TS16949-MSA测量系统分析培训

1、TS16949：MSA测量系统分析培训1课程大纲纲测量系统统分析的的意义和和目的；测量系统统分析的的定义：测量系统统、量具具、测量量、测量量过程；测量系统统分析的的基础知知识：1）、测量量系统的的统计特特性：偏偏倚、重复性、再现性性、稳定定性、线线性、分辨力2）、理想想的测量量系统计量型测测量系统统的分析析方法1）偏倚2）稳定性性3）线性4）重复性性和再现现性（R&R）计数型测测量系统统的分析析方法1）小样法法2）大样法法3）、测量量系统的的共同特特性4）、测量量系统的的评定步步骤和准准备2测量的重重要性人机机法法环环测量合格原料过程活动动测量结果不合格如果测量量出现问问题，那那么合格格的产品

2、品可能被被判为不不合格，不合合格的产产品可能能被判为为合格，此时便便不能得得到真正的产品品或过程程特性。因此，要要保证测测量结果果的准确确性和可可信度。3测量误差差Y =x+测量值真值+测量误差差戴明说没没有真一致值的存在在45测量误差差的来源源分辨能力力精密度准确度(重复性)(偏差)损坏不同仪器器和夹具具间的差差异不同使用用人员的的差异使用不同同的方法法所造成成差异不同环境境所造成成的差异异(再现性)测量的变变异说明明工件+(零件)仪器+(量具)弹性变形形清洁度溯源性隐藏的几何形状状制造设计维护测量系标准统稳定性振动热膨胀照明压力温度经验培训理解体力温度变异性环境人员6为什么要要进行测测量系

3、统统分析即使量具具经过检检定或校校准，由由于人、机、料料、法、环、测测等五方面面的原因因，会带带来测量量误差。检测设备备的检定定或校准准不能满满足实际际测量的的需要。满足QS9000、ISO/TS16949标准的要要求：ISO/TS16949:2009标准7.6.1规定：为为分析出出现在各各种测量量和试验验设备系统测测量结果果的变差差，必须须进行适适当的统统计研究究。此要要求必须须适用于在控制制计划中中提及的的测量系系统。这这些分析析方法以以及接收收准则的的使用必须符合合顾客的的测量系系统分析析参考手手册。采采用其他他的分析析方法和和接受准则必须须获得顾顾客的批批准。7测量系统统分析的的目的运

4、用统计计分析方方法，确确定测量量系统测测量结果果的变差差（测量误误差），了解变变差的来来源。确定一个个测量系系统的质质量，并并且为测测量系统统的改进进提供信息息。保证所用用统计分分析方法法及判定定准则的的一致性性。8测量系统统的基本本知识和和概念术语测量系统统及其统统计特性性分辨力、稳定性性、偏倚倚 、重重复性、再现性性、线性性理想的测测量系统统测量系统统的共同同特性测量系统统的评定定步骤和和准备9术语测量：赋赋值给具具体事物物以表示示他们之之间的关关系。而而赋予的值值定义为为测量值值。量具：任任何用来来获得测测量结果果的装置置，经常常用来特特指用在车车间的装装置，包包括用来来测量合合格不不合

5、格的的装置。测量系统统：用来来对被测测量特性性赋值的的操作、程序、量具、设设备、软软件以及及操作人人员的集集合。10测量系统统的组成成人操作人员员测量系统机料法环量具/测量设备备/工装被测的材材料/样品/特性操作方法法、操作作程序工作的环环境11测量系统统的统计计特性通常使用用测量数数据的统统计特性性来衡量量测量系系统的质质量：1）分辨力力2）偏倚3）重复性性4）再现性性5）线性6）稳定性性DiscriminationBiasRepeatabilityReproducibilityLinearityStability12分辨力（率）定义：指指测量系系统检出出并如实实指示被被测特性性中极小小变化

6、的的能力。传统是公公差范围围的十分分之一。建议的的要求是是总过程程6(标准偏差)的十分之之一。10T3013分辨力（率）分辨力差差12345分辨力好好1234514偏倚基准值偏倚偏倚：是是测量结结果的观测平均值与基准值的差值。基准值的的取得可可以通过过采用更高级级别的测测量设备备进行多次测测量，取取其平均均值来确定。观测平均均值15重复性重复性是是由一个评价人，采用一种测量仪器器，多次次测量同一零件的同一特性时获获得重复性真值重复性好好均值的测量值值变差。真值重复性差差均值16再现性操作者C再现性是是由不同的评价人，采用用相同的测量仪仪器，测量量同一零件的同一特性时测测量平均均值的变变差。操作

