MSA測量系統(tǒng)分析201304

1、ISO/TS16949:2009系列培訓(xùn)系列培訓(xùn)第一章測量系統(tǒng)第一章測量系統(tǒng)n什么是測量系統(tǒng)？n如何衡量一個測量系統(tǒng)的“好”與“壞”？n如何選擇測量系統(tǒng)？第一節(jié)測量系統(tǒng)的概念第一節(jié)測量系統(tǒng)的概念n測量系統(tǒng)：是用來對被測特性定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。第二節(jié)第二節(jié) 影響測量的因素影響測量的因素測量系統(tǒng)變差工件（零件）儀器（量具）環(huán)境人員（評價人）經(jīng)驗培訓(xùn)身體教育限制技能經(jīng)驗培訓(xùn)理解工作的規(guī)定程序工作態(tài)度目視標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)校準(zhǔn)預(yù)防性維護(hù)變差性重復(fù)再現(xiàn)變形幾何一致性單一性偏移線性穩(wěn)定設(shè)計接觸幾何變大堅固性使用假設(shè)制造制造變差

2、制造公差設(shè)計確認(rèn)彈性特性彈性變形支持特性質(zhì)量敏感性工作的定義清潔適合的數(shù)據(jù)相互關(guān)連的特性隱藏的幾何標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性熱擴(kuò)散系數(shù)異性特性校準(zhǔn)可追溯性幾何的相容性溫度熱系數(shù)人員光線人工的陽光零件空氣流通周期平等化系統(tǒng)構(gòu)成要素標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境的關(guān)系人機(jī)工程壓力照明空氣污染振動第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n分辨力、可讀性、分辨率 n有效分辨率 n準(zhǔn)確度 p偏倚 p線性 p穩(wěn)定性n精密度 p重復(fù)性 p再現(xiàn)性 p穩(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n分辨力、可讀性、分辨率 ：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)計決定的固有特性

3、顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。是指顯示裝置中對其最小示值的辨別能力。總是以測量單位報告1：10經(jīng)驗法則有效分辨率 （測量儀器分辨力的第一準(zhǔn)則應(yīng)（測量儀器分辨力的第一準(zhǔn)則應(yīng)該至少是被測范圍的十分之一。該至少是被測范圍的十分之一。10比比1規(guī)則被解釋為測量設(shè)備能規(guī)則被解釋為測量設(shè)備能夠分辨至少十分之一的過程變差。這符合持持續(xù)改進(jìn)的原理。夠分辨至少十分之一的過程變差。這符合持持續(xù)改進(jìn)的原理。即過程的焦點是顧客指定的目標(biāo)值即過程的焦點是顧客指定的目標(biāo)值）。）。第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n有效分辨率有效分辨率 ：對于一個特定的應(yīng)用，測量系統(tǒng)對過程變差的靈敏性產(chǎn)

4、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告第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度：“接近接近”真值或可接受的基準(zhǔn)值真值或可接受的基準(zhǔn)值 p偏倚 ：測量的觀測平均值和基準(zhǔn)值之間的差異 p線性 ： 整個正常操作范圍的偏倚改變 整個操作規(guī)程范圍的多個并且獨立的偏倚誤差的相互關(guān)系 測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量穩(wěn)定性p穩(wěn)定性： 偏倚隨時間變化 一個穩(wěn)定的測量過程是關(guān)于位置的統(tǒng)計受控 別名：漂移第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n精密度精密度 ：重復(fù)讀數(shù)彼此之間的“接近度”測量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差分量p重復(fù)性重復(fù)性： 由一位評價人

5、多次使用一種測量儀器，測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差在固定和規(guī)定的測量條件下連續(xù)（短期）試驗變差 通常指E-設(shè)備變差 儀器（量具）的能力或潛能 系統(tǒng)內(nèi)變差n除了設(shè)備內(nèi)部變差以外，重復(fù)性將包括所有來自處于誤差模式的任何情況下的內(nèi)部變差（見下文）n重復(fù)性不好的可能原因包括：n零件（樣品）內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性n儀器內(nèi)部：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障，質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)n基準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、級別、磨損n方法內(nèi)部：在設(shè)置、技術(shù)、零位調(diào)整、夾持、夾緊、點密度的變差n評價人內(nèi)部：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓(xùn)、感覺、疲勞n環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度、振動、亮度、清潔度的短期起伏變

6、化n違背假定，在應(yīng)用常量上出錯n儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好n應(yīng)用錯誤的量具n（量具或零件）變形，硬度不足n應(yīng)用零件尺寸、位置、操作者技能、n 疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)重復(fù)性參考值第三節(jié)第三節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)p再現(xiàn)性再現(xiàn)性： 由不同的評價人使用同一個量具，測量一個零件的一個特性時產(chǎn)生的測量平均值的變差。 對于產(chǎn)品和過程條件，可能是評價人、環(huán)境（時間）或方法的誤差 通常指A- 評價人變差 系統(tǒng)間（條件）變差 ASTM E456-96 包括重復(fù)性、實驗室、環(huán)境及評價人影響第三節(jié)第三

