MSA測量系統(tǒng)誤差分析Minitab實例課件

1測量系統(tǒng)分析計量型測量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析位置變差分析寬度變差分析重復(fù)性分析再現(xiàn)性分析偏倚分析線性分析穩(wěn)定性分析1測量系統(tǒng)分析計量穩(wěn)定性分析位置變差分析寬度變差分析重復(fù)性分2測量系統(tǒng)分析-穩(wěn)定性穩(wěn)定性時間1基準值時間2統(tǒng)計穩(wěn)定性（穩(wěn)定性、飄移）：測量系統(tǒng)在持續(xù)時間內(nèi)，測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值的總變差。它反映測量值的分布規(guī)律是否隨時間發(fā)生變化。當(dāng)測量值的分布規(guī)律不隨時間發(fā)生變化時，這個測量系統(tǒng)就具有統(tǒng)計穩(wěn)定性。2測量系統(tǒng)分析-穩(wěn)定性穩(wěn)定性時間1基準值時間2統(tǒng)計穩(wěn)定性（穩(wěn)3測量系統(tǒng)分析-偏倚基準值觀測平均值偏倚（B）偏倚：

在測量系統(tǒng)具有統(tǒng)計穩(wěn)定性的前提下，測量值分布的均值與基準值之間的距離。

3測量系統(tǒng)分析-偏倚基準值觀測平均值偏倚（B）偏倚：4測量系統(tǒng)分析-線性真值偏倚基準值無偏倚有偏倚線性：在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。線性可以被認為是關(guān)于偏倚大小的變化量程較低部位量程較高部位真值偏倚4測量系統(tǒng)分析-線性真值偏倚基準值無偏倚有偏倚線性：在量具預(yù)5測量系統(tǒng)分析-重復(fù)性重復(fù)性第二次測量第一次測量重復(fù)性是由一個操作者采用同一種測量儀器,多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。表現(xiàn)為“設(shè)備差”5測量系統(tǒng)分析-重復(fù)性重復(fù)性第二次測量第一次測量重復(fù)性是由一6測量系統(tǒng)分析-再現(xiàn)性操作者C操作者B操作者A再現(xiàn)性：由不同的操作者，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。再現(xiàn)性體現(xiàn)“人差”。6測量系統(tǒng)分析-再現(xiàn)性操作者C操作者B操作者A再現(xiàn)性：由不同7測量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性1、處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即只存在普通原因引起的變差。2、測量系統(tǒng)的變異性（Variability）小于過程變異性。3、測量系統(tǒng)的變異性小于技術(shù)規(guī)范界限。4、測量增量（increments）小于過程變異性和技術(shù)規(guī)范寬度的1/10。5、當(dāng)被測項目變化時，測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性的最大變差小于過程變差和規(guī)范寬度較小者。7測量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性1、處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即只存在普通原因8統(tǒng)計穩(wěn)定性

測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系統(tǒng)的變差不受特殊原因支配

1、一般說來，當(dāng)沒有數(shù)值（點）落在特殊原因區(qū)域內(nèi)時，測量系統(tǒng)便處于統(tǒng)計控制狀態(tài)

2、如果沒有如SPC手冊中描述的數(shù)據(jù)趨勢或偏移時，我們也可以認為是統(tǒng)計控制狀態(tài)特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域共同原因區(qū)域8統(tǒng)計穩(wěn)定性測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系9統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南選取標準樣本多次測量樣本制作控制圖解釋控制圖

應(yīng)選擇一個落在過程產(chǎn)品測量值中程數(shù)的產(chǎn)品作為研究的標準樣本。具備預(yù)期測量的最低值、最高值和中程數(shù)的標準樣本是比較理想的。建議對上述每個標準樣本分別進行測量和作出控制圖。9統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南選取標準樣本多次測量樣本制作控制圖解釋控10統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南制作控制圖解釋控制圖多次測量樣本選取標準樣本

