测量系统分析指导书

测量系统分析指导书目的为正确进行测量系统分析工作提供操作指导。工作程序2.1编制测量系统分析计划2.1.1确定测量系统分析项目，根据技术部的控制计划和特殊特性清单编制《测量系统分析计划》。2.1.2确定评价人，由于目的是评价全部的测量系统，评价人应该从那些正常操作该检测设备的人员中选择。2.1.3确定被测特性，当一个检测设备使用于较多个产品测量特性时，应选择被测产品特性要求最严格的特性进行测量系统分析。2.1.4确定分析方法，根据测量系统实际使用要求选择适宜的研究方法。2.2测量系统的研究工作2.2.1选择基准样件，基准样件的选择对适当的分析是很关键的，对计量型检测设备，被测零件的选择应尽可能覆盖整个预期的过程变差。2.2.2根据《测量系统分析计划》中规定的日期、评价人、分析方法等，由品质部组织测量系统使用部门实施测量系统分析。当实际情况偏离年度计划时，根据实际情况进行适当调整。2.2.3计量型检测设备宽度误差的分析方法，主要是采用平均值和极差法（X&R）研究测量系统的重复性与再现性（GRR）。1确定评价人，为了增加试验结果的可比性，通常情况下选择3个评价人并编号A、B、C三人；2.2.3.2选取10个样件（大型样件除外），样件的选择可以是在许多天中每天抽取一件，并在比较隐秘的位置书写编号，编号不要被评价人看到。2.2.3.3对被测样件、检测设备和检测环境进行清洁，减少变差影响，并对检测设备进行校准。2.2.3.4通过测量收集数据：1）评价人C随机顺序取10个样件给评价人A测量，B将结果记录在《GRR数据记录表》第一行适当的栏位中。2）让评价人B和C依次测量这10个样件的相同被测特性，不要让他们知道别人的读值；然后将结果分别的记录在第6行和第11行。3）用不同的随机测量顺序重复以上循环，并将数据记录在第2、7、和12行；如果需要进行三次测量，则重复以上循环，并将数据记录在第3、8和13行。4）当测量大型样件或不可能同时获得数个样件时，可让评价人A、B、C依次测量第一个样件，并将读值分别记录在第1、6、11行；让评价人A、B、C再次重新测量第1个样件，并将读值分别记录在第2、7、12行；如果需要进行3次测量，则重复以上循环，并将数据记录在第3、8和13行。5）也可采用其他可靠的方法代替上述的推荐方法，原则是评价人不要受到别人读值或自己记忆读值的影响。2.2.3.5根据数据表计算后绘制出X&R控制图，作出测量系统重复性和再现性报告。%GRR低于10%的误差测量系统可接受；%GRR10%〜30%的误差根据应用的重要性，量具成本，维修的费用等可能是可接受的；%GRR30%的误差测量系统需要改进。1）如果重复性大于再现性，原因可能是：检测设备需要维修；♦可能需要对检测设备进行重新设计，以获得更好的严格度；♦需要对量具的夹紧或固定装置进行改进；♦零件内变差太大。2）如果再现性大于重复性，原因可能是：♦需要更好的对评价人如何使用和判读该检测设备进行培训；♦检测设备的校准，刻度的不清晰；2.2.4计量型检测设备位置误差的分析方法采用：偏倚、稳定性、线性。1偏倚偏倚的独立样件法取得一个样件，计量室对其进行精密测量（或全尺寸测量）确定为参考值。如果不能得到样件则选择一件落在生产测量范围中间的中限生产件作为偏倚分析的基准件。该零件测量次数nN10次，计算平均值，该平均值视为参考值。让一个评价人以正常方式测量样件nN10次。计算读数的平均值X=EX/n偏倚=平均值X—基准值X偏倚占过程变差%=%偏倚=100［|偏倚|/过程变差］偏倚占公差％=偏倚%=100［|偏倚|/公差］偏倚的控制图法同上所述取得参考值从控制图上获得平均值偏倚=一基准值X过程变差=68极差%偏倚=100［偏倚/过程变差］如果0落在偏倚值附近得1-a自信度界限内，则偏倚在a=0.05（95%置信度）水准上是可接受的。如果偏倚在统计上明显异于0,可能存在的原因：♦基准件或参考值有误，检查确定基准件的程序♦检测设备磨损。主要会在稳定性分析呈现出来，应制定维护或重新修理的计划；♦制造的检测设备尺寸不对；♦检测设备测量了错误的特性；♦检测设备标准不当。复查校准方法；♦评价人使用检测设备的方法不正确，对测量指导书进行评审。♦检测设备修正计算不正确。2稳定性的控制图法取得一样件并建立其可追溯到相关标准的参考值。如果无法取得这样的样件，则选择一件落在生产测量范围中间的生产零件，指定它为基准样件以进行稳定性分析。跟踪测量系统稳定性时，不要求该巳知的参考值。如果有可能拥有位于预期测量结果的下限、上限和中间位置的基准件，推荐对每种基准件单独的进行测量和画控制图。每天（或每周）测量基准件3-5次，应该在一天的不同时间内取得多次读值，以代表测量系统的实际使用情况。样本容量和抽样频率应根据测量系统的特性，如对环境的敏感程度、重新校准或维修的频率、使用频率等因素确定。建立控制限，使用控制图分析法来评价是否有不受控或不稳定的情况。2.2.4.3线性由于存在过程变差，选择5个零件，使测量值要涵盖这测量设备整个工作量程。对每个零件进行全尺寸测量，确定其参考值。让经常使用该检测设备的操作者之一测量每个零件15次。按随机的顺序选择零件，减小评价人对测量中偏倚的“记忆”。计算每个零件平均值和偏倚平均值、回归直线、拟合优度R2、％线性。偏倚平均值=零件平均值一基准值回归直线=b+ax拟合优度R2=(Exy—ExEy/n)2^{[Ex2—(Ex)2/n][Ey2—(Ey)2/n]}%线性=100[线性/过程变差]根据作出的线性图分析测量系统线性的可接受性。2.2.5计数型测量系统分析1计数型量具的分析采用风险分析法。