻接受的。d2 ，d*2和 v可在剛才的附錄C中查到，g=1, m=n ,t v,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。brbtn偏倚;02/1 ,*222/1 ,*22）

34、（偏倚）（偏倚-vbvbtddtddMSA70偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: 舉例：一個制造工程師在評價(jià)一個用來監(jiān)視生產(chǎn)過程的新的測量系統(tǒng)。測量裝置分析表明沒有線性問題，所以工程師只評價(jià)測量系統(tǒng)的偏倚。選擇一個零件；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)場工程師對該零件測量15次，數(shù)據(jù)如下；MSA71偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:獨(dú)立取樣法: 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值=6.0 偏倚偏倚1 5.8 -0.22 5.7 -0.33 5.9 -0.14 5.9 -0.15 6.0 0.06 6.1 0.17 6.0 0.08 6.1 0.19 6.4 0.410 6.3 0.3

35、11 6.0 0.012 6.1 0.113 6.2 0.214 5.6 -0.415 6.0 0.0 運(yùn)用軟件計(jì)算，運(yùn)用軟件計(jì)算， 并畫出直并畫出直方圖如下：方圖如下：MSA72偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行: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)，則結(jié)論測量偏倚是可以接受的。 N(m) 均值 X 標(biāo)準(zhǔn)偏差 r 均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 b 測量值 15 6.0067 .22514 .05813 基準(zhǔn)值 = 6.00, a = .05 g = 1, d2* = 3.35 95%偏倚置信區(qū)間 t 統(tǒng)計(jì)量 df 顯著 t 值 (2 尾) 偏倚 低值 高值 測量值 .1

36、153 10.8 2.206 .0067 -0.1185 .1319 MSA73偏偏倚倚分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:控制圖法: 進(jìn)行研究若用均值-極差圖或均值-標(biāo)準(zhǔn)差圖用于測量穩(wěn)定性時，這些數(shù)據(jù)也可用來評價(jià)偏倚。但應(yīng)注意：評價(jià)偏倚之前，控制圖分析應(yīng)該只是測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。用控制圖的均值 代替平均值，標(biāo)準(zhǔn)差來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，其余與獨(dú)立樣本法一樣處理。XMSA74計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測系統(tǒng)分析線性分析MSA75線線性分析性分析之之執(zhí)執(zhí)行行獨(dú)立取樣法:v針對產(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)分為五個等分，其范圍須包括產(chǎn)品之規(guī)格公差之范圍,即選擇g 5個零件)來做儀器之線性

37、分析。v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，則這些的產(chǎn)品樣本須先經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)測量每個零件的基準(zhǔn)值，以此當(dāng)做是真值或參考值。 v由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對每個樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測10次（m 10）. 并計(jì)算出平均值, 此值為 “觀測平均值”. MSA76線線性分析之性分析之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第二版 做法：v計(jì)算誤差(偏倚):誤差(偏倚) = 觀測平均值 參考值制程變異= 6v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MSA77線線性分析之性分析之執(zhí)執(zhí)行行斜率a=gmxxyxgmxy22)()1(- 截距xayb- 擬合度=-gm

38、yygmxxgmyxxyR222222)()( 線性=斜率*過程變差 %線性=100%線性過程變差 計(jì)算公式如下：MSA78線線性分析之性分析之執(zhí)執(zhí)行行v判定:針對重要特性其線性度%5%一般特性其線性度%10%以上者判為不合格，此項(xiàng)之儀器不適合使用。MSA79線線性分析性分析之之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第三版 做法：v計(jì)算每次測量的零件的偏倚及零件偏倚的平均值第i個零件的第j次測量的偏倚:第I個零件的偏倚的平均值：偏倚i,j =x i,j-（參考值）imj=1偏倚i=m偏倚i,j MSA80線線性分析性分析之之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第三版 做法：v繪圖（在線性圖上畫出單值偏倚和相關(guān)基準(zhǔn)值的平均值，見下圖）:

39、X軸=參考值/基準(zhǔn)值，Y軸= 偏倚-1234 5 6 78 9 1001Bias=0 回歸直線Bias95%aBias Average*MSA81線線性分析性分析之之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第三版 做法：v計(jì)算并畫出最佳擬合線及置信區(qū)域線：計(jì)算并畫出最佳擬合線及置信區(qū)域線：擬合直線擬合直線 y yi i = = axaxi i + b + b對于給定的對于給定的x x0 0， 水平置信區(qū)間是：水平置信區(qū)間是：斜率 a=gmxxyxgmxy22)()1(- 截距xayb- s=gm2yi2byibxiyiMSA82線線性分析性分析之之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第三版 做法：v計(jì)算并畫出最佳擬合線及置信區(qū)域線：計(jì)算