周期性(每天或每周等)地對標準樣本測量多次,一般為3到5次。子組容量及其采集周期的選擇應(yīng)該取決于測量系統(tǒng)的情況，例如需要進行重新標定或維修的周期是多長、該測量系統(tǒng)使用的頻繁程度如何、工作條件的緊張程度如何，等。應(yīng)該在每天的不同時間測取讀數(shù)，以反映該測量系統(tǒng)實際使用時的情況，例如預(yù)熱、環(huán)境溫度、濕度等的影響。10統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南制作控制圖解釋控制圖多次測量樣本選取標11統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南解釋控制圖選取標準樣本制作控制圖多次測量樣本穩(wěn)定性的均值—極差圖6.36.05.7樣本均值子組0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=5.7461.00.50.0樣本極差R=0.47792ULC=1.01LCL=011統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南解釋控制圖選取標準樣本制作控制圖多次測12MinitabXbar–R圖計量型控制圖XBar-R零件編號：零件名稱（產(chǎn)品）：操作（過程）：上下偏差：操作者：量具：測量單位：日期12345678910111213141516171819202122232425時間10:00????????????????????????測量數(shù)據(jù)

(mm)4.995.025.024.995.005.025.025.025.015.005.005.015.015.015.005.004.995.005.005.015.015.005.025.025.005.015.025.025.005.005.005.005.005.005.015.025.025.025.025.015.015.015.005.015.015.005.015.045.035.015.005.015.035.005.005.005.005.005.005.025.025.025.035.035.015.025.025.025.025.025.025.035.025.035.01

平均值5.005.025.025.005.005.015.015.015.005.015.015.025.025.025.015.015.015.015.015.015.015.015.035.035.01極差0.020.010.010.010.000.020.020.020.010.020.020.010.020.020.010.020.030.020.020.010.020.030.020.010.01例子：某標準件尺寸要求為5+/-0.05mm，采用千分尺進行測量，為進行該測量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，取一標準件，每天同一質(zhì)檢員采用同一千分尺對其進行測量，每次測量3個數(shù)據(jù)，連續(xù)測量25組。具體數(shù)據(jù)見下表：12MinitabXbar–R圖計量型控制圖XBa13MinitabXbar–R圖1、打開Minitab，建立工作表如圖所示：圖表的所有觀測值均在一列中13MinitabXbar–R圖1、打開Minita14MinitabXbar–R圖2、選擇統(tǒng)計

>控制圖

>子組的變量控制圖

>Xbar-R。如圖示：1、選擇：圖表的所有觀測值均在一列中。2、在子組大小中，輸入3。3、雙擊左側(cè)“檢測值”，到右側(cè)空白處。4、根據(jù)需要點擊其他選項，填充相關(guān)內(nèi)容，如“標簽”選項，也可不管；5、點擊“確定”。14MinitabXbar–R圖2、選擇統(tǒng)計>控15MinitabXbar–R圖3、點擊“確認”后生成控制圖如圖示：1、其中控制圖中上半部分為均值圖，下半部分為極差圖；2、分析控制圖，判定是否處于統(tǒng)計穩(wěn)定性，詳細參考SPC相關(guān)法則；3、一般至少滿足均值、極差圖所有點都在控制限內(nèi)，且平均極差不能超出公差（0.05mm)控制要求.15MinitabXbar–R圖3、點擊“確認”后生16MinitabXbar–R圖

若控制圖顯示失控，應(yīng)該調(diào)查、研究在與失控點相對應(yīng)的時間內(nèi)所出現(xiàn)的特殊原因，并予以消除，使其不再出現(xiàn)。然后，再作控制圖檢驗糾正效果，直至控制圖受控。一般地，在R圖受控的情況下，再檢查X圖，直至R圖以及X圖都受控為止。16MinitabXbar–R圖若控制17測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析選取標準樣本確定基準值測量樣件計算、作圖判斷隨機抽取基準值不同的五個零件（包括量具的全程）。用全尺寸檢驗測量每個零件以確定其準值并確認了包括量具的操作范圍。通常用這個儀器的操作者中的一人測量每個零件m≥10次。17測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析選取標準樣本確定基準值測量樣件計18測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析測量樣件計算、作圖判斷確定基準值選取標準樣本把5個樣件送到一個比待分析的測量系統(tǒng)更高級別的測量系統(tǒng)上，對每一個樣件分別進行多次測量（≥10），分別取其平均值，得到5個基準值。18測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析測量樣件計算、作圖判斷確定基準值19測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析計算、作圖判斷選取標準樣本測量樣件確定基準值使用待分析的測量系統(tǒng)對5個樣件分別進行多次重復(fù)測量（≥10），記錄測量結(jié)果；19測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析計算、作圖判斷選取標準樣本測量樣20測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件計算零件每次測量的偏倚，以及每個零件的偏倚平均值用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。對于最佳擬合直線，用公式：yi=axi+bxi=基準值yi=偏倚平均值這里xi是基準值，yi是偏倚均值，用下列公式求出a、b和s。a=(∑xy-∑x∑y/gm)/[∑x2-(∑x)2/gm]b=y-axs=[(∑yi2-b∑yi-a∑xiyi)/(gm-2)]1/220測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、21測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件對于給定的x0，畫出a水平的置信帶低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/√n高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/√n其中1/√n=[1/gm+(x0-x)2/∑(xi-x)2]1/2畫出“偏倚=0”線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性。判斷“偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內(nèi)。21測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、22測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析實例:(1)測量數(shù)據(jù)零件12345基準值2.004.006.008.0010.00試驗次數(shù)12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基準值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62極差0.41.30.70.30.522測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析實例:(1)測量數(shù)據(jù)零件23測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析1、打開Minitab，建立工作表。如圖示：1、部件號：輸入包含部件名或部件號的列。2、參考值：輸入包含參考值的列。3、測量數(shù)據(jù)：輸入包含實測測量值的列。4、過程變異（可選）：輸入過程標準差。您可以從“量具

