五大手册之四测量系统分析MSA

1、2021-5-6bsj1 测量系统分析测量系统分析(msa) 2021-5-6bsj2 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 在你的企业里，什么时候需要进行测量？在你的企业里，什么时候需要进行测量？ 什么场合需要进行测量？什么场合需要进行测量？ 质量管理原则中第七个原则是质量管理原则中第七个原则是“基于事实基于事实 的决策方法的决策方法”，那么对产品放行的决策是，那么对产品放行的决策是 基于何种事实？基于何种事实？ 2021-5-6bsj3 一、什么叫测量系统一、什么叫测量系统? 在生产现场，是什么决定是否调整制造过在生产现场，是什么决定是否调整制造过 程？程？ 检验发现不合格品；检验发现

2、不合格品； 控制图显示可查明原因的八种模式；控制图显示可查明原因的八种模式； 2021-5-6bsj4 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 由以上问题的答案，你觉得测量数据的质由以上问题的答案，你觉得测量数据的质 量有多重要？量有多重要？ 2021-5-6bsj5 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 测量系统：用来对被测特性赋值的量具和测量系统：用来对被测特性赋值的量具和 其它设备、人员、标准、程序、软件、环其它设备、人员、标准、程序、软件、环 境的集合。境的集合。 2021-5-6bsj6 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 过程：将输入转化为输出的一组彼此相关过程：将输入

3、转化为输出的一组彼此相关 的资源和活动。的资源和活动。 请描述请描述“测量测量”这个过程的乌龟图。这个过程的乌龟图。 2021-5-6bsj7 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 请将测量过程的乌龟图与生产过程的乌龟请将测量过程的乌龟图与生产过程的乌龟 图比较，分析不同点。图比较，分析不同点。 2021-5-6bsj8 一、什么叫测量系统？一、什么叫测量系统？ 测量过程的乌龟图： 测量测量 量具、测量软件、量具、测量软件、 实验室环境实验室环境 经培训考核有资格经培训考核有资格 的检验人员的检验人员 检测标准检测标准 检验程序检验程序 检测设备操作指导检测设备操作指导 测量结果准确率测量

4、结果准确率 被测对象（待检品被测对象（待检品 、过程参数）、过程参数） 测量结果测量结果 2021-5-6bsj9 对测量过程的分析对测量过程的分析 设备（量具：制造设备（量具：制造/磨损误差）磨损误差）- 人员（熟练程度，认真程度）人员（熟练程度，认真程度）- 原材料（被测对象：本身差别）原材料（被测对象：本身差别）- 输出输出 操作过程操作过程- 环境（温度、湿度、灰尘、振动）环境（温度、湿度、灰尘、振动）- 从以上对测量过程的分析可以看出，在测量过程中存在大量的随机因从以上对测量过程的分析可以看出，在测量过程中存在大量的随机因 素的影响，使得测量过程的输出素的影响，使得测量过程的输出 -

5、 测量值也是随机变量。测量值也是随机变量。 共 同 作 用 测量值 2021-5-6bsj10 测量过程的变差 测量值测量值=被测特性被测特性+测量误差，这些误差来自于上页所述。测量误差，这些误差来自于上页所述。 因此我们可以通过测量值的统计特性来判断一个测量系统因此我们可以通过测量值的统计特性来判断一个测量系统 是不是稳定的，正常的。是不是稳定的，正常的。 这跟用控制图去判断一个工序是不是受控的是一回事。这跟用控制图去判断一个工序是不是受控的是一回事。 但不同的是但不同的是spc所用的数据是随时间变化而随机得到的不所用的数据是随时间变化而随机得到的不 同产品的测量值，测量系统分析是针对已选的

6、标准样件，同产品的测量值，测量系统分析是针对已选的标准样件， 对样件用相同的或不同的测量系统多次测量，得到了几组对样件用相同的或不同的测量系统多次测量，得到了几组 测量值，根据得到的结果分析测量系统的质量。测量值，根据得到的结果分析测量系统的质量。 2021-5-6bsj11 二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 上页我们知道，可以通测量值的统计特性来研究上页我们知道，可以通测量值的统计特性来研究 测量系统，以判断它是否正常。测量系统，以判断它是否正常。 那么，测量系统具有哪些统计特征呢？我们看下那么，测量系统具有哪些统计特征呢？我们看下 面几种：面几种： 2021-5-6bsj12

