测量系统分析-培训教材

1、测量系统分析Measurement System Analysis误差及能力分析测量系统统分析的的目的测量系统统分析的的目的是是确定所所使用的的数据是是否可靠靠测量系统统分析还还可以：评估新的的测量仪仪器将两种不不同的测测量方法法进行比比较对可能存存在问题题的测量量方法进进行评估估确定并解解决测量量系统误误差问题题数据的质质量数据的质质量取决决于从处处于稳定定条件下下进行操操作的测测量系统统中，多多次测量量的统计计特性，如：假假设使用用某一在在稳定条条件下操操作的测测量系统统对某一一特定特特性值进进行了几几次测量量，如果果这些测测量值均均与该特特性的参参考值（master value）“接接近

2、”），那么么，数据据的质量量被称为为“高”；同样样，如果果部份或或所有的的测量值值与参考考值相差差“很远远”，则则数据的的质量很很“低”描述测量量数据质质量的统统计特性性通常用来来描述测测量数据据质量的的统计特特性是某某测量系系统的偏偏倚（Bias）和变变差（variance）。被称为偏偏倚的统统计特性性指的是是数据值值相对于于参考（基准）值的位位置。被称为变变差的特特性指的的是数据据的分布布宽度。低质量数数据的原原因和影影响低质量数数据的普普遍原因因之一是是变差太太大一组数据据中的变变差多是是由于测测量系统统及其环环境的相相互作用用造成的的。如果相互互作用产产生的变变差过大大，那么么数据的的

3、质量会会太低，从而造造成测量量数据无无法利用用。如：具有较较大变差差的测量量系统可可能不适适合用于于分析制制造过程程，因为为测量系系统的变变差可能能掩盖制制造过程程的变差差。有关测量量数据的的常见问问题什么是测测量？将一个未未知量与与一个已已知的或或已经接接受的参参照值进进行的比比较为什么我我们需要要测量数数据？我们使用用测量数数据来判判断产品品是否合合格，制制定有关关过程管管理的决决策。我接受这这件产品品吗？过程是很很好，还还是需要要进行调调整？我们对测测量数据据有什么么期望？准确性：数据必必须告诉诉我们真真相！重复性：重复测测量必须须产生同同样的结结果！再现性：结果不不应该受受检验员员的影

4、响响。什么是测测量仪器器？用来进行行测量的的任何仪仪器。什么是检检验员（或者鉴鉴定人）？使用测量量仪器进进行测量量的个人人或装置置有关测量量数据的的常见问问题测量系统统：不仅仅指量具具。测量系统统包括：人（及及其培训训）、过过程（测测量程序序）、设设备（量量具或测测量工具具）、系系统的控控制点、及所有有这些因因素的相相互作用用。测量总偏偏差：总的观察察偏差=过程偏偏差+测测量系统统偏差测量是一一个能影影响所观观察值的的中心值值和偏差差的过程程。有关测量量数据的的常见问问题Gage R&R分析析是用来来分析测测量系统统的方法法，目的的是确定定测量某某种东西西时出现现的波动动（误差差）的大大小和类

5、类型。将“测量量系统”看作是是会给测测量数据据带来额额外误差差的子过过程，其其目的就就是使用用误差尽尽可能小小的测量量过程。任何观测测数据的的误差，都是部部件的实实际误差差和测量量系统误误差的总总和。过程变差差剖析长期过程变差差短期抽样产生生的变差差实际过程程变差稳定性线性重复性准确度量具变差差操作员造造成的变变差测量误差差过程变差差观测值值“重复性性”和和 “再再现性” 是测测量误差差的主要要来源再现性过程变差差测量系统统的规划划（一）由APQP小组组根据被被测量特特性的重重要程度度确定测测量系统统。同时时考量：产品规范范是什么么？预期期的过程程变差是是多少？需要什什么样的的分辨率率？量具需