R&R研究-方差分析”方法的輸出中“6*SD”列的“總變異”行獲得過程標準差，也可以輸入已知值（6*歷史標準差）。23測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析1、打開Minitab，建立工作24測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析2、選擇統(tǒng)計-質(zhì)量工具-量具研究-量具線性和偏移研究。如圖示：1、在部件號中，輸入部件（零件號）；2、在參考值中，輸入主要參考值（基準值）；3、在測量數(shù)據(jù)中，輸入響應(yīng)(測量值）；4、在過程變異中，輸入過程變異值（可使用方差分析法從量具R&R研究中獲得，可空白）；24測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析2、選擇統(tǒng)計-質(zhì)量工具-量具研究25測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析3、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“量具信息”。如圖示：1、量具名稱：鍵入量具的名稱；2、研究日期：鍵入日期；3、報表人：鍵入報告研究信息的人員的姓名；4、量具公差：鍵入量具公差；5、其他：鍵入任何其他注釋；6、點擊“確定”。25測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析3、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊26測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析4、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“選項”。如圖示：1、重復(fù)性標準差的估計方法樣本極差：選擇此項可使用樣本極差來估計重復(fù)性標準差。樣本標準差：選擇此項可使用樣本標準差來估計重復(fù)性標準差。

2、標題：輸入替換圖形輸出中默認標題的新標題。3、點擊“確定”。26測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析4、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊27測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析5、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話框量具線性和偏移研究，點擊“確定”。如圖示：1、線性百分率（斜率*100的絕對值）是13.2，這表示量具線性占整個過程變異的13%。2、參考值的偏倚百分率是0.3，這表示量具偏倚占整個過程變異的比率小于0.3%。27測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析5、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話28重復(fù)性與再現(xiàn)性分析選擇交叉或嵌套分析法的原因：量具重復(fù)性和再現(xiàn)性研究確定觀測到的過程變異中有多少是因測量系統(tǒng)變異所致。使用Minitab可以執(zhí)行交叉或嵌套量具R&R研究。①當(dāng)每個部件由每個操作員多次測量時，請使用量具R&R研究（交叉）。②當(dāng)每個部件只由一名操作員測量（如在破壞性試驗中）時，請使用量具R&R研究（嵌套）。在破壞性試驗中，測量特征在測量過程后與其在開始時不同。撞擊試驗即是破壞性試驗的一個例子。選擇交叉或嵌套如果需要使用破壞性試驗，必須能夠假定一批中所有部件的相同程度足夠高，以致于可以把它們當(dāng)作是同一部件。如果無法做該假定，則一批中部件之間的變異將掩蓋測量系統(tǒng)變異。如果可以做該假定，那么，是選擇交叉量具R&R研究還是嵌套量具R&R研究進行破壞性試驗取決于測量過程的設(shè)置方式。如果所有操作員都測量每一批部件，則使用量具R&R研究（交叉）。如果每個批次只由一名操作員測量，則必須使用量具R&R研究（嵌套）。實際上，只要操作員測量獨特的部件，就屬于嵌套設(shè)計。28重復(fù)性與再現(xiàn)性分析選擇交叉或嵌套分析法的原因：29重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-判定準則如果%研究變異列（%公差、%過程）中的合計量具R&R貢獻：·

小于10%-則測量系統(tǒng)可接受。·

在10%到30%之間-則測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備成本、維修成本或其他因素?！?/p>

