MSA测量系统第四2

测量系统分析

MeasurementSystemAnalysis

第四版

2010年6月发布2023/1/41MSA第四版发生了那些变化？与MSA第三版相比，手册的第四版没有发生显著的变化，只是补充提示了某些分析方法，使读者更容易理解，同时也对一些使用者的常犯错误做了重要的观念澄清。

譬如：澄清MSA与校准的关系、更清晰地定义测量决策、改进了偏倚和线性内容、重写了高级的MSA技术（包括破坏性试验）、计数型分析的更新、测量的不确定度和MSA、APQP和MSA的关系等等。2023/1/422023/1/43

本手册中使用了以下术语

测量（Measurement)被定义为“对某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们对于特定特性之间的关系”。这定义由C.Eisenhart(1963)首次提出。赋予数字的过程被定义为测量过程，而指定的数值被定义为测量值。

量具（Gage)是指任何用来获得测量结果的装置。经常是用在工厂现场的装置，包括通/止规（go/nogodevice)。

本手册中使用了以下术语测量系统（MeasurementSystem)—是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。

我们可以将测量过程看成一个制造过程，其产生的输出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有用的，会使我们明白已经说明的所有的概念、原理和工具。2023/1/44本手册中使用了以下术语分辨力Discrimination、可读性Readability、分辨率Resolution别名：最小可读单位、测量解析度、最小刻度极限或探测的最小极限。由设计所确定的固有特征。一个仪器测量或输出的最小刻度单位。通常被显示为测量单位。

10比1的比例法则。2023/1/45本手册中使用了以下术语有效解析度Effectiveresolution特定应用条件下，一个测量系统对过程变差的敏感度。可以导致测量有用的输出信号的最小输入。通常被描述为一种测量单元。基准值（Referencevalue)某一物品的可接受数值。需要一个可操作的定义。常被用来替代真值使用。真值(Truevalue)某一物品的真实数值。不可知且无法知道的。2023/1/462023/1/47本手册中使用了以下术语位置变差（Locationvariation)准确度（Accuracy)与真值或可接受的基准值“接近“的程度。在ASTM包括了位置及宽度误差的影响。偏倚（Bias)观测到的测量值的平均值与基准值之间的差值。82011.09.01

准确度和精确度量具A量具B量具CA具有最佳准确度B具有最佳精确度C的准确度好于B比较A和C的表现量具A的均值量具B的均值量具C的均值本手册中使用了以下术语稳定性(Stability)随时间变化的偏倚值。一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计上受控状态。别名：漂移（drift)线性(linearity)

在量具正常工作量程内的偏倚变化量。多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。是测量系统的系统误差所构成。2023/1/492023/1/410本手册中使用了以下术语宽度变差（Widthvariation)精确度（Precision)

