质量管理体系五种核心工具MSA-新

1、上海伟众汽车科技有限公司上海伟众汽车科技有限公司质量管理体系质量管理体系五种核心工具培训教材五种核心工具培训教材MSA(第四版第四版)测量系统分析测量系统分析 Measurement Systems Analysis1前前 言言v测量系统分析（测量系统分析（MSA）是汽车行业在采用质）是汽车行业在采用质量管理体系标准量管理体系标准ISO/TS 16949 时所涉及的五时所涉及的五种核心工具之一。种核心工具之一。v 本教材简明阐述了四个问题：本教材简明阐述了四个问题：v 何谓测量系统？何谓测量系统？v 为什么要对测量系统进行分析？为什么要对测量系统进行分析？v 对测量系统分析要分析什么？对测量系

2、统分析要分析什么？v 如何分析测量系统？如何分析测量系统？2MSA第四版快速指南3v极差法是一种以修正的计量型量具研究方法，它能对极差法是一种以修正的计量型量具研究方法，它能对测量变差提供一个快速的近似值，这方法只能对测量测量变差提供一个快速的近似值，这方法只能对测量系统提供变差的整体情况，不能将变差分解成重复性系统提供变差的整体情况，不能将变差分解成重复性和再现性，它通常用来快速地检查以验证和再现性，它通常用来快速地检查以验证GRR是否有是否有变化。变化。v均值与极差法（均值与极差法（X&R）是一种可同时对测量系统提供）是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的估计值的研究方法，与极

3、差法不同，重复性和再现性的估计值的研究方法，与极差法不同，这种方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的部这种方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的部分：重复性和再现性，但不能确定它们两者的相互作分：重复性和再现性，但不能确定它们两者的相互作用。用。v方差分析法可以用来确定量具和评价者之间的互相作方差分析法可以用来确定量具和评价者之间的互相作用（如果存在的话）。用（如果存在的话）。4一、何谓测量系统一、何谓测量系统v定义：是对测量单元进行量化或对被测的特性进行定义：是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、

4、夹具、软件、人员、环境及假设的集合。也就是说，夹具、软件、人员、环境及假设的集合。也就是说，用来获得测量结果的整个过程。用来获得测量结果的整个过程。v 由这个定义可以将测量过程看作一个制造过程，由这个定义可以将测量过程看作一个制造过程，其产生的输出就是数值（数据）。这样看待一个测其产生的输出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有用的，因为这样让我们明白已经说明量系统是很有用的，因为这样让我们明白已经说明的所有概念、原理、工具，这在统计过程控制中早的所有概念、原理、工具，这在统计过程控制中早已被证实它们的作用。已被证实它们的作用。v检验本身就是一个过程（但是一个不增值的过程）。检验本身就是

5、一个过程（但是一个不增值的过程）。5 一般过程一般过程v 输入输入 操作操作 输出输出v 测量过程测量过程 标准标准 v人员人员 v（评价人）（评价人） v仪器仪器 测量测量 分析分析 决决定定 v（量具）（量具） 数数 值值v工作件工作件v（零件）（零件）v程序程序 v环境环境 上海伟众汽车科技有限公司6二、为什么要对测量系统进行分析二、为什么要对测量系统进行分析v测量系统存在变差测量系统存在变差v数据的质量取决于多次测量的统计特征，数据的质量取决于多次测量的统计特征，一般情况下，我们要求一般情况下，我们要求仪器的可视分辨力最多为公差范围的十分之一。多次测量结果的仪器的可视分辨力最多为公差范

6、围的十分之一。多次测量结果的变异程度，形成了测量系统变差。变异程度，形成了测量系统变差。v高质量数据高质量数据对某一特定特性值进行多次测量的数值均对某一特定特性值进行多次测量的数值均 与该特性的参考值与该特性的参考值“接近接近”。v低质量数据低质量数据测量数据均与该特性的参考值相差测量数据均与该特性的参考值相差“很远很远”。v理想的测量系统理想的测量系统零偏倚、零变差。零偏倚、零变差。v理想的测量系统不存在，为什么理想的测量系统不存在，为什么?v 由于测量系统变差源：标准、人员（评价人、）仪器（量具）、由于测量系统变差源：标准、人员（评价人、）仪器（量具）、工作件（零件）、程序（方法）、环境的

7、作用结果，使得观测到工作件（零件）、程序（方法）、环境的作用结果，使得观测到的过程变差值与实际的过程变差值不相等。的过程变差值与实际的过程变差值不相等。78实际过程的变差实际过程的变差生产用量具的变差生产用量具的变差2 观观 =2实实 +2测测由于变差源的作用结果由于变差源的作用结果因此因此: 2 观观 2实实 为此，我们要对测量系统进行分析，要识别测量系统的普通原因和特殊原为此，我们要对测量系统进行分析，要识别测量系统的普通原因和特殊原因，以便采取决策措施，使测量系统的变差减小到最小程度，使得测量系因，以便采取决策措施，使测量系统的变差减小到最小程度，使得测量系统观测到的过程变差值尽可能接近