选取50个零件，3位评价人(检验员、操作者、质量控制人员)，分别对50个零件进行测量，并进行记录。2对于50个零件，3位评价人的测量结果如果一致性良好，即KappaN0.75,判定%GRR满足要求，如果结果不一致Kappa<0.75，则判定%GRR不满足要求2.3测量系统分析报告2.3.1品质部对使用部门收集的数据进行分析，作出分析报告。测量系统分析研究的报告由执行此研究的人员填写，由质量管理部统一存档。测量系统改进3.1当测量系统的双性分析结果10%WGRRW30%时，由产品工程师、工艺工程师、质量工程师，基于检测设备应用的重要性、成本、维修的费用和所承担的风险等因素，组织对可接受性做出判断。报告中注明接受或拒收的依据并签字。3.2当测量系统因为GRR、偏倚、线性或稳定性误差未被接受时，品质部负责组织相关人员确定问题根源，制定改进措施，规定期限和责任人，必要时按部门职责的分工重新设计或购置检测设备。记录存档4.1所有测量系统分析记录由品质部负责存档。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：用于对每一零件能重复读数的测量系统。测量和测量过程：赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；赋值过程定义为测量过程；赋予的值定义为测量值；测量过程看成一个制造过程，它产生数字(数据)作为输出。量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。测量变差：多次测量结果变异程度；入常用om表示；入也可用测量过程过程变差RX&R表示。注：测量过程（数据）服从正态分布；R&R=5.15om99%R&R=5.15om测量系统质量特性：测量成本；入测量的容易程度；入最重要的是测量系统的统计特性。入常用统计特性：TOC\o"1-5"\h\z重复性（针对同一人，反映量具本身情况）入再现性（针对不同人，反映测量方法情况）入稳定性入线性（针对不同尺寸的研究）入注：对不同的测量系统可能需要有不同的统计特性（相对于顾客的要求）。测量系统对其统计特性的基本要求：测量系统必须处于统计控制中；入测量系统的变异必须比制造过程的变异小；入变异应小于公差带；入测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者（十分之一）；入测量系统统计特性随被测项目的改变而变化时，其最大的变差应小于过程变差和公差带中的较小者。入评价测量系统的三个问题：有足够的分辨力；（根据产品特性的需要）入一定时间内统计上保持一致（稳定性）；入在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或过程控制。（线性）入评价测量系统的试验：确定该测量系统是否具有满足要求的统计特性；入发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响；入验证统计特性持续满足要求（R雅R）。程序文件要求:示例；入选择待测项目和环境规范；入规定收集、记录、分析数据的详细说明；入关键术语和概念可操作的定义、相关标准说明、明确授权。入包括：a.评定，b.评定机构的职责，c.对评定结果的处理方式及责任第二章分析/评定测量系统的方法测量系统变差的类型：偏入倚重复性入再现性入稳定性入入线性偏倚：基准值偏倚观测的平均值定义：入是测量结果的观测平均值与基准值的差值。又称为“准确度”。注：基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取平均值。确定方法：入在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量;让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次；计算读数的平均值。偏倚原因：入基准的误差；磨损的零件；制造的仪器尺寸不对；仪器测量非代表性的特性；仪器没有正确校准；评价人员使用仪器不正确。重复性：重复性定义：入是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。确定方法：入采用极差图；如果极差图受控，则仪器变差及测量过程在研究期间是一致的；重复性标准偏差或仪器变差距(oe)的估计为R/d2*；仪器变差或重复性将为5.15R/d2*或4.65R；注(假定为两次重复测量，评价人数乘以零件数量大于15)此时代表正态分布测量结果的99%。极差图失控：入调查识别为失控不一致性原因加以纠正；例外：当测量系统分辨率不足时。再现性:操作者B操作者C操作者A再现性定义：入是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。确定方法：入确定每一评价人所有平均值；从评价人最大平均值减去最小的得到极差(R0)来估计；再现性的标准偏差(。0)估计为R0/d2*；再现性为5.15R0/d2*或3.65R0；代表正态分布测量结果的99%。稳定性:稳定性时间2时间1定义：入是测量系统在某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值总变差。零件间变差：定义：一一零件间固有的差异；入――不包含测量的变差。确定方法：入使用均值控制图：子组平均值反映出零件间的差异；零件平均值的控制限值以重复性误差为基础，而不是零件间的变差；没有一个子组平均值在这些限值之外，则零件间变差隐蔽在重复性中，测量变差支配着过程变差，如果这些零件用来代表过程变差，则此测量系统用于分析过程是不可接受的；如果越多的平均值落在限值之外，该测量越有用。