每个重复读数之间的“接近”程度。是测量系统的随机误差所构成。

本手册中使使用了以下下术语重复性(Repeatability)一个评价者者使用一种种测量仪器，对同同一零件的的某一特性性进行多次测量量下的变差差。是在固定的的和已定义义的测量条件下，连连续（短期期内）多次次测量中的变差差。通常被称为为E.V—设备变差。。(EguipmentVariation)设备（量具具）能力或或潜能。系统内部变变差。2022/12/2811本手册中使使用了以下下术语再现性(Reproducibility)不同评价者者使用相同同的量具，，测量同一个个零件的同同一个特性性的测量平均值的的变差。通常常被被称称为为A.V.——评价价者者变变差差(AppraiserVariation)。系统统之之间间（（条条件件））的的误误差差。。在ASTME456-96包括括：：重重复性性、、实实验验室室、、环环境境及及评评价价者者影影响响。。2022/12/2812本手册中使用用了以下术语语GRR或量具的重复复性和再现性性(Gage&R)量具的重复性性和再现性：：测量系统重复性和再现现性的联合估估计值。测量系统能力力：取决于所所用的方法，可能包括或或不包括时间间的影响。测量系统能力力(MeasurementSystemCapability)测量系统变差差的短期估计计值。（例：：“GRR”包括图表法法）2022/12/2813本手册中使用用了以下术语语2022/12/2814测量系统性能能(MeasurementSystemPerformance)测量系统变差差的长期估计计值（例：长期控制图法法）敏感度(Sensitivity)能导致可探测测到的输出信信号的最小输输入。测量系统对被被测特性变化化的感应度。。取决于量具设设计（分辨力力）、固有质质量（OEM）、使用期间间的维修，以以及测量仪器器与标准的操操作情况。通常被描述为为一种测量单单元。本手册中使用用了以下术语语一致性(Consistency)随时间重复性性变化的程度度。一致的测量过过程是在宽度度（变差）方面面处于统计上上受控状态。均一一性性(Uniformity)在正正常常工工作作范范围围内内重重复复性性的的变化化。。重复复性性的的同同义义词词。。2022/12/2815本手手册册中中使使用用了了以以下下术术语语系统统变变差差（（SystemVariation)测量量系系统统的的变变差差可可分分类类为为：：能力力(Capability)短期期内内读读数数的的变变化化量量。。性能能(performance)长期期读读数数的的变变化化量量。。以以总总变变差差(totalvariation)为基基础础。。不确确定定度度(Uncertainty)有关关被被测测值值的的数数值值估估计计范范围围，，相相信信真真值值都都被被包包括括在在该该范范围围内内。。测量量系系统统必必须须稳稳定定并并且且一一致致,测量量系系统统的的总总变变差差的的所所有特特征征是是假假设设该该系系统统稳稳定定并并且且一一致致。。2022/12/28162022/12/2817测量量系系统统的的误误差差测量量系系统统误误差差可可以以分分成成五五种种类类型型：：偏倚倚、、线线性性、、稳稳定定性性、、重重复复性性、、再再现现性性测量量过过程程变变差差:对大大多多数数测测量量过过程程而而言言，，总总测测量量变变差差通通常常被被描描述述为为正态态分分布布。。正正态态概概率率被被设设想想成成测测量量系系统统分分析析的的标标准准方方法法。。事实实上上，，有有一一些些测测量量系系统统并并不不是是正正态态分分布布，，如如果果仍仍假设设该该测测量量系系统统为为正正态态分分布布，，MSA的分分析析方方法法可可能能会会过过高高评价价测测量量系系统统误误差差;因此此应应充充分分识识别别和和评评价价。。2022/12/2818Ⅰ不好的零零件永远远视为不不好的零零件Ⅱ可能做出出潜在的的错误决决定Ⅲ好零件永永远被视视为好零零件“取伪”、“弃真”的过程发发生在Ⅱ区域。测量系统统误差的的影响2022/12/2819测量系统统误差的的影响从位置的的角度去去考虑，，偏倚、、线性、、稳定性性为位置置的误差差，如图图：针对基准准值的位位移。从宽度的的角度去去考虑，，重复性性、再现现性为宽宽度的误误差。随随着宽度加宽宽，Ⅱ区域增大。2022/12/2820测量系统共共有的统计计特性依据用途，，每个测量量系统可能能要求具备备不同的统统计特性，，但以下几几个特性应应是所有的的测量系统统共有的：：1.测量系统必必须处于统统计控制中中，这意味味着测量系系统中的变变差只能由由普通原因因而不是由由特殊原因因造成；2.测量系统的的变差必须须小于制造造过程的变变差；3.测量系统的的随机变差差必须小于于过程变差差和公差带带两者中最最小者，一一般为其1/10。。2022/12/2821测量系统的的接受准则则对测量系统统予以接受受的通用准准则是：低于10%的误差—通常被认为为是一个可可接受的测测量系统。。