6、要要怎样的的操作方方式？需需要操作作者具备备哪些技技能？怎怎样培训训？如何测量量？是否否人工测测量？在在哪里测测量？零零件的位位置和固固定是否否是可能能的变差差来源？接触测测量还是是非接触触测量？测量如何何被校准准？校准准频率？谁来校校准？测量系统统规划（二）测量生命命周期的的考量：随着时时间的不不同，对对过程了了解及过过程的改改进，测测量方法法可能改改变。如：为了了建立稳稳定的和和有能力力的过程程，可能能开始对对一个产产品特性性测量，透过测测量了解解直接影影响产品品特性的的关键过过程特性性，这种种了解意意味着对对产品特特性的信信息依赖赖少了，可以减减少抽样样计划并并简化测测量方法法。最后后，

7、可能能只监测测极少数数的零件件，只要要过程被被维护着着或测量量和监控控这维护护及工装装，也就就是必要要的工作作了。测量的程程度是依依赖着对对过程理理解的程程度。测量系统统开发检检查清单单的建议议要素本清单应应该根据据测量系系统的情情况和类类型进行行修改。最终检检查清单单的建立立应该是是顾客和和供方合合作的结结果。第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题被测特性性是什么么？特性性的类别别是什么么？是机机械上的的特性吗吗？是动动态的还还是静态态的？是是一项电电的特性性吗？其其零件内内部变差差大吗？测量过程程的结果果（输出出）将被被应用的的目的是是什么？生产改改进、生生产监控控、实验验

8、室研究究、过程程审核、出货检检验、进进货检验验、对D.O.E的回回应？谁将使用用该过程程？操作作者、工工程师、技术员员、检验验员、审审核员？培训要求求：操作作者、维维修人员员、工程程师；教教室、应应用实习习、在职职训练、学徒期期间。第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题变差的原原因是否否已被识识别？透透过小组组、头脑脑风暴法法、渊博博的过程程知识、因果图图或矩阵阵图等方方法建立立一个误误差模型型（S.W.I.P.E或P.I.S.M.O.E.A).是否展开开了测量量系统的的FMEA？弹性的或或专用的的测量系系统：测测量系统统可以是是固定的的、专用用的还是是弹性的的（flexibl

9、e)，是是否有测测量不同同类型零零件的能能力：例例如爪型型量具、夹紧量量具、三三坐标座座标测量量仪等。弹性的的量具价价格较贵贵，但从从长远来来看能节节约成本本。第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题接触式或或非接触触式：可可靠性、特性的的类型、抽样计计划、成成本、维维护保养养、校准准、人员员技能要要求、兼兼容性、环境、速度、探头的的类型、零件的的变形、影像处处理，以以上内容容可能由由控制计计划和测测量的频频率来确确定（全全接触式式量具在在连续抽抽样时可可能会过过度磨损损）。整整个表面面接触的的探头、探头的的类型、空气回回流喷嘴嘴、影像像处理CMM与与光学比比较仪等等。第1类要要

10、素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题环境：灰灰尘、水水分、湿湿度、温温度、振振动、噪噪音、电电磁干扰扰（electro-magneticinterference,EMI）、大气气流动、空气杂杂质等。实验室室、工场场、办公公室等。在小且且严格的的公差下下以微米米为单位位的测量量系统中中，以及及在CMM、光光学系统统、超音音波仪器器等环境境中，环环境成为为一个关关键的问问题。对对线上自自动反馈馈类型的的测量也也是一个个影响因因素。切切削油、切削碎碎屑及极极端温度度也会成成为问题题。是否否清洁环环境的要要求？第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题测量及固固定点：使用几几何尺寸

11、寸与公差差（GD&T）清晰地地定义固固定位置置和夹紧紧点，以以及在零零件的什什么部位位进行测测量。固定方法法：不固固定或夹夹紧零件件。零件方位位：主体体的位置置或其它它的位置置。零件准备备：在测测量之前前，零件件是否应应该清洁洁、储油油、温度度稳定等等。感测器的的位置：从主定定位器或或定位系系统的取取向角度度与距离离？第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题相关问题题1备备份的量量具：在在工场内内或不同同工场之之间是否否需要备备份的（或多个个）量具具支持？制造的的考虑、测量误误差的考考虑、维维修的考考虑、标标准是哪哪个的考考虑？如如何才能能使每个个考虑问问题均符符合要求求？相关问