7、節(jié) 衡量測量系統(tǒng)衡量測量系統(tǒng)“好與壞好與壞”的指的指標(biāo)標(biāo)n再現(xiàn)性錯誤的潛在原因包括：n零件（樣品）之間：使用同樣的儀器、同樣的操作者和方法時，當(dāng)測量零件的類型為A、B、C時的均值差。n儀器之間：同樣的零件、操作者、和環(huán)境，使用儀器A、B、C等的均值差。注意：在這種研究情況下，再現(xiàn)性錯誤常與方法和/或操作才混淆。n標(biāo)準(zhǔn)之間：測量過程中不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。n方法之間：改變點密度，手動與自動系統(tǒng)相比，零點調(diào)整，夾持或夾緊方法等導(dǎo)致的均值差。n評價人（操作者）之間：評價人A、B、C等到的訓(xùn)練、技術(shù)、技能和經(jīng)驗不同導(dǎo)致的均值差。對于產(chǎn)品及過程資格以及一臺手動測量儀器，推薦進(jìn)行此研究。n環(huán)境之間：在

8、第1、2、3等時間段內(nèi)測量，由環(huán)境循環(huán)引起的均值差。這是對較高自動化系統(tǒng)在產(chǎn)品和過程資格中最常見的研究。n違背研究中的假定n儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性n操作者訓(xùn)練效果n應(yīng)用零件尺寸、位置、n 觀察誤差（易讀性、視差）再現(xiàn)性第二章第二章 計量型測量系統(tǒng)分析方法計量型測量系統(tǒng)分析方法第一節(jié)第一節(jié) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性控制圖法控制圖法 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)工藝中程數(shù)附近選擇了一個零件。這個零件被送到測量實驗室，確定基準(zhǔn)值為6.01.。組每平班測量這個零件5次，共測量4周（20個子組）。收集所有數(shù)據(jù)以后，Xbar&R圖就可以做出來了（見圖9）控制圖分析顯示，測量過程是穩(wěn)定的

9、，因為沒有出現(xiàn)明顯可見的特殊原因影響。第二節(jié)第二節(jié) 偏倚偏倚。n1、偏倚研究獨立樣本法1）獲取一個樣本并建立相對于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。如果得不到，選擇一個落在生產(chǎn)測量的中程數(shù)據(jù)的生產(chǎn)零件，指定其為偏倚分析的標(biāo)準(zhǔn)樣本。在工具室測量這個零件n10次，并計算這n個讀數(shù)的均值。把均值作為“基準(zhǔn)值”。2）讓一個評價人，以通常方法測量樣本10次以上 1 1、偏倚研究獨立樣本法、偏倚研究獨立樣本法結(jié)果分析-作圖法3）相對于基準(zhǔn)值將數(shù)據(jù)畫出直方圖。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n5，應(yīng)代表實際的或期望的過程變差范圍。詳細(xì)的程序是:2）選擇評價人A，B，C等。零件

10、的號碼從1到n，評價人不能看到零件編號。3）如果是正常測量系統(tǒng)程序的一部分，應(yīng)校準(zhǔn)量具。主評價人以隨機(jī)順序測量n個零件，將測量結(jié)果輸入表中。4）主評價人B和C測量同樣的n個零件，而且他們之間不能看到彼此的結(jié)果。5）用不同的隨機(jī)測量順序重復(fù)該循環(huán)。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性每個評價人對每個零件多個讀數(shù)的均值由評價人畫于均值圖圖中，并標(biāo)以零件號碼為代碼，這樣可以幫助我們確定評價人之間的一致性。通過極差均值確定的全部均值和控制限制可以畫出。均值圖結(jié)果提供了測量系統(tǒng)的“可用性”指示。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性控制限內(nèi)部區(qū)域表示的

11、是測量靈敏度（ “噪聲”）。因為研究中使用的零件子組代表過程變差，大約一半或更多的均值應(yīng)落在控制限以外。如果數(shù)據(jù)顯示出這種圖形，那么測量系統(tǒng)應(yīng)該能夠充分探測零件-零件之間的變差并且測量系統(tǒng)能夠提供過程分析和過程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外邊，則測量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性 極差控制圖用于確定過程是否受控。理由是無論測量系統(tǒng)誤差有極差圖多大，控制限都會允許到這個誤差。這就是為什么我們要在測量研究完成之前識別并去除特殊原因。 在包

