eMSA测量系统第四

测量系统分析

MeasurementSystemAnalysis

第四版2010年6月发布2023/1/4陈瑞泉1MSA第四版发生了哪些变化？

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、APQP和MSA的关系等等。2023/1/4陈瑞泉22023/1/4陈瑞泉3

本手册中使用了以下术语

测量（Measurement)

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。该定义由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)

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)

对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，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，是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）。2023/1/4陈瑞泉4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、最小刻度限度或能够检测的最小限度，是仪器设计所确定的固有特性。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法则。2023/1/4陈瑞泉5本手册中使用了以下术语基准值（Referencevalue)某一产品/过程特性可接受的数值，常被用来代替真值使用。真值(Truevalue)某一产品/过程特性的真实数值，不可知且无法知道。2023/1/4陈瑞泉62023/1/4陈瑞泉7本手册中使用了以下术语位置的变差（Locationvariation)准确度（Accuracy)与真值或可接受的基准值接近的程度。ASTM标准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。8陈瑞泉

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2023/1/4陈瑞泉9本手册中使用了以下术语宽度变差（Widthvariation)精确度（Precision)

一组重复读数之间的接近程度，受测量系统随机误差的影响。

本手册中使用了以下术语稳定性(Stability)

随时间变化的偏倚变化量。也称为漂移（drift)线性(linearity)