7、者B操作者A再现性再现性好好真值真值再现性差差17稳定性稳定性：是测量量系统在在某持续时间间内测量同一基准或零件件的相同特性时获获得的测测量值的的总变差差。稳定性时间2时间118线性线性是在在量具预预期的工工作范围围内，偏偏倚值的的差值：可以用整整个仪器器量程范范围内的的偏移之之差（或或偏差）的量度度来度量样本本的线性性度。如如果偏移移在整个个量程范范围内不不变，则则具有很好的的线性度度。基准值基准值观测平均均值量程观测平均均值19平线性此时线性性度是个个问题有偏倚偏移观测的无偏倚.0001.001测量单元元.01.1此时线性性度不是是个问题题均值偏移基准值.0001.001.01.1测量单元

8、元20测量系统统的分析析测量系统统的变差差类型：偏倚、重重复性、再现性性、稳定定性、线线性测量系统统特性可可用下列列方式来来描述：1）位置：稳定性性、偏倚倚、线性性。2）宽度或或范围：重复性性、再现现性。21位置和宽宽度标准值位置宽度位置宽度22理想的测测量系统统理想的测测量系统统在每次次使用时时：应只产生生“正确确”的测测量结果果。每次测量量结果总总应该与与一个标标准值相相符。一个能产产生理想想测量结结果的测测量系统统，应具有零零方差、零偏倚倚和所测测的任何何产品错误分分类为零零概率的的统计特特性。23测量系统统所应具具有的特特性测量系统统必须处处于统计计控制中中，这意意味着测测量系统统中的

9、变差只能能是由于于普通原原因而不不是由于于特殊原原因造成成的。这可称为为统计稳稳定性；测量系统统的变异异必须比比制造过过程的变变异小；变异应小小于公差差带；测量精密密应高于于过程变变差和公公差带两两者中精精度较高高者，一般来说说，测量量精度是是过程变变异和公公差带两两者中精精度较高者的十十分之一一；测量系统统统计特特性可能能随被测测项目的的改变而而变化。若真的如此，则测量量系统的的最大的的变差应应小于过过程变差差和公差带两者者中的较较小者。24测量系统统的评定定第一阶段段：明白该测测量过程程并确定定该测量量系统是是否满足足我们的的需要。主要要有二个个目的：1）确定该该测量系系统是否否具有所所需

10、要的的统计特特性，此此项必须在使用用前进行行。2）发现种种环境因因素对测测量系统统显著的的影响，例如温温度、湿度等，以决定定其使用用的环境境要求。第二阶段段：目的是在在验证一一个测量量系统一一旦被认认为是可可行的，应持续具有有恰当的的统计特特性。常见的量量具R&R分析是其其中的一一种试验验型式。25计量型测测量系统统研究26计量型测测量系统统研究作业步骤骤：（1）确定M名操作者者A、B、C，选定N个被测零零件，按1、2、，编号。被选定定零件尽尽可能反反映整个过程程的变差差。（2）测取数数据：A以随机顺顺序测取取所有数数据并记记录之，B、C在不知他他人测量量结果的的前提下下，以同同样方法测量各各

11、零件的的数据并并记录之之。（3）再以随随机顺序序重复上上述测量量r次(如23次)27=（4）数据处处理-极差计算算(1)分别计算算每个操操作者对对各个零零件进行行r次测量的的极差Raj,Rbj,Rcj;j=1,2,.,N;(2)计算每个个操作者者的平均均极差Ra,Rb,Rc,.,Rm;(3)总平均极极差R（Ra+Rb+ .+Rm) /M;(4)计算控制制限UCLR=RD4LCLR=RD3D3，D4可根据试试验次数数r查表，当r7时，D3=0。28jj值jjj值=j（5）数据处处理-均值计算算( 1)求出各人人各零件件的均值值Aj,Bj,C,.,M( 2)求出所有有人各零零件的均均X=1M(Aj

12、+Bj+C+.+M)( 3)求出各人人所有零零件的均均XA,XB,XC,.,XM例如XA=1N(A1+A2+.+AN)( 4)总均值1M(Xa+Xb+Xc.+XM)( 5)求各人均均值中最最大值与与最小值之之差，认认为XDIEF=MaxXMinX( 6)求各零件件均值中中最大值值与最小值值之差，认为RP=MaxXjMinX29111（6）结果分分析以下计算算的变差差均以99%的正态概概率为基基础，即即变差=5.15重复性EV=RK当试验次次数r=3 ,Kr=2 ,K=3 .05=4 .4530007.5（6）结果分分析重复性示示例：评价人1评价人2零件试验验121217216222021632

13、1721642142125216219121621922162163216215421621252202203平均值极差216216.31.0218218.04.0216216.31.0212212.72.0220218.34.0X216.3220218.34.0220217.34.0216215.71.0212213.34.0220220.00.0X216.9R图控制限R =2.5UCLR=R *D4=LCLR=R *D3=6.40.0子组内观观察次数数23D3D43.267控制图常常数2.575零件变差差试验次数数e=R /d2m=3g1m21.4131.91g5m21.1931.74g9