10%到30%的误误差—根据应用的的重要性、、测量装置置的成本、、维修费用用等，可能能是可接受受的。大于30%误差—考虑为不可可接受，应应尽各种力力量以改进进该测量系系统。另外，由测测量系统对对过程进行行划分的区区别分类数数（ndc）应能大于或或等于5。。2022/12/2822测量系统分分析计划过程名称分析项目测量系统偏倚线性稳定性重复性再现性负责人/日期卡尺硬度仪金相显微镜万能材料试验机2022/12/2823测量系统研研究—偏倚2022/12/2824什么是偏倚倚偏倚是指对对相同零件件上同一特特性的观测测的平均值值与基准值值的差异。。它是由所有有已知或未未知的变差差来源共同同影响的总总偏差所造造成。2022/12/2825偏倚产生的的原因造成过份偏偏倚的可能能原因有：：计量器具需需要校准计量器具或或相关夹具具磨损磨损或损坏坏的基准，，基准出现现误差不适当的校校准或使用用基准设定定线性误差（（譬如测量量两个不同同的点，零零件的内在在变差所造成的线性性误差。））使用了错误误的量具不同的测量量方法—设置、安装装、夹紧、、技术2022/12/2826测量错错误的的特性性（量具具或零零件））变形形环境变变化—温度、、湿度度、振振动、、清洁洁的影影响错误的的假设设，在在应用用常量量上出出错应用—零件数数量、、位置置、操操作者者技能能、疲疲劳、、观察察错误误（易易读性性、视视差））偏倚产产生的的原因因2022/12/2827偏倚的的分析析程序序偏倚的的分析析程序序1.1按生生产过过程所所要求求的检检验项项目、、内容容和检检验规定，，从生生产过过程中中选取取一个个零件件作为为样品品。1.2首首先确确定所所检查查零件件特性性的基基准值值。基基准值值应尽可可能通通过更更高一一级的的计量量装置置或在在工具具室、、全尺寸寸检验验设备备上确确定。。确定定的读读数应应与量量具R＆R研究中中的评评价人人的观观察平平均值值（Xa、Xb、Xc）进行比比较。。2022/12/2828偏倚倚的的分分析析程程序序1.3如如果果不不可可能能按按上上述述方方法法对对样样件件进进行行测测量量，，可可采采用用下下面面的替替代代方方法法。。在工工具具室室或或全全尺尺寸寸检检验验设设备备上上对对零零件件进进行行精精密密测测量量，，确确定定基基准准值值。。1.4让让一一位位评评价价人人用用正正被被评评价价的的量量具具测测量量同同一一零零件件至至少少十十次次，，并并记记录录结结果果。。1.5计计算算读读数数的的平平均均值值。。平平均均值值与与基基准准值值之之间间的的差差值值为为该该测测量量系系统统的的偏偏倚倚。。2022/12/2829偏倚倚的的分分析析程程序序1.6计计算算出出偏偏倚倚占占过过程程变变差差的的百百分分率率：：偏倚倚%=100[|偏偏倚倚|/过过程程变变差差]1.7对对偏偏倚倚的的分分析析结结果果应应写写出出书书面面报报告告。。1.8如如果果偏偏倚倚大大于于10%，，应应进进行行原原因因分分析析。。2022/12/2830偏倚的分分析程序序1.9偏偏倚过过大的原原因可能能是：基准的误误差，零件的磨磨损；量具尺寸寸不对；；测量了错错误的特特性；量具没有有正确校校准；评价人量量具使用用不当等等。1.10针对对具体的的原因，，采取相相应的措措施，对对测量系系统进行行改进。。2022/12/2831确定偏倚倚的指南南-独独立样样件法研究程序序1.选取取一个样样件，得得出一个个可追溯溯到相关关标准的的基准值。如果果不可能能，选择择一件落落在生产产测量范范围中间间的生产件，指定其为为偏倚分分析的标标准样本本。在工工具室测测量这个零件n≧10次，并计计算出n次读数的的平均值值；把这这个平均值作为为基准值值。2.让一一个评价价人，以以工作状状态通常常的方法法测量这这个样件件10次以以上。3.相对对于基准准值，将将数据画画出直方方图。评评审直方方图，确确定是否存存在特殊殊原因或或出现异异常；如如果没有有，继续续分析。。2022/12/2832确定偏偏倚的的指南南-独独立样样件法法4.计计算该该评价价人n个读数数的均均值。。公式式如右右：：5.计计算可可重复复性标标准偏偏差。。其中d2*可以从从附录录c中查到，g＝1，m＝＝n2022/12/2833确定定偏偏倚倚的的指指南南-独独立立样样件件法法6.确确定定偏偏倚倚的的t统计计量量：：偏倚倚＝＝观观测测测测量量平平均均值值－－基基准准值值其中中σr=σσ重复复性性7.如如果果0落落在在围围绕绕偏偏倚倚值值1-置信信区区间间以以内内，，偏偏倚倚在在水平平是是可可接接受受的的。。d2，，d2*和v可以以在在附附录录c中查查到到，，g=1，m=n偏倚倚σbt=2022/12/2834独立立样样件件法法—范例例计算算结结果果基准准值值=6.00，，=0.05g=1d2*=3.55