大于30%-則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。

如果查看%貢獻列，則相應(yīng)的標準為：·

小于1%-測量系統(tǒng)可接受?！?/p>

在1%到9%之間-測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備成本、維修成本或其他因素。·

大于9%-則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。

汽車工業(yè)行動組織(AIAG)建議，當(dāng)類別數(shù)小于2時，測量系統(tǒng)對于控制過程毫無價值，因為無法區(qū)分各個部件。當(dāng)類別數(shù)為2時，數(shù)據(jù)可分為兩組，如高和低。當(dāng)類別數(shù)為3時，數(shù)據(jù)可分為三組，如高、中、低。5或更高的值表明測量系統(tǒng)可接受。29重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-判定準則如果%研究變異列（%公差30重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析例子：細紗tex檢測系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析在此示例中，選取E225代表整個過程變差的五個管紗作為樣品，三名操作員中的每一名分別將五批不同的管紗測量了兩次，總共測量了30次。每次測試都在同一管紗上重新繞取樣品，則每個測試用的tex小樣對于操作員而言都是唯一的，不會有兩名操作員測量同一小樣，既考慮進來取樣過程認為此測試是破壞性測試。選定量具R&R研究（嵌套）以確定實測過程變異有多少是由于測量系統(tǒng)變異導(dǎo)致的。量具/測試方法名稱玻璃纖維細紗TEX檢測分析日期2014.5.1分析人王薇原始數(shù)據(jù)TEX值批次測試員TEX值批次測試員TEX值批次測試員22.63A程麗蓉22.62A周懷麗22.59A陳華珍22.56A程麗蓉22.65A周懷麗22.63A陳華珍20.59B程麗蓉20.62B周懷麗20.5B陳華珍20.54B程麗蓉20.55B周懷麗20.48B陳華珍22.94C程麗蓉22.9C周懷麗22.89C陳華珍22.92C程麗蓉22.97C周懷麗22.95C陳華珍21.78D程麗蓉21.7D周懷麗21.69D陳華珍21.77D程麗蓉21.65D周懷麗21.73D陳華珍23.54E程麗蓉23.6E周懷麗23.49E陳華珍23.48E程麗蓉23.52E周懷麗23.57E陳華珍30重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析例子：細紗31重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析1、打開Minitab，建立工作表。如圖示：1、如圖所示：大體可分為3列，“部件號”列、“檢測員”列、和“檢測值”列；2、部件號為測量數(shù)據(jù)所對應(yīng)的序號，此處為A-E循環(huán)排列；3、姓名為三個人，也是與測量數(shù)據(jù)相對應(yīng)；4、數(shù)據(jù)部分是將上表中的所有數(shù)據(jù)按照順序排為一列。31重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析1、打開M32重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析2、選擇統(tǒng)計>質(zhì)量工具>量具研究>量具R&R研究（嵌套）如圖示：1、部件號或批號：輸入包含部件名/號或批名/號的列。2、操作員：輸入包含操作員姓名或編號的列（可選）。3、測量數(shù)據(jù)：輸入包含實測測量值的列。32重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析2、選擇統(tǒng)33重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析2、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“量具信息”。如圖示：1、量具名稱：鍵入量具的名稱。2、研究日期：鍵入日期。3、報表人：鍵入報告研究信息的人員的姓名。4、量具公差：鍵入量具公差。5、其他：鍵入任何其他注釋。33重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析2、在上圖34重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析3、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“選項”。如圖示：1、變異：輸入要在會話窗口輸出的研究變異列中使用的倍數(shù)。默認倍數(shù)是6，這是捕獲過程測量的99.73%所需的標準差個數(shù)。2、過程公差：輸入已知公差極差（規(guī)格上限-規(guī)格下限）、規(guī)格下限或規(guī)格上限?！?公差”列將顯示在會話窗口輸出底部的表中或變異圖的分量中。此列顯示每個方差分量占過程公差的百分比。輸入至少一個規(guī)格限規(guī)格下限：只有規(guī)格下限時選擇此項。輸入規(guī)格下限的值。規(guī)格上限：只有規(guī)格上限時選擇此項。輸入規(guī)格上限的值。規(guī)格上限-規(guī)格下限：如果既有規(guī)格上限又有規(guī)格下限，并且不關(guān)心計算產(chǎn)品錯誤分類（將不合格產(chǎn)品歸入合格產(chǎn)品一類，或?qū)⒑细癞a(chǎn)品歸入不合格產(chǎn)品一類）的概率，請選擇此項。輸入規(guī)格限制之間的差值。這也稱為“公差極差”。3、在單獨的圖頁上繪制圖表，每頁一張圖：選中此項可單獨顯示每個圖形。默認情況下，量具R&R研究在一個窗口中形成一個6圖形的布局。4、標題：輸入替換圖形輸出中默認標題的新標題。