7、二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 1、一个人，用一把量具，对同一个零件，、一个人，用一把量具，对同一个零件， 同一个被测特性，多次测量，得到的测量同一个被测特性，多次测量，得到的测量 值之间的差别，叫测量系统的重复性。值之间的差别，叫测量系统的重复性。 2021-5-6bsj13 二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 2、二个人或三个人，用同一把量具，以同、二个人或三个人，用同一把量具，以同 一人被测特性进行多次重复测量，所得到一人被测特性进行多次重复测量，所得到 的测量值之间的差别（一般用不同的测量的测量值之间的差别（一般用不同的测量 者所得到的测量值的平均值的差别来表者

8、所得到的测量值的平均值的差别来表 示），叫测量系统的再现性误差。示），叫测量系统的再现性误差。 2021-5-6bsj14 二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 3测量系统的偏倚：指对同一个被测特性多测量系统的偏倚：指对同一个被测特性多 次测量的平均值与基准值的差值。次测量的平均值与基准值的差值。 基准值 观测平均值 偏倚 2021-5-6bsj15 二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 4测量系统的线性测量系统的线性 许多量具都有不同工作范围，当量具在其工作范许多量具都有不同工作范围，当量具在其工作范 围内测量不同大小的值时，其偏倚可能是不同的。围内测量不同大小的值时，其偏倚

9、可能是不同的。 测量系统的线性便是表现量具在其工作范围内其测量系统的线性便是表现量具在其工作范围内其 偏倚变化规律的一个统计特性。偏倚变化规律的一个统计特性。 2021-5-6bsj16 二、测量系统的统计特性二、测量系统的统计特性 5测量系统的稳定性测量系统的稳定性 测量系统在持续时间内，测量同一基测量系统在持续时间内，测量同一基 准或零件的单一特性获得的测量值总准或零件的单一特性获得的测量值总 变差。变差。 2021-5-6bsj17 三、测量系统的分辨率三、测量系统的分辨率 1 由设计决定的固有特性由设计决定的固有特性 测量或仪器输出的最小刻度单位测量或仪器输出的最小刻度单位 总是以测量

10、单位报告总是以测量单位报告 1：10经验法则经验法则 2021-5-6bsj18 四、测量系统的稳定性研究四、测量系统的稳定性研究 1、选取一个样本，或选择一个产品作为标准样本，进、选取一个样本，或选择一个产品作为标准样本，进 行稳定性分析。行稳定性分析。 2、定期（天、周）测量基准样品、定期（天、周）测量基准样品35次，记录测结果。次，记录测结果。 3、绘制控制图。、绘制控制图。 4、使用控制图法，确定测量系统是受控还是失控。、使用控制图法，确定测量系统是受控还是失控。 5、没有用于稳定性分析的数值或指数。、没有用于稳定性分析的数值或指数。 2021-5-6bsj19 五、偏倚研究方法指南五

11、、偏倚研究方法指南 确定偏倚的三种方法 方法方法基本计算公式基本计算公式功能特点功能特点 独立样本法独立样本法偏倚偏倚=观测平均值观测平均值基基 准值准值 独立测定，简单快捷，独立测定，简单快捷， 时间短。时间短。 线性线性偏倚联合确定法偏倚联合确定法偏倚偏倚=斜率斜率基准值基准值+ 截距截距 联合测定，双管齐下，联合测定，双管齐下， 时间不长，偏倚函数。时间不长，偏倚函数。 稳定性稳定性偏倚联合确定偏倚联合确定 法法 偏倚偏倚=x-基准值基准值联合测定，双管齐下，联合测定，双管齐下， 时间长。时间长。 2021-5-6bsj20 五、偏倚研究五、偏倚研究-独立样本法独立样本法 1、选择一个零

12、件，在实验室里用高一级量具对其某、选择一个零件，在实验室里用高一级量具对其某 一特性多次（一特性多次（n10次）测量，计算次）测量，计算n次观测到的平均次观测到的平均 值，将其平均值作为基准值，假定一个零件的基准值，将其平均值作为基准值，假定一个零件的基准 值为值为10。 2、让一位评价人用待评定的量具以生产中实际的测、让一位评价人用待评定的量具以生产中实际的测 量方法对该产品重复测量量方法对该产品重复测量n10次。次。 x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10x11x12x13x14x15 9.829.909.99.989.969.949.989.9610.0610.0410.0410.0

13、610.0410.0610.02 2021-5-6bsj21 3、计算、计算n个读数的平均值。个读数的平均值。(x=9.984) 4、计算重复性标准差、计算重复性标准差(r)： r=10.06-9.82/3.5533=0.06754 2021-5-6bsj22 5、计算平均值的标准误差、计算平均值的标准误差 b，确定偏倚，确定偏倚 的的t统计值统计值 偏倚=9.984-10=-0.016 b =0.06754/ =0.01743 t=-0.016/0.01743=-0.917 15 2021-5-6bsj23 6、计算偏倚为、计算偏倚为95%的置信度区间的上下限的置信度区间的上下限. -0.0

