測量系統(tǒng)分析報告報告材料GRR

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案測量系統(tǒng)分析 --“量具R&R”第一節(jié)概述測量數(shù)據(jù)的使用比以前更頻繁﹑更廣泛.例如,是否調(diào)整製造過程,現(xiàn)在普遍依據(jù)測量數(shù)據(jù)來決定.把測量數(shù)據(jù)或由它們計算出的一些統(tǒng)計量 ,與這一過程統(tǒng)計控製限值相比較 ,如果比較結(jié)果表明這一過程在統(tǒng)計控製之外 ,那麼要做某種調(diào)整,否則,這一過程就允許運(yùn)行而勿須調(diào)整.測量數(shù)據(jù)的另外一個用途是確定兩個或多個變量之間是否存在某種顯著關(guān)係 .例如,人們可以推測一模製塑膠料件的關(guān)鍵尺寸與澆注材料溫度有關(guān)系 .這種可能的關(guān)系可通過采用所謂回歸分析的統(tǒng)計方法進(jìn)行研究 .即比較關(guān)鍵尺寸的測量結(jié)果與澆注材料溫度的測量結(jié)果.應(yīng)用以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的方法的益處 ,很大程度上決定於所用測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量 .如果測量數(shù)據(jù)質(zhì)量低,則這種方法的益處很可能低 ,類似地,如果測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量高,這一方法的益處也很可能高.為了確保應(yīng)用測量數(shù)據(jù)所得到的益處大於它們所花的費(fèi)用 ,就必須把注意力集中在數(shù)據(jù)的質(zhì)量上.測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量測量數(shù)據(jù)質(zhì)量與穩(wěn)定條件下運(yùn)行的某一測量系統(tǒng)得到的多次測量結(jié)果的統(tǒng)計特性有精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案關(guān).例如,假定用在穩(wěn)定條件下運(yùn)行的某測量系統(tǒng) ,得到某一特性的多次測量結(jié)果 .如果數(shù)據(jù)的質(zhì)量會很低,以致這些數(shù)據(jù)是無用的.,那麼可以說這些測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量“高” ,類似地,如果一些或全部測量結(jié)果“遠(yuǎn)離”標(biāo)準(zhǔn)值 ,那麼可以說這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量“低” .低質(zhì)量數(shù)據(jù)最普通的原因之一是數(shù)據(jù)變差太大 .例如,測量某容器內(nèi)的流體的容積 ,使用的測量系統(tǒng)可能對它周圍的環(huán)境溫度敏感 ,在這種情況下,數(shù)據(jù)的變差可能由於其體積的變化或周圍溫度的變化,使得解釋這些數(shù)據(jù)更困難 .因些這一測量系統(tǒng)是不太合乎需要的 .一組測量的變差大多是由於測量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的 .如果這種交互作用產(chǎn)生太大的變差,那麼數(shù)據(jù)的質(zhì)量會很低,以致這些數(shù)據(jù)是無用的.例如,一個具有大量變差的測量系統(tǒng),用來分析一個製造過程,可能是不恰當(dāng)?shù)?因?yàn)檫@一測量系統(tǒng)的變差 ,可能會掩蓋製造過程中的變差 .絕大部分變差是不希望有的 ,但也有一些重要的例外.例如這一變差是由於被測量特性的小變化而引起的,一般情況下這一變差被認(rèn)為是有用的 .一個測量系統(tǒng)對這種變化越靈敏,這個系統(tǒng)越良好.因?yàn)檫@一系統(tǒng)是一個較敏感的測量系統(tǒng).如果數(shù)據(jù)的質(zhì)量是不可接受的,則必須改進(jìn),通常是通過改進(jìn)測量系統(tǒng)來完成,而不是改進(jìn)數(shù)據(jù)本身.測量過程術(shù)語“測量”定義為“賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)於特殊特性的關(guān)係” .賦值過程定義為測量過程 ,而賦予的值定義為測量值 .精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案從這些定義得出,應(yīng)將一種測量過程看成一個製造過程 ,它產(chǎn)生數(shù)字(數(shù)據(jù))作為輸出.方法被測項(xiàng)目 操作員 測量過程 基準(zhǔn) 測量結(jié)果設(shè)備環(huán)境術(shù)語量具:任何用來獲得測量結(jié)果的裝置 ;包括用來測量合格/不合格裝置.測量系統(tǒng):用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合;用來獲得測量結(jié)果的整個過程 .測量系統(tǒng)的分辨力(或分辯率):測量系統(tǒng)撿出並如實(shí)指示被測特性中極小變化的能力.重複性:指同一個人使用同一量具 ,多次測量同一零件上的同一參數(shù)所測結(jié)果的變差 .