34重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析3、在上圖35重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析4、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話框量具R&R研究（嵌套），“確定”35重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析4、相關(guān)信36重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析TEX的量具R&R（嵌套）：1、合計量具R&R貢獻率：0.11%，小于1%，表明測量系統(tǒng)可接受。2、來自部件間的貢獻百分比(99.89)大于合計量具R&R的貢獻百分比(0.11)。這表明大部分變異是由于部件間的差異所致。3、合計量具R&R%研究變異：3.31%，小于10%，表明測量系統(tǒng)可接受。4、可區(qū)分類別數(shù)為42，大于5，表明測量系統(tǒng)可接受。36重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析TEX的37Minitab嵌套方差分析-分析報告如圖示：1、根據(jù)分析結(jié)果完善分析報告。2、若分析結(jié)果顯示測量系統(tǒng)不可接受，則根據(jù)控制圖情況詳細分析可能引起的原因，整改后再重新測評，直到測量系統(tǒng)改進至可接受為止。37Minitab嵌套方差分析-分析報告如圖示：38非破壞性測量系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析方法一：Minitab量具R&R（交叉）分析與量具R&R（嵌套）分析方法近似方法二：GR&R標準數(shù)據(jù)表分析38非破壞性測量系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析方法一：Minitab39測量系統(tǒng)分析39測量系統(tǒng)分析40測量系統(tǒng)分析40測量系統(tǒng)分析41測量系統(tǒng)分析41測量系統(tǒng)分析42測量系統(tǒng)分析42測量系統(tǒng)分析43測量系統(tǒng)分析

穩(wěn)定性

線性GR&R控制圖、方差分析當(dāng)測量系統(tǒng)間歇使用或較長時間不用后做分析在量程范圍內(nèi)至少要做兩次或三次偏倚分析對相同樣件做重復(fù)測量的工業(yè)測量系統(tǒng)用于分析異?；蜻^大的變差43測量系統(tǒng)分析穩(wěn)定性線性G44測量系統(tǒng)分析計量型測量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析位置變差分析寬度變差分析重復(fù)性分析再現(xiàn)性分析偏倚分析線性分析穩(wěn)定性分析1測量系統(tǒng)分析計量穩(wěn)定性分析位置變差分析寬度變差分析重復(fù)性分45測量系統(tǒng)分析-穩(wěn)定性穩(wěn)定性時間1基準值時間2統(tǒng)計穩(wěn)定性（穩(wěn)定性、飄移）：測量系統(tǒng)在持續(xù)時間內(nèi)，測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值的總變差。它反映測量值的分布規(guī)律是否隨時間發(fā)生變化。當(dāng)測量值的分布規(guī)律不隨時間發(fā)生變化時，這個測量系統(tǒng)就具有統(tǒng)計穩(wěn)定性。2測量系統(tǒng)分析-穩(wěn)定性穩(wěn)定性時間1基準值時間2統(tǒng)計穩(wěn)定性（穩(wěn)46測量系統(tǒng)分析-偏倚基準值觀測平均值偏倚（B）偏倚：

在測量系統(tǒng)具有統(tǒng)計穩(wěn)定性的前提下，測量值分布的均值與基準值之間的距離。

3測量系統(tǒng)分析-偏倚基準值觀測平均值偏倚（B）偏倚：47測量系統(tǒng)分析-線性真值偏倚基準值無偏倚有偏倚線性：在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。線性可以被認為是關(guān)于偏倚大小的變化量程較低部位量程較高部位真值偏倚4測量系統(tǒng)分析-線性真值偏倚基準值無偏倚有偏倚線性：在量具預(yù)48測量系統(tǒng)分析-重復(fù)性重復(fù)性第二次測量第一次測量重復(fù)性是由一個操作者采用同一種測量儀器,多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。表現(xiàn)為“設(shè)備差”5測量系統(tǒng)分析-重復(fù)性重復(fù)性第二次測量第一次測量重復(fù)性是由一49測量系統(tǒng)分析-再現(xiàn)性操作者C操作者B操作者A再現(xiàn)性：由不同的操作者，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。再現(xiàn)性體現(xiàn)“人差”。6測量系統(tǒng)分析-再現(xiàn)性操作者C操作者B操作者A再現(xiàn)性：由不同50測量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性1、處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即只存在普通原因引起的變差。2、測量系統(tǒng)的變異性（Variability）小于過程變異性。3、測量系統(tǒng)的變異性小于技術(shù)規(guī)范界限。4、測量增量（increments）小于過程變異性和技術(shù)規(guī)范寬度的1/10。5、當(dāng)被測項目變化時，測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性的最大變差小于過程變差和規(guī)范寬度較小者。7測量系統(tǒng)應(yīng)具備的特性1、處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即只存在普通原因51統(tǒng)計穩(wěn)定性

