MSA测量系统分析复杂测量系统的实践

1、测量系统分析（MSA）复杂测量系统的实践-第一节复杂的或非重复的测量系统的实践引言本参考手册的重点是针对每个零件能重复读数的测量系统，但并不是所有的测量系统都有这种特性，例如：破坏性测量系统零件随着使用/试验变化的系统；例如，发动机或变速器测功机试验下面是一些测量系统分析方法的例子，包括本手册中前面未讨论的系统。这里不打算全面列出覆盖各种型式的测量系统，而只是给出不同方法的例子。如果本手册所关注的不适用于你所具有的测量系统，建议你求助于有能力的统计资源。非重复的测量系统案例一一非破坏性测量系统示例零件不为测量过程所改变；即测量系统是非破坏性的 并且附于如卜零件（样本）：静态特性，或 一直稳定的

2、状态（变化）特性。用于非初次使用的车辆/传动系的车辆测功机用计量数据的泄漏试验该个性（性质）的保存寿命已知，并延续超过预期的 研究时期，即，在预期的使用期间，被测特性不发生 改变。案例一一破坏性测量系统示例试验台生产线终端V发动机试验台V变速器试验台V车辆测功机有定性数据的泄漏试验盐雾口射/湿度间重力计其他非重复的测量系统自动化的不允许重复的在线测量系统破坏性焊接试验破坏性电镀试验本章中所描述的研究图和不同的案例如下:稳定性研究案例S1S2S3S4S5零件不为测量过程所改变；即测量系统是非破坏性的 并且用于具有如下特性的零件（样本）静态特性，或 一直稳定的动态（变化）特性VV该特性（性质）的保

3、存寿命已知，并延续超过预期的 研究时期，即，在预期的使用期间，被测特性不发生 改变VV破坏性测量系统VV非重复的测量系统VV试验台V变异性研究案例V1V2V3V4V5V6V7V8V9零件不为测量过程所改变；即测量系统是非破坏性的 并且用于具有如下特性的零件（样本）静态特性，或 一直稳定的动态（变化）特性V是有P2仪器的上述测量系统V破坏性测量系统VV非重复性测量系统VV具有动态特性的测量系统，V7V7VVVV是有P3仪器的上述测量系统V表14:基于测量系统形式的方法第二节稳定性研究S1:单个零件，每循环单一测量应用：a）零件不为测量过程所改变的测量系统，即测量系统是非破坏性的并且用于具有如下特

4、性的零件（样本）：V静态特性，或V 一直稳定的动态（变化）特性b）该特性（性质）的保存寿命已知，并延续超过预期的研究时期，就是说，在预期的 使用期间，被测特性不发生改变。假设：在预期的特性（性质）范围内，测量系统具备线性响应已知（形成文件的）零件（样本）覆盖该特性过程变差的预期范围。采用X&mR图分析：确定测量系统的稳定性V比较标绘点和控制限制V看趋势（仅X图）比较 %=%; （总测量误差）和由变异性分析（见下节）得出的重复性估计如果已知基准值确定偏倚：偏彳e = x -基准值S2： n3个零件，每循环每个零件单一测量应用：a）零件不为测量过程所改变的测量系统，即测量系统是非破坏性的并且用于具

5、有如下特性的零件（样本）：V静态特性，或V 一直稳定的动态（变化）特性b）该特性（性质）的保存寿命已知，并延续超过预期的研究时期，就是说，在预期的 使用期间，被测特性不发生改变。假设：在预期的特性（性质）范围内，测量系统具备线性响应已知（形成文件的）零件（样本）覆盖该特性过程变差的预期范围。采用Z, R图分析，此处zi =xi -Ui式中一一Ui是（基准）标准值或者由零件（样本）大量连续读数平均值确定的值。确定测量系统的稳定性V比较标绘点与控制限;v查找趋势（仅z图）R比较 e 一 乃*和由变异性分析得出的重复性估计QE。若已知基准值则确定偏倚：偏倚=x -基准值若采用了 n 3个零件则确定性