14、m21.1631.72零件数量量*评价价人g=10d2=1.72(查表)零件变差差e= 2.5/1.72=1.452341.281.231.211.811.771.756781.181.171.171.731.731.721011121.161.161.151.721.711.71重复性=5.15e=平均极差差分布的的d2值312)（6）结果分分析再现性AV=(XDIFFK2)(EV2Nr其中K2=5 .15/d2,d2取决于m.其中N零件数，r试验数当评价人人数m=2时，K2=3 .65m=3时，K2=2 .70若根号内内为负值值，则AV=032（6）结果分分析再现性示示例：评价人1评价人2

15、零件试验验1212172162220216321721642142125216219121621922162163216215421621252202203平均值极差216216.31.0218218.04.0216216.31.0212212.72.0220218.34.0X216.3220218.34.0220217.34.0216215.71.0212213.34.0220220.00.0X216.9mmm平均值极极差R0= 216.9-216.3 =0.6评价人数数m =2g=1(只有1个极差)评价人标标准偏差差= R0/d2=0.4再现性= 5.15R0/d2=2.2g123421.

16、411.281.231.2131.911.811.771.75g567821.191.181.171.1731.741.731.731.72g910111221.161.161.161.1531.721.721.711.71平均极差差分布的的d2值因量具变变差影响响了再现现性的估估计值，必须减减去重复复性部分分来校正正。校正过的的再现性性=(5.15R0/d2)2- (5.15e)2/nr=1.0n =零件数量量，r=试验次数数。校正的评评价人标标准偏差差0=1.0 /5.150.1933（6）结果分分析零件间变变差（PV）零件间变变异：是是指同一一人或不不同人使使用同一一量具测测量不同零件件

17、之相同同特性所所得之变变异。PV= RpK3其中:Rp为样品的的平均值值极差,K3=5.15/d2注:d2取决于零零件数(n)当n=10时,d2=1.6234（6）结果分分析零件间变变差示例例：评价人1评价人2零件试验验123平均值极差1217216216216.31.02220216218218.04.03217216216216.31.04214212212212.72.05216219220218.34.01216219220218.34.02216216220217.34.03216215216215.71.04216212212213.34.05220220220220.00.0平均

18、值217.3217.7216.0213.0219.2极差RP6.2m零件间的的标准偏偏差P=RP/d2零件数m =5g=1(只有1个极差)P=6.2/2.48=2.50零件间变变差PV= 5.15*P=12.88g123421.411.281.231.2131.911.811.771.752.242.152.122.11452.482.402.382.3762.672.602.582.57平均极差差分布的的d2值35（6）结果分分析参数表:362222（6）结果分分析测量系统统双性（R&R）R&R=(EV)+ (AV)总变差(TV)TV=(R&R)+ (PV)37（6）结果分分析测量系统统GR

19、&R(%R&R):(GaugeReproducebilityandRepeatability)%R&R =100 (R&R /TV)示例38（6）结果分分析 %R&R可接受的的条件是是：数值10%的误差测测量系统统可接受受 10%数值30%的误差测测量系统统不能接接受，须予以改进。进行各各种努力力发现问问题并改改正，必必要时更换换量具或或对量具具重新进进行调整整，并对对以前所测测量的库库存品再再抽查检检验，如如发现库库存品已超超出规格格应立即即追踪出出货，通通知客户，协调调处理对对策39（6）结果分分析当重复性性(AV)变差值大大于再现现性(EV)时量具的结结构需再再设计增增强量具的夹夹紧或零

20、零件定位位的方式式(检验点)需加以改善量具应加加以保养养40（6）结果分分析当再现性性(EV)变差值大大于重复复性(AV)时作业员对对量具的的操作方方法及数数据读取取方式应应加强教育,作业标准准应再明明确订定定或修订订可能需要要某些夹夹具协助助操作员员,使其更具具一致性的使用用量具量具与夹夹治具校校验频率率于入厂厂及送修修纠正后后须再做测量量系统分分析,并作记录录41（7）线性分分析线性：在测量仪仪器的工工作范围围内选择择一些零零件可确确定线性性。这些被选选零件的的偏倚由由基准值值与测量量观察平平均值之之间的差值值确定。正如在偏偏倚研究究中一样样，零件件的基准准值可由由工具室室或全尺寸寸检验设

21、设备确定定。在操操作范围围内选取取的那些些零件由一一个或多多个评价价人测量量，确定定每一零零件的观观察平均值值，基准准值与观观察平均均值之间间的差值值为偏倚，要确确定各个个被选零零件的偏偏倚。线线性图就就是在整整个工作范范围内的的这些偏偏倚与基基准值之之间描绘绘的。42（7）线性分分析线性示例例:某工厂领领班对确确定某测测量系统统的线性性感兴趣趣。基于该过过程变差差，在测测量系统统工作范范围内选选定五个零件件。通过过全尺寸寸检验设设备测量量每个零零件以确定它它们的基基准值。然后一一位评价价人对每每个零件测量量12次。零件件随机抽抽取，每每个零件件平均值与偏倚倚平均值值的计算算如下表表所示。零件