12、题题2方方法差异异：在可可接受的的实施和和操作极极限内，由不同同的测量量系统设设计对同同一产品品/过程程进行测测量的测测量误差差结果（例如：CMM对手工工量具或或开放式式设定量量具的测测量结果果）。第1类要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题自动或手手动：线线上、线线外、操操作者依依赖性。破坏性和和非破坏坏性（Nondestructive,NDT）测量量：例如如，拉力力试验、盐雾试试验、电电镀/涂涂装的厚厚度、硬硬度、尺尺寸测量量、影像像处理、化学分分析、应应力、耐耐久性、冲击、扭力、扭矩、焊接强强度、电电特性等等。潜在的测测量量程程：可能能的测量量尺寸大大小和期期望的量量程。第1类

13、要要素：与与测量系系统设计计和开发发有关的的问题有效的分分辨率：对应用用在一特特殊的应应用场的的可接受受性，如如测量对对物理变变化是否否敏感（探测过过程或产产品误差差的能力力）？敏感度：最小输输入量的的信号能能产生一一个可探探测的输输出（可可辨别的的）信号号，测量量装置对对应用这这种情况况的可接接受性？敏感度度是由量量具的固固有设计计和质量量（OEM）、使用期期间的维维护和操操作条件件所决定定。第2类要要素：与与测量系系统制造造有关的的问题（设备备、标准准、仪器器）是否已在在系统设设计中针针对变差差来源的的识别？设计评评审；验验证和确确认。校准和控控制系统统：推荐荐的校准准计划和和设备审审核及

14、其其文件。频率、内部或或外部、参数、生产过过程中的的验证检检查。输入要求求：机械械的、电电子的、液压的的、真空空的、波波动抑制制器、干干燥器、滤清器器、作业业准备和和操作问问题、隔隔离、解解析度和和灵敏度度。输出要求求：类比比或数位位、文件件和记录录、档案案、保存存、存取取、备份份。成本：开开发、采采购、安安装、操操作和培培训的预预算要素素。第2类要要素：与与测量系系统制造造有关的的问题（设备备、标准准、仪器器）预防性维维护：形形式、计计划、成成本、人人员、培培训、文文件。可维修性性：内部部和外部部、场所所、支持持程度、回应时时间、服服务配件件的可取取得性、标准零零件清单单。人机工程程学（Er

15、gonomics）：在在长时间间的装载载和操作作设备过过程中，人员不不被伤害害的能力力。测量量装置的的读者讨讨论需要要着重在在测量系系统与操操作者之之间的相相互关系系。安全的考考虑：人人员、操操作、环环境、切切断。贮存及场场所：建建立对测测量设备备的贮存存及场所所的要求求。隔离离、环境境、安全全、取得得性（接接近）有有关的问问题。测量周期期时间：测量一一个零件件或特性性需要多多长时间间？测量量周期要要与过程程和产品品控制合合并。第2类要要素：与与测量系系统制造造有关的的问题（设备备、标准准、仪器器）是否有任任何对过过程流程程、批次次完整性性、记录录、测量量和零件件回复的的干扰？材料搬运运：是否

16、否需要特特殊的支支架、支支撑夹具具、搬运运设备或或其它物物料搬运运设备来来放置被被测零件件或对测测量系统统本身？环境问题题：是否否有特殊殊的环境境要求、条件、限制等等影响本本测量过过程或临临近的过过程？是是否要求求特殊的的排气？是否有有必要控控制温度度或湿度度？湿度度、振动动、噪音音、电磁磁干扰、清洁？是否有任任何特别别的可靠靠性要求求或考虑虑？设备备是否能能够在任任何时间间下维持持其状况况？在生生产使用用之前是是否需要要进行验验证？备用配件件：共享享清单、适当的的供应和和订购系系统、可可取得性性、导入入期的理理解与说说明。是是否有足足够的安安全库存存（轴承承、软管管、皮带带、开关关、插座座、