12、括平均極差和控制限的標(biāo)準(zhǔn)化的極差圖上畫出了由每個評價人對每個零件測量的多個讀數(shù)范圍。從畫在圖中得出的數(shù)據(jù)分析可以得出很多有用的解釋。如果所有的極差都受控，則所有評價人的工作狀態(tài)是相同的。極差圖可以幫助我們確定 與重復(fù)性有關(guān)的統(tǒng)計控制 測量過程中評價人之間對每個零件的一致性。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性 如果一個評價人不受控，說明他的方法與其他人不同。 如果所有評價人都不受控，則測量系統(tǒng)對評價人的技術(shù)很敏感,需要改善以獲得有用的數(shù)據(jù)。 兩個圖都不應(yīng)顯示出與評價人或零件有關(guān)的數(shù)據(jù)模式。極差是無序數(shù)據(jù)。

13、即使圖中各點用線連起來也不能用普通的控制圖趨勢分析。 穩(wěn)定性由一個或多個超過控制限的點，評價人之間或零件的圖形來確定。穩(wěn)定性分析應(yīng)該考慮實際和統(tǒng)計顯著性。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性對于以分析過程為目的的測量系統(tǒng)，通常單憑經(jīng)驗來確定測量系統(tǒng)的可接受性的規(guī)則如下：誤差低于10% 通常認(rèn)為測量系統(tǒng)是可接受的。誤差在10%到30%之間 基于應(yīng)用的重要性、測量裝置的成本、維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的。超過30%

14、認(rèn)為是不可接受的 應(yīng)該作出各種努力來改進(jìn)測量系統(tǒng)。此外，過程能被測量系統(tǒng)區(qū)分七的分級數(shù)（ndc）應(yīng)該大于或等于5。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性方差分析（ANOVA）是一種標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計技術(shù)，可用于分析測量誤差或其他測量系統(tǒng)研究中數(shù)據(jù)變異的來源。在方差分析中，方差可以被分解成4部分：零件、評價人、零件與評價人之間的交互作用和由于量具造成的重復(fù)誤差。第四節(jié)第四節(jié) 重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性和再現(xiàn)性與均值極差法相比，ANOVA技術(shù)的優(yōu)點如下： 有處理任何實驗裝置的能力可以更精確地估計方差從實驗數(shù)據(jù)中獲得更多信息（如零件與評價人之間的交互作用影響）。缺點是數(shù)據(jù)計算更復(fù)雜，操作者需要掌握一定程度的統(tǒng)計

15、學(xué)知識來解釋結(jié)果 第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究 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)值的計量型測量系統(tǒng)不同。最常見的是通/止規(guī)量具，只可能有兩個結(jié)果。其他計數(shù)型測量系統(tǒng)，例如可視標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果可以形成57個不同的分級。前面章節(jié)所描述的分析法不能用于評價這種系統(tǒng)。第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究在有些計數(shù)狀況下，不容易得到足夠的具有計量基準(zhǔn)值的零件。在這種情況下，做出錯誤或不一致的風(fēng)險：假設(shè)檢驗分析信號探測理論 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)用于這些技術(shù)應(yīng)以良好的統(tǒng)計實踐

16、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優(yōu)質(zhì)過程或最終顧客的影響為基礎(chǔ)。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)研究結(jié)果使之最小化。第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法例：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。因為該過程生產(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。第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法為了遏制行動，項目小組選擇了一個計數(shù)型量具，把每個零件同一個特定的限定值進(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。（眾所周知的通過/不通過量具）。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。與

17、計量型量個不同的是，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）。第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法測量系統(tǒng)存在不能判斷的區(qū)域第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究第三章：計數(shù)型測量系統(tǒng)研究小組決定隨機(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。 3個測量人員，50個零件，每人測3次得到的數(shù)據(jù)第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法n計算A&B, B&C, A&C之間，判斷都為0，判斷都為1，前者為0后者為1，前者為1后者為0的數(shù)目填入交叉表，以A&B（為例）并按A的比例計算B出現(xiàn)相同判斷的數(shù)量的比例A*B Crosstabulation0.001.00 Total

18、A0.00 Count11314Expected Count1.912.1141.00 Count9127136Expected Count18.1117.9136TotalCount20130150Expected Count20.0130.0150B第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法設(shè)Po = 對角線單元中觀測值的總和 Pe = 對角線單元中期望值的總和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。Kappa是一評價人之間一致性的測量值 Kappa =（Po - Pe）/（1 - Pe）Kappa是測量而不是檢驗。其大小用一個漸進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)誤差構(gòu)成的t統(tǒng)計量決定。一個通用的經(jīng)驗法

19、則是Kappa大于0.75表示好的一致性（Kappa最大為1）；小于0.4表示一致性差。第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法n計算P0,PeA*B Crosstabulation0.001.00 TotalPo:0.92A0.00 Count11314Expected Count1.912.114Pe:0.801.00 Count9127136Expected Count18.1117.9136TotalCount20130150Expected Count20.0130.0150B第一節(jié)：分析方法第一節(jié)：分析方法n計算所有A&B, A&C, B&C（互相之間的差異）以及A/B/C相對于基準(zhǔn)值（和基準(zhǔn)的差異）的KAPPA值（下面以針對基準(zhǔn)的值為例）ABCKappa0.