n（m）平均值x标准差σr/σ重复性标准误差的平均值σb测量值156.00670.225140.05813t统计量df自由度显著t值（2尾）查t分布分位表偏倚95%偏倚置信区间低值高值测量值0.115310.82.2060.0067-0.121570.134972022/12/2835独立样件法—范例一名制造工程程师评价了一一个用于过程程监控的新测测量系统。测测量设备的一一项分析证明明该测量系统统没有线性误误差的问题，，该工程师只只需对测量系系统的偏倚进进行研究和评评价。根据过过程变差的实实际情况，他他从测量系统统操作范围内内选取了一个个零件；通过过对该零件进进行了全尺寸寸测量确定了了它的参考值值，然后由主主要操作者测测量该零件15次。2022/12/2836独立样件法—范例请计算基准值=6.00，=0.05g=1d2*=3.55

n(m）平均值x标准差σr/σ重复性标准误差的平均值σb测量值15t统计量df显著t值（2尾）偏倚95%偏倚置信区间低值高值测量值2022/12/2837独立样件法—范例2022/12/2838独立样件法—范例由于0落落在偏倚置信信度区间内（（-0.12157，0.13497），则结结论是：假设设这测量的偏偏倚是可接受受的，即在实实际使用时，，也将不会带带来额外的变变差来源。附表：与平均极差的的分布有关的的数值t分布分位数t1-（n）表自由度=df=v=n2022/12/2839确定偏偏倚的的指南南-控制制图法法如果用用X&R图或用用X&s图来衡衡量稳稳定性性，其其数据据也可可以用用来进进行偏偏倚的的评价价。在在偏倚倚被评评价之之前，，控制制图分分析应应该表表明这这测量量系统统处于于稳定定状态态。具体程程序：：1.取取得一一个样样本并并建立立相对对于可可溯源源标准准的基基准值值。如如果这这个样样品不不可获获得，，选择择一个个落在在产品品测量量中程程数的的生产产零件件作为为偏倚倚分析析的样样本。。在工工具间间测量量这个个零件件n≥10次并计计算这这n个数据据的均均值。。把这这个均均值作作为“基准值值”。2022/12/2840确定偏偏倚的的指南南-控制制图法法2.将将测量量的数数据相相对于于基准准值画画出直直方图图。评评审直直方图图，以以专业业知识识确定定是否否存在在特殊殊原因因或出出现异异常。。如果果没有有，继继续进进行分分析。。3.利用测测量稳定性性的那些数数据进行计计算。从控控制图得到到x，4.从x减去基准值值计算出偏偏倚，偏倚=x－基准值5.用平均均极差计算算重复性标标准偏差σ重复性=R/d2*（d2*依据m和g，见附录c）2022/12/2841确定偏倚的的指南-控制图法法6.确定偏偏倚的t统计量（（偏倚的不不确定度由由σb给出）其中ɡ是g和m的乘积，g代表子组容容量，m代表子组数数量。7.如果0落在在围绕偏倚倚值的1-置信区间内内，偏倚在在水平内可被被接受。2022/12/2842确定偏倚的指指南-控制制图法确定的水平依赖于敏敏感度水平，，而敏感度水水平是用来评评价/控制该该生产过程并并且与产品/生产过程的的损失函数（（敏感度曲线线）相关联。。如果水平不是用用默认值0.05（95%置信度））则必须得到到顾客的同意意。2022/12/2843控制图法举例例对一个基准值值6.01的零件进行行稳定性研究究（见MSA手册p72页图9），，所有样本（（20个子组组）的总平平均值是6.021。。因而计算偏偏倚值为0.011。。使用电子表格格和统计软件件，研究者产产生了数值分分析结果。（（见表4））因为0落落在偏倚置信信区间（-0.0800，0.1020））内，过程程小组可以假假设测量偏倚倚是可以接受受的，同时假假定实际使用用不会导致附附加变差源。。2022/12/2844控制图法举例例2022/12/2845偏倚研究的分分析如果偏倚在统统计上非0，寻找以下下可能的原因因：标准或基准值值误差，检查查标准程序仪器磨损。仪器制造尺寸寸有误仪器测量了错错误的特性仪器未得到完完善的校准，，评审校准程程序评价人设备操操作不当仪器修正验算算不正确2022/12/2846偏倚研究的的分析如果测量系系统偏倚非非0，应应该可以通通过硬件、、软件或两两项同时调调整再校准准达到0，，如果偏倚倚不能调整整到0，也也仍然可以以通过改变变程序（如如用偏倚调调整每个读读数）使用用。由于存存在评价人人较高误差差的风险，，应该在取取得顾客同同意后方可可使用这种种方法。2022/12/2847测量系统研研究—线性2022/12/2848什么是线性性？线性—在设备的预预期操作（（测量）范范围内偏倚倚的不同被被称为线性性，线性被被认为是关关于偏倚大大小的变化化。2022/12/2849线性以各种种形式出现现注意不可接接受的线性性可能以各各种形式出出现。不要要假定一个个常量偏倚倚。2022/12/2850导致致线线性性的的原原因因导致致线性性误误差差的的原原因因可可能能包包括括：：仪器器需需要要校校准准，，需需要要减减少少校校准准时时间间间间隔隔，，仪器器、、设设备备或或夹夹紧紧装装置置的的磨磨损损；；缺乏乏维维护护（（通通风风、、动动力力、、液液压压、、过过滤滤器器、、锈锈蚀蚀、、清清洁洁））磨损损或或损损坏坏的的基基准准，，基基准准出出现现误误差差；；校准准不不当当、、仪仪器器质质量量差差或或应应用用错错误误的的量量具具；；不同同的的测测量量方方法法—设置置、、安安装装、、夹夹紧紧、、技技术术；；量具具或或零零件件随随零零件件尺尺寸寸变变化化的的变变形形；；违背背假假定定，，在在应应用用常常量量上上出出错错，，零件件尺尺寸寸、、位位置置、、操操作作者者技技能能、、疲疲劳劳、、观观察察错错误误等等。。