8、和真实地反映过程的变差。这就要求，统观测到的过程变差值尽可能接近和真实地反映过程的变差。这就要求，测量系统的最大（最坏）的变差必须小于过程变差或规范公差。测量系统的最大（最坏）的变差必须小于过程变差或规范公差。式中式中: 2观：观： 观测到的过程标准差观测到的过程标准差 2实实：实际的过程（零件）标准差：实际的过程（零件）标准差 2测测: 测量系统标准差测量系统标准差观察过程的变差观察过程的变差8三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么v数据的质量取决于处于稳定条件下进行操作的测量系统中，数据的质量取决于处于稳定条件下进行操作的测量系统中，多次测量的统计特征：偏倚和变差。多次测

9、量的统计特征：偏倚和变差。v为此，我们引伸出如下一些术语：为此，我们引伸出如下一些术语：v1 1 测量：给某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们对测量：给某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们对于特定特性之间的关系。于特定特性之间的关系。v2 2 量具：任何用来获得测量的装置，量具：任何用来获得测量的装置，包括计量型量具和计数包括计量型量具和计数型量具。型量具。v3 3 测量系统：对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，测量系统：对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假

10、设的集合；也就是说，用来获得测量结果的人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。整个过程。v4 4 分辨力：一个仪器测量或输出的最小刻度单位。分辨力：一个仪器测量或输出的最小刻度单位。v5 5 基准值（参考值）：人为规定的可接受的值，常被用来替基准值（参考值）：人为规定的可接受的值，常被用来替代真值使用。能够获得的，可用更高一级的量具或多次测量代真值使用。能够获得的，可用更高一级的量具或多次测量的平均值得到。的平均值得到。v6 6 真值：某一物品的真实数值，不可知且无法知道的。真值：某一物品的真实数值，不可知且无法知道的。9v准确度（位置变差）和精密度（宽度变差）：准确度（

11、位置变差）和精密度（宽度变差）：v7 7 准确度：与真值或参考值准确度：与真值或参考值“接近接近”的程度。的程度。v8 8 精密度：每个重复读数之间的精密度：每个重复读数之间的“接近接近”的程度。的程度。上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么10v9 9 偏倚（位置变差）偏倚（位置变差） ：观测到的测量值的：观测到的测量值的平均值与真值（基准值）之间的差值。平均值与真值（基准值）之间的差值。v偏倚是测量系统的系统误差所构成。偏倚是测量系统的系统误差所构成。偏倚观测平均值基准值上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什

12、么11v10 10 稳定性（位置变差）稳定性（位置变差） ：别名：漂移。是测量系统在某个：别名：漂移。是测量系统在某个持续时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量持续时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差。换句话说。稳定性是随时间变化的偏倚值。总变差。换句话说。稳定性是随时间变化的偏倚值。偏倚3偏倚2偏倚1时间参考值上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么12v11 11 线性（位置变差）线性（位置变差） ：v就是量具在正常工作量程内的偏倚变化量；就是量具在正常工作量程内的偏倚变化量；v是多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。

13、是多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。偏倚2偏倚1值N值1观测的平观测的平均值均值基准基准值值无偏无偏倚倚有偏倚有偏倚上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么13v12 12 重复性重复性EV EV （宽度变差）（宽度变差） ：是由一个评价人，采用同一：是由一个评价人，采用同一种测量仪器，在固定的和已定义的测量条件下，连续（短期种测量仪器，在固定的和已定义的测量条件下，连续（短期内）多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。内）多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。v我们可以把重复性看作设备变差我们可以把重复性看作设备变差: :它是设备本身

14、固有的变差它是设备本身固有的变差或性能或性能仪器的变差，是从规定的测量条件下连续试验得仪器的变差，是从规定的测量条件下连续试验得到的普通原因变差。到的普通原因变差。重复性上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么14v13 13 再现性再现性AV AV （宽度变差）（宽度变差） ：由不同评价人，采用相：由不同评价人，采用相同的测量仪器，对同一零件的同一特性进行多次测量平同的测量仪器，对同一零件的同一特性进行多次测量平均值的变差。均值的变差。v我们可以把再现性看作评价人变差。我们可以把再现性看作评价人变差。评价人A再现性评价人C评价人B操作者操作者B B操作

15、者操作者C C操作者操作者A A再现性再现性上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么GRR或量具的重复性和再现性：是测量系统重复性和再现性的合成评估。或量具的重复性和再现性：是测量系统重复性和再现性的合成评估。15v14.14.测量不确定度：有关被测值的数值估计范围，相信真测量不确定度：有关被测值的数值估计范围，相信真值被包括在该范围内。值被包括在该范围内。v测量系统变差的类型（测量系统变差的类型（对测量系统分析的五性）对测量系统分析的五性）：v 位置变差位置变差 宽度变差宽度变差v 偏倚偏倚 重复性重复性v 稳定性稳定性 再现性再现性v 线性线性v对测