測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系統(tǒng)的變差不受特殊原因支配

1、一般說來，當(dāng)沒有數(shù)值（點）落在特殊原因區(qū)域內(nèi)時，測量系統(tǒng)便處于統(tǒng)計控制狀態(tài)

2、如果沒有如SPC手冊中描述的數(shù)據(jù)趨勢或偏移時，我們也可以認為是統(tǒng)計控制狀態(tài)特殊原因區(qū)域特殊原因區(qū)域共同原因區(qū)域8統(tǒng)計穩(wěn)定性測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說，測量系52統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南選取標準樣本多次測量樣本制作控制圖解釋控制圖

應(yīng)選擇一個落在過程產(chǎn)品測量值中程數(shù)的產(chǎn)品作為研究的標準樣本。具備預(yù)期測量的最低值、最高值和中程數(shù)的標準樣本是比較理想的。建議對上述每個標準樣本分別進行測量和作出控制圖。9統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南選取標準樣本多次測量樣本制作控制圖解釋控53統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南制作控制圖解釋控制圖多次測量樣本選取標準樣本

周期性(每天或每周等)地對標準樣本測量多次,一般為3到5次。子組容量及其采集周期的選擇應(yīng)該取決于測量系統(tǒng)的情況，例如需要進行重新標定或維修的周期是多長、該測量系統(tǒng)使用的頻繁程度如何、工作條件的緊張程度如何，等。應(yīng)該在每天的不同時間測取讀數(shù)，以反映該測量系統(tǒng)實際使用時的情況，例如預(yù)熱、環(huán)境溫度、濕度等的影響。10統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南制作控制圖解釋控制圖多次測量樣本選取標54統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南解釋控制圖選取標準樣本制作控制圖多次測量樣本穩(wěn)定性的均值—極差圖6.36.05.7樣本均值子組0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=5.7461.00.50.0樣本極差R=0.47792ULC=1.01LCL=011統(tǒng)計穩(wěn)定性分析指南解釋控制圖選取標準樣本制作控制圖多次測55MinitabXbar–R圖計量型控制圖XBar-R零件編號：零件名稱（產(chǎn)品）：操作（過程）：上下偏差：操作者：量具：測量單位：日期12345678910111213141516171819202122232425時間10:00????????????????????????測量數(shù)據(jù)

(mm)4.995.025.024.995.005.025.025.025.015.005.005.015.015.015.005.004.995.005.005.015.015.005.025.025.005.015.025.025.005.005.005.005.005.005.015.025.025.025.025.015.015.015.005.015.015.005.015.045.035.015.005.015.035.005.005.005.005.005.005.025.025.025.035.035.015.025.025.025.025.025.025.035.025.035.01

平均值5.005.025.025.005.005.015.015.015.005.015.015.025.025.025.015.015.015.015.015.015.015.015.035.035.01極差0.020.010.010.010.000.020.020.020.010.020.020.010.020.020.010.020.030.020.020.010.020.030.020.010.01例子：某標準件尺寸要求為5+/-0.05mm，采用千分尺進行測量，為進行該測量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，取一標準件，每天同一質(zhì)檢員采用同一千分尺對其進行測量，每次測量3個數(shù)據(jù)，連續(xù)測量25組。具體數(shù)據(jù)見下表：12MinitabXbar–R圖計量型控制圖XBa56MinitabXbar–R圖1、打開Minitab，建立工作表如圖所示：圖表的所有觀測值均在一列中13MinitabXbar–R圖1、打開Minita57MinitabXbar–R圖2、選擇統(tǒng)計