22、偏偏倚由零件平平均值减减去零件件基准值值计算得得出。43偏倚2R2=2（7）线性分分析零件基准值12312.0 02.7 02.5 02.4 024 .0 05 .1 03 .9 04 .2 036.0 05.8 05.7 05.9 048.0 07.6 07.7 07.8 051 0. 009 .1 09 .3 09 .5 00.600.400.20线性图试验4562.5 02.7 02.3 05 .0 03 .8 03 .9 05.9 06.0 06.1 07.7 07.8 07.8 09 .3 09 .4 09 .5 00.000.00-0.202.004.006.008.0010.00

23、12.00次数7892.5 02.5 02.4 03 .9 03 .9 03 .9 06.0 06.1 06.4 07.8 07.7 07.8 09 .5 09 .5 09 .6 0-0.40-0.6010112.4 02.6 04 .0 04 .1 06.3 06.0 07.5 07.6 09 .2 09 .3 0-0.80基准值122.4 03 .8 06.1 07.7 09 .4 0最佳拟合合这些点点的线性性回归直直线及该该直线的的拟合优优度（R）计算如如下：零件均值值2.4 9基准值2.0 0偏倚0.4 94 .1 34 .0 00 .1 26.0 36.0 00.0 27.7 18.

24、0 0- 0. 299 .3 81 0. 00- 0. 62ybax式中：x基基准值y偏偏倚a斜斜率极差0.4 01 .3 00.7 00.3 00 .5 0a=xy-(x*y/n)x2-(x)2/n=-0.13167偏倚=bax=0.7367-0.1317*基准值b=y/n-a*(x/n) =0.7367斜率越低低，线性性越好。(xy-(x*y/n)2x -(x)2/n)(y2-(y)2=0.97790744计量型测测量系统统研究45计数型量量具就是把各各个零件件与某些些指定限限值相比比较，如如果满足限件件则接受受该零件件否则拒拒收。计数型量量具只能能指示该该零件被被接受或或拒收。计数型测测

25、量系统统的分析析方法有有：1）小样法法；2）大样法法。46（8）GO/NOGO分析(小样法分分析)先选取20个零件来来进行。选取二位位评价人人以一种种能防止止评价人人偏倚的的方式两两次测量所所有零件件。在选取20个零件时时，必须须有一些些零件稍稍许高或或低于规范限值值。所有的测测量结果果(每个零件件测4次)一致则接接受该量量具，否则则应改进进或重新新评价该该量具，如果不不能改进进该量具，则不能能被接受受并且应应找到一一个可接接受之替替代测量系系统（续）47（8）GO/NOGO分析(小样法分分析)当为不能能接受时时，可能能有但不不限于下下列情况况，并应采取取相对应应的措施施仪器性能能不稳定定，检

26、查查并修理理或更换换仪器；对测量者者进培训训，提高高测量者者测量水水平；量具的夹夹紧或定定位装置置需要改改进。（续）48（8）GO/NOGO分析(小样法分分析)GO/NOGO示例:橡胶软管管内径通通过不不通过塞塞规49大样法分分析对于某计计数型量量具，用用量具特特性曲线线的概念念来进行行量具研研究，GPC是用于评价价量具的的重复性性和偏倚倚；这种量具具研究可可用于单单限值和和双限值值量具；对于双限限值量具具，假定定误差是是线性一一致的，只需检检查一个个限值。一般地，计数型型量具研研究包括括获得多多个被选选零件的的基准值值。这些些零件经过多多次(m)评价，连连同接受受总次数数(a)，逐个零零件地

27、记记录，从从这些结果就就能做估估计重复复性和偏偏倚。50分析步驟驟选取零件件；最根根本的是是已知研研究中所所用零件件的基准准值。应应尽可能按按实际情情况等间间隔选取取八个零零件，其其最大和和最小值值应代表该该过程范范围；八个零件件必须用用量具测测量m=20，并记录录接受的的次数(a)；对于整个个研究，最小的的零件必必须a=0，最大的的零件a=20，记录接受受的次数数(a)。其余1a19；如果不满满足这些些准则，必须用用量具测测量更多多的已知知其基准准值的零件件(X)；如果不满满足上述述零件这这些点可可选在量量具研究究已测量量的零件件测量中间间点；一直重复复以上直直到满足足上述要要求。51a0.5ama计算Kappa值a+0.5am,ifm0.5,a0m0.5,if=0.5ma=0 se