精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案重復(fù)性再現(xiàn)性:指不同人使用同一量具,測量同一零件上的同一參數(shù)所測結(jié)果的變差 .操作者 BB操作者 A操作者 C再現(xiàn)性量具精確度:指測量觀察平均值與真實(shí)值 (基準(zhǔn)值)的差異。真實(shí)值由更精確的測量設(shè)備設(shè)所確定。真實(shí)值(基準(zhǔn)值)精確度(偏差,偏倚)觀 觀察平均值精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第二節(jié)測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性理想的測量系統(tǒng)在每次使用時 ,應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果．遺憾的是，具有這樣理想的統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在，因此過程管理者必須采用具有不太理想的統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)．一個測量系統(tǒng)的質(zhì)量經(jīng)常僅僅用其測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定 .盡管每一個測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計特性，但有一些特性是所有測量系統(tǒng)必須共有的，它們包括：１） 測量系統(tǒng)必須處於統(tǒng)計控製中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能是由於普通原因而不是由於特殊原因造成的．這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性；２）測量系統(tǒng)的變異必須比製造過程的變異小；３）變異應(yīng)小於公差帶；４）測量精度應(yīng)高於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;５）測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項(xiàng)目的改變而變化.若真的如此,則測量系統(tǒng)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案最大的(最壞)變差應(yīng)小於過程變差和公差帶兩者中的較小者 .第三節(jié)測量系統(tǒng)分析通用指南評定一個測量系統(tǒng)的第一步是驗(yàn)證該系統(tǒng)一直在測量正確的變量 .評定一個測量系統(tǒng)的第二步是確定該測量系統(tǒng)必須具有什麼樣可接受的統(tǒng)計特性 .測量系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段 ,稱為第一階段和第二階段 .在第一階段,我們要明白該測量過程並確定該測量系統(tǒng)能否滿足我們的需要 .第二階段試驗(yàn)的目的是驗(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.常見的被稱為“量具 R&R”的這種研究是第二階段試驗(yàn)的一種形式．第四節(jié)評定測量系統(tǒng)的程序測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備實(shí)施測量系統(tǒng)研究之前應(yīng)先進(jìn)行充分的計劃和準(zhǔn)備 .實(shí)施研究之前的典型準(zhǔn)備如下 :1).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)或者使用儀器中產(chǎn)生影響 .有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可以忽略 ,例如按按鈕,精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案打印出一個數(shù)字;2).評價人的數(shù)量,樣品數(shù)量及重複計數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定 ,在這些選擇中因考慮的因素如下:尺寸的關(guān)鍵性—關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和/試驗(yàn).原因是量具研究評價所需的置信度;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).3).由於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 ;4).樣品必須從過程中選取並代表其整個工作範(fàn)圍 .有時每一天取一個樣本,持續(xù)若干天.由於每一零件將被測量若干次 ,必須對每一零件編號以便於識別 ;5)儀器的分辯力應(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,如果特性的變差為0.001,儀器應(yīng)能讀取0.0001的變化;6)確保測量方法(即評價人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特徵尺寸 .為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性 ,應(yīng)采取下列步驟: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)知道正在檢查哪一零件,並相應(yīng)記下數(shù)據(jù).