測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)-培訓(xùn)教材.ppt

1、測(cè)量系統(tǒng)分析 Measurement System Analysis,誤差及能力分析,測(cè)量系統(tǒng)分析的目的,測(cè)量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 測(cè)量系統(tǒng)分析還可以： 評(píng)估新的測(cè)量?jī)x器 將兩種不同的測(cè)量方法進(jìn)行比較 對(duì)可能存在問(wèn)題的測(cè)量方法進(jìn)行評(píng)估 確定并解決測(cè)量系統(tǒng)誤差問(wèn)題,數(shù)據(jù)的質(zhì)量,數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于從處于穩(wěn)定條件下進(jìn)行操作的測(cè)量系統(tǒng)中，多次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特性，如：假設(shè)使用某一在穩(wěn)定條件下操作的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)某一特定特性值進(jìn)行了幾次測(cè)量，如果這些測(cè)量值均與該特性的參考值（master value）“接近”），那么，數(shù)據(jù)的質(zhì)量被稱為“高”；同樣，如果部份或所有的測(cè)量值與參考值相差“很遠(yuǎn)”，則數(shù)

2、據(jù)的質(zhì)量很“低”,描述測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)特性,通常用來(lái)描述測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)特性是某測(cè)量系統(tǒng)的偏倚（Bias）和變差（variance）。 被稱為偏倚的統(tǒng)計(jì)特性指的是數(shù)據(jù)值相對(duì)于參考（基準(zhǔn)）值的位置。 被稱為變差的特性指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的原因和影響,低質(zhì)量數(shù)據(jù)的普遍原因之一是變差太大 一組數(shù)據(jù)中的變差多是由于測(cè)量系統(tǒng)及其環(huán)境的相互作用造成的。 如果相互作用產(chǎn)生的變差過(guò)大，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會(huì)太低，從而造成測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法利用。如：具有較大變差的測(cè)量系統(tǒng)可能不適合用于分析制造過(guò)程，因?yàn)闇y(cè)量系統(tǒng)的變差可能掩蓋制造過(guò)程的變差。,有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的常見問(wèn)題,什么是測(cè)量？ 將一個(gè)未知量與一個(gè)已知的或

3、已經(jīng)接受的參照值進(jìn)行的比較 為什么我們需要測(cè)量數(shù)據(jù)？ 我們使用測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)判斷產(chǎn)品是否合格，制定有關(guān)過(guò)程管理的決策。 我接受這件產(chǎn)品嗎？ 過(guò)程是很好，還是需要進(jìn)行調(diào)整？ 我們對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)有什么期望？ 準(zhǔn)確性：數(shù)據(jù)必須告訴我們真相！ 重復(fù)性：重復(fù)測(cè)量必須產(chǎn)生同樣的結(jié)果！ 再現(xiàn)性：結(jié)果不應(yīng)該受檢驗(yàn)員的影響。 什么是測(cè)量?jī)x器？ 用來(lái)進(jìn)行測(cè)量的任何儀器。 什么是檢驗(yàn)員（或者鑒定人）？ 使用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量的個(gè)人或裝置,有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的常見問(wèn)題,測(cè)量系統(tǒng)：不僅指量具。 測(cè)量系統(tǒng)包括：人（及其培訓(xùn)）、過(guò)程（測(cè)量程序）、設(shè)備（量具或測(cè)量工具）、系統(tǒng)的控制點(diǎn)、及所有這些因素的相互作用。 測(cè)量總偏差： 總的觀察偏差=

4、過(guò)程偏差+測(cè)量系統(tǒng)偏差 測(cè)量是一個(gè)能影響所觀察值的中心值和偏差的過(guò)程。,有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的常見問(wèn)題,Gage R&R分析是用來(lái)分析測(cè)量系統(tǒng)的方法，目的是確定測(cè)量某種東西時(shí)出現(xiàn)的波動(dòng)（誤差）的大小和類型。 將“測(cè)量系統(tǒng)”看作是會(huì)給測(cè)量數(shù)據(jù)帶來(lái)額外誤差的子過(guò)程，其目的就是使用誤差盡可能小的測(cè)量過(guò)程。 任何觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差，都是部件的實(shí)際誤差和測(cè)量系統(tǒng)誤差的總和。,過(guò)程變差剖析,長(zhǎng)期,過(guò)程變差,短期,抽樣產(chǎn)生的變差,實(shí)際過(guò)程變差,穩(wěn)定性,線性,重復(fù)性,準(zhǔn)確度,量具變差,操作員造成的變差,測(cè)量誤差,過(guò)程變差觀測(cè)值,“重復(fù)性” 和 “再現(xiàn)性” 是測(cè)量誤差的主要來(lái)源,再現(xiàn)性,過(guò)程變差,測(cè)量系統(tǒng)的規(guī)劃（一）,由A