16、量系统研究分析可供：对测量系统研究分析可供： 接受新测量设备的标准接受新测量设备的标准 两个测量装置的比较两个测量装置的比较 测量设备维修前后的比较，计算过程变差及生产过程可接受性的测量设备维修前后的比较，计算过程变差及生产过程可接受性的水平水平 绘制量具性能曲线绘制量具性能曲线上海伟众汽车科技有限公司三、对测量系统分析要分析什么三、对测量系统分析要分析什么16v当评估当评估一个测量系统一个测量系统必须必须考虑考虑三个基本问题三个基本问题：v1 1、具有足够的分辨力和敏感度。测量的增量应该小于测、具有足够的分辨力和敏感度。测量的增量应该小于测量目的相应的过程变差或规范限。通常被称为量目的相应的

17、过程变差或规范限。通常被称为1010比比1 1规则，规则，也就是说也就是说测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十测量设备要能分辨出公差或过程变差的至少十分之一以上。分之一以上。v2 2、测量系统必须是稳定的，应处于统计受控状态，测量系统必须是稳定的，应处于统计受控状态，。这。这意味着在重复测量条件下，测量系统中的变差只能由普意味着在重复测量条件下，测量系统中的变差只能由普通原因造成，而不能由特殊原因造成。通原因造成，而不能由特殊原因造成。v3 3、统计的特性（误差）要一直保持在期望的范围内，并、统计的特性（误差）要一直保持在期望的范围内，并且以满足测量的目的（产品控制或过程控制）且以满足测量

18、的目的（产品控制或过程控制）：v为了产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值。为了产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值。v为了过程控制，为了过程控制，测量系统地变差应该能小于制造过程测量系统地变差应该能小于制造过程变差，并能证明具有有效的解析度。变差，并能证明具有有效的解析度。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统17上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统v测量系统研究的准备测量系统研究的准备v在控制计划中，确定使用的测量系统。在在控制计划中，确定使用的测量系统。在APQPAPQP第三阶段要制第三阶段要制定定测量系统分析计划，第四阶段实施

19、测量系统分析计划，第四阶段实施测量系统分析，测量系统分析， v1 1、编制测量系统分析计划、编制测量系统分析计划, ,通常研究对象是通常研究对象是“控制计划控制计划”当当中涉及的测量系统。中涉及的测量系统。v2 2、确定评价人的人数、抽样零件的数量，及重复读数的数、确定评价人的人数、抽样零件的数量，及重复读数的数量等。量等。v3 3、评价人的选择应从日常操作该仪器的人中选择。、评价人的选择应从日常操作该仪器的人中选择。v4 4、样件的选择考虑、样件的选择考虑MSAMSA研究、测量系统的目的，及代表该生研究、测量系统的目的，及代表该生产过程的零件样本的可获得性。产过程的零件样本的可获得性。v5

20、5、测量仪器应该有足够的分辨力，特性直接被读出的值至、测量仪器应该有足够的分辨力，特性直接被读出的值至少是预期过程变差的十分之一。少是预期过程变差的十分之一。v6 6、确保测量方法（如评价人和仪器）是测量特性的尺寸，、确保测量方法（如评价人和仪器）是测量特性的尺寸，并遵循已定义的测量程序。并遵循已定义的测量程序。v7 7、记录仪器刻度的最小单位。对于类比式装置，可记录最、记录仪器刻度的最小单位。对于类比式装置，可记录最小刻度或灵敏度与分辨力极限的一半小刻度或灵敏度与分辨力极限的一半v8 8、盲测。、盲测。18v变差的来源：普通原因和特殊原因。变差的来源：普通原因和特殊原因。vS W I P E

21、S W I P E标准（标准（S S）、工作件（）、工作件（W W）（即零件）、仪）（即零件）、仪器（器（I I）、人）、人/ /程序（程序（P P）、环境（）、环境（E E）v测量问题分析测量问题分析1 1、识别问题、识别问题2 2、识别小组、识别小组3 3、测量系统和过程流程图、测量系统和过程流程图4 4、因果图、因果图5 5、PDSAPDSA循环（计划、实施、研究、行动）循环（计划、实施、研究、行动）6 6、可能的解决方法及纠正的证明、可能的解决方法及纠正的证明7 7、将变更制度化、将变更制度化v下面对简单测量系统的推荐实施方法下面对简单测量系统的推荐实施方法v介绍的范例，主要变差源是由

22、于仪器（量具介绍的范例，主要变差源是由于仪器（量具/ /设备）、人设备）、人（评价者）和方法（测量程序）造成的。（评价者）和方法（测量程序）造成的。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统19v计量型测量系统研究计量型测量系统研究指南指南v1. 确定偏倚得指南确定偏倚得指南独立样件法独立样件法v1) 取得一个样件，并且建立起与可追溯到相关标取得一个样件，并且建立起与可追溯到相关标准的参考值。如果不能得到这参考值，选择一件准的参考值。如果不能得到这参考值，选择一件落在生产测量范围中间的生产件，并将他指定为落在生产测量范围中间的生产件，并将他指定为偏倚分析的基准件。在计量实