在設(shè)備讀數(shù)中,讀數(shù)慶估計到可得到的最接近的數(shù)字.如果可能,讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半.例如,如果最小刻度為0.0001,則每個讀數(shù)的估計應(yīng)圓整為0.00005;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;每一位評價人應(yīng)採用相同方法—包括所有步驟—來獲得讀數(shù).精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案量具R&R數(shù)據(jù)表,詳細(xì)程序如下:取得包含10個零件的一個樣本,代表過程差的實(shí)際或預(yù)期範(fàn)圍;指定評價人A.B和C,並按1到10給零件編號,使評價人不能看到這些數(shù)字;如果校準(zhǔn)是正常程序中的一部分,則對量具進(jìn)行校準(zhǔn).讓評價人A以隨機(jī)的順序測量10個零件,並讓另一個觀測人將結(jié)果記錄在第1行.讓測試人B和C測量這10個零件並互相不看對方的數(shù)據(jù).然後將結(jié)果分別填入第6行和第11行.5)使用不同的隨機(jī)測量順序重複上述操作過程 .把數(shù)據(jù)填入第2.7和12行.在適當(dāng)?shù)牧杏涗洈?shù)據(jù).例如,第一個測量的零件是零件 7,則將結(jié)果記錄在標(biāo)有第 7號零件的列內(nèi),如果需要試驗(yàn)3次,重複上述操作,將數(shù)據(jù)記錄在3.8和13行;當(dāng)零件量過大或無法獲得所需零件時,第4和第5步可以改成下述步驟之後:讓評價人A測量第1個零件,並在第1行記錄讀數(shù),讓評價人B測量第1個零件並在第6行記錄讀數(shù),讓評價人C測量第1個零件並在第11行記錄讀數(shù);讓評價人A重複讀取第1個零件的讀數(shù),記錄在第2行,評價人B在第7行記錄重複讀數(shù),評價人C在第12行記錄重複讀數(shù).如果需要測量3次,則重複上述操作並在第3.8和13行記錄數(shù)據(jù).如果評價人在不同的班次,可以使用一個替換的方法.讓評價人A測量10個零件,並將讀數(shù)記錄在第1行.然後,讓評價人A按照不同的順序重新測量,並把結(jié)果記錄在第2和第3行.評價人B和C也同樣做.精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案數(shù)值計算量具的重複性和再現(xiàn)性的計算如表 1和表2所示.表1是數(shù)據(jù)表格,記錄了所有研究結(jié)果.表2是報告表格,記錄了所有識別信息和按規(guī)定公式進(jìn)行的所有計算 ;注:樣表一節(jié)中提供了可複製的空白表格 .收集數(shù)據(jù)後的計算程序如下 :從第行中的最大值減去它們中的最小值;把結(jié)果記入第5行.在第6.7.和8行,11.12.和13行重複這一步驟,並將結(jié)果記錄在第10和15行(表1);把填入第5.10和15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù);將第5行的數(shù)據(jù)相加並除以零件數(shù)量,得到第一個評價人的測量平均極差Ra.同樣對第10和15行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到Rb和Rc(表1);將第5.10和15行的數(shù)據(jù)(Ra﹑Rb﹑Rc)轉(zhuǎn)記到第17行,將它們相加並除以評價人數(shù),將結(jié)果記為R(所有極差的平均值)(表1);將R(平均值)記入第19行和20行並與D3和D4相乘得到控製下限和上限.注意:如果進(jìn)行2次試驗(yàn)則,D3為零,D4為3.27.單個極差的上限值(UCLR)填入第19行.少於7次測量的控製下限極差(LCLR)等於0.使用原來的評價人和零件重複讀取任何極差大於計算的UCLR的讀數(shù),或剔除那些值並重新算平均值.根據(jù)修改過的樣本容量重新計算R及限值UCLR.糾正造成失控狀態(tài)的特殊原因.如果數(shù)據(jù)的繪製和分析是使用控製圖法,那麼這種狀態(tài)應(yīng)早已被糾正了,且在這裡不會出現(xiàn);精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案將行(第1﹑2﹑3﹑6﹑7﹑8﹑11﹑12和13行)中的值相加.把每行的和除以零件數(shù)並將結(jié)果填入表(表1)中最右邊標(biāo)有“平均值”的列內(nèi);將第1﹑2第3行的平均值相加除以試驗(yàn)次數(shù).結(jié)果填入第4行的Xa格內(nèi).對第6,7和8;第11,12和13行重複這個過程,將結(jié)果分別填入第9和14行的Xb,Xc格(表1);9)將第4,9和14行的平均值中最大和最小值填入第 18行中適當(dāng)?shù)目崭裉?並確定它們的差值,將差值填入第18行標(biāo)有XDiff處的空格內(nèi)(表1);將每個零件每次測量值相加並除以總的測量次數(shù)(試驗(yàn)次數(shù)乘以評價人數(shù)).將結(jié)果填入第16行零件平均值的櫚中(表1);11)從最大的零件平均值減去最小的零件平均值 ,將結(jié)果填入第16行標(biāo)有Rp的空格內(nèi).Rp是零件平均值的極差(表1);將R,XDIFF和Rp的計算值轉(zhuǎn)填入報告表格的欄中(表8);有表格左邊標(biāo)有“測量系統(tǒng)分析”的欄下進(jìn)行計算;在表格右邊標(biāo)有“總變差％”的欄下進(jìn)行計算;檢查結(jié)果確認(rèn)沒有產(chǎn)生錯誤.