MSA测量系统分析1

1、 测量系统分析 - PAGE 25 -第一章 通用测量系统指南MSA目的： 选择各种方法来评定测量系统的质量。被检产品特性检验测量数据测量结果果输 入输 出赋值过程 受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件 活动：测量、分析、校正适用范围：用于对每一零件件能重复读数数的测量系统统。测量和测量过程程：赋值给具体事物物以表示它们们之间关于特特殊特性的关关系；赋值过程定义为为测量过程；赋予的值定义为为测量值；测量过程看成一一个制造过程程，它产生数数字（数据）作作为输出。量 具：任何用来获得测测量结果的装装置；经常用用来特指在车车间的装置；包括用来测测量合格不不合格的装置置。测量系统：用来对被测特性性赋

2、值的操作作、程序、量具、设备、软件、以及操作人人员的集合；用来获得测测量结果的整整个过程。测量变差：多次测量结果变变异程度；常用m表示；也可用测量过程程过程变差RR&R表示。注：测量过程（数据据）服从正态态分布；R&R=5.115m99%R&R=5.115m表征测量数据的的质量最通用用的统计特性性是偏倚和方方差。所谓偏偏倚特性，是是指数据相对对标准值的位位置，而所谓谓方差的特性性，是指数据据的分布。测量系统质量特特性：测量成本；测量的容易程度度；最重要的是测量量系统的统计计特性。常用统计特性：重复性（针对同一人，反反映量具本身身情况）再现性（针对不同人，反反映测量方法法情况）稳定性偏倚线性（针

3、对不同尺寸寸的研究）注：对不同的测测量系统可能能需要有不同同的统计特性性（相对于顾顾客的要求）。测量系统对其统统计特性的基基本要求：测量系统必须处处于统计控制制中；测量系统的变异异必须比制造造过程的变异异小；变异应小于公差差带；测量精度应高于于过程变异和和公差带两者者中精度较高高者（十分之之一）；测量系统统计特特性随被测项项目的改变而而变化时，其其最大的变差差应小于过程程变差和公差差带中的较小小者。评价测量系统的的三个问题：有足够的分辨力力；（根据产产品特性的需需要）一定时间内统计计上保持一致致（稳定性）；在预期范围（被被测项目）内内一致可用于于过程分析或或过程控制。这些问题的确定定同过程的变

4、变差联系起来来是很有意义义的。长期存存在的把测量量误差只作为为公差范围百百分率来报告告的传统，是是不适应汽车车行业的发展展的。评价测量系统的的试验：确定该测量系统统是否具有满满足要求的统统计特性；发现哪种环境因因素对测量系系统有显著的的影响；验证统计特性持持续满足要求求（R&R）。应考虑使用盲测测，还要考虑虑试验成本、时时间。程序文件要求：示例；选择待测项目和和环境规范；规定收集、记录录、分析数据据的详细说明明；关键术语和概念念可操作的定定义、相关标标准说明、明明确授权。 包括：aa. 评定，b. 评定机构构的职责，cc. 对评定定结果的处理理方式及责任任第二章 分析/评定测量系系统的方法测量

5、系统变差的的类型： 偏 倚重 复 性性再 现 性性稳 定 性性 线 性性测量系统研究可可提供：接收新测量设备备的准则；一种测量设备与与另一种的比比较；评价怀疑有缺陷陷的量具的根根据；维修前后测量设设备的比较；计算过程变差，以以及生产过程程的可接收性性水平；作出量具特性曲曲线（GPCC）的必要信信息。GPCC指示接收某某一真值零件件的概率。偏 倚：基准值偏倚观测的平均值定义： 是测量结果果的观测平均均值与基准值值的差值。 又称为“准准确度”。注：基准值可通通过更高级别别的测量设备备进行多次测测量取平均值值。确定方法：在工具室或全尺尺寸检验设备备上对一个基基准件进行精精密测量；让一位评价人用用正被

6、评价的的量具测量同同一零件至少少10次；计算读数的平均均值。偏倚原因：基准的误差；磨损的零件；制造的仪器尺寸寸不对；仪器测量非代表表性的特性；仪器没有正确校校准；评价人员使用仪仪器不正确。重复性：重复性定义： 是由一个评评价人，采用用一种测量仪仪器，多次测测量同一零件件的同一特性性时获得的测测量值变差。 测量过程程的重复性意意味着测量系系统自身的变变异是一致的的。确定方法：采用极差图；如果极差图受控控，则仪器变变差及测量过过程在研究期期间是一致的的；重复性标准偏差差或仪器变差差距(e)的估计为为Rd；仪器变差或重复复性将为5.15Rd 或4.655 R；（d依赖于试验验次数及零件件乘以评价人人