6、。零件（样本）必须覆盖特性的预期范围。每个零件（样本）应单独分析偏倚和重复性。用在第三章第二节讨论的线性分析量化线性。如果在研究中使用多于一台仪器，确定这些仪器的一致性（变差均匀性），例如采用F检验，Bartlett检验，Levene检验等。S3:从稳定过程中的大量取样应用：测量系统必须评定均匀独立同等分布的取样，（iid）（收集并隔离）。单个零件（样本）的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性的测量系统。假设：特性（性质）的保存寿命已知并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性（性质）的过程变差的预期范围；在该特性（性质）的预期

7、范围上测量系统的线性已知（形成文件的）（如果响应是非线性则应相应地校正读数）分析：通过对n 30个零件的能力研究确定总变异性（这种初步研究也应用于验证样本的一致性，即所有零件（样本）来自单峰分布）。的=晶程+峭1量系统每个时间周期从隔离的样本中测量一个或多个零件，使用带有由能力研究确定的控制限的X&R或X&mR图。比较标绘点和控制限；查看趋势因为这些零件（样本）不会变化（一个隔离样本），任何不稳定性迹象将归因于该测量系统的变化。S4:分割样本（通用），每循环单一样本应用：零件（样本）各个部分的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性测量系统。假设：特性（性质）的保存寿命已知并延续超过预

8、期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性（性质）的过程变差的预期范围；这些样本被分成m部分。M=2时常称为试验一再试验研究。 分析：极差图以跟踪（与“批内” 一致性相混淆的）测量的一致性。 TOC o 1-5 h z 比较ae = %;和由变异性分析得出的重复性估计住。222上边界研究：=aE +仃btwn控制图跟踪生产过程的一致性S4：用于不同批连续的（同类）成对零件一S4a该研究同S4一样，用于不同批次连续的（同类）成对零件。 22 , 2, 2它是一个上边界研究，因为 -e =E . ；-btwn - lotsS5:试验台在这种情况下，多台测量

9、仪器（试验台） 评价连续产品流的同一特性。产品流随机分配到各试验台。S5a：计数响应用P图进行分析：确定试验台之间（结论）的一致性：包括各试验台结果的一张图表；确定各台内的稳定性：各台单独的图表。采用P&mR图分析整个系统的稳定性，这里的P是在某给定工作日内所有试验台的平均值。S5b:计量数据响应用方差分析（ANOVA）和图形技术分析按时间周期计算各工作台（按特性）的 X &So确定试验台间结论的一致性：一张包括各台实验结果的X &S图表。确定各台内的稳定性：各台单独的 X &S图。比较e =， 3个零件则确定性。零件（样本）必须覆盖特性的预期范围。每个零件（样本）应单独分析偏倚和重复性。用在

10、第三章第二节讨论的线性分析量化线性。如果在研究中使用多于一台仪器，确定这些仪器的一致性（变差均匀性），例如采用F检验，Bartlett检验，Levene检验等。S3:从稳定过程中的大量取样应用：测量系统必须评定均匀独立同等分布的取样，（iid）（收集并隔离）。单个零件（样本）的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性的测量系统。假设：特性（性质）的保存寿命已知并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性（性质）的过程变差的预期范围；在该特性（性质）的预期范围上测量系统的线性已知（形成文件的）（如果响应是非线性则应相应地校正读数）分析：

11、通过对n 30个零件的能力研究确定总变异性（这种初步研究也应用于验证样本的一致性，即所有零件（样本）来自单峰分布）。& =端程+域|量系统每个时间周期从隔离的样本中测量一个或多个零件，使用带有由能力研究确定的控制限的X&R或X&mR图。比较标绘点和控制限；查看趋势因为这些零件（样本）不会变化（一个隔离样本），任何不稳定性迹象将归因于该测量系统的变化。S4:分割样本（通用），每循环单一样本应用：零件（样本）各个部分的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性测量系统。假设：特性（性质）的保存寿命已知并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该

12、特性（性质）的过程变差的预期范围；这些样本被分成m部分。M=2时常称为试验一再试验研究。 分析：极差图以跟踪（与“批内” 一致性相混淆的）测量的一致性。 TOC o 1-5 h z 比较%= Rd2和由变异性分析得出的重复性估计保。 _2_2_2上边界研允：仃e 一仃E仃btwn控制图跟踪生产过程的一致性S4：用于不同批连续的（同类）成对零件一S4a该研究同S4一样，用于不同批次连续的（同类）成对零件。2222它是一个上边界研究，因为 限eE +仃btwn +%otsS5:试验台在这种情况下，多台测量仪器（试验台） 评价连续产品流的同一特性。产品流随机分配到各试验台。S5a：计数响应用P图进行

