msa测量系统分析教材

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使用第二阶段试验的目的是验证一个测量系统一旦被认为是可行的应持续具有恰当的统计特性“量具R和R”的研究是第二阶段试验的一种形式第二阶段试验通常作为该机构正常校准程序维护程序和计量程序的一部分日常工作来完成但是也可以相互独立地完成试验通常在该机构中完成第五节选择制定试验程序当选择或制定一个评定方法时一般应考虑的问题包括1试验中是否应使用诸如那些可追溯的标准2正在进行的试验应考虑使用盲测盲测是指在实际测量环境下在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下获得的测量结果3试验成本4试验所需要的时间5定义如准确度精密度重复性和再现性等6是否由这个测量系统取得的测量结果要与另外一个测量系统得到的测量结果对比如果两个系统一起工作不正常那幺不用标准就不可能确定哪个系统需要改进7试验应每隔多久进行一次真诚服务4同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材第二章评价测量系统的程序第一节引言第章中介绍的程序广泛用于整个汽车工业以评价用于生产环境中的测量系统特别是这些程序用于评定下列统计特性重复性再现性偏倚稳定性以及线性这些程序有时被称为“量具R和R”程序这是因为它们常常只是用来评价再现性和重复性这两项统计特性通常这些方法便于在生产环境中使用而且虽然它们是统计学方法但非统计学领域的人同样可以使用测量有关的问题在评价一个测量系统时需要确定三个基本问题首先这种测量系统有足够的分辨力吗其次这种测量系统在一定时间倚是测量结果的观测平均值与基准值的差值基准值也称为可接受的基准值或标准值一个基准值可以通过采用更高级别的测量设备（例如计量实验室或全尺寸检验设备）进行多次测量取其平均值来确定图偏倚真诚服务5同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材重复性重复性是由一个评价人采用一种测量仪器多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差图再现性真诚服务6同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材稳定性稳定性（或飘移）是测量系统在某持续时间线性1真诚服务7同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材图线性2（变化的线性偏倚）真诚服务8同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材第二节测量系统的分析对用来描述测量系统变差的分布可以赋予下列特性1位置稳定性偏倚线性2宽度或范围重复性再现性图不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响真诚服务9同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材为得到足够分辨率建议可视分辨率最多是总过程的6（标准偏差）的十分之一而不是传统的规则即可视分辨率最多为公差范围的十分之一稳定性测量系统的稳定性即对于其给定零件或标准零件随时间变化系统偏倚中的总变差量及统计稳定性应用于重复性偏倚一般过程等过程（或系统）统计稳定性结合专业知识允许我们预测将来的过程性能如果不了解一个测量过程控制状态的数据则只有用重复性再现性等的数字来描述研究中可得到的数据这些数字对于将来的性能没有任何意义在不知测量系统的稳定状态时评价该系统的重复性再现性可能弊大于利如果分析的结果是要采取措施则最后结果可能是测量系统的变差由于干预不当而增加测量系统统计稳定性讨论的主要问题常常是系统处于稳定的时间长度如“短期稳定性”及“长期稳定性”如果测量系统在预热期间漂移通过采用控制限评价为统计不稳定则该系统在预热期间是统计不稳定的同样地随着温度的改变而波动的系统在变化期间可能不是统计稳定的测量系统的损耗（损耗率取决于零件设计及损耗特性）可能需要数月时间才表现出统计不稳定性因腐蚀而产生变化的测量系统不使用期间可能改变但一经清洗及正常使用可能是统计稳定的当评价测量系统的统计稳定性时必须考虑到系统使用寿命期间会遇到的预期环境使用者零件及方法评价测量系统统计稳定性之前决定并优先考虑哪种因素可影响测量系统并把研究中高度优先因素包括进去过程改进工具如因果图过程流程图和过程模型在确定这些因素中是有用的通过使用控制图来确定统计稳定性控制图可提供方法来分离影响所有测量结果的原因产生的变差（普通原因变差）和特殊条件产生的变差（特殊原因变差）研究测量系统稳定性的一个方法是按常规画出基准或基准件重复读数的平均值和极差系统的改进有时用指数来度量但有了控制图系统的改进可在图上看出来进一步的改进可视为变窄了控制极限表明已经缩减了系统变差的一般原因对统计过程控制的理论的学习及实践将提高使用者对控制图的理解稳定性示例RS图中失控状态表明不稳定的重复性（也许什幺东西松动气路部分阻塞电压变化等）X图中失控表明测量系统不再正确地测量（偏倚已经改变）如果原因是磨损则可能要重新校准真诚服务10同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材偏倚通常可在工具室或全尺寸检验设备上完成基准值从这些读数中获得然后这些读数要与量具RR研究中的评价人的观察平均值（定为ABC）进行比较可采用下列替代的方法1在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量2让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次3计算读数的平均值基准值与平均值之间的差值表示测量系统的偏倚如果需要一个指数把偏倚乘以100再除以过程变差（或容差）就把偏倚转化为过程变差（或容差）的百分比如果偏倚相对比较大查看这些可能的原因1基准的误差2磨损的零件3制造的仪器尺寸不对4仪器没有正确校准5评价人员使用仪器不正确偏倚示例偏倚由基准值与测量观测平均值之间的差值确定为此一位评价人对一