>控制圖

>子組的變量控制圖

>Xbar-R。如圖示：1、選擇：圖表的所有觀測值均在一列中。2、在子組大小中，輸入3。3、雙擊左側(cè)“檢測值”，到右側(cè)空白處。4、根據(jù)需要點擊其他選項，填充相關(guān)內(nèi)容，如“標簽”選項，也可不管；5、點擊“確定”。14MinitabXbar–R圖2、選擇統(tǒng)計>控58MinitabXbar–R圖3、點擊“確認”后生成控制圖如圖示：1、其中控制圖中上半部分為均值圖，下半部分為極差圖；2、分析控制圖，判定是否處于統(tǒng)計穩(wěn)定性，詳細參考SPC相關(guān)法則；3、一般至少滿足均值、極差圖所有點都在控制限內(nèi)，且平均極差不能超出公差（0.05mm)控制要求.15MinitabXbar–R圖3、點擊“確認”后生59MinitabXbar–R圖

若控制圖顯示失控，應(yīng)該調(diào)查、研究在與失控點相對應(yīng)的時間內(nèi)所出現(xiàn)的特殊原因，并予以消除，使其不再出現(xiàn)。然后，再作控制圖檢驗糾正效果，直至控制圖受控。一般地，在R圖受控的情況下，再檢查X圖，直至R圖以及X圖都受控為止。16MinitabXbar–R圖若控制60測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析選取標準樣本確定基準值測量樣件計算、作圖判斷隨機抽取基準值不同的五個零件（包括量具的全程）。用全尺寸檢驗測量每個零件以確定其準值并確認了包括量具的操作范圍。通常用這個儀器的操作者中的一人測量每個零件m≥10次。17測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析選取標準樣本確定基準值測量樣件計61測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析測量樣件計算、作圖判斷確定基準值選取標準樣本把5個樣件送到一個比待分析的測量系統(tǒng)更高級別的測量系統(tǒng)上，對每一個樣件分別進行多次測量（≥10），分別取其平均值，得到5個基準值。18測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析測量樣件計算、作圖判斷確定基準值62測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析計算、作圖判斷選取標準樣本測量樣件確定基準值使用待分析的測量系統(tǒng)對5個樣件分別進行多次重復(fù)測量（≥10），記錄測量結(jié)果；19測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析計算、作圖判斷選取標準樣本測量樣63測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件計算零件每次測量的偏倚，以及每個零件的偏倚平均值用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。對于最佳擬合直線，用公式：yi=axi+bxi=基準值yi=偏倚平均值這里xi是基準值，yi是偏倚均值，用下列公式求出a、b和s。a=(∑xy-∑x∑y/gm)/[∑x2-(∑x)2/gm]b=y-axs=[(∑yi2-b∑yi-a∑xiyi)/(gm-2)]1/220測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、64測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、作圖測量樣件對于給定的x0，畫出a水平的置信帶低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/√n高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/√n其中1/√n=[1/gm+(x0-x)2/∑(xi-x)2]1/2畫出“偏倚=0”線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性。判斷“偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內(nèi)。21測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析判斷選取標準樣本確定基準值計算、65測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析實例:(1)測量數(shù)據(jù)零件12345基準值2.004.006.008.0010.00試驗次數(shù)12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基準值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62極差0.41.30.70.30.522測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析實例:(1)測量數(shù)據(jù)零件66測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析1、打開Minitab，建立工作表。如圖示：1、部件號：輸入包含部件名或部件號的列。2、參考值：輸入包含參考值的列。3、測量數(shù)據(jù)：輸入包含實測測量值的列。4、過程變異（可選）：輸入過程標準差。您可以從“量具

R&R研究-方差分析”方法的輸出中“6*SD”列的“總變異”行獲得過程標準差，也可以輸入已知值（6*歷史標準差）。23測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析1、打開Minitab，建立工作67測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析2、選擇統(tǒng)計-質(zhì)量工具-量具研究-量具線性和偏移研究。如圖示：1、在部件號中，輸入部件（零件號）；2、在參考值中，輸入主要參考值（基準值）；3、在測量數(shù)據(jù)中，輸入響應(yīng)(測量值）；4、在過程變異中，輸入過程變異值（可使用方差分析法從量具R&R研究中獲得，可空白）；24測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析2、選擇統(tǒng)計-質(zhì)量工具-量具研究68測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析3、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“量具信息”。如圖示：1、量具名稱：鍵入量具的名稱；2、研究日期：鍵入日期；3、報表人：鍵入報告研究信息的人員的姓名；4、量具公差：鍵入量具公差；5、其他：鍵入任何其他注釋；6、點擊“確定”。25測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析3、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊69測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析4、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊其他選項，如“選項”。如圖示：1、重復(fù)性標準差的估計方法樣本極差：選擇此項可使用樣本極差來估計重復(fù)性標準差。樣本標準差：選擇此項可使用樣本標準差來估計重復(fù)性標準差。