23、验室里测量该零件偏倚分析的基准件。在计量实验室里测量该零件n10次，并计算这次，并计算这n个读值的平均值作为个读值的平均值作为“参考参考值值”。v2) 让一个评价者以正常方式测量样件让一个评价者以正常方式测量样件10次。次。v3) 结果分析结果分析数值法数值法上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统20v 4) 计算计算n个读值的平均值个读值的平均值Xv nv X xi / nv i=1v 5) 计算重复性标准差（计算重复性标准差（重复性重复性或称或称r）v重复性重复性 = max（xi）min（xi）v d2*v 式中：式中：d2*可以从可以从d2*表中查到。此时，表

24、中查到。此时，g=1，m=nv 6) 计算偏倚计算偏倚v 偏倚偏倚=观测到的平均测量值（观测到的平均测量值（ X ）参考值）参考值v 7) 计算平均值的标准误差计算平均值的标准误差bv b =r/n 上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统21v 8) 确定偏倚的确定偏倚的t统计值统计值v偏倚偏倚 bv 9) 确定置信度，一般要求为确定置信度，一般要求为95%（即（即=0.05）v 偏倚偏倚d2b(tv,1-a/2)/d2*偏倚偏倚v d2b(tv,1-a/2)/d2* v式中：、式中：、d2、d2*可以从可以从d2*表中查到。表中查到。vtv,1-a/2可以利用标准分

25、布表中查到。可以利用标准分布表中查到。v如果如果0落在偏倚值附近的落在偏倚值附近的置信度界限内，则偏倚置信度界限内，则偏倚在水准上是可接受的。就是在水准上是可接受的。就是0落在落在“+”、“-”之间，之间，可接收，否则拒收。可接收，否则拒收。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统22v造成过大的偏倚的原因造成过大的偏倚的原因;v仪器需要校准仪器需要校准v不适当的校准或调整不适当的校准或调整v仪器、设备或夹具磨损仪器、设备或夹具磨损v仪器质量不良仪器质量不良v基准的磨损或损坏基准的磨损或损坏 v线性误差线性误差v使用了错误的量具使用了错误的量具v不同的测量方法不同的测量

26、方法作业准备、技巧作业准备、技巧v测量的特性不对测量的特性不对 v变形（量具或零件）变形（量具或零件）v环境环境温度、湿度、振动、清洁温度、湿度、振动、清洁v错误的假设，应用的常数不对错误的假设，应用的常数不对v应用应用零件的数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）零件的数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）v在校准过程所使用的测量程序（如：使用在校准过程所使用的测量程序（如：使用“基准基准” ），应该尽可能地与正），应该尽可能地与正常操作的测量程序一致。常操作的测量程序一致。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统23v2确定稳定性的指南

27、确定稳定性的指南v1) 取得一样件建立起可追溯到相关标准的参考值。如果无取得一样件建立起可追溯到相关标准的参考值。如果无法取得这样件，则选择一件落在生产测量范围中间的生产法取得这样件，则选择一件落在生产测量范围中间的生产零件，作为基准样件以进行稳定性分析。希望拥有位于预零件，作为基准样件以进行稳定性分析。希望拥有位于预期测量结果的下限、上限和中限位置的三个基准件。要求期测量结果的下限、上限和中限位置的三个基准件。要求对每种基准件单独的进行测量和画控制图。对每种基准件单独的进行测量和画控制图。v2) 以一定的周期基础（每天以一定的周期基础（每天/每周）测量基准件每周）测量基准件35次，抽次，抽样

28、的数量和频率考虑因素包括重新校准或维修的频次、使样的数量和频率考虑因素包括重新校准或维修的频次、使用频次、操作条件等。用频次、操作条件等。v3) 将数据按时间顺序画在将数据按时间顺序画在XR控制图上控制图上v4) 分析控制图，如没有明显可见的特殊原因结果发生，则分析控制图，如没有明显可见的特殊原因结果发生，则表明该测量过程处于稳定状态，可接受。表明该测量过程处于稳定状态，可接受。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统24v稳定性稳定性范例范例v为了确定某一新测量仪器的稳定性是否可接受，为了确定某一新测量仪器的稳定性是否可接受，过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值

29、过程小组选取了生产过程输出范围中接近中间值的一个零件。该零件在计量测试室经的一个零件。该零件在计量测试室经n10次测量，次测量，并计算这并计算这N个读值得平均值为个读值得平均值为6.01为其参考值。为其参考值。v小组每班测量该零件小组每班测量该零件5次，共测了四周（次，共测了四周（20个子个子组）。组）。收集所有数据以后，控制图就可以做出来了（见附图)v控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没有出现明显可见的特殊原因影响。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统25上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统样本均值稳定性的均值-极差图6.36.26