个样件测量10次10次测量值如下所示由全尺寸检验确定的基准值为080MM该零件的过程变差为070MMX1075X6080X2075X7075X3080X8075X4080X9075X5065X10070观测平均值为测量结果总和除以10X75X0751010真诚服务11同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材如图所示偏倚是基准值与观察平均值间的差值偏倚占容差百分比采用同样方法计算式中用容差代替过程变差因此在量具RR研究中使用的厚薄规的偏倚为005MM这意味着测量观测值平均比基准值小005MM是过程变差的71重复性测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的由于仪器自身以及零件在仪器中位置变化导致的测量变差是重复性误差的两个一般原因由于子组重复测量的极差代表了这两种变差极差图将显示测量过程的一致性如果极差图失控通常测量过程的一致性有问题应调查识别为失控的点的不一致性原因加以纠正唯一的例外是前面讨论过的当测量系统分辨率不足时出现的情况如果极差图受控则仪器变差及测量过程在研究期间是一致的真诚服务12同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材重复性示例零件试验123平均值12172162162220216218评价人1321721621642142122125216219220X评价人212162192202216216220321621521642162122125220220220X216321802163212721832163218321732157213322002169图重复性极差控制图R图控制限25D30000D42575（见表3）5257564UCLRD42000LCLRD30真诚服务13同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材再现性测量过程的再现性表明评价人的变异性是一致的零件间变差在均值控制图中可看出零件间的变差对每一位评价人来说子组平均值反映出零件间的变异由于零件平均值的控制限值以重复性误差为基础而不是零件间的变差所以许多子组的平均值在限值以外如果没有一个子组平均值在这些限值之外则零件间变差隐蔽在重复性中测量变差支配着过程变差如果这些零件用来代表过程变差则此测量系统用于分析过程是不可接受的相反地如果越多的平均值落在限值之外并且评价人一致同意哪些零件与总平均值不相同则该测量越有用如果大多数零件平均值落在限值外且评价人一致同意哪些零件平均值落在控制限值之外那幺一般认为测量系统是适当的因此图表明测量系统测量零件的相对能力在某些情况下这种评价足够用来确定测量系统是否合适一旦测量过程是一致的（极差图受控）而且可检测出零件间变差（均值图的大部分点在控制限值外）那幺可确定测量系统占过程变差的百分比产品尺寸的分级（数据分级）数可以根据P141或141（PVRR）确定M如果数据分级数量少于2个测量系统用于控制过程没有任何意义它全是干扰不能说一个零件不同于另一个如果数据数量为2个这样数据可分为高和低两组这与计数型数据等同对于过程分析来说数据分级数必须为5个最好更多这样测量系统才是可接受的因此容差百分率过程变差百分率数据分级数是估计测量系统可接受性的不同量度零件间变差示例X2166XA2UCXA2LC2166102325216610232521922141式中试验次数（3）用的（A2）系数等于1023真诚服务14同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材线性偏倚平均值与基准值有非线性关系这需要进一步分析以判定测量系统的线性是否可接受如果测量系统为非线性查找这些可能原因1在工作范围上限和下限15同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材试验次2XX2NYXBA07367NNY2XYXN098R222XYX2Y2NN偏倚BAX0736701317（基准值）零件基准值1234567891011120027025024025027023025025024024026024005103904205003803903903903904004103600580570590590600610600610640630600480076077078077078078078077078075076051000910930950930940950950950960920930线性|斜率|（过程变差）01317600079线性100线性过程变差1317拟合优度（R2）098斜率越低量具线性越好相反斜率越大量具线性越差真诚服务16同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材第三节测量系统研究的准备实施测量系统研究之前应先进行充分的计划和准备实施研究之前的典型准备如下1先计划将要使用的方法例如通过利用工程决策直观观察或量具研究决定是否评价人在校准或者使用仪器中产生影响有些测量系统的再现性影响可以忽略例如按按钮打印出一个数字2评价人的数量样品数量及重复读数次数应预先确定在此选择中应考虑的因素如下6确保测量方法即评价人和仪器在按照规定的测量步骤测量特征尺寸进行研究的方式十分重要为最大限度地减少误导结果的可能性应采取下列步骤1测量应按照随机顺序以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布评价人不应知道正在检查零件的编号以避免可能的偏倚但是进行研究的人应知道正在检查哪一零件并相应记下数据即评价人A零件1第一次试验评价人B零件4第二次试验等2在设备读数中读数应估计到可得到的最接近的数字如果可能读数应取至最小刻度为00001则每个读数的估计应圆整为000005L3研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行4每一位评价人应采用相同方法包括所有步骤来获利读数真诚服务17同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