5、PQP小組根據(jù)被測(cè)量特性的重要程度確定測(cè)量系統(tǒng)。同時(shí)考量： 產(chǎn)品規(guī)范是什么？預(yù)期的過(guò)程變差是多少？需要什么樣的分辨率？ 量具需要怎樣的操作方式？需要操作者具備哪些技能？怎樣培訓(xùn)？ 如何測(cè)量？是否人工測(cè)量？在哪里測(cè)量？零件的位置和固定是否是可能的變差來(lái)源？接觸測(cè)量還是非接觸測(cè)量？ 測(cè)量如何被校準(zhǔn)？校準(zhǔn)頻率？誰(shuí)來(lái)校準(zhǔn)？,測(cè)量系統(tǒng)規(guī)劃（二）,測(cè)量生命周期的考量：隨著時(shí)間的不同，對(duì)過(guò)程了解及過(guò)程的改進(jìn)，測(cè)量方法可能改變。 如：為了建立穩(wěn)定的和有能力的過(guò)程，可能開始對(duì)一個(gè)產(chǎn)品特性測(cè)量，透過(guò)測(cè)量了解直接影響產(chǎn)品特性的關(guān)鍵過(guò)程特性，這種了解意味著對(duì)產(chǎn)品特性的信息依賴少了，可以減少抽樣計(jì)劃并簡(jiǎn)化測(cè)量方法。最后

6、，可能只監(jiān)測(cè)極少數(shù)的零件，只要過(guò)程被維護(hù)著或測(cè)量和監(jiān)控這維護(hù)及工裝，也就是必要的工作了。 測(cè)量的程度是依賴著對(duì)過(guò)程理解的程度。,測(cè)量系統(tǒng)開發(fā)檢查清單的建議要素,本清單應(yīng)該根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的情況和類型進(jìn)行修改。最終檢查清單的建立應(yīng)該是顧客和供方合作的結(jié)果。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,被測(cè)特性是什么？特性的類別是什么？是機(jī)械上的特性嗎？是動(dòng)態(tài)的還是靜態(tài)的？是一項(xiàng)電的特性嗎？其零件內(nèi)部變差大嗎？ 測(cè)量過(guò)程的結(jié)果（輸出）將被應(yīng)用的目的是什么？生產(chǎn)改進(jìn)、生產(chǎn)監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室研究、過(guò)程審核、出貨檢驗(yàn)、進(jìn)貨檢驗(yàn)、對(duì)D.O.E的回應(yīng)？ 誰(shuí)將使用該過(guò)程？操作者、工程師、技術(shù)員、檢驗(yàn)員、審核員？ 培訓(xùn)要

7、求：操作者、維修人員、工程師；教室、應(yīng)用實(shí)習(xí)、在職訓(xùn)練、學(xué)徒期間。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,變差的原因是否已被識(shí)別？透過(guò)小組、頭腦風(fēng)暴法、淵博的過(guò)程知識(shí)、因果圖或矩陣圖等方法建立一個(gè)誤差模型（S.W.I.P.E或P.I.S.M.O.E.A). 是否展開了測(cè)量系統(tǒng)的FMEA？ 彈性的或?qū)Ｓ玫臏y(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)可以是固定的、專用的還是彈性的（flexible)，是否有測(cè)量不同類型零件的能力：例如爪型量具、夾緊量具、三坐標(biāo)座標(biāo)測(cè)量?jī)x等。彈性的量具價(jià)格較貴，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看能節(jié)約成本。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,接觸式或非接觸式：可靠性、特性的類型、抽樣計(jì)劃、成本、維

8、護(hù)保養(yǎng)、校準(zhǔn)、人員技能要求、兼容性、環(huán)境、速度、探頭的類型、零件的變形、影像處理，以上內(nèi)容可能由控制計(jì)劃和測(cè)量的頻率來(lái)確定（全接觸式量具在連續(xù)抽樣時(shí)可能會(huì)過(guò)度磨損）。整個(gè)表面接觸的探頭、探頭的類型、空氣回流噴嘴、影像處理CMM與光學(xué)比較儀等。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,環(huán)境：灰塵、水分、濕度、溫度、振動(dòng)、噪音、電磁干擾（electro-magnetic interference, EMI）、大氣流動(dòng)、空氣雜質(zhì)等。實(shí)驗(yàn)室、工場(chǎng)、辦公室等。在小且嚴(yán)格的公差下以微米為單位的測(cè)量系統(tǒng)中，以及在CMM、光學(xué)系統(tǒng)、超音波儀器等環(huán)境中，環(huán)境成為一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。對(duì)線上自動(dòng)反饋類型的測(cè)量也是一