30、.16.05.95.85.7UCL=6.2976.021LCL=5.74601020XX1.00.50.0UCL=1.0100.4779LCL=0样本极差稳定性的控制图分析26v造成不稳定的可能因素有：造成不稳定的可能因素有：v仪器需要校准，缩短校准周期仪器需要校准，缩短校准周期 v变形（量具或零件）变形（量具或零件）v仪器、设备或夹具的磨损仪器、设备或夹具的磨损 v仪器缺少稳健的设计或方法仪器缺少稳健的设计或方法v正常的老化或磨损正常的老化或磨损 v仪器质量不好仪器质量不好设计或符合性设计或符合性v维护保养不好维护保养不好空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁空气、动力、液体、过滤器、腐

31、蚀、尘土、清洁v基准的磨损或损坏，基准的误差基准的磨损或损坏，基准的误差v不适当的基准或调整不适当的基准或调整v不同的测量方法不同的测量方法作业准备、夹紧、技巧作业准备、夹紧、技巧v环境变化环境变化温度、湿度、振动、清洁温度、湿度、振动、清洁v错误的假设，应用的常数不对错误的假设，应用的常数不对v应用应用 零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统27v3. 确定线性的指南确定线性的指南v1)由于存在过程变差，选择由于存在过程变差，选择g5个零件，使这测量涵

32、盖个零件，使这测量涵盖这量具的整个工作量程。这量具的整个工作量程。v2)对每个零件进行对每个零件进行n10次测量，从而确定其参考值，次测量，从而确定其参考值，并确定涵盖了这量具的工作量程。并确定涵盖了这量具的工作量程。v3)让经常使用该量具的操作者测量每个零件让经常使用该量具的操作者测量每个零件m10次次（盲测法）。（盲测法）。v结果分析结果分析图示法图示法v4) 计算每个零件每次测量的偏倚，以及每个零件的偏计算每个零件每次测量的偏倚，以及每个零件的偏倚平均值倚平均值v mv 偏倚偏倚ij=Xij-Xi 偏倚偏倚= 偏倚偏倚ij /mv i=1v式中：式中：Xi第第i个零件的参考值个零件的参考

33、值v Xij第第i个零件的第个零件的第j次测量值次测量值上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统28v 5) 在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚值及在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚值及偏倚平均值。偏倚平均值。v 6) 应用以下公式，计算并画出最适合的线及该线应用以下公式，计算并画出最适合的线及该线的置信度区间。的置信度区间。v 对最适合的线，用公式：对最适合的线，用公式：v Yi=aXi+bv 式中：式中：Xi 第第i个零件的参考值个零件的参考值v Yi 第第i个零件的偏倚平均值个零件的偏倚平均值v 7) 计算斜率计算斜率av a = xy-1/gm x yv x

34、2-1/gm(x)2上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统29v 8) 计算中心计算中心bv b= y-ax = 中心中心 式中：式中：y =yi/g v x =xi/g g为零件数量为零件数量v 9) 对于已知的对于已知的Xo，置信度区间为：置信度区间为：v 1 (xo-x)2v 下限：下限： b+Xo-tgm-2,1- /2 gm + (xi-x)2 1/2 sv 1 (xo-x)2v 上限：上限：b+Xo+tgm-2,1- /2 gm + (xi-x)2 1/2 sv 式中：式中：v y2i-byi-axiyiv gm-2上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量

35、系统四、如何分析测量系统30v 10) 画出画出“偏倚偏倚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，以及线性是否可接受。观察是否存在特殊原因，以及线性是否可接受。v 如果如果“偏倚偏倚0”的整个直线都位于置信度区间以的整个直线都位于置信度区间以内，则称该测量系统的线性是可接受的。内，则称该测量系统的线性是可接受的。v 结果分析结果分析数值法数值法v 11) 如果图示法分析表示该测量系统的线性是可接如果图示法分析表示该测量系统的线性是可接受的，则以下假设应该为真：受的，则以下假设应该为真：v Ho: 0 , 斜率斜率 = 0v 如果下式成立，则不能被否定如果下式成

36、立，则不能被否定v avt s tgm2，1/2v (xj-x)2上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统31v 如果以上假设为真，则测量系统对所有的如果以上假设为真，则测量系统对所有的参考值具有相同的偏倚，这个偏倚必须为参考值具有相同的偏倚，这个偏倚必须为0，该线性才可被接受，该线性才可被接受，v Ho: 0，中心（偏倚），中心（偏倚）0 t = b tgm-2，1- /2v 1 x 2v gm + (xi-x)2 s上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统32v线性线性范例范例v 某企业对引进的一套新测量系统进行线性评某企业对引进的一套新测量

37、系统进行线性评价。在测量系统的全部工作量程内选取了五个价。在测量系统的全部工作量程内选取了五个零件，并通过测量，确定了五个零件的参考值，零件，并通过测量，确定了五个零件的参考值，然后又主评价人对每个零件测量然后又主评价人对每个零件测量12次，在分析次，在分析中中,零件是随机抽取的，从而减少评价人零件是随机抽取的，从而减少评价人(测量测量员员)对测量中偏倚的记忆。对测量中偏倚的记忆。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统33 零件参考值零件参考值测量次数测量次数12.0024.0036.0048.00510.0012.705.105.807.609.1022.503.9