2022/12/2851线性研研究实实例研究实实例一名工工程师师希望望对过过程采采用新新测量量系统统。作作为PPAP的一部部分，，需要要评价价测量量系统统的线线性。。1.基基于以以证明明的过过程变变差，，在测测量系系统的的全部部工作作量程程范围围内选选取了了g≧5个零件件。2.通通过对对每个个零件件进行行全尺尺寸检检验从从而确确定它它们的的参考考值。。3.然然后由由主要要操作作者对对每个个零件件测量量m≧≧10次。在在分析析中，，这些些零件件是随随机抽抽取的的。2022/12/2852线性研研究实实例线性研研究数数据零件基准值123452.004.006.008.0010.00测量次数12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.402022/12/2853线性研研究实实例4.计计算每每次测测量的的零件件偏倚倚及零零件偏偏倚均均值。。5.在在线性性图上上画出出单值值偏倚倚和相相关基基准值值的偏偏倚均均值（（见图图）2022/12/2854线性研究究实例线性研究究数据的的分析零件基准值123452.004.006.008.0010.00偏倚10.701.1-0.2-0.4-0.920.50-0.1-0.3-0.3-0.730.400.2-0.1-0.2-0.540.501-0.1-0.3-0.750.70-0.20.0-0.2-0.660.30-0.10.1-0.2-0.570.50-0.10.0-0.2-0.580.50-0.10.1-0.3-0.590.40-0.10.4-0.2-0.4100.400.00.3-0.5-0.8110.600.10.0-0.4-0.7120.40-0.20.1-0.3-0.6偏倚平均值0.4916670.1250.025-0.29167-0.616672022/12/2855线性研究究数据线性研究究—作图分析析2022/12/2856线性计算算6.用下下面等式式计算和和画出最最佳拟合合线和置置信带：：2022/12/2857线性计算对于给定的Xo，水平置信带是是：2022/12/2858线性计算拟合优度可用用来推断偏倚倚与基准值之之间的线性关关系。我们可可以从它得出出它们之间是是否有线性关关系的结论，，如果有，是是否可接受。。2022/12/2859线性计算线性是由最最佳拟合直直线的斜率率而不是拟拟合优度（（R2）的值确定的的。一般地地，斜率越越低，量具具线性越好好；相反斜斜率越大，，量具线性性越差。2022/12/2860测量系统研研究—稳定性2022/12/2861测量系统研研究—稳定性稳定性（或或飘移）是是指在一段段长期时间间下，用相相同的测量量系统对同同一基准或或零件的同同一特性进进行测量所所获得的总总变差。也也就是说，，稳定性是是这整个个时间的偏偏倚变化。。2022/12/2862造成成不不稳稳定定性性的的可可能能因因素素仪器器需需要要校校准准，，缩缩短短校校准准周周期期，，仪器器、、设设备备或或夹夹具具的的磨磨损损；；正常常的的老老化化或或损损坏坏；；维护护保保养养不不好好———空气气、、动动力力、、过过滤滤器器、、尘尘土土、、清清洁洁；；基准准件件的的磨磨损损或或损损坏坏，，基基准准件件的的误误差差；；不适适当当的的校校准准或或使使用用基基准准设设定定；；仪器器质质量量不不好好-设设计计或或符符合合性性；；不同同的的测测量量方方法法-作作业业准准备备、、加加紧紧、、加加载载、、技技巧巧；；环境境变变化化-温温度度、、湿湿度度、、振振动动、、清清洁洁；；应用用-零零件件数数量量、、操操作作者者技技能能、、疲疲劳劳、、观观测测误误差差等等。。2022/12/2863进行研究的方方法取得一样件并并建立其可追追溯到相关标标准的参考值值。如果无法法取得这样的的样件，则选选择一件落在在生产测量范范围中间的生生产零件，指指定它为基准准样件以进行行稳定性分析析。跟踪测量量系统稳定性性时，不要求求该已知的参参考值。以一定的周期期基础（每天天或每周）测测量基准件3~5次。抽抽样的数量和和频率应该取取决于对测量量体系统的认认识：包括要要求重新校准准或维修的频频率如何、使使用测量系统统的频率，以以及操作条件件的重要性等等。应该在不不同条件下取取得多次读值值，以代表测测量系统的实实际使用情况况。将数据按时间间顺序画在均均值极差或均均值标准差图图上。2022/12/2864进行研究的方方法结果分析-图图示法建立控制限，，使用控制图图分析法来评评价是否有不不受控或不稳稳定的情况。。结果分析-数数值法除了通常的控控制图分析法法外，没有用用于稳定性分分析的特定数数值分析或指指数。2022/12/2865进行研究的范范例为了确定某一一新测量仪器器的稳定性是是否可为接受受，研究小组组选取了生产产过程输出范范围中接近中中间值的一个个零件。该零零件被送到了了测量试验室室，经测量参参考值确定为为6.01。。小组每班次次测量该零件件5次，共测测量了四周（（20个子组组）；收集到到所有数据后后，画出了均均值极差图。。2022/12/2866进行研研究的的范例例2022/12/2867进行研究究的范例例控制图分分析表明明该测量量过程处处于稳定定状态，，因为没没有明显显可见的的特殊原原因结果果发生。。这控制图图的标准准偏差的的估计值值是R/d2。2022/12/2868测量系统统重复性性和再现现性分析析（R&R）2022/12/2869什么是重复性性？传统上把重复复性看作“评价人内变异异性”。重复性是由由一个评价人，，采用同一种种测量仪器，，多次测量同同一零件的同同一特性时获获得的测量变变差。它是设备本身身固有的变差差或性能。重复性一般指指仪器的变差差（EV）。