17、阀等等）？第2类要要素：与与测量系系统制造造有关的的问题（设备备、标准准、仪器器）使用者说说明书：夹紧顺顺序、清清洁程度度、数据据解释、图表、目视辅辅具、易易于理解解的。可可取得性性、适当当的陈列列。文件：工工程图面面、诊断断分析、使用者者手册、语言等等。校准：与与可接受受的标准准进行比比较；可可接受的的标准的的可取得得性和费费用。建建议的频频率、培培训要求求、停机机时间的的要求。贮存：是是否有与与测量装装置贮存存有关的的特别要要求或考考虑？隔隔离、环环境、防防止损坏坏/窃盗盗等。防错：已已知的测测量程度度错误是是否容易易由操作作者更正正（非常常容易？）数据据输入、设备误误用、防防错。第3类要

18、要素：与与测量系系统实施施有关的的问题（过程）支持：由由谁来支支持测量量过程？实验室室技术人人员、工工程师、生产、维护保保养、与与外部签签订保养养合同？培训：为为了使用用和维护护本测量量过程，需要为为操作者者/检验验人员/技术人人员/工工程师提提供哪些些培训？时间、资源和和费用。谁来培培训？在在哪时行行培训？导入期期要求？与测量量过程的的实际使使用相协协调。数据管理理：如何何管理从从本测量量过程输输出的数数据？人人工、电电脑化、汇总法法、汇总总频率、评审方方法、评评审频率率、顾客客的要求求、内部部的要求求。可取取得性、储存、存取、备份、安全。数据的的解释。第3类要要素：与与测量系系统实施施有关

19、的的问题（过程）人员：是是否需要要聘请人人员以支支持这测测量系统统？成本本、时间间、可取取得性有有关的问问题。目目前的或或新的。改进方法法：由谁谁来对测测量过程程进行经经常性的的改进？工程师师、生产产人员、维护保保养人员员？使用用什么评评价方法法？是否否有一系系统以识识别需要要的改进进？长期稳定定性：长长期性研研究的评评估方法法、形式式、频率率、需求求。漂移移、磨损损、污染染、操作作的完整整性。长长期误差差是否能能够被测测量、控控制、理理解、预预测？特别的考考虑：检检验人员员的特质质、体能能限制或或健康问问题：色色盲、视视力、身身体强度度、疲劳劳、耐力力、人机机工程。连续变量量测量系系统分析析

20、分辨率偏移？“准确性性”（居中性性均值值）线性性？稳定性？校准？“精确性性”（R&R）（离散性性偏差差）OKOKOKOK测量仪器器分辨率率（测量仪仪器的分分辨率必必须小于于或等于于规范或或过程误误差的10%）测量仪器器分辨率率可定义义为测量量仪器能能够读取取的最小小测量单单位。看看下面面的部件件A和部部件B，它们的的长度非非常相似似。测量量分辨率率描述了了测量仪仪器分辨辨两个部部件的测测量值之之间的差差异的能能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因为上面面刻度的的分辨率率比两个个部件之之间的差异要要大，两两个部件件将出现现相同的的测量结果。第二个刻刻度的分分

21、辨率比比两个部部件之间间的差异要小小，部件件将产生生不同的的测量结结果。测量系统统的有效效分辨率率（discrimination）要求不低低于过程程变差或或允许偏偏差（tolerance）的十十分之一一零件之间间的差异异必须大大于最小小测量刻刻度极差控制制图可显显示分辨辨率是否否足够看控制限限内有多多少个数数据分级级不同数据据分级(ndc)的计计算为零件的标标准偏差差/总总的量具具偏差* 1.41. 一般般要求它它大于5才可接接受直尺卡尺千分尺.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.2791分辨率不不足的表表现在过程变变差的SPC极极差图上上可看