(注：非受控，50%以上为好；即：R图受控，X图大部分点在界外)测量系统标准差：入om=(oe2+。02)零件之间标准偏差的确定：入――可由测量系统研究的数据或由独立的过程能力研究决定。确定每一零件平均值；找出样品平均值极差(RP)；零件间标准偏差(oP)估计为RP/d2*；零件间变差PV为5.15RP/d2*或3.65RP；代表正态分布的99%测量结果。总过程变差标准偏差：ot=(op2+om2)；则零件间标准偏差：oP=(ot2-om2)；与测量系统重复性及再现性相关的容差的百分比R&R为5.15*[om/容差]100；产品尺寸的数：[op/om]*1.41或1.41(PV/R&R)确定。PV=5.15opTV=5.15oT线性：定义：入是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。基准值基准值偏倚较大偏倚较小

观测的平均值范围的较低部分观测的平均值范围的较高部分观测的平均值偏倚较大观测的平均值范围的较低部分观测的平均值范围的较高部分在量程范围内，偏倚不是基准值的线性函数。入不具备线性的测量系统不是合格的，需要校正。入无偏倚有偏倚基准值确定方法：入在测量仪器的工作范围内选择一些零件；被选零件的偏倚由基准值与测量观察平均值之间的差值确定；最佳拟合偏倚平均值与基准值的直线的斜率乘以零件的过程变差是代表量具线性的指数；将线性乘以100然后除以过程变差得到“％线性”。非线性原因：入在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；最小或最大值校准量具的误差；磨损的仪器；仪器固有的设计特性。第三章测量系统研究程序准备工作：先计划将要使用的方法；确定评价人的数量、样品数量及重复读数：关键尺寸需要更多的零件和/或试验；入大或重的零件可规定较少样品和较多试验；入从日常操作该仪器的人中挑选评价人；样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围；仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一；确保测量方法(即评价人和仪器)在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。测量顺序：测量应按照随机顺序；评价人不应知道正在检查零件的编号；研究人应知道正在检查零件的编号，并相应记下数据；即：评价人A,零件1,第一次试验；评价人B,零件2,第二次试验等；读数就取至最小刻度的一半；研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行；每一位评价人应采用相同的方法(包括所有步骤)来获得读数。计量型测量系统研究指南：确定稳定性用指南：获得一样本并确定其相对于可追溯标准的基准值；定期(天、周)测量基准样品3~5次；在&R或&S控制图中标绘数据；确定每个曲线的控制限并按标准曲线图判断失控或不稳定状态；计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统稳定性是否适于应用。确定偏倚用指南：独立样本法：获取一样本并确定其相对可追溯标准的基准值；让一位评价人以通常的方法测量该零件10次；计算这10次读数的平均值；通过该平均值减去基准值来计算偏倚：偏倚=观测平均值一基准值过程变差=68极差偏倚％=偏倚过程变差确定重复性和再现性用指南：常用方法：极差法、均值和极差法.方差分析法等。极差法：极差法是一种改进的计量型量具研究方法，使用两名评价人和五个零件进行分析：可迅速提供一个测量变异的近似值。例：零件评价人A评价人B极差(A—B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均极差(R)=ERi/5=0.35/5=0.07GR&R=5.15(R)/d2*=5.15(0.07)/1.19=0.303过程变差=0.40%GR&G=100[GR&G/过程变差]=100[0.303/0.40]=75.5%均值和极差法：均值和极差法是一种提供测量系统重复性和再现性估计的数学方法。重复性比再现性大的原因:仪器需要维护；「量具应重新设计来提高刚度；「夹紧和检验点需要改进；「存在过大的零件变差。「再现性比重复性大的原因:评价人需要更好的培训如何使用量具仪器和读数；「量具刻度盘上的刻度不清楚；「需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性。「研究程序：取等得包含10个零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围；指定评价人A、B和C，并按1至10给零件编号（评价人不能看到数字）；如果校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；让评价人A随机测量10个零件，由观测人记录结果填入第1行，让评价人B和C随机测量这10个零件，由观测人记录结果填入第6、11行，三人测量时应互相不看对方的数据；使用不同的随机顺序重复上述操作过程；数值计算：从第1、2、3行的最大值减去它们中的最小值；把结果记入第5行。在第6、7和8行，11、12和13行重复这一步骤，并将结果记录在第10和15行；把填入第5、10和15行的数据变为正数；将第5行的数据相加