事实上，重复复性是从规定定的测量条件件下连续试验验得到的普通通原因（随机机误差）变差差。当测量环环境是固定的的，并且被被规定了—即固定的零件件、仪器、标标准、方法、、操作者、环环境和假设时时，对于重复复性最好的术术语是系统内内部变差。2022/12/2870什么是是重复复性？？重复性性是由由一个个评价价人，，采用用同一一种测测量仪仪器，，多次次测量量同一一零件件的同同一特特性时时获得得的测测量变变差。。2022/12/2871重复性性不好好的可可能原原因是是什么么？重复性性不好好的可可能原原因包包括：：零件内内部：：形状状、位位置、、表面面加工工、锥锥度、、样品品的一一致性性问题题；仪器内内部：：磨损损、设设备和和夹紧紧装置置故障障、质质量差差或维维护不不当；；基准内内部：：质量量、级级别、、磨损损；方法内内部部：在在设置置、技技术、、零位位调整整、夹夹紧、、点密密度的的变差差；评价人人内部部：技技术、、缺乏乏经验验、操操作技技能、、培训训、疲疲劳、、感觉觉；环境内内部：：温度度、湿湿度、、振动动、亮亮度、、清洁洁度的的短期期起伏伏变化化；违背假假定：：在稳稳定、、正确确操作作方面面；仪器设设计或或方法法缺乏乏稳健健性，，一致致性不不好；；应用错错误的的量具具；（量具具或零零件））变形形，硬硬度不不足；；应用-零件件尺寸寸、位位置、、操作作者技技能、、疲劳劳、观观察误误差（（易读读性、、视差差）。。2022/12/2872什么是再再现性？？传统上把把再现性性看作“评价人之之间”的变异。。再现性性通常定定义为由由不同同的评价价人，采采用相同同的测量量仪器，，测量同同一零件件的同一一特性时时测量平平均值的的变差。。ASTM（美国实验验及材料料协会））的定义义超出上上述定义义范围，，它不仅仅包括评评价人不不同，而而且量具具、实验验室和环环境（温温度、湿湿度）也也不同，，同时再再现性计计算中还还包括重重复性。。2022/12/2873再现性性错误误的潜潜在原原因再现性性错误误的潜潜在原原因包包括：：零件（（样品品）之之间：：使使用相相同的的仪器器、操操作者者和方方法，，测量量零件件为A、B、C时所造造成的的均值值差；；仪器之之间：：同样样的零零件、、操作作者和和环境境，使使用仪仪器为为A、B、C时所造造成的的均值值差；；标准之之间：：测量量过程程中不不同的的设定定标准准的平平均影影响；；方法之之间：：改变变点密密度，，手动动与自自动系系统相相比，，零点点调整整，夹夹持或或加紧紧方法法等导导致的的的均均值差差；评价人人之间间：：不同同评价价人A、B、C在培训训、技技术、、技能能和经经验方方面的的不同同所造造成的的均值值差。。对于于产品品及过过程中中使用用一台台手动动测量量仪器器的情情况，，常进进行这这种研研究。。2022/12/2874再现性性错误误的潜潜在原原因环境之之间：：在A、B、C不同的的时间间段内内测量量，由由于环环境变变化引引起的均值值差。。对较较高自自动化化系统统在产产品和和过程程中的的测量量系统统常进进行这这种研研究；；违背研研究中中的假假定；；仪器设设计或或方法法缺乏乏稳健健性；；操作者者的训训练效效果；；应用-零件件尺寸寸、位位置、、观察察误差差（易易读性性、视视差））。需要说说明ASTM采用的的定义义与MSA手册的的定定义有有不同同之处处。按照ASTM标准，，设备备保持持在原原有状状态时时（一一名操操作者者，一一个量量具，，小段时间内内），重复复性就会是是好的，而而再现性则则体现更典典型的，有有多种来源的的变差的操操作环境。。2022/12/2875量具R&R或GRR量具R&R是重复性和和再现性合合成变差的的一个估计计。换句话话说，GRR等于系统内内部和系统统之间的方方差的总和和。2022/12/2876测量系统分分析—R&R对量具重复复性和再现现性的分析析方法有多多种，此处处规定均值值和极差法法的分析方方法。值得得注意的是是，均值和和极差分析析方法忽略略了被测量量的对象零零件的内变变差（如零零件的圆度度、锥度、、平面度等等）。均值和极差差法（X＆R）是一种提供供测量系统统重复性和和再现性估估计的数学学方法。不不象极差法法，它允许许把测量系系统分成两两部分，重重复性和再再现性，而而不是它们们的交互作作用。2022/12/2877测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）由分析人员从从现场抽取10个零件，，作为样本，，代表过程变变差的实际或或预期范围。。指定三位在生生产中实施测测量的检验人人员作为评价价人。对抽取取的10个个零件进行编编号，评价人人应不能看到到这些编号。。2022/12/2878测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）请评价人A以随机的顺序序测量抽取的的10个零件件，由分析人人员依据零件件的编号将测测量结果记录录在《量具重重复性和再现现性数据表》》上。请评价价人B和C分别对这10个零件按随随机的顺序进进行测量，并并让他们互不不知道对方的的测量结果。。由分析人员员将评价人B和C的测量结果分分别按《量具具重复性和再再现性数据表表》的对应关关系填写记录录数据。2022/12/2879测量系统分析析—R&R均值和极差法法2022/12/2880收集数据后的的计算依据表格《量量具重复性和和再现性数据据表》进行计计算。a）用第1、2、、3行中的最最大值减去它它们中的最小小值，把结果果记入第5行行。用第6、、7、8行中中的最大值减减去它们中的的最小值，把把结果记入第第10行。