7、数量从表中中查处） 注（假定定为两次重复复测量，评价价人数乘以零零件数量大于于15）此时代表正态分分布测量结果果的99。极差图失控：应调查识别为失失控的点的不不一致性原因因加以纠正；例外：当测量系系统分辨率不不足时。再现性：操作者B操作者C操作者A再现性定义： 是由不同的的评价人，采采用相同的测测量仪器，测测量同一零件件的同一特性性时测量平均均值的变差。确定方法：确定每一评价人人所有平均值值；从评价人最大平平均值减去最最小的得到极极差(R0)来估计；再现性的标准偏偏差(0)估计为R0d；再现性为5.115R0d或3.65 R0；代表正态分布测测量结果的999%。由于量具变差影影响了该估计计值，

8、必须通通过减去重复复性部分来校校正。稳定性：稳定性时间2时间1定义： 是测量系统统在某持续时时间内测量同同一基准或零零件的单一特特性时获得的的测量值总变变差。 稳定性有两两个概念一个个是上面的概概念，另一个个是统计稳定定性。统计稳稳定性是测量量系统稳定的的基础，统计计稳定性同样样可以应用到到重复性、偏偏倚、一般过过程等。 统计稳定性性结合专业知知识，允许我我们预测将来来的过程性能能。如果不了了解一个测量量过程控制状状态的数据，而而只有重复性性、再现性等等的数字对于于将来的性能能没有任何意意义。在不知知道测量系统统的稳定状态态时，评价该该系统的重复复性、再现性性可能弊大于于利。 分析稳定性性时，

9、时间是是重要因素，但但更重要的因因素是在稳定定性分析期间间内系统外部部的条件。因因此，没有专专业知识，不不可能确定用用于稳定性分分析的时间表表。 应努力使产产生不稳定的的条件不敏感感，当评价测测量系统的统统计稳定性时时，必须考虑虑到系统试验验寿命周期间间会遇到的预预期环境、使使用者、零件件及方法。 推荐使用控控制图来确定定统计稳定性性。没有必要要计算测量系系统稳定性的的数值。系统统的改进可在在图上看出来来。改进的形形式可能是排排除特殊原因因，可视为便便窄了控制限限等。线 性：定义： 是在量具预预期的工作范范围内，偏倚倚值的差值。 基准值基准值偏倚较小偏倚较大观测的平均值观测的平均值范围的较低部

10、分分范围的较高部分分观测的平均值 注：在量程范围内，偏偏倚不是基准准值的线性函函数。不具备线性的测测量系统不是是合格的，需需要校正。 无偏偏倚有偏倚 基准值确定方法：在测量仪器的工工作范围内选选择一些零件件；被选零件的偏倚倚由基准值与与测量观察平平均值之间的的差值确定；最佳拟合偏倚平平均值与基准准值的直线的的斜率乘以零零件的过程变变差是代表量量具线性的指指数；将线性乘以1000然后除以以过程变差得得到“%线性”。非线性原因：在工作范围上限限和下限内仪仪器没有正确确校准；最小或最大值校校准量具的误误差；磨损的仪器；仪器固有的设计计特性。拟合优度可用用来推断偏倚倚与基准值之之间的关系。但但线性是由

11、最最佳拟合直线线的斜率而不不是拟合优度度（R2）的值确定定的。一般地地，斜率越低低，量具线性性越好；相反反斜率越大，量量具线性越差差。零件间变变差：定义： 零件间固固有的差异； 不包含测测量的变差。确定方法：使用均值控制图图：子组平均值反映映出零件间的的差异；零件平均值的控控制限值以重重复性误差为为基础，而不不是零件间的的变差；没有一个子组平平均值在这些些限值之外，则则零件间变差差隐蔽在重复复性中，测量量变差支配着着过程变差，如如果这些零件件用来代表过过程变差，则则此测量系统统用于分析过过程是不可接接受的；如果越多的平均均值落在限值值之外，该测测量越有用。 （注：非受控，550以上为为好；即：

12、RR图受控，XX图大部分点点在界外）测量系统标准差差： m= ( + )零件之间标准偏偏差的确定： 可由测测量系统研究究的数据或由由独立的过程程能力研究决决定。确定每一零件平平均值；找出样品平均值值极差(RP)；零件间标准偏差差(P)估计为RPd；零件间变差PVV为5.15RRPd或3.65 RP；代表正态态分布的999测量结果果。总过程变差标准准偏差：t= ( + ) ； 则则 零件间标标准偏差：P ( - ) ；与测量系统重复复性及再现性性相关的容差差的百分比RR&R为5.155*容差100；产品品尺寸的分级级（数据分级级）：p/m*1.411或1.411(PV/RR&R)确定定。 PVV