9、個(gè)影響因素。切削油、切削碎屑及極端溫度也會(huì)成為問(wèn)題。是否清潔環(huán)境的要求？,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,測(cè)量及固定點(diǎn)：使用幾何尺寸與公差（GD&T）清晰地定義固定位置和夾緊點(diǎn)，以及在零件的什么部位進(jìn)行測(cè)量。 固定方法：不固定或夾緊零件。 零件方位：主體的位置或其它的位置。 零件準(zhǔn)備：在測(cè)量之前，零件是否應(yīng)該清潔、儲(chǔ)油、溫度穩(wěn)定等。 感測(cè)器的位置：從主定位器或定位系統(tǒng)的取向角度與距離？,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,相關(guān)問(wèn)題1備份的量具：在工場(chǎng)內(nèi)或不同工場(chǎng)之間是否需要備份的（或多個(gè)）量具支持？制造的考慮、測(cè)量誤差的考慮、維修的考慮、標(biāo)準(zhǔn)是哪個(gè)的考慮？如何才能使每個(gè)考慮

10、問(wèn)題均符合要求？ 相關(guān)問(wèn)題2方法差異：在可接受的實(shí)施和操作極限內(nèi)，由不同的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)同一產(chǎn)品/過(guò)程進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量誤差結(jié)果（例如：CMM對(duì)手工量具或開放式設(shè)定量具的測(cè)量結(jié)果）。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,自動(dòng)或手動(dòng)：線上、線外、操作者依賴性。 破壞性和非破壞性（Nondestructive, NDT）測(cè)量：例如，拉力試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、電鍍/涂裝的厚度、硬度、尺寸測(cè)量、影像處理、化學(xué)分析、應(yīng)力、耐久性、沖擊、扭力、扭矩、焊接強(qiáng)度、電特性等。 潛在的測(cè)量量程：可能的測(cè)量尺寸大小和期望的量程。,第1類要素：與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)有關(guān)的問(wèn)題,有效的分辨率：對(duì)應(yīng)用在一特殊的應(yīng)用場(chǎng)的可接受

11、性，如測(cè)量對(duì)物理變化是否敏感（探測(cè)過(guò)程或產(chǎn)品誤差的能力）？ 敏感度：最小輸入量的信號(hào)能產(chǎn)生一個(gè)可探測(cè)的輸出（可辨別的）信號(hào)，測(cè)量裝置對(duì)應(yīng)用這種情況的可接受性？敏感度是由量具的固有設(shè)計(jì)和質(zhì)量（OEM）、使用期間的維護(hù)和操作條件所決定。,第2類要素：與測(cè)量系統(tǒng)制造有關(guān)的問(wèn)題 （設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、儀器）,是否已在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中針對(duì)變差來(lái)源的識(shí)別？設(shè)計(jì)評(píng)審；驗(yàn)證和確認(rèn)。 校準(zhǔn)和控制系統(tǒng)：推薦的校準(zhǔn)計(jì)劃和設(shè)備審核及其文件。頻率、內(nèi)部或外部、參數(shù)、生產(chǎn)過(guò)程中的驗(yàn)證檢查。 輸入要求：機(jī)械的、電子的、液壓的、真空的、波動(dòng)抑制器、干燥器、濾清器、作業(yè)準(zhǔn)備和操作問(wèn)題、隔離、解析度和靈敏度。 輸出要求：類比或數(shù)位、文件和記錄

12、、檔案、保存、存取、備份。 成本：開發(fā)、采購(gòu)、安裝、操作和培訓(xùn)的預(yù)算要素。,第2類要素：與測(cè)量系統(tǒng)制造有關(guān)的問(wèn)題 （設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、儀器）,預(yù)防性維護(hù)：形式、計(jì)劃、成本、人員、培訓(xùn)、文件。 可維修性：內(nèi)部和外部、場(chǎng)所、支持程度、回應(yīng)時(shí)間、服務(wù)配件的可取得性、標(biāo)準(zhǔn)零件清單。 人機(jī)工程學(xué)（Ergonomics）：在長(zhǎng)時(shí)間的裝載和操作設(shè)備過(guò)程中，人員不被傷害的能力。測(cè)量裝置的讀者討論需要著重在測(cè)量系統(tǒng)與操作者之間的相互關(guān)系。 安全的考慮：人員、操作、環(huán)境、切斷。 貯存及場(chǎng)所：建立對(duì)測(cè)量設(shè)備的貯存及場(chǎng)所的要求。隔離、環(huán)境、安全、取得性（接近）有關(guān)的問(wèn)題。 測(cè)量周期時(shí)間：測(cè)量一個(gè)零件或特性需要多長(zhǎng)時(shí)間？測(cè)量