38、05.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统34 零件参考值零件参考值偏倚偏倚12.0024.0036.0048.00510.0

39、010.71.1-0.2-0.4-0.920.5-0.1-0.3-0.3-0.730.40.2-0.1-0.2-0.540.51.0-0.1-0.3-0.750.7-0.20.0-0.2-0.660.3-0.10.1-0.2-0.570.5-0.10.0-0.2-0.580.5-0.10.1-0.3-0.590.4-0.10.4-0.2-0.5100.4-0.10.3-0.5-0.8110.60.10.0-0.4-0.7120.4-0.20.1-0.3-0.6偏倚平均值偏倚平均值0.4916670.4916670.125-0.29167 -0.61667上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量

40、系统四、如何分析测量系统35Y=0.7367-0.1317xv v 1-v 0- 偏倚偏倚=0 偏偏 回归回归 95% 倚倚 置信度区置信度区间间v *偏倚平均偏倚平均值值 -1-v 2 4 6 8 10上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统36v线性的接受准则：线性的接受准则：v1.图示法图示法v为使测量系统线性可被接受，如果为使测量系统线性可被接受，如果“偏倚偏倚=0”的整个直线的整个直线都位于置信度的区间以内，则称该测量系统的线性是可以都位于置信度的区间以内，则称该测量系统的线性是可以接受的。接受的。v2.数值法（计算法）数值法（计算法） vA、 对测量重要特性

41、的系统，线性对测量重要特性的系统，线性%5%可接受。可接受。vB、对测量一般特性的系统，线性、对测量一般特性的系统，线性%10%可接受。可接受。vC、 线性线性%10%时，该测量仪器不可接受。时，该测量仪器不可接受。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统37v造成线性误差的可能原因有：造成线性误差的可能原因有：v仪器需要校准，缩短校准周期仪器需要校准，缩短校准周期 v应用了错误的量具应用了错误的量具v仪器、设备或夹具的磨损仪器、设备或夹具的磨损 v维护保养不好维护保养不好空气、动力、液体、过滤器、空气、动力、液体、过滤器、 腐蚀、腐蚀、 尘土、清洁尘土、清洁 v错误的

42、假设，应用的常数不对错误的假设，应用的常数不对v基准的磨损或损坏，基准的误差基准的磨损或损坏，基准的误差最小最小/最大最大v不适当的校准（没有涵盖操作范围）不适当的校准（没有涵盖操作范围）v仪器质量不好仪器质量不好设计或符合性设计或符合性 v仪器缺少稳健的仪器设计或方法仪器缺少稳健的仪器设计或方法v不同的测量方法不同的测量方法作业准备、夹紧、技巧作业准备、夹紧、技巧v随着测量尺寸不同，（量具或零件）变形量不同随着测量尺寸不同，（量具或零件）变形量不同v环境环境温度、湿度、振动、清洁温度、湿度、振动、清洁v应用应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视零件数量、位置、操作者技能、

43、疲劳、观测误差（易读性、视差）差）上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统38v4. 确定重复性和再现性的指南确定重复性和再现性的指南v平均值和极差法（平均值和极差法（XR）是一种可同时对测量系统提）是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的估计值的研究方法。与极差法不供重复性和再现性的估计值的研究方法。与极差法不同，这方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的同，这方法允许将测量系统的变差分解成两个独立的部分：重复性和再现性，但不能确定它们两者的相互部分：重复性和再现性，但不能确定它们两者的相互作用。作用。v分析方法忽略了零件内变差。分析方法忽略了零件内变差。v分析技术

44、是以统计稳定为前提的。分析技术是以统计稳定为前提的。v再现性一般认为是评价人的变差，但如果使用多台夹再现性一般认为是评价人的变差，但如果使用多台夹具，再现性也包括了夹具间的变差。具，再现性也包括了夹具间的变差。v为了获得结果中最低限度的置信度水准，产生极差的为了获得结果中最低限度的置信度水准，产生极差的总数要总数要15个。尽管数据表格只能容纳个。尽管数据表格只能容纳10个零件，但个零件，但不局限于不局限于10个。对于任何统计技术来说，样本数量越个。对于任何统计技术来说，样本数量越多，抽样变差越小，产生风险也越小。多，抽样变差越小，产生风险也越小。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、

45、如何分析测量系统39v 重复性和再现性研究：重复性和再现性研究：v取得一个能代表过程变差实际或预期范围的取得一个能代表过程变差实际或预期范围的样本，取样本零件数样本，取样本零件数n5个零件的样本。个零件的样本。v测量前，将零件从测量前，将零件从1n个零件进行编号，但个零件进行编号，但零件编号不要让评价人看到（盲测）。零件编号不要让评价人看到（盲测）。v让评价人以随机顺序测量让评价人以随机顺序测量n个零件。个零件。v不要让评价人之间相互知道他们的测量读数。不要让评价人之间相互知道他们的测量读数。v按表格进行填写、计算。按表格进行填写、计算。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析