13、=5.155p TV=55.15T第三章 测量系系统研究程序序准备工作：先计划将要使用用的方法；确定评价人的数数量、样品数数量及重复读读数：关键尺寸需要更更多的零件和和或试验；大或重的零件可可规定较少样样品和较多试试验；从日常操作该仪仪器的人中挑挑选评价人；样品必须从过程程中选取并代代表其整个工工作范围；仪器的分辨力应应允许至少直直接读取特性性的预期过程程变差的十分分之一；确保测量方法（即即评价人和仪仪器）在按照照规定的测量量步骤测量特特征尺寸。测量顺序：测量应按照随机机顺序；评价人不应知道道正在检查零零件的编号；研究人应知道正正在检查零件件的编号，并并相应记下数数据； 即：评价价人A，零件件

14、1，第一次次试验； 评价人B，零零件2，第二二次试验等；读数就取至最小小刻度的一半半；研究工作应由知知其重要性且且仔细认真的的人员进行；每一位评价人应应采用相同的的方法（包括括所有步骤）来来获得读数。计量型测量系统统研究指南： A. 确定稳定定性用指南：获得一样本并确确定其相对于于可追溯标准准的基准值；定期（天、周）测测量基准样品品35次；XX在 &R 或或 &SS控制图中标标绘数据；XX确定每个曲线的的控制限并按按标准曲线图图判断失控或或不稳定状态态；计算测量结果的的标准偏差并并与测量过程程偏差相比较较，确定测量量系统稳定性性是否适于应应用。确定偏倚用指南南： 独独立样本法：获取一样本并确确

15、定其相对可可追溯标准的的基准值；让一位评价人以以通常的方法法测量该零件件10次；计算这10次读读数的平均值值；通过该平均值减减去基准值来来计算偏倚： 偏偏 倚 观测平均值基基准值 过程程变差6极差 偏偏 倚偏 倚过程变差确定重复性和再再现性用指南南：常用方法：极差差法、均值和和极差法方方差分析法等等。 极差差法：极差法是一种改改进的计量型型量具研究方方法，可迅速速提供一个测测量变异的近近似值。使用两名评价人人和五个零件件进行分析：例：零件评价人A评价人B极差（AB）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10

16、平均极差（R）Ri/5=00.35/55=0.077GR&R=5.15( RR)/d*=5.155(0.077)/1.119=0.3303过程变差0.40%GR&G=1100GRR&G/过程程变差11000.303/00.40=75.5% 均值值和极差法：均值和极差法是是一种提供测测量系统重复复性和再现性性估计的数学学方法。重复性比再现性性大的原因：仪器需要维护；量具应重新设计计来提高刚度度；夹紧和检验点需需要改进；存在过大的零件件变差。再现性比重复性性大的原因：评价人需要更好好的培训如何何使用量具仪仪器和读数；量具刻度盘上的的刻度不清楚楚；需要某种夹具帮帮助评价人提提高使用量具具的一致性。研

17、究程序：取等得包含100个零件的一一个样本，代代表过程变差差的实际或预预期范围；指定评价人A、BB和C，并按按1至10给给零件编号（评评价人不能看看到数字）；如果校准是正常常程序中的一一部分，则对对量具进行校校准；让评价人A随机机测量10个个零件，由观观测人记录结结果填入第11行，让评价价人B和C随随机测量这110个零件，由由观测人记录录结果填入第第6、11行行，三人测量量时应互相不不看对方的数数据；使用不同的随机机顺序重复上上述操作过程程；数值计算：从第1、2、33行的最大值值减去它们中中的最小值；把结果记入入第5行。在在第6、7和和8行，111、12和113行重复这这一步骤，并并将结果记录

18、录在第10和和15行；把填入第5、110和15行行的数据变为为正数；将第5行的数据据相加并除以以零件数量，得得到第一个评评价人的测量量平均极差RRa。同样对第第10和155行的数据进进行处理得到到Rb和Rc；将第5、10和和15行的数数据（Ra、Rb、Rc）转记到第第17行，将将它们相加并并除以评价人人数，将结果果记为R（所所有极差的平平均值）；将R（平均值）记记入第19和和20行并与与D3和D4相乘得到控控制下限和上上限。注意：如果进行22次试验则，D3为零，D4为3.27。单个极差的上限值（UCLR）填入第19行。小于7次测量的控制下限极差值（LCLR）等于0；使用原来的评价价人和零件重重复读取任何何差大于计算算的UCLRR的读数，或或剔除那些值值并重新计算算平均值；将行（第1、22、3、6、77、8、111、12和113行）中的的值相加。把把每行的和除除以零件数并并将结果填入入表中最右边边标有“平均值 “的列内；将第1、2第33行的平均值值相加除以试试验次数。结结果填入第44行的Xa格内。对第第6，7和88；第11，112和13行行重复这个过过程，将结果果分别填入第第9和14行行的Xb，Xc格内；将第4、9和114行的平均均值中最大和和最小值填入入第18行中中适当的空格格处，确定它它们的差值，填填入第1