13、周期要與過(guò)程和產(chǎn)品控制合并。,第2類要素：與測(cè)量系統(tǒng)制造有關(guān)的問(wèn)題 （設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、儀器）,是否有任何對(duì)過(guò)程流程、批次完整性、記錄、測(cè)量和零件回復(fù)的干擾？ 材料搬運(yùn)：是否需要特殊的支架、支撐夾具、搬運(yùn)設(shè)備或其它物料搬運(yùn)設(shè)備來(lái)放置被測(cè)零件或?qū)y(cè)量系統(tǒng)本身？ 環(huán)境問(wèn)題：是否有特殊的環(huán)境要求、條件、限制等影響本測(cè)量過(guò)程或臨近的過(guò)程？是否要求特殊的排氣？是否有必要控制溫度或濕度？濕度、振動(dòng)、噪音、電磁干擾、清潔？ 是否有任何特別的可靠性要求或考慮？設(shè)備是否能夠在任何時(shí)間下維持其狀況？在生產(chǎn)使用之前是否需要進(jìn)行驗(yàn)證？ 備用配件：共享清單、適當(dāng)?shù)墓?yīng)和訂購(gòu)系統(tǒng)、可取得性、導(dǎo)入期的理解與說(shuō)明。是否有足夠的安全

14、庫(kù)存（軸承、軟管、皮帶、開關(guān)、插座、閥等）？,第2類要素：與測(cè)量系統(tǒng)制造有關(guān)的問(wèn)題 （設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、儀器）,使用者說(shuō)明書：夾緊順序、清潔程度、數(shù)據(jù)解釋、圖表、目視輔具、易于理解的?？扇〉眯?、適當(dāng)?shù)年惲小?文件：工程圖面、診斷分析、使用者手冊(cè)、語(yǔ)言等。 校準(zhǔn)：與可接受的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較；可接受的標(biāo)準(zhǔn)的可取得性和費(fèi)用。建議的頻率、培訓(xùn)要求、停機(jī)時(shí)間的要求。 貯存：是否有與測(cè)量裝置貯存有關(guān)的特別要求或考慮？隔離、環(huán)境、防止損壞/竊盜等。 防錯(cuò)：已知的測(cè)量程度錯(cuò)誤是否容易由操作者更正（非常容易？）數(shù)據(jù)輸入、設(shè)備誤用、防錯(cuò)。,第3類要素：與測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施有關(guān)的問(wèn)題（過(guò)程）,支持：由誰(shuí)來(lái)支持測(cè)量過(guò)程？實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人

15、員、工程師、生產(chǎn)、維護(hù)保養(yǎng)、與外部簽訂保養(yǎng)合同？ 培訓(xùn)：為了使用和維護(hù)本測(cè)量過(guò)程，需要為操作者/檢驗(yàn)人員/技術(shù)人員/工程師提供哪些培訓(xùn)？時(shí)間、資源和費(fèi)用。誰(shuí)來(lái)培訓(xùn)？在哪時(shí)行培訓(xùn)？導(dǎo)入期要求？與測(cè)量過(guò)程的實(shí)際使用相協(xié)調(diào)。 數(shù)據(jù)管理：如何管理從本測(cè)量過(guò)程輸出的數(shù)據(jù)？人工、電腦化、匯總法、匯總頻率、評(píng)審方法、評(píng)審頻率、顧客的要求、內(nèi)部的要求?？扇〉眯浴?chǔ)存、存取、備份、安全。數(shù)據(jù)的解釋。,第3類要素：與測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施有關(guān)的問(wèn)題（過(guò)程）,人員：是否需要聘請(qǐng)人員以支持這測(cè)量系統(tǒng)？成本、時(shí)間、可取得性有關(guān)的問(wèn)題。目前的或新的。 改進(jìn)方法：由誰(shuí)來(lái)對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行經(jīng)常性的改進(jìn)？工程師、生產(chǎn)人員、維護(hù)保養(yǎng)人員？使用

16、什么評(píng)價(jià)方法？是否有一系統(tǒng)以識(shí)別需要的改進(jìn)？ 長(zhǎng)期穩(wěn)定性：長(zhǎng)期性研究的評(píng)估方法、形式、頻率、需求。漂移、磨損、污染、操作的完整性。長(zhǎng)期誤差是否能夠被測(cè)量、控制、理解、預(yù)測(cè)？ 特別的考慮：檢驗(yàn)人員的特質(zhì)、體能限制或健康問(wèn)題：色盲、視力、身體強(qiáng)度、疲勞、耐力、人機(jī)工程。,連續(xù)變量測(cè)量系統(tǒng)分析,分辨率,偏移？“準(zhǔn)確性” （居中性均值）,線 性？,穩(wěn)定性？,校準(zhǔn)？,“精確性”（R&R） （離散性偏差）,OK,OK,OK,OK,測(cè)量?jī)x器分辨率 （測(cè)量?jī)x器的分辨率必須小于或等于規(guī)范或過(guò)程誤差的10%）,測(cè)量?jī)x器分辨率可定義為測(cè)量?jī)x器能夠讀取的最小測(cè)量單位。 看看下面的部件A和部件B，它們的長(zhǎng)度非常相似。測(cè)