46、测量系统40量具重复性和再现性量具重复性和再现性范例范例评价人评价人/ /测量次测量次数数平均值平均值1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101 1A 1A 10.29 0.29 -0.56 -0.56 1.34 1.34 0.47 0.47 -0.80 -0.80 0.02 0.02 0.59 0.59 -0.31 -0.31 2.26 2.26 -1.36 -1.36 0.1 0.1 2 22 20.41 0.41 -0.68 -0.68 1.17 1.17 0.50 0.50 -0.92 -0.92 -0.11 -0.11 0.75 0.75 -0.20 -0.20

47、 1.99 1.99 -1.25 -1.25 0.1 0.1 3 33 30.64 0.64 -0.58 -0.58 1.27 1.27 0.64 0.64 -0.84 -0.84 -0.21 -0.21 0.66 0.66 -0.17 -0.17 2.01 2.01 -1.31 -1.31 0.20 0.20 4 4平均值平均值0.447 0.447 -0.607 -0.607 1.260 1.260 0.537 0.537 -0.853 -0.853 -0.100 -0.100 0.667 0.667 -0.227 -0.227 2.087 2.087 -1.307 -1.307 Xa=0

48、.19Xa=0.195 5极差极差0.35 0.35 0.12 0.12 0.17 0.17 0.17 0.17 0.12 0.12 0.23 0.23 0.16 0.16 0.14 0.14 0.27 0.27 0.11 0.11 Ra=0.1Ra=0.16 6B 1B 10.08 0.08 -0.47 -0.47 1.19 1.19 0.01 0.01 -0.56 -0.56 -0.20 -0.20 0.47 0.47 -0.63 -0.63 1.80 1.80 -1.68 -1.68 0.0 0.0 7 72 20.25 0.25 -1.22 -1.22 0.94 0.94 1.03 1

49、.03 -1.20 -1.20 0.22 0.22 0.55 0.55 -0.08 -0.08 2.12 2.12 -1.62 -1.62 0.1 0.1 8 83 30.07 0.07 -0.68 -0.68 1.34 1.34 0.20 0.20 -1.28 -1.28 0.06 0.06 0.83 0.83 -0.34 -0.34 2.19 2.19 -1.50 -1.50 0.0 0.0 9 9平均值平均值0.133 0.133 -0.790 -0.790 1.157 1.157 0.413 0.413 -1.013 -1.013 0.027 0.027 0.617 0.617 -0.

50、350 -0.350 2.037 2.037 -1.600 -1.600 Xb=0.060.070 0.070 -1.220 -1.220 0.940 0.940 0.010 0.010 -1.280 -1.280 -0.200 -0.200 0.470 0.470 -0.630 -0.630 1.800 1.800 -1.680 -1.680 1010极差极差0.18 0.18 0.75 0.75 0.40 0.40 1.02 1.02 0.72 0.72 0.42 0.42 0.36 0.36 0.55 0.55 0.39 0.39 0.18 0.18 Rb=0.51111C 1C 10.

51、04 0.04 -1.38 -1.38 0.88 0.88 0.14 0.14 -1.46 -1.46 -0.29 -0.29 0.02 0.02 -0.46 -0.46 1.77 1.77 -1.49 -1.49 -0.2 -0.2 12122 2-0.11 -0.11 -1.13 -1.13 1.09 1.09 0.20 0.20 -1.07 -1.07 -0.67 -0.67 0.01 0.01 -0.56 -0.56 1.45 1.45 -1.77 -1.77 -0.2 -0.2 13133 3-0.15 -0.15 -0.96 -0.96 0.67 0.67 0.11 0.11 -1

52、.45 -1.45 -0.49 -0.49 0.21 0.21 -0.49 -0.49 1.87 1.87 -2.16 -2.16 -0.2 -0.2 1414平均值平均值-0.073 -0.073 -1.157 -1.157 0.880 0.880 0.150 0.150 -1.327 -1.327 -0.483 -0.483 0.080 0.080 -0.503 -0.503 1.697 1.697 -1.807 -1.807 Xc=-0.251515极差极差0.19 0.19 0.42 0.42 0.42 0.42 0.09 0.09 0.39 0.39 0.38 0.38 0.20 0

53、.20 0.10 0.10 0.42 0.42 0.67 0.67 Rc=0.31616零件平均零件平均值值0.169 0.169 -0.851 -0.851 1.099 1.099 0.367 0.367 -1.064 -1.064 -0.186 -0.186 0.454 0.454 -0.360 -0.360 1.940 1.940 -1.571 -1.571 X=0.0X=0.0Rp=3.5Rp=3.51717R = (Ra+Rb+Rc)/R = (Ra+Rb+Rc)/评价人数评价人数 = 0.184+0.513+0.328)/3=0.3417 = 0.184+0.513+0.328)/