40、并畫出最佳擬合線及置信區(qū)域線：v畫出畫出 0 0 偏倚線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性；偏倚線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性；其條件為：其條件為：0 0 偏倚線，偏倚線，必須完全在擬合直線置信區(qū)間內(nèi)。必須完全在擬合直線置信區(qū)間內(nèi)。下限線：b+ax0tgm-2,1-/2gm1 （xiX）X）（x01/2s22上限線：b+ax0tgm-2,1-/2gm1 （xiX）X）（x01/2s22MSA83線線性分析之性分析之執(zhí)執(zhí)行行 MSA 第三版 做法： 結(jié)果分析結(jié)果分析- -數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析v 如果圖形分析顯示測量系統(tǒng)的線性是可接受的，則下面的假設(shè)如果圖形分析顯示測量系統(tǒng)的線性是可接受

41、的，則下面的假設(shè)應(yīng)為真：應(yīng)為真： H H0 0：a=0 a=0 斜率斜率=0=0如果，at=2（xj X）stgm-2,1-/2MSA84線線性分析之性分析之執(zhí)執(zhí)行行MSA 第三版 做法： 結(jié)果分析結(jié)果分析- -數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析如果上述假設(shè)成立，說明測量系統(tǒng)對所有的參考值的偏倚都相同。為使線性如果上述假設(shè)成立，說明測量系統(tǒng)對所有的參考值的偏倚都相同。為使線性可接受，則偏倚必須為零。可接受，則偏倚必須為零。H H0 0：b=0 b=0 截距（偏倚）截距（偏倚）=0=0如果，t=b1 （xiX）X2gm2stgm-2,1-/2MSA85線性線性分析之分析之執(zhí)執(zhí)行行:舉例：一個制造工程師在評價(jià)一個用

42、來監(jiān)視生產(chǎn)過程的新的測量系統(tǒng)。測量裝置分析表明沒有線性問題，所以工程師只評價(jià)測量系統(tǒng)的偏倚。選擇一個零件；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)場工程師對該零件測量15次，數(shù)據(jù)如下；MSA86計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型測量系統(tǒng)分析計(jì)量型量測系統(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）MSA87重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析分析v決定研究主要變異形態(tài)的對象.v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。v于制程中隨機(jī)抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程. v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10個零件進(jìn)行量

43、測, 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(作業(yè)員應(yīng)熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)同時評估量具對不同操作員熟練度. MSA88重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析分析v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)是被量測物品公差的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, 則量測應(yīng)選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被量測物品公差的1/5。 v試驗(yàn)完后, 測試人員將量具的再生性及再現(xiàn)

44、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 。MSA89結(jié)果分析:v當(dāng)重復(fù)性(EV)變異值大于再現(xiàn)性(AV)時：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 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.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系統(tǒng)分析, 并作記錄. 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性(R&R)分析分析MSA90EV

45、, AV及R&R之接受標(biāo)準(zhǔn)如下:v數(shù)值10%，測量系統(tǒng)可接受.v10%30%，測量系統(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, 并對以前所量測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.重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性( (R&R)R&R)分析分析MSA91重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性( (R&R)R&R)分析分析實(shí)例實(shí)例量具重復(fù)性與再現(xiàn)性之資料搜集 : v將作業(yè)者分為A、B、C三人，零件10個，但作業(yè)者無法看到零件號.v準(zhǔn)備所需之量測量具。 v使作業(yè)者A依隨順序量測10個零件并由另一觀者在第1行

46、填入量測數(shù)據(jù)，請作業(yè)者B、C量測相同的10個零件，但不使他們看到他人的量測值，將量測分別記入第6行及第11行。（表1） v重復(fù)這個循環(huán)但以不同的隨機(jī)順序進(jìn)行量測。將數(shù)據(jù)填入第2、7及12行之適當(dāng)列中。例如第一個被量測為7號零件，則在第7例中記錄量測值，如須第三次量測，則重復(fù)此循環(huán)并將結(jié)果記入第3、8及13中。(表1) MSA92重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性( (R&R)R&R)分析分析實(shí)例實(shí)例量具重復(fù)性與再現(xiàn)性之計(jì)算 ：v將第1、2及3行的最大數(shù)值減最小數(shù)值，將結(jié)果記錄在第5行，第6、7、8行及第11、12、13行的作法相同，而將其結(jié)果分別記錄入第10行及第15行（表1）。v第5、10行及15行之記錄應(yīng)為正值（表1）。 v將第5行加總并除以量測零件數(shù)，則得第一位作業(yè)者的平均全，以相同方法從第10及第15行求得及（表1）。 MSA93重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性( (R&R)R&R)分析分析實(shí)例實(shí)例量具重復(fù)性與再現(xiàn)性之計(jì)算 ：v將第5、10第15行的均值填入第17行，將其加總后除以作業(yè)者人數(shù)而得的數(shù)值記（所有全距的平均值）（表1）。v將（平均值）填入第19、20行并乘以D3及D4求下及上的管制界限，如為