14、5430 0.0238 2021-5-6bsj24 7、判断：如果、判断：如果0落在偏倚值附近的落在偏倚值附近的1-就是就是 95%自信度区间内，则偏倚是可接受的。自信度区间内，则偏倚是可接受的。 (=0.05是预设定值，是预设定值，1-0.05即即0.95） 2021-5-6bsj25 六、线性研究指南六、线性研究指南 1、选择、选择5个零件，它们的测量值应覆盖量具的工个零件，它们的测量值应覆盖量具的工 作量程。作量程。 2、用高一级测量系统对每个零件多次测量，取、用高一级测量系统对每个零件多次测量，取 各自平均值作为基准值，并确认是覆盖量具的工各自平均值作为基准值，并确认是覆盖量具的工 作

15、量程。作量程。 3、让经常使用该量具的检验员，用被研究的量、让经常使用该量具的检验员，用被研究的量 具对每个零件测量具对每个零件测量m10次。次。 2021-5-6bsj26 4、计算每次测量的偏倚，以及每个、计算每次测量的偏倚，以及每个 零件的偏倚平均值零件的偏倚平均值 5、在线性图上画出相对于参考值的每个偏、在线性图上画出相对于参考值的每个偏 倚及偏倚平均值。倚及偏倚平均值。 2021-5-6bsj27 2021-5-6bsj28 6、应用以下公式计算并画出最适合的线及该线的自信度、应用以下公式计算并画出最适合的线及该线的自信度 区间。区间。 2021-5-6bsj29 7、画出偏倚、画出

16、偏倚=0的线，并对图进行评审，以的线，并对图进行评审，以 观察是否存在特殊原因，以及线性是否可观察是否存在特殊原因，以及线性是否可 接受。接受。 8、线性判断、线性判断:如果偏倚如果偏倚=0的整个直线都落的整个直线都落 在在95%置信度区间内，则称该测量系统是置信度区间内，则称该测量系统是 可接受的。可接受的。 2021-5-6bsj30 重复性和再现性（重复性和再现性（rr）研究）研究(平均值和极差法平均值和极差法) 一准备和测量的步骤一准备和测量的步骤 取取n5个样本，一般为个样本，一般为10个。根据检验员的配置个。根据检验员的配置 情况决定由二个还是三个检验员来进行研究。情况决定由二个还

17、是三个检验员来进行研究。 将样件从将样件从1到到10编号，零件编号不要让检验员看编号，零件编号不要让检验员看 到。到。 评价人评价人a以随机顺序测量以随机顺序测量10个零件，并将结果记个零件，并将结果记 录在第录在第1行。行。 评价人评价人b和和c依次测量这依次测量这10个零件，不要让他们个零件，不要让他们 知道别人的测量值，然后将结果分别记录在第知道别人的测量值，然后将结果分别记录在第6 行和第行和第11行。行。 用不同的随机测量顺序重复以上循环，并将数值用不同的随机测量顺序重复以上循环，并将数值 记录在第记录在第2、7和和12行，如查需要三次测量，则重行，如查需要三次测量，则重 复以上循环

18、，将数据记录在第复以上循环，将数据记录在第3、8和和13行中。行中。 2021-5-6bsj31 二、计算的步骤二、计算的步骤 2021-5-6bsj32 利用控制图判断测量系统的灵敏度和测量过 程是否受控 1、均值图中如果少于一半的点落在控制线之外，则测量系、均值图中如果少于一半的点落在控制线之外，则测量系 统的有效分辨率不足，如选取的样本不能代表预期的变差。统的有效分辨率不足，如选取的样本不能代表预期的变差。 2021-5-6bsj33 2、极差图中，如果某个检验员有点落在控制线之极差图中，如果某个检验员有点落在控制线之 外，说明她的测量方法与别人的不同，应改进其外，说明她的测量方法与别人的不同，应改进其 测量方法。如果所有的检验员都有一些点超出控测量方法。如果所有的检验员都有一些点超出控 制线，则说明该量具对于人的测量技术比较敏感，制线，则说明该量具对于人的测量技术比较敏感， 需要改进量具。需要改进量具。 2021-5-6bsj34 2021-5-6bsj35 2021-5-6bsj36 2021-5-6bsj37 重复性和再现性的判定 变差类（99.73置信区间）占总变差的百分比 重复性设备变差ev %r&r10%：则该量具可接受； 10%r&r30%：需根据该 测量作业的重要程度来判定是否适 宜； %r&r30%：该量具不可接受。