17、量分辨率描述了測(cè)量?jī)x器分辨兩個(gè)部件的測(cè)量值之間的差異的能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0 B=2.0,A=2.25 B=2.00,因?yàn)樯厦婵潭鹊姆直媛时葍蓚€(gè)部件之間 的差異要大，兩個(gè)部件將出現(xiàn)相同的測(cè) 量結(jié)果。,第二個(gè)刻度的分辨率比兩個(gè)部件之間的 差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。,測(cè)量系統(tǒng)的有效分辨率（ discrimination）,要求不低于過(guò)程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一 零件之間的差異必須大于最小測(cè)量刻度 極差控制圖可顯示分辨率是否足夠 看控制限內(nèi)有多少個(gè)數(shù)據(jù)分級(jí) 不同數(shù)據(jù)分級(jí)(ndc)的計(jì)算為 零件的標(biāo)準(zhǔn)偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般

18、要求它大于5才可接受,分辨率不足的表現(xiàn),在過(guò)程變差的SPC極差圖上可看出： 當(dāng)極差圖中只有一、二或三種可能的極差值在控制界限內(nèi)時(shí)。 如果及差圖顯示有四種可能的極差值在控制界限內(nèi)，且超過(guò)1/4以上的極差值為零。,敏感度（Sensitivity）,敏感度是指能產(chǎn)生一個(gè)可檢測(cè)到（有用的）輸出信號(hào)的最小輸入。它是測(cè)量系統(tǒng)對(duì)被測(cè)特性變化的回應(yīng)。敏感度由量具設(shè)計(jì)（分辨力）、固有質(zhì)量（OEM）、使用中保養(yǎng)，以及儀器操作條件和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。它通常被表示為一測(cè)量單位。 影響敏感度的因素包括： 一個(gè)儀器的衰減能力 操作者的技能 測(cè)量裝置的重復(fù)性 對(duì)于電子或氣動(dòng)量具，提供無(wú)漂移操作的能力 儀器使用所處的條件，例如：大

19、氣條件、塵土、濕度,準(zhǔn)確度(Accuracy),準(zhǔn)確度(Accuracy) 測(cè)量的平均值是否與真值吻合? 真值(True Value): 理論上正確的值 國(guó)際度量衡標(biāo)準(zhǔn) 偏倚（Bias) 測(cè)量值的均值與真值的距離 測(cè)量系統(tǒng)持續(xù)地偏離目標(biāo) 系統(tǒng)錯(cuò)誤,BIAS 測(cè)量結(jié)果的平均值與參考值的差異. 參考值（reference-value）是一個(gè)預(yù)先認(rèn)定的參考標(biāo)準(zhǔn). 該標(biāo)準(zhǔn)可用更高一級(jí)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的平均值來(lái)確定(例如：高一級(jí)計(jì)量室),觀測(cè)平均值,參考值,偏倚BIAS,X1=0.75mm X6=0.8mm X2=0.75mm X7=0.75mm X3=0.8mm X8=0.75mm X4=0.8mm X9

20、=0.75mm X5=0.65 mm X10=0.7mm,同一操作者對(duì)同一工件測(cè)量10次,如果參考標(biāo)準(zhǔn)是 0.80mm. 過(guò)程變差為0.70mm,= 0.75,Bias = 0.75-0.8= -0.05,% Bias=1000.05/0.70=7.1%,表明 7.1% 的過(guò)程變差是偏倚 BIAS,偏倚BIAS 實(shí)例:,準(zhǔn)確度的問(wèn)題可以通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)探測(cè). 偏倚也可以與過(guò)程的容差相比較 判斷準(zhǔn)確度的簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)為. 小于過(guò)程變差或容差的 1%, 可認(rèn)為是精確的. 小于過(guò)程變差或容差的 1% 則需要研究和調(diào)整測(cè)量系統(tǒng), 或者臨時(shí)用補(bǔ)償值來(lái)修正以后的測(cè)量值 偏倚的研究還可以通過(guò)作圖的方式來(lái)進(jìn)行, 即作出直