用用第11、12、13行行中的最大值值减去它们中中的最小值，，把结果记入入第15行；；b）把填入5、10、15行行的数据变为为正数；c）把第5行的数数据相加并除除以零件数量量，得到评价价人A的测量平均极极差Ra。同样对第10行、第15行的数据进进行处理得到到Rb和Rc；2022/12/2881测量系统统分析—R&R均值和极极差法（（X＆R））d）将第5、、10、、15行行的测量量平均极极差（Ra、Rb、Rc）转记到第第17行行，将它它们相加加并除以以评价人人数，将将结果记记为R（所有极差差的平均均值）；；e）将R（所有极差差的平均均值）记记入第19行、、20行行并与D3和D4（控制图常常数）相相乘，得得到极差差图的控控制下限限和上限限。如果果进行2次实验验则D3值为零，，D4值为3.27。。将计算算出的单单个极差差的上限限值（UCLR）填入第19行。。少于7次测量量的控制制下限极极差值（（LCLR）等于零。。2022/12/2882测量系系统分分析—R&R均值和和极差差法（（X＆R）f）以计算算出的的极差差上限限值（（UCLR）为对照照，对对那些些大于于计算算极差差的数数据进进行分分析并并采用用原来来的量量具、、零件件和评评价人人重新新进行行实验验，或或剔除除那些些数据据并重重新计计算平平均值值；根根据修修改过过的样样本容容量重重新计计算所所有极极差的的平均均值R及极差差的上上限值值（UCLR）；这样做做的目目的是是纠正正造成成失控控状态态的特特殊原原因。。g）将1、、2、、3/6、、7、、8/11、12、、13行中中数值值相加加。把把每行行数值值之和和除以以零件件数并并将结结果填填入《《量具具重复复性和和再现现性数数据表表》中中最右右边“平均值值”栏内。。2022/12/2883测量系系统分分析—R&R均值和和极差差法（（X＆R）h）将第1、2、3行的的“平均值值”相加，，除以以实验验次数数，并并将结结果填填入第第4行行的Xa栏内。。同样样，将将第6、7、8行的的“平均值值”相加，，将11、、12、13行行的“平均值值”相加，，然后后分别别除以以实验验次数数，并并将结结果填填入第第9行行、14行行的Xb、Xc栏内。。i）将第4行、、第9行、、第14行行的平平均值值中的的最大大值和和最小小值相相减，，将差差值填填入第第18行中中标有有XDiff的栏内内。j）将每个个零件件的所所有测测量值值相加加并除除以总总的测测量次次数（（实验验次数数乘以以评价价人数数）；；将结结果填填入第第16行零零件平平均值值的栏栏中。。用此行行中最最大的的零件件平均均值减减去最最小的的零件件平均均值，，求出出零件件平均均值的的极差差Rp，也填入入表格格16行最最右边边的“平均值值”栏内。。2022/12/2884测量系统分分析—R&R均值和极差差法（X＆R）k）将所有极差差的平均值值R，平均值中的的最大值和和最小值之之差Xdiff和零件平均均值的极差差Rp的计算结果果转填入《《量具重复复性和再现现性报告》》表格。l）填写表格《《量具重复复性和再现现性报告》》文头所要要求的内容容。m）在表格左边边标有“测量系统分分析”的栏内，依依据给定的的公式，选选择适当的的参数，进进行计算。。n）在表格右边边标有“总变差%”的栏内，依依据给定的的公式进行行计算。o）检查计算结结果，确认认没有计算算和其它错错误。2022/12/2885三个重要的的数值“R”将第5、10、15行的测量量平均极差差（Ra、Rb、Rc）转记到第17行，将将它们相加加并除以评评价人数，，将结果记记为“R”（所有极差的的平均值））；“XDIFF”将第4行、、第9行、、第14行行的平均值值中的最大大值和最小小值相减，，将差值填填入第18行中标有有XDIFF的栏内。“Rp”用16行中最大的零零件平均值减减去最小的零零件平均值，，求出零件平平均值的极差差Rp，2022/12/2886测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）结果-数数值分析根据《量具重重复性和再现现性报告》的的计算结果，，对设备变差差、评价人变变差、重复性性和再现性变变差、零件变变差占整个测测量系统的过过程变差的百百分比进行评评价，以确定定测量系统是是否被允许用用于预期的测测量用途。2022/12/2887测量系统分析析—R&R均值和极差法法2022/12/2888测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）量具重复性和和再现性（R＆R）的可接受性准准则是：a．低于10%的的误差——测量系统可接接受；b．10%至30%的误误差——根据应应用的的重要要性，，量具具成本本，维维修的的费用用等考考虑，，可能能是可可接受受的；；c．大于30%的误误差——测量系系统需需要改改进；；进行行各种种努力力发现现问题题并改改正。。2022/12/2889测量系系统分分析（（MSA）计数型型测量量系统统研究究2022/12/2890计数型测测量系统统研究计数型测测量系统统属于测测量系统统中的一一类，是是一种测量数数值为有有限的分分类数量量的测量量系统，，它与测测量结果是是连续值值的计量量型测量量系统不不同。最最常见的的是通过/不通过过量具，，只可能能有两个个结果；；其它的的计数型测量量系统，，如目视视标准，，可能产产生5~7个分分级，如非非常好、、好、一一般、差差、非常常差等。。MSA前面所介绍绍的分析析方法不不能被用用来评价价这样的的系统。。2022/12/2891计数型测测量系统统研究计数型量量具的特特点是，，把每一一个零件件同一个个特定的的限定值值进行行比较。。如果满满足限定定值就接与计量型量具不同的是，这个计数型量具不能指出一个零件有多好或多坏，只能指出零件可接受或拒绝。