54、3=0.3417R=3.4R=3.41818XDIFF=X max-Xmin = 0.193-(-0.2543)=0.44461919UCLR = RD4 = 0.34172.58 = 0.881641零件编号和名称：零件编号和名称： 量具名称：量具名称：测量参数：测量参数： 量具编号：量具编号：尺寸规格：尺寸规格： 量具类型：量具类型：来自数据：来自数据：R=0.3417 XDIFF=0.4446 Rp=3.511日期：日期：执行人：执行人：测量系统分析测量系统分析%总变差总变差重复性重复性设备变差（设备变差（E.V) 试验次数试验次数 K1 2 0.8862EV=RK1=0.34170.5

55、908=0.20188 3 0.5908%AV=100EV/TV=1000.20188/1.14610 =17.62%再现性再现性评价人变差（评价人变差（A.V)AV= ( XDIFFK2)2- (EV2nr) 评价人数评价人数 2 3 = 0.22963 K2 0.7071 0.5231%AV=100AV/TV=20.04%重复性和再现性重复性和再现性(GRR)GRR= EV2+AV2 =0.30575% GRR =100GRR /TV=26.68%零件变差零件变差(PV) 零件数零件数 2 3 4 5 6PV=Rpk3=1.10456 K3 0.7071 0.5231 0.4467 0.4

56、030 0.3742 零件数零件数 7 8 9 10 K3 0.3534 0.3375 0.3249 0.3146%PV=100PV/TV=96.38%总变差总变差(TV) TV= GRR2+PV2 = R0.305752+1.104562 = 1.14610ndc=1.41PV/GRR=5.0945上海伟众汽车科技有限公司42v量具的重复性和再现性报告表说明：量具的重复性和再现性报告表说明：v- 在量具重复性和再现性报告表左侧的测量系统在量具重复性和再现性报告表左侧的测量系统分析的下面，是对每个变差组成部分的计算：分析的下面，是对每个变差组成部分的计算：v 重复性或设备变差（重复性或设备变差

57、（EV或或E）是由极差平均值）是由极差平均值（R）乘以一个常数）乘以一个常数K1来决定的。来决定的。K1取决于量具研究取决于量具研究中的测量次数，中的测量次数，K1为为d2*的倒数。的倒数。d2*查表得到，查表查表得到，查表时，时，m（测量次数（测量次数2或或3次），次），g（零件数量评价人（零件数量评价人的人数）。的人数）。vK1=1/ d2* E=R1/d2*上海伟众汽车科技有限公司=四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统43v 再现性或评价人变差（再现性或评价人变差（AV或或A）是由评价人平均）是由评价人平均值的最大差值（值的最大差值（XDIFF=Xmax-Xmin）乘以一个常数）乘以

58、一个常数K2来决定的。来决定的。v K2取决于评价人的人数，其值为取决于评价人的人数，其值为d2*的倒数。的倒数。vd2*查表得到，查表时，查表得到，查表时，m为评价人数，为评价人数，2或或3，v g=1（因为只有一个极差计算）（因为只有一个极差计算）v AV= （XDIFF K2）2 -EV2 /nr v 注：由于评价人变差被包含在设备变差中，因此必须注：由于评价人变差被包含在设备变差中，因此必须通过减去设备变差的一个分数来对其进行调整。通过减去设备变差的一个分数来对其进行调整。v 式中：式中：n为零件数量，为零件数量，r为测量次数。为测量次数。v 当计算当计算AV时，如根号下所得的数值为负

59、数时，则时，如根号下所得的数值为负数时，则AV=0。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统44v重复性和再现性（重复性和再现性（GRR或或m）的计算为设备变差的平方）的计算为设备变差的平方加上评价人变差的平方，然后再开根号而得。加上评价人变差的平方，然后再开根号而得。v即：即： GRR= EV2+AV2v M2= E2+A2v零件的变差（零件的变差（PV或或P）是由零件平均值的极差（）是由零件平均值的极差（RP）乘）乘以一个常数以一个常数K3来决定的。来决定的。K3取决于测量零件的数量，其值取决于测量零件的数量，其值为为d2*的倒数。的倒数。v PV= RpK3 v

60、d2* 查表得到，查表时，查表得到，查表时，m(零件数量零件数量) P= Rp .1/ d2* g=1，（因为只有一个极差计算）。，（因为只有一个极差计算）。上海伟众汽车科技有限公司四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统45v总变差（总变差（TV或或T）是加总了重复性和再现性变差的）是加总了重复性和再现性变差的平方与零件变差的平方，在开根号而得到，即：平方与零件变差的平方，在开根号而得到，即：v TV= GRR2+PV2 T2=M2+P2v 如果已知该过程变差，且它的值是以如果已知该过程变差，且它的值是以6为基础，为基础，则可用它来代替从量具研究数据中计算得到的总研究则可用它来代替从量具研究数据中计算得到的总研究变差（变差（TV），也就是说，可通过以下两个