21、方圖, 然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷是否可以接受. 偏倚的研究還可以通過(guò)計(jì)算置信區(qū)間來(lái)判斷是否可以接受,作圖分析,偏倚研究的分析,如果偏倚在統(tǒng)計(jì)上不等于0，檢查是否存在以下原因： 基準(zhǔn)件或參考值有誤檢查確定標(biāo)準(zhǔn)件的程序 儀器磨損維修 儀器所測(cè)量的特性有誤 儀器沒(méi)有經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)對(duì)校準(zhǔn)程序進(jìn)行評(píng)審 評(píng)價(jià)者使用儀器的方法不正確對(duì)測(cè)量指導(dǎo)書進(jìn)行評(píng)審,偏倚的調(diào)整,如果偏倚不等于零，應(yīng)采用硬體修正法和軟體修正法對(duì)量具進(jìn)行重新校準(zhǔn)以達(dá)到零偏倚；如果偏倚不能調(diào)整為零，通過(guò)變更程序（每個(gè)讀值根據(jù)偏倚進(jìn)行修正）還可繼續(xù)使用該測(cè)量系統(tǒng)。由于存在評(píng)價(jià)誤差這一高度風(fēng)險(xiǎn)，因此這種方法只能在取得顧客同意后方可使用。,線性,在量具正常

22、工作量程內(nèi)的偏倚變化量 多個(gè)獨(dú)立的偏倚誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系 是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成,線性的探測(cè)可以在校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行 線性的好壞可以通過(guò)作圖來(lái)顯示 線性的研究也可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)進(jìn)行, 即用最小二乘法來(lái)計(jì)算最佳的擬合直線, 再用假設(shè)檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其線性是否可以接受.,線性誤差的原因,造成線性誤差的可能原因如下： 儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 維護(hù)保養(yǎng)不好空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差最小/最大,在一段時(shí)間內(nèi)，測(cè)量結(jié)果的分布無(wú)論是均值還是標(biāo)準(zhǔn)偏差都保持不變和可預(yù)測(cè)的 通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，用被監(jiān)視的量具對(duì)相同的標(biāo)準(zhǔn)或 標(biāo)準(zhǔn)件的同一特性進(jìn)行測(cè)

23、量的總變異來(lái)監(jiān)視 可用時(shí)間走勢(shì)圖進(jìn)行分析,穩(wěn)定性（Stability）,量值,穩(wěn)定性的判定,確定參考值 長(zhǎng)期抽樣：例如每班5件抽20個(gè)班 做出穩(wěn)定性的均值極差控制圖 如測(cè)量過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有明顯的特殊原因結(jié)果發(fā)生，則判定穩(wěn)定性合格。,造成不穩(wěn)定的可能因素（一）,儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期 儀器、設(shè)備或夾具的磨損 正常的老化或損壞 維護(hù)保養(yǎng)不好：空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定,造成不穩(wěn)定的可能因素（二）,儀器質(zhì)量不好設(shè)計(jì)或符合性 儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法 不同的測(cè)量方法作業(yè)準(zhǔn)備、載入、夾緊、技巧 變形（量具或零件） 環(huán)境變

24、化溫度、濕度、振動(dòng)、清潔 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì) 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,校 準(zhǔn),對(duì)比一個(gè)已知的真實(shí)值檢查測(cè)量系統(tǒng)或相對(duì)于一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整量具以至讀數(shù)正確。 所有的測(cè)量系統(tǒng)需要校準(zhǔn)： 校準(zhǔn)時(shí)可參考量具制造者的建議。 定期對(duì)操作員培訓(xùn)考核。 相關(guān)軟件。,精確性（重復(fù)性和再現(xiàn)性）,精確性描述了測(cè)量系統(tǒng)的偏差 可重復(fù)性偏差由量具本身造成；（測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部變差） 可再現(xiàn)性偏差由測(cè)量者的技巧造成；（測(cè)量系統(tǒng)之間或條件之間的變差） 測(cè)量系統(tǒng)=重復(fù)性+再現(xiàn)性,測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)在的變異性 基于重復(fù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，用分組后組內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)估算 小于測(cè)量系統(tǒng)的總變差,精確度：重復(fù)

25、性,造成重復(fù)性的可能原因,零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性 儀器內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具的失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、等級(jí)、磨損 方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定、夾持、點(diǎn)密度的變差 評(píng)價(jià)人內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、意識(shí)、疲勞,造成重復(fù)性的可能原因（續(xù)）,環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng) 錯(cuò)誤的假設(shè)穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮?缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法，一致性不好 量具誤用 失真（量具或零件）、缺乏堅(jiān)固性 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,精確度：再現(xiàn)性,測(cè)量系統(tǒng)中操作員產(chǎn)生的變異 基于不同操作者的測(cè)量數(shù)據(jù)，按操作