2022/12/2892计数型测量量系统研究究-范例2022/12/2893计数型测量量系统研究究-范例表格中的“1”指定为可接受判断断，“0”指定为不可可接受判断断。表格中中的基准判判断和计量量基准值不不预先确定定。表格中中的“代码”列还用“-”、“+”、“x”显示了零件件是否在第第Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ，区域。2022/12/2894计数型测量量系统研究究-范例假设检验分分析-交叉叉表方法由于研究人人员不知道道零件的基基准判断值值，他们开开发了交叉表比比较每个评评价人之间间的差异。。2022/12/28952022/12/2896表中（（期望望的计计算））值的的计算算过程程如下下：(44+3)(3+97)/150=31.3(6+97)(97+3)/150=68.7(3+44)(44+6)/150=15.7(97+6)(6+44)/150=34.32022/12/28972022/12/2898计数型测测量系统统研究-范例上述这些些表格的的目的是是确定评评价人之之间意见见一致的的程度。为为了确定定评价人人一致的的水平，，研究人人员用科科恩的Kappa来测量两两个评价价人对同同一目标标评价值值的一致致程度。1值值表示完完全一致致，0值值表示一一致程度度不比偶偶然的要要好。kappa只用于两两个变量量具有相相同的分分级值和和相同的的分级数的的情况。。2022/12/2899计数型测测量系统统研究-范例kappa是一个评评价人之之间一致致性的测测量值。。检验是是否沿对角角线格子子中的计计数（接接收比率率一样的的零件））与那些仅是偶偶然的期期望不同同。设Po=对角线单单元中计计算值的的总和/总计数数Pe=对角线单单元中期期望值的的总和/总计数数则Kappa=（（Po-Pe））/（1-Pe）2022/12/28100计数型测量量系统研究究-范例Kappa值计算举例例：Kappa=(po-pe)/(1-pe