材第四节计量型测量系统研究指南确定重复性和再现性用指南计量型量具的分析可以运用多种不同的技术本节详细讨论三种可接受的方法它们是极差法均值和极差法（包括控制图法）和方差分析法1极差法极差法是一种改进的计量型量具研究方法它可迅速提供一个测量变异性的近似值这种方法只提供整个测量系统的总体情形不将变异性分解成重复性和再现性典型的极差法使用两名评价人和五个零件进行分析在这个分析中每个评价人测量每个零件一次每个零件的极差是评价人A获得的测量结果与评价人B获得的测量结果的绝对差值可以得到这些极差之和并计算出平均极差（）总测量变差可通过平均极差乘4045055010表量具研究（极差法）既然测量系统的RR确定了应进行结果解释表中RR值确定为755结论是测量系统需改进值真诚服务18同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材2均值和极差法均值和极差法（R）是一种提供测量系统重复性和再现性估计的数学方法不象极差法它允许把测量系统分解成两部分重复性和再现性而不是它们的交互作用ANOVA法能用来确定这种量具与评价人间的交互作用但是均值和极差法与ANOVA法两者都可提供有关测量系统或量具误差的信息211取得包含10个零件的一个样本代表过程变差的实际或预期范围2指定评价人AB和C并按1至10给零件编号使评价人不能看到这些数字3如果校准是正常程序中的一部分则对量具进行校准4让评价人A以随机的顺序测量10个零件并让另一个观测人将结果记录在第1行让测试人B和C测量这10个零件并互相不看对方的数据然后将结果分别填入第6行和第11行5使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程把数据填入第27和12行在适当的列记录数据例如第一个测量的零件是零件7则将结果记录在标有第7号零件的列19同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材复读数评价人C在第12行记录重复读数如果需要测量3次则重复上述操作并在第38和13行记录数据7如果评价人在不同的班次可以使用一个替换的方法让评价人A测量10个零件并将读数记录在第1行然后让评价人A按照不同的顺序重新测量并把结果记录在第2和第3行评价人B和C也同样做22使用控制图分析1将每个评价人零件组合的极差画在极差图中同样将平均值画在均值图中1从第123行中的最大值减去它们中的最小值把结果记入第5行在第67和8行1112和13行重复这一步骤并将结果记录在第10和15行2把填入第510和15行的数据变为正数3将第5行的数据相加并除以零件数量得到第一个评价人的测量平均极差同样对第10和15行的数据进行处理得到和4将第510和15行的数据（）转记到第17行将它们相加并除以评价人数将结果记为R（所有极差的平均值）5将R（平均值）记入第19和20行并与D3和D4相乘得到控制下限和上限注意如果进行2次试验则D3为零D4为327单个极差的上限值（UCLR）填入第19行少于7次测量的控制下限极差值（LCLR）等于06使用原来的评价人和零件重复读取任何极差大于计算的UCLR的读数或剔除那些值并重新计算平均值根据修改过的样本容量重新计算R及限值UCLR纠正造成失控状态的特殊原因如果数据的绘制和分析是使用前面讨论过的控制图法那幺真诚服务20同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材这种状态应早已被纠正了且在这里不会出现7将行（第1236781112和13行）中的值相加把每行的和除以零件数并将结果填入表中最右边标有“平均值”的列21同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材总变差的百分率可以同样计算如下真诚服务22同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材表量具重复性和再现性报告真诚服务23同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材25确定零件1零件旋转3600或彻底检测以估计每个零件变差的全范围将每个零件的最大最高和最小最低的读数纪录在适当的格24同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材图量具重复性和再现性数据表格包括零件25同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材3计量型方差分析法（ANOVA）ANOVA（ANALYSISOFVARIANCE）优点更精确估计方差适用于任何试验调试从数据中分离出更多的信息缺点计算量大需要计算机数学模型观测值（零件均值量具偏倚）零件效应评价人效应评价人与零件间效应重复检验误差用公式表达YIJMBIJIJEIJMYIJM第I个零件第J个评价人第M次观测值零件均值B量具偏倚I第I个零件效应均值为0方差为2J第J个评价人的效应均值为0方差为2IJ第I个零件与第J个评价人的效应均值为0方差为2EIJM第I个零件第J个评价人第M次测量的误差均值为0方差为2I1,2,NJ1,2,KM1,2,R真诚服务26同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材实例计算VTSSSS0048AV515MSOMSOP515NR20103928180155460161020103928I515MSOPMSE515RMSPMSOP5KR218200387530024380242058447PV515EV901039281809927209932RRTVAV2I2018520155462024382034326034RR2PV2034209921046105真诚服务27同创辉煌TEL05105876955FAX05105800049MSA教材第五节计数型量具研究计数型量具研究（小样法）所谓计数型量具就是把各个零件与某些指定限值相比较如果满足限值则接受该零件否则拒收绝大多数这样的计数型量具用来接受或拒收一套基准件不象计量型量具计数型量具不能指示一个零件多幺好或多幺坏它只指示该零件被接受还是拒