26、員分組，通過(guò)組平均值的差來(lái)估。 應(yīng)扣除量具的因素（組內(nèi)變差） 比測(cè)量系統(tǒng)總變差小,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因,零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測(cè)量A、B、C零件類型時(shí)的平均差異 儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。 標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過(guò)程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)）,方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。 評(píng)價(jià)人（操作者）之間：評(píng)價(jià)人A、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在

27、為產(chǎn)品和過(guò)程鑒定和使用手動(dòng)測(cè)量?jī)x器時(shí)使用這種研究方法。,造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)）,環(huán)境之間：在經(jīng)過(guò)1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程的鑒定。 研究中的假設(shè)有誤 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法。 操作者培訓(xùn)的有效性。 應(yīng)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備工作,確定要測(cè)量的對(duì)象 確定評(píng)價(jià)人的人數(shù)，抽樣零件的數(shù)量 重復(fù)測(cè)量的次數(shù) 評(píng)價(jià)人的選擇 樣件的選擇 儀器有足夠的分辨率 確定測(cè)量程度,測(cè)量系統(tǒng)分析的兩個(gè)階段,階段一：理解測(cè)量過(guò)程，確定它是否滿足要求？ 第一階段是驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范要

28、求。此外驗(yàn)證是否存在任何與測(cè)量相互依賴的重要環(huán)境問(wèn)題。 第一階段驗(yàn)證的結(jié)果可能說(shuō)明操作環(huán)境不會(huì)對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)變差產(chǎn)生重大影響。另外，與重復(fù)性和再現(xiàn)性要素相比較，測(cè)量裝置的偏倚和線性影響應(yīng)該較小。,測(cè)量系統(tǒng)分析的兩個(gè)階段（續(xù)）,階段二：隨著時(shí)間推移，測(cè)量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？ 從階段一所得到知識(shí)應(yīng)該被用于改進(jìn)第二階段的測(cè)量。例如，如果在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)變差中，重復(fù)性和再現(xiàn)性的影響很大，那么在第二階段中可能要周期性簡(jiǎn)單地進(jìn)行這兩個(gè)因素的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 第二階段是對(duì)變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)是持續(xù)可信的，或隨著時(shí)間的推移，測(cè)量系統(tǒng)是否出現(xiàn)變壞的信號(hào)。,連續(xù)變理測(cè)量系統(tǒng)分析,極差法：短期

29、方法，快速的近似值 均值極差法：長(zhǎng)期方法，將變差分解為重復(fù)性和再現(xiàn)性、但不確定兩者的相互作用。 ANOVA分析法：標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可將變差分為四類：零件、評(píng)價(jià)人、零件與評(píng)價(jià)人之間的相互作用，以及量具造成的重復(fù)誤差。,平均范圍 = = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4 量具誤差 = 5.15 * /d =5.15 / 1.19 * = 4.33 * = 4.33 * 1.4 = 6.1 % Gage R&R = 量具誤差Gage Error / 允差Tolerance = 6.1 / 20 * 100 % = 30.5%,快速GR&R（極差法/短期模式）,d常數(shù)表,允差Tole

30、rance = 20,= 最大值-最小值,短期模式練習(xí),Average range = R = ( + + + + )/_ = _ / _ Gage Error = 5.15 / d * R = 5.15 /_ * R = _ * R = _ * _ = _ % Gage R&R = Gage Error / Tolerance = _ / _ * 100 %) = _%,Spec range = 185 - 215,計(jì)量型數(shù)據(jù)的 均值-極差法,均值-極差（X-R）法是確定測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)學(xué)方法，步驟如下： 1 選擇三個(gè)測(cè)量人（A, B,C）和10個(gè)測(cè)量樣品。 測(cè)量人應(yīng)有代表性，代

31、表經(jīng)常從事此項(xiàng)測(cè)量工作的QC人員或生產(chǎn)線人員 10個(gè)樣品應(yīng)在過(guò)程中隨機(jī)抽取，可代表整個(gè)過(guò)程的變差，否則會(huì)嚴(yán)重影響研究結(jié)果。 2 校準(zhǔn)量具 3 測(cè)量，讓三個(gè)測(cè)量人對(duì)10個(gè)樣品的某項(xiàng)特性進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)樣品每人測(cè)量 三次，將數(shù)據(jù)填入表中。試驗(yàn)時(shí)遵循以下原則： 盲測(cè)原則1：對(duì)10個(gè)樣品編號(hào)，每個(gè)人測(cè)完第一輪后，由其他人對(duì)這10個(gè)樣品進(jìn)行隨機(jī)的重新編號(hào)后再測(cè)，避免主觀偏向。 盲測(cè)原則2：三個(gè)人之間都互相不知道其他人的測(cè)量結(jié)果。 4 計(jì)算,計(jì)算A測(cè)的所有樣品 的總平均值XA。,同樣方法計(jì)算 RB, XB, RC, Xc,對(duì)每個(gè)樣品由三個(gè)人所測(cè)得的 9個(gè)測(cè)試值求平均值， 計(jì)算這些均值的極差Rp,計(jì)算A對(duì)每個(gè)