在量具工作量程内的偏倚变化量，是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造成。2023/1/4陈瑞泉10本手册册中使使用了了以下下术语语重复性性(Repeatability)一个评评价者者使用用一种种测量量仪器，对对同一一零件件的某某一特特性进进行多次测测量下下的变变差。。是在固固定的的和已已定义义的测测量条件下下，连连续（（短期期内））多次次测量中的的变差差。通常被被称为为E.V—设备变变差(EguipmentVariation)，，设备(量量具)能力力或系系统内内部变变差。。2022/12/28陈瑞泉11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值的变差。。通常被称为为A.V.—评价者变差差(AppraiserVariation)，是系统统的误差。在ASTME456-96标准中包包括：重复性、实实验室、环环境及评价价者的影响。2022/12/28陈瑞泉12本手册中使使用了以下下术语GRR或量量具的重复复性和再现现性(Gage&R)量具的重复复性和再现现性——测量系统重复性和再再现性误差的联合估计计值。测量系统能能力：取决决于所用的的方法，可能包括或不不包括时间间的影响。。测量系统能能力(MeasurementSystemCapability)是测量系统统变差的估估计值。2022/12/28陈瑞泉13本手册中中使用了了以下术术语2022/12/28陈瑞泉14有效解析析度（Effectiveresolution）特定应用用条件下下，一个个测量系系统对过过程变差差的敏感感度。是测量产产品/过过程特性性输出的的最小计计量单位位。通常被描描述为一一种测量量单位。。敏感度（Sensitivity）能导致可可探测到到的输出出信号的的最小输输入。测量系统统对被测测特性变变化的感感应度。。取决于量量具的设设计（分分辨力））、固有有的质量量、使用用期间的维修，，以及测测量仪器器与标准准的使用用情况。。通常被描描述为一一种测量量单位。。本手册中中使用了了以下术术语一致性(Consistency)随时间重重复性变变化的程程度。一致的测测量过程程是在宽宽度（变变差）方面面处于统统计上受受控状态态。均一性(Uniformity)在正常工工作范围围内重复复性的变化，重重复性的的同义词词。2022/12/28陈瑞泉15本手册中中使用了了以下术术语不确定度度(Uncertainty)有关被测测值的数数值估计计范围，，相信真真值被包包括在该该范围内。。前提是测量系统统必须稳稳定并且且一致。测量系统统的分析是假设系统统稳定，并且变差仅仅仅是由普通原原因导致的。。2022/12/28陈瑞泉162022/12/28陈瑞泉17测量系统的误误差测量系统误差差可以分成五五种类型：偏倚、线性、、稳定性、重重复性、再现现性。测量过程变差差:对大多数测量量过程而言，，总测量变差差通常被描述述为正态分布。正正态概率被设设想成测量系系统分析的标标准方法。事实上，有一一些测量系统统并不是正态态分布，如果果仍假设该测量系系统为正态分分布，MSA的分析方法法可能会过高高评价测量系统统误差;因此此应充分识别别和评价。2022/12/28陈瑞泉18Ⅰ不好的零件永永远视为不好好的零件Ⅱ可能做出潜在在的错误决定定Ⅲ好零件永远被被视为好零件件“取伪”、“弃真”的过程发生在在Ⅱ区域。测量系统误差差的影响2022/12/28陈瑞泉泉19测量系系统误误差的的影响响从位置置的角角度去去考虑虑，偏偏倚、、线性性、稳定性性为位位置的的误差差，如如图：：针对基基准值值的位位移。。从宽度度的角角度去去考虑虑，重复性性、再再现性性为宽宽度的的误差。。随着着宽度度加宽宽，Ⅱ区域域增大大。2022/12/28陈瑞瑞泉泉20测量量系系统统共共有有的的统统计计特特性性依据据用用途途，，每每个个测测量量系系统统可可能能要要求求具具备备不不同同的的统统计计特特性性，，但但以以下下几几个个特特性性应应是是所所有有的的测测量量系系统统共共有有的的：：1.测测量量系系统统必必须须处处于于统统计计控控制制中中，，这这意意味味着着测测量量系系统统中中的的变变差差只只能能由由普普通通原原因因而而不不是是由由特特殊殊原原因因造造成成；；2.测测量量系系统统的的变变差差必必须须小小于于制制造造过过程程的的变变差差；；3.测测量量系系统统的的随随机机变变差差必必须须小小于于过过程程变变差差和和公公差差带带两两者者中中最最小小者者，，一一般般为为其其1/10。。2022/12/28陈瑞瑞泉泉21测量量系系统统的的接接受受准准则则对测测量量系系统统予予以以接接受受的的通通用用准准则则是是：：低于于10%的的误误差差—通常常被被认认为为是是一一个个可可接接受受的的测测量量系系统统。。10%到到30%的的误误差差—根据据应应用用的的重重要要性性、、测测量量装装置置的的成成本本、、维维修修费费用用等等，，可可能能是是可可接接受受的的。。大于于30%误误差差—考虑虑为为不不可可接接受受，，应应尽尽各各种种力力量量以以改改进进该该测测量量系系统统。。另外外，，由由测测量量系系统统对对过过程程进进行行划划分分的的区区别别分分类类数数（（ndc）应能能大大于于或或等等于于5。。2022/12/28陈瑞瑞泉泉22测量系统统分析计计划2022/12/28陈瑞泉泉23测量系系统研研究—偏倚2022/12/28陈瑞泉泉24什么是是偏倚倚偏倚是是指对对相同同零件件上同同一特特性的的观测测的平平均值值与基基准值值的差差异。。它是由由所有有已知知或未未知的的变差差来源源共同同影响响的总总偏差差所造造成。。2022/12/28陈瑞泉25偏倚产生的的原因造成成过过份份偏偏倚倚的的可可能能原原因因有有：：计量量器器具具需需要要校校准准计量量器器具具或或相相关关夹夹具具磨磨损损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线性性误误差差（（譬譬如如测测量量两两个个不不同同的的点点，，零零件件的的内内在在变变差所造成的线线性误差。））使用了错误的的量具不同的测量方方法—设置、安装、、夹紧、技术术2022/12/28陈瑞泉泉26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、、观察错错误（（易读读性、、视差差）偏倚产产生的的原因因2022/12/28陈瑞泉泉27偏倚的的分析析程序序偏倚的的分析析程序序1.1按按生产产过程程所要要求的的检验验项目目、内内容和和检验验规定定，从生产产过程程中选选取一一个零零件作作为样样品。。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。基基准值值应尽尽可能通过过更高高一级级的计计量装装置或或在工工具室室、全全尺寸寸检验设备备上确确定。。确定定的读读数应应与量量具R＆R研究究中的的评价人人的观观察平平均值值（Xa、Xb、Xc）进行行比较较。2022/12/28陈瑞泉泉28偏倚的的分析析程序序1.3如如果不不可能能按上上述方方法对对样件件进行行测量量，可可采用用下面的的替代代方法法。在工具具室或或全尺尺寸检检验设设备上上对零零件进进行精精密测测量，确确定基基准值值。1.4让让一位位评价价人用用正被被评价价的量量具测测量同同一零零件至至少十次次，并并记录录结果果。1.5计计算读读数的的平均均值。。平均均值与与基准准值之之间的的差值值为该测测量系系统的的偏倚倚。2022/12/28陈瑞泉29偏倚的分析析程序1.6计计算出偏倚倚占过程变变差的百分分率：偏倚%=100[|偏倚|/过程变差差]1.7对对偏倚的分分析结果应应写出书面面报告。1.8如如果偏倚大大于10%，应进行行原因分析析。2022/12/28陈瑞泉30偏倚的分析析程序1.9偏偏倚过大的的原因可能能是：·基准的误差差;·零件的磨损损；·量具尺寸不不对；·测量了错误误的特性；；·量具没有正正确校准；；·评价人量具具使用不当当等。1.10针针对具体体的原因，，采取相应应的措施，，对测量系统进行改改进。2022/12/28陈瑞泉31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产件，指定定其为偏偏倚分析析的标准准样本。。在工具具室测量量这个零零件n≧10次，，并计算算出n次次读数的的平均值值；把这这个平均均值作为基准值值。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10次次以上。。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，确定是否否存在特特殊原因因或出现现异常；；如果没没有，继继续分析析。2022/12/28陈瑞泉32确定偏倚的指指南-独独立样件法4.计算该评评价人n个读读数的均值。。公式如右：5.计算可重重复性标准偏偏差。其中d2*可以从附录c中查到，g＝1，m＝＝n2022/12/28陈瑞泉33确定偏倚的指指南-独独立样件法6.确定偏倚倚的t统统计量：偏倚＝观测测测量平均值－－基准值其中σr=σ重复性7.如果0落在围绕绕偏倚值1-置信区间以以内，偏倚在水平是可可接受的。d2，d2*和v可以在附附录c中查查到，g=1，m=n偏倚