22、出出：当极差图图中只有有一、二二或三种种可能的的极差值值在控制制界限内内时。如果及差差图显示示有四种种可能的的极差值值在控制制界限内内，且超超过1/4以上上的极差差值为零零。敏感度（Sensitivity）敏感度是是指能产产生一个个可检测测到（有有用的）输出信信号的最最小输入入。它是是测量系系统对被被测特性性变化的的回应。敏感度度由量具具设计（分辨力力）、固固有质量量（OEM）、使用中中保养，以及仪仪器操作作条件和和标准来来确定。它通常常被表示示为一测测量单位位。影响敏感感度的因因素包括括：一个仪器器的衰减减能力操作者的的技能测量装置置的重复复性对于电子子或气动动量具，提供无无漂移操操作的能能

23、力仪器使用用所处的的条件，例如：大气条条件、尘尘土、湿湿度准确度(Accuracy)准确度(Accuracy) 测测量的的平均值值是否与与真值吻吻合?真值(True Value):理论上正正确的值值国际度量量衡标准准偏倚（Bias)测量值的的均值与与真值的的距离测量系统统持续地地偏离目目标系统错误误BIAS 测测量结结果的平平均值与与参考值值的差异异. 参考考值（reference-value）是一个个预先认认定的参参考标准准.该该标准可可用更高高一级测测量系统统测量的的平均值值来确定定(例如如：高一一级计量量室)观测平均均值参考值偏倚BIASX1=0.75mmX6=0.8mmX2=0.75m

24、mX7=0.75mmX3=0.8mmX8=0.75mmX4=0.8mmX9=0.75mmX5=0.65mmX10=0.7mm同一操作作者对同同一工件件测量10次如果参考考标准是是 0.80mm.过过程变变差为0.70mm= 0.75Bias =0.75-0.8= -0.05% Bias=1000.05/0.70=7.1%表明7.1% 的过过程变差差是偏倚倚 BIAS偏倚BIAS实例:准确度的的问题可可以通过过校准来来探测.偏倚也可可以与过过程的容容差相比比较判断准确确度的简简单标准准为.小于过程程变差或或容差的的 1%,可可认为是是精确的的.小于过程程变差或或容差的的 1% 则需需要研究究和调

25、整整测量系系统,或或者临临时用补补偿值来来修正以以后的测测量值偏倚的研研究还可可以通过过作图的的方式来来进行, 即作作出直方方图,然然后根根据经验验判断是是否可以以接受.偏倚的研研究还可可以通过过计算置置信区间间来判断断是否可可以接受受测量平均值 参考值x (100)容差宽度作图分析析偏倚研究究的分析析如果偏倚倚在统计计上不等等于0，检查是是否存在在以下原原因：基准件或或参考值值有误检查确确定标准准件的程程序仪器磨损损维修修仪器所测测量的特特性有误误仪器没有有经过适适当的校校准对对校准程程序进行行评审评价者使使用仪器器的方法法不正确确对测测量指导导书进行行评审偏倚的调调整如果偏倚倚不等于于零，

26、应应采用硬硬体修正正法和软软体修正正法对量量具进行行重新校校准以达达到零偏偏倚；如如果偏倚倚不能调调整为零零，通过过变更程程序（每每个读值值根据偏偏倚进行行修正）还可继继续使用用该测量量系统。由于存存在评价价误差这这一高度度风险，因此这这种方法法只能在在取得顾顾客同意意后方可可使用。线性在量具正正常工作作量程内内的偏倚倚变化量量多个独立立的偏倚倚误差在在量具工工作量程程内的关关系是测量系系统的系系统误差差构成线性的探探测可以以在校准准时进行行线性的好好坏可以以通过作作图来显显示线性的研研究也可可以通过过数据分分析来进进行,即即用最最小二乘乘法来计计算最佳佳的拟合合直线, 再用用假设检检验来验验