32、樣品三次 測(cè)試結(jié)果的極差， 然后計(jì)算10 個(gè)樣品 的極差的均值RA,測(cè)量系統(tǒng)分析,R=(RA+RB+RC)/3 XDIFF=MaxXA,XB,XC-MinXA,XB,XC 重復(fù)性-設(shè)備變差 EV=RK1 再現(xiàn)性-測(cè)驗(yàn)人變差 AV= (XDIFF K2)2-(EV2/nr) 過(guò)程變差 PV=RP K3 R&R= (EV2+AV2) 總變差 TV= (R&R2+PV2) %EV=EV/TV %AV=AV/TV %R&R=R&R/TV %PV=PV/TV P/T=R&R/Tolerance,n=樣品個(gè)數(shù) r=每個(gè)人對(duì)每個(gè)樣品的試驗(yàn)次數(shù),r,K1,2 3,4.56 3.05,K2,2 3,3.65 2

33、.70,測(cè)試人數(shù),n,K3,7 8 9 10,1.82 1.74 1.67 1.62,K1=5.15/d*2,*AV計(jì)算中，如根號(hào)下出現(xiàn)負(fù)值，AV取值0,EV= Equipment Variation (Repeatability) AV= Appraiser Variation (Reproducibility) R&R= Repeatability & Reproducibility PV= Part Variation TV= Total Variation of R&R and PV K1-Trial, K2-Operator, & K3-Part Constants,GR&R研究中的

34、名詞,卡尺的R&R研究 Excel 運(yùn)算,StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 1.85E-02 0.095449 18.87 19.09 Repeatability 1.42E-02 0.073006 14.44 14.60 Reproducibility 1.19E-02 0.061486 12.16 12.30 Part-to-Part 9.64E-02 0.496646 98.20 99.33 Total Variation 9.82E-0

35、2 0.505735 100.00 101.15 Number of distinct categories = 7,Minitab 計(jì)算GR&R,Xbar-R 均值極差法,注：使用同組數(shù)據(jù),%Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.000459 4.53 Repeatability 0.000231 2.28 Reproducibility 0.000228 2.25 Operator 0.000117 1.16 Operator*Part No 0.000111 1.09 Part-To-Part 0.009670

36、 95.47 Total Variation 0.010129 100.00 StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.021430 0.110366 21.29 22.07 Repeatability 0.015202 0.078292 15.11 15.66 Reproducibility 0.015105 0.077789 15.01 15.56 Operator 0.010834 0.055793 10.76 11.16 Operator*

37、Part No 0.010525 0.054205 10.46 10.84 Part-To-Part 0.098336 0.506430 97.71 101.29 Total Variation 0.100644 0.518317 100.00 103.66 Number of Distinct Categories = 6,Minitab 計(jì)算GR&R-ANOVA 法,% R&R Results 30% 測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn),Gage R&R 判斷原則,如果重復(fù)性大于再現(xiàn)性，原因可能是：,儀器需要維修 可能需要對(duì)量具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以獲得更好的嚴(yán)格度 需要對(duì)量具的夾緊或固定裝置進(jìn)行改進(jìn) 零件內(nèi)變差

38、太大,如果再現(xiàn)性大于重復(fù)性，原因可能是：,需要更好的對(duì)評(píng)價(jià)人進(jìn)行如何使用和判讀該量具儀器的培訓(xùn) 量具校準(zhǔn)，刻度不清晰 某種夾具幫助評(píng)價(jià)人更一致地使用量具。,短期與長(zhǎng)期方法的比較,短期模式 用生產(chǎn)設(shè)備 用生產(chǎn)操作員 快速 - 只需幾個(gè)樣品(5) 無(wú)反復(fù)（replicates） 估計(jì)總的變差(Total Gage R&R) 不能區(qū)分 AV 和EV 不能指導(dǎo)改進(jìn)的方向 可用于破壞性測(cè)試,長(zhǎng)期模式 用生產(chǎn)設(shè)備 用生產(chǎn)操作員 較多樣品 (5) 要求反復(fù) Replicates (3) 估計(jì)總的變差 (Total Gage R&R) 可以區(qū)分 AV 和EV 為測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)提供指導(dǎo),R&R 對(duì)產(chǎn)品決策的影響,下限,上限,上限,下限,或,或,第II型錯(cuò)誤：漏判，將不合格的判斷成合格的,第I型錯(cuò)誤：誤判，將合格的判斷成不合