評價人/試驗(yàn)次數(shù)零件12345678910平均值1.A10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.600.83220.601.000.800.950.451.000.950.801.000.700.825334均值0.6251.0000.8250.9000.5001.0000.9500.8251.0000.650Xa=0.8255極差0.050.000.050.100.100.000.000.050.000.10Ra=0.045精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案6B10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.550.785720.550.950.750.750.401.050.900.700.950.500.75839均值0.5501.0000.7750.7750.4001.0250.9250.7250.9750.525Xb=0.767510極差0.000.100.050.050.000.050.050.050.050.05Rb=0.04511C10.501.050.800.800.451.000.950.801.050.850.8251220.551.000.800.800.501.050.950.801.050.800.8313314均值0.5251.0250.8000.8000.7451.0250.9500.8001.0500.825Xc=0.827515極差0.050.050.000.000.050.050.000.000.000.05Rc=0.03016零件0.5671.0080.8000.8250.4581.0170.9420.7831.00810.667X=0.8075均值(Xp)Rp=0.55917.[Ra=0.045]+[Rb=0.045]+Rc=0.03]/[#評價人數(shù)=3]R=10.0418.[MaxX=0.8275]–[MinX=0.7675]=XDIFF0.0619[R=0.04]×[D4*=3.27]=UCLR0.1320[R=0.04]×[D3*=0.00]=LCLR0.00注：*2次試驗(yàn)時 D4=3.27,3 次試驗(yàn)時D42.58。７次試驗(yàn)以內(nèi) D3=0;UCLR代表單個 R的極限．圈出那些超出極限的值．查明原因並糾正．同一評價人采用最初的儀器重複這些讀數(shù)或剔除這些值並由其餘觀測值再次平均並計算R的極限值．表1量具重複性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表零件編號和名稱:墊片量具名稱:厚度儀日期:4/12/88特性厚度量具編號:X-2934執(zhí)行人尺寸規(guī)格:10.6-1.0mm量具類型0.0-10.1來自數(shù)據(jù)表:R=0.044XDIFF=0.06Rp=0.559測量系統(tǒng)分析%總變差(TV)重複性-設(shè)備變差(EV)%EV=100[EV/TV]EV=R×K1試驗(yàn)次數(shù)K1=100[0.18/0.93]=10.044×4.5624.56=18.7%=0.1833.05再現(xiàn)性-評價人變差(AV)%AV=100[AV/TV]AV=[(XDIFFxK2)–(EV/nr)]=[(0.06x2.70)-(0.18/(10x2))=0.16=100[0.16/0.93]評價人數(shù)量23=16.8%K23.652.70n=零件數(shù)量r=試驗(yàn)次數(shù)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案重複性和再現(xiàn)性(R&R)%R&R=100[R&R/TV]R&R=(EV+AV)零件數(shù)量K3=100[0.24/.093]=(0.18+0.16)23.65=25.2%32.70=0.2442.30零件變差(PV)52.08PV=Rp×K361.93%PV=100[PV/TV]71.82=0.56×1.6281.74=0.9091.67=100[0.90/0.93]總變差(TV)101.6296.8%TV= (R&R+PV)(0.24+0.90)=0.93所有計算都基於預(yù)期 5.15(在正態(tài)分布曲線之下 99.0%的面積).K1為5.15/d2,d2取決於試驗(yàn)次數(shù) (m)和零件數(shù)與評價人數(shù)的承積 並假設(shè)該值大於 15.d2數(shù)值來自數(shù)值表 .(g),AV-如果計算中根號下出現(xiàn)負(fù)值 ,評價人變差人缺省為 0.K25.15d2*取決於評價人數(shù) (m)和(g),g為1,因?yàn)橹挥袉螛O差計算 .差計算K3為5.15d2*,式中d2*取決於零件數(shù)(m)和(g),g為1,因?yàn)橹挥袉螛OD2來自表D3,《質(zhì)量控製和工業(yè)統(tǒng)計》 A.J.Duncan表2 量具重複性和再現(xiàn)性 分析報告表如果分析是以公差而不是以過程變差為基礎(chǔ) ,則量具重複性和再現(xiàn)性報告表格 (表2)可將右側(cè)的%總變差可以改變?yōu)?公差.因此,%EV﹑%AV﹑%R&R和PV的計算式中的分母總變差(TV)應(yīng)替換成公差值,根據(jù)測量系統(tǒng)或顧客的要求可以采用任何一種或兩種方法 .量具重複性和再現(xiàn)性(R&R)的可接受性準(zhǔn)則是:低於1