27、证其线线性是否否可以接接受.线性误差差的原因因造成线性性误差的的可能原原因如下下：仪器需要要校准，缩短校校准周期期仪器、设设备或夹夹具的磨磨损维护保养养不好空气、动力、液体、过滤器器、腐蚀蚀、尘土土、清洁洁基准的磨磨损或损损坏，基基准的误误差最最小/最最大在一段时时间内，测量结结果的分分布无论论是均值值还是标标准偏差差都保持持不变和和可预测测的通过较长长时间内内，用被被监视的的量具对对相同的的标准或或 标准准件的同同一特性性进行测测量的总总变异来来监视可用时间间走势图图进行分分析稳定性（Stability）时间-1时间-2时间稳定性量值稳定性的的判定确定参考考值长期抽样样：例如如每班5件抽20

28、个班班做出稳定定性的均均值极差差控制图如测量过过程处于于稳定状状态，没没有明显显的特殊殊原因结结果发生生，则判判定稳定定性合格格。造成不稳稳定的可可能因素素（一）仪器需要要校准，缩短校校准周期期仪器、设设备或夹夹具的磨磨损正常的老老化或损损坏维护保养养不好：空气、动力、液体、过滤器器、腐蚀蚀、尘土土、清洁洁基准的磨磨损或损损坏，基基准的误误差不适当的的校准或或使用基基准设定定造成不稳稳定的可可能因素素（二）仪器质量量不好设计或或符合性性仪器缺少少稳健的的设计或或方法不同的测测量方法法作业业准备、载入、夹紧、技巧变形（量量具或零零件）环境变化化温度度、湿度度、振动动、清洁洁错误的假假设，应应用的

29、常常数不对对应用零零件数量量、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观测测误差（易读性性、视差差）校准准对比一个个已知的的真实值值检查测测量系统统或相对对于一个个已知的的标准调调整量具具以至读读数正确确。所有的测测量系统统需要校校准：校准时可可参考量量具制造造者的建建议。定期对操操作员培培训考核核。相关软件件。精确性（重复性性和再现现性）精确性描述了了测量系系统的偏偏差可重复性性偏差差由量具具本身造造成；（测量系系统内部部变差）可再现性性偏差差由测量量者的技技巧造成成；（测测量系统统之间或或条件之之间的变变差）测量系统统=重复复性+再再现性测量系统统内在的的变异性性基于重复复测量的的数据，用分组组后

30、组内内的标准准偏差来来估算小于测量量系统的的总变差差 重复性指同一 人使用同一测量工具对同一对象（产品）的同一特性进行多次测量中产生的变差，用于估计短期的变差Master Value精确度：重复性性造成重复复性的可可能原因因零件内部部（抽样样样本）：形状状、位置置、表面面光度、锥度、样本的的一致性性仪器内部部：维修修、磨损损、设备备或夹具具的失效效、质量量或保养养不好标准内部部：质量量、等级级、磨损损方法内部部：作业业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度度的变差差评价人内内部：技技巧、位位置、缺缺乏经验验、操作作技能或或培训、意识、疲劳造成重复复性的可可能原因因（续）环境内部部：对温温度、湿湿

31、度、振振动、清清洁的小小幅度波波动错误的假假设稳稳定，适适当的操操作缺乏稳健健的仪器器设计或或方法，一致性性不好量具误用用失真（量量具或零零件）、缺乏坚坚固性应用零零件数量量、位置置、观测测误差（易读性性、视差差）精确度：再现性性测量系统统中操作作员产生生的变异异基于不同同操作者者的测量量数据，按操作作员分组组，通过过组平均均值的差差来估。应扣除量量具的因因素（组组内变差差）比测量系系统总变变差小Inspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C再现性指不同的人在对同种特性进行测量时产生的

32、变差造成再现现性误差差的潜在在原因零件之间间（抽样样样本）：使用用相同的的仪器、操作者者和方法法测量A、B、C零件件类型时时的平均均差异仪器之间间：在相相同零件件、操作作者和环环境下使使用A、B、C仪器测测量的平平均值差差异。注注意：在在这种情情况下，再现性性误差通通常还混混有方法法和/或或操作者者的误差差。标准之间间：在测测量过程程中，不不同的设设定标准准的平均均影响。造成再现现性误差差的潜在在原因（续）方法之间间：由于于改变测测量点密密度、手手动或自自动系统统、归零零、固定定或夹紧紧方法等等所造成成的平均均值差异异。评价人（操作者者）之间间：评价价人A、B、C之间由由于培训训、技巧巧、技能