13、分析：确定试验台之间（结论）的一致性：包括各试验台结果的一张图表；确定各台内的稳定性：各台单独的图表。采用P&mR图分析整个系统的稳定性，这里的P是在某给定工作日内所有试验台的平均值。S5b:计量数据响应用方差分析（ANOVA）和图形技术分析按时间周期计算各工作台（按特性）的 X &So确定试验台间结论的一致性：一张包括各台实验结果的X &S图表。确定各台内的稳定性：各台单独的 X &S图。定量表示试验台间的一致性 （变差的均匀性）；例如，采用F检3叙、BartlettJIANY ANLevene检验等。通过比较试验台平均值，确定所有试验台是否在同一目标上；例如采用单向方差分析。如果存在任何差

14、别，通过采用例如Tukey的T检验来分离“不同的试验台。一第三节 变异性研究所有描述性的研究在本质上都是通过计算的形式来描述研究期间的测量系统（包括环境效应）。由于测量系统要用于作出有关产品、过程或服务的未来判定，对测量系统作出分析 结论是需要的。从计算的到分析的结果转变需要专业知识和专门技能来：保证这种研究的设计和实施考虑到所有预期的测量变差源。按照预期用途、环境、控制、保养等分析结果（数据）。V1 :标准GRR研究这些研究包含在本参考手册内。这些研究包括图形分析和数值分析。V1a极差法（R&R）V1b 极差法（R&R和零件内）V1c 方差法V1d改进的方差分析/极差法V2: p 2台仪器的

15、多重读数这里允许多台仪器的比较应用：a）零件不为测量过程所改变的测量系统，即测量系统是非破坏性的并且用于具有如下特性的零件（样本）：静态特性，或一直稳定的动态（变化）特性假设：该特性（性质）的保存寿命已知，并延续超过预期的研究时期，就是说，在预期的使用期间，被测特性不发生改变。零件（样本）覆盖该特性过程变差的预期范围。采用Grubb （或ThomPson）估计分析：过程变异性；仪器变异性=重复性置信区间的计算是可得到的。V3 :平分样本（m=2）应用：零件（样本）各个部分的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性测量系统，也可用于分析测量系统的动态特性。假设：特性（性质）的保存寿命已知

16、并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性（性质）的过程变差的预期范围；样本被分成m部分。M=2时常称为试验一再实验研究采用回归技术分析：用误差估计重复性：aE =仃e线性（通过比较估计线和 45线）V3a V3用于连续成对的零件该研究同V3 一样，用于连续的成对零件而不是平分样本。该研究用于不破坏测量特性 零件就不能被分割的场合。这是上边界分析：;e -二e ,二btwnV4 一分割样本（通用）应用：零件（样本）各个部分的测量不重复进行，因此该研究可用于破坏性和非重复性测量系统，也可用于分析测量系统的动态特性。假设：特性（性质）的保存寿命

17、已知并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用和/或储存期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性（性质）的过程变差的预期范围；把样本分成 m部分，这里m对2, 3求余数恒为0; m2 （如m=3, 4, 6, 9, ） 分析：标准GRR技术。包括图形；方差分析一随机化的分组设计（双向方差分析）。V4a V4用于不同批中连续（同类的）成对的零件该研究同V4 一样，用于不同批连续的（同类）成对零件而不是分割样本。该研究用于不破坏测量特性零件就不能被分割的场合。这是上边界分析： aE Me十零件十。批下述研究件假定零件（样本）特性（性质）是动态的：V5 :与V1 一样用于稳定化的零件用于研究的零件用基于工程知识和专门技术的过程达到稳定状态；例如，磨合过的发动机与“初次使用的”发动相比较就是稳定化的零件。V6:时间序列分析假设：在规定的时间间隔内重复读数；特性（性质）的保存寿命已知并延续超过预期的研究时期，即在预期的使用期间被测特性不改变；这些零件（样本）覆盖该特性的过程变差的预期范围；通过确定各样本零件的衰变模型分析：- E