2、標題：輸入替換圖形輸出中默認標題的新標題。3、點擊“確定”。26測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析4、在上圖對話框中，根據(jù)需要點擊70測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析5、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話框量具線性和偏移研究，點擊“確定”。如圖示：1、線性百分率（斜率*100的絕對值）是13.2，這表示量具線性占整個過程變異的13%。2、參考值的偏倚百分率是0.3，這表示量具偏倚占整個過程變異的比率小于0.3%。27測量系統(tǒng)的線性與偏倚分析5、相關(guān)信息填充完畢后，回到對話71重復(fù)性與再現(xiàn)性分析選擇交叉或嵌套分析法的原因：量具重復(fù)性和再現(xiàn)性研究確定觀測到的過程變異中有多少是因測量系統(tǒng)變異所致。使用Minitab可以執(zhí)行交叉或嵌套量具R&R研究。①當(dāng)每個部件由每個操作員多次測量時，請使用量具R&R研究（交叉）。②當(dāng)每個部件只由一名操作員測量（如在破壞性試驗中）時，請使用量具R&R研究（嵌套）。在破壞性試驗中，測量特征在測量過程后與其在開始時不同。撞擊試驗即是破壞性試驗的一個例子。選擇交叉或嵌套如果需要使用破壞性試驗，必須能夠假定一批中所有部件的相同程度足夠高，以致于可以把它們當(dāng)作是同一部件。如果無法做該假定，則一批中部件之間的變異將掩蓋測量系統(tǒng)變異。如果可以做該假定，那么，是選擇交叉量具R&R研究還是嵌套量具R&R研究進行破壞性試驗取決于測量過程的設(shè)置方式。如果所有操作員都測量每一批部件，則使用量具R&R研究（交叉）。如果每個批次只由一名操作員測量，則必須使用量具R&R研究（嵌套）。實際上，只要操作員測量獨特的部件，就屬于嵌套設(shè)計。28重復(fù)性與再現(xiàn)性分析選擇交叉或嵌套分析法的原因：72重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-判定準則如果%研究變異列（%公差、%過程）中的合計量具R&R貢獻：·

小于10%-則測量系統(tǒng)可接受。·

在10%到30%之間-則測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備成本、維修成本或其他因素。·

大于30%-則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。

如果查看%貢獻列，則相應(yīng)的標準為：·

小于1%-測量系統(tǒng)可接受?！?/p>

在1%到9%之間-測量系統(tǒng)是否可接受取決于具體應(yīng)用、測量設(shè)備成本、維修成本或其他因素。·

大于9%-則測量系統(tǒng)不可接受，并應(yīng)予以改進。

汽車工業(yè)行動組織(AIAG)建議，當(dāng)類別數(shù)小于2時，測量系統(tǒng)對于控制過程毫無價值，因為無法區(qū)分各個部件。當(dāng)類別數(shù)為2時，數(shù)據(jù)可分為兩組，如高和低。當(dāng)類別數(shù)為3時，數(shù)據(jù)可分為三組，如高、中、低。5或更高的值表明測量系統(tǒng)可接受。29重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-判定準則如果%研究變異列（%公差73重復(fù)性與再現(xiàn)性分析-Minitab嵌套方差分析例子：細紗tex檢測系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析在此示例中，選取E225代表整個過程變差的五個管紗作為樣品，三名操作員中的每一名分別將五批不同的管紗測量了兩次，總共測量了30次。每次測試都在同一管紗上重新繞取樣品，則每個測試用的tex小樣對于操作員而言都是唯一的，不會有兩名操作員測量同一小樣，既考慮進來取樣過程認為此測試是破壞性測試。選定量具R&R研究（嵌套）以確定實測過程變異有多少是由于測量系統(tǒng)變異導(dǎo)致的。量具/測試方法名稱玻璃纖維細紗TEX檢測分析日期2014.5.1分析人王薇原始數(shù)據(jù)TEX值批次測試員TEX值批次測試員TEX值批次測試員22.63A程麗蓉22.62A周懷麗22.59A陳華珍22.56A程麗蓉22.65A周懷麗22.63