33、能和经验验所造成成的平均均值差异异。推荐荐在为产产品和过过程鉴定定和使用用手动测测量仪器器时使用用这种研研究方法法。造成再现现性误差差的潜在在原因（续）环境之间间：在经经过1、2、3等时段段所进行行的测量量，由于于环境周周期所造造成的平平均值差差异。这这种研究究常用在在使用高高度自动动化测量量系统对对产品和和过程的的鉴定。研究中的的假设有有误缺乏稳健健的仪器器设计或或方法。操作者培培训的有有效性。应用零零件数量量、位置置、观测测误差（易读性性、视差差）测量系统统分析的的准备工工作确定要测测量的对对象确定评价价人的人人数，抽抽样零件件的数量量重复测量量的次数数评价人的的选择样件的选选择仪器有足足

34、够的分分辨率确定测量量程度测量系统统分析的的两个阶阶段阶段一：理解测测量过程程，确定定它是否否满足要要求？第一阶段段是验证证测量系系统是否否满足其其设计规规范要求求。此外外验证是是否存在在任何与与测量相相互依赖赖的重要要环境问问题。第一阶段段验证的的结果可可能说明明操作环环境不会会对整个个测量系系统变差差产生重重大影响响。另外外，与重重复性和和再现性性要素相相比较，测量装装置的偏偏倚和线线性影响响应该较较小。测量系统统分析的的两个阶阶段（续续）阶段二：随着时时间推移移，测量量系统是是否能持持续满足足要求？从阶段一一所得到到知识应应该被用用于改进进第二阶阶段的测测量。例例如，如如果在整整个测量量

35、系统变变差中，重复性性和再现现性的影影响很大大，那么么在第二二阶段中中可能要要周期性性简单地地进行这这两个因因素的统统计实验验。第二阶段段是对变变差的主主要原因因提供持持续的监监控，从从而说明明测量系系统是持持续可信信的，或或随着时时间的推推移，测测量系统统是否出出现变坏坏的信号号。连续变理理测量系系统分析析极差法：短期方方法，快快速的近近似值均值极极差法：长期方方法，将将变差分分解为重重复性和和再现性性、但不不确定两两者的相相互作用用。ANOVA分析析法：标标准的统统计技术术，可将将变差分分为四类类：零件件、评价价人、零零件与评评价人之之间的相相互作用用，以及及量具造造成的重重复误差差。平均

36、范围围 =(2+1+1+2+1)/5= 7/5= 1.4量具误差差 =5.15*/d=5.15/ 1.19*=4.33*=4.33 *1.4 =6.1% GageR&R =量量具误误差GageError/允允差Tolerance= 6.1/ 20 *100 %=30.5%快速GR&R（极差法法/短期期模式）d常数表表允差Tolerance= 20= 最大大值-最最小值RRRRR短期模式式练习Average range =R= (+)/_= _/_Gage Error =5.15/ d*R =5.15/_ *R= _ *R=_ *_= _% GageR&R =GageError/ Toleran

37、ce= _ /_*100%)=_%Spec range =185 -215计量型数数据的均均值-极差法均值-极极差（X-R）法是确确定测量量系统的的重复性性和再现现性的数数学方法法，步骤骤如下：1选选择三三个测量量人（A,B,C）和10个测量量样品。测量人应应有代表表性，代代表经常常从事此此项测量量工作的的QC人员或生生产线人人员10个样样品应在在过程中中随机抽抽取，可可代表整整个过程程的变差差，否则则会严重重影响研研究结果果。2校校准量量具3测测量，让三个个测量人人对10个样品品的某项项特性进进行测试试，每个个样品每每人测量量三次，将将数据填填入表中中。试验验时遵循循以下原原则：盲测原则则1

38、：对对10个个样品编编号，每每个人测测完第一一轮后，由其他他人对这这10个个样品进进行随机机的重新新编号后后再测，避免主主观偏向向。盲测原则则2：三三个人之之间都互互相不知知道其他他人的测测量结果果。4计计算计算A测的所有有样品的总平均均值XA。同样方法法计算RB, XB, RC, Xc对每个样样品由三三个人所所测得的的9个测试试值求平平均值，计算这些些均值的的极差Rp计算A对对每个样样品三次次测试结果果的极差差，然后计算算10个个样品品的极差的的均值RA测量系统统分析R=(RA+RB+RC)/3XDIFF=MaxXA,XB,XC-MinXA,XB,XC重复性-设备备变差EV=RK1再现性-测

39、验验人变差差AV=(XDIFFK2)2-(EV2/nr)过程变差差PV=RPK3R&R=(EV2+AV2)总变差TV=(R&R2+PV2)%EV=EV/TV%AV=AV/TV%R&R=R&R/TV%PV=PV/TVP/T=R&R/Tolerancen=样品个数数r=每个个人对每每个样品品的试验验次数rK1234.563.05K2233.652.70测试人数数nK3789101.821.741.671.62K1=5.15/d*2*AV计算中，如根号号下出现现负值，AV取取值0EV=Equipment Variation(Repeatability)AV=Appraiser Variation(R

40、eproducibility)R&R= Repeatability&ReproducibilityPV=PartVariationTV=TotalVariation of R&RandPVK1-Trial,K2-Operator, &K3-PartConstantsGR&R研究中的的名词卡尺的R&R研究Excel运运算StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGage R&R1.85E-020.09544918.8719.09Repeatability1.42E-020.07300614.44

41、14.60Reproducibility1.19E-020.06148612.1612.30Part-to-Part9.64E-020.49664698.2099.33TotalVariation9.82E-020.505735100.00101.15Numberofdistinctcategories= 7Minitab计算GR&RXbar-R均均值极极差法注：使用用同组数数据Discrim98.218.9=sspms=*.227.3%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)TotalGage R&R0.0004594.53Repeatability0.000

42、2312.28Reproducibility0.0002282.25Operator0.0001171.16Operator*Part No0.0001111.09Part-To-Part0.00967095.47TotalVariation0.010129100.00StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGage R&R0.0214300.11036621.2922.07Repeatability0.0152020.07829215.1115.66Reproducibility0.015

43、1050.07778915.0115.56Operator0.0108340.05579310.7611.16Operator*Part No0.0105250.05420510.4610.84Part-To-Part0.0983360.50643097.71101.29TotalVariation0.1006440.518317100.00103.66NumberofDistinctCategories= 6Minitab计算GR&R-ANOVA法法% R&RResults 30%测测量量系统需需要改进进Gage R&R判断原则则如果重复复性大于于再现性性，原因因可能是是：仪器需要要维修可能

44、需要要对量具具进行重重新设计计，以获获得更好好的严格格度需要对量量具的夹夹紧或固固定装置置进行改改进零件内变变差太大大如果再现现性大于于重复性性，原因因可能是是：需要更好好的对评评价人进进行如何何使用和和判读该该量具仪仪器的培培训量具校准准，刻度度不清晰晰某种夹具具帮助评评价人更更一致地地使用量量具。短期与长长期方法法的比较较短期模式式用生产设设备用生产操操作员快速- 只需需几个样样品(5)无反复（replicates）估计总的的变差(TotalGageR&R)不能区分分 AV 和EV不能指导导改进的的方向可用于破破坏性测测试长期模式式用生产设设备用生产操操作员较多样品品 (5)要求反复复 Replicates(3)估计总的的变差(Total GageR&R)可以区分分 AV 和EV为测量系系统的改改进提供供指导R&R对产品决决策的影影响下限上限上限下限或或第II型型错误：漏判，将不合合格的判判断成合合格的第