σbt=

2022/12/28陈瑞泉34独立样件法—范例计算结果基准值=6.00，=0.05g=1d2*=3.552022/12/28陈瑞泉35独立样件法法—范例一名制造工工程师评价价了一个用用于过程监监控的新测测量系统。。测量设备备的一项分分析证明该该测量系统统没有线性性误差的问问题，该工工程师只需需对测量系系统的偏倚倚进行研究究和评价。。根据过程程变差的实实际情况，，他从测量量系统操作作范围内选选取了一个个零件；通通过对该零零件进行了了全尺寸测测量确定了了它的参考考值，然后后由主要操操作者测量量该零件15次。2022/12/28陈瑞泉36独立样件法法—范例请计算基准值=6.00，，=0.05g=1d2*=3.552022/12/28陈瑞泉37独立样件法法—范例参考值=6.00偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0偏倚研究用用数据2022/12/28陈瑞泉38独立样件法法—范例由于0落落在偏倚倚置信度区区间内（-0.12157，，0.13497）），则结论是：：假设这测测量的偏倚倚是可接受受的，即在在实际使用用时，也将将不会带来来额外的变变差来源。。附表：与平均极差差的分布有有关的数值值t分布分位位数t1-（n）表自由度=df=v=n2022/12/28陈瑞泉泉39确定偏偏倚的的指南南-控制制图法法如果用用X&R图或或用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次次并计计算这这n个个数据据的均均值。。把这这个均均值作作为“基准值值”。2022/12/28陈瑞瑞泉泉40确定定偏偏倚倚的的指指南南-控控制制图图法法2.将将测测量量的的数数据据相相对对于于基基准准值值画画出出直直方方图图。。评评审审直直方方图图，，以以专业业知知识识确确定定是是否否存存在在特特殊殊原原因因或或出出现现异异常常。。如如果果没没有有，，继续续进进行行分分析析。。3.利利用用测测量量稳稳定定性性的的那那些些数数据据进进行行计计算算。。从从控控制制图图得得到到x，，4.从从x减减去去基基准准值值计计算算出出偏偏倚倚，，偏倚倚=x－－基基准准值值5.用用平平均均极极差差计计算算重重复复性性标标准准偏偏差差σ重复复性性=R/d2*（d2*依依据据m和和g，，见见附附录录c））2022/12/28陈瑞瑞泉泉41确定定偏偏倚倚的的指指南南-控控制制图图法法6.确定定偏倚的的t统统计量量（偏倚倚的不确确定度由由σb给出出）其中ɡɡ是g和和m的的乘积，，g代代表子组组容量，，m代表表子组数数量。7.如果果0落落在围围绕偏倚倚值的1-置信区区间内，，偏倚在在水平平内可被接接受。2022/12/28陈瑞泉42确定偏倚倚的指南南-控控制图法法确定的水平平依赖于于敏感度度水平，，而敏感感度水平平是用来来评价/控制该该生产过过程并且且与产品品/生产产过程的的损失函函数（敏敏感度曲曲线）相相关联。。如果水平平不是用用默认值值0.05（95%置置信度））则必须须得到顾顾客的同同意。2022/12/28陈瑞泉43控制图法法举例对一个基基准值6.01的零零件进行行稳定性性研究（（见MSA手册册p72页图9），，所有样样本（20个子子组）的的总平平均值是是6.021。因而而计算偏偏倚值为为0.011。使用电子子表格和和统计软软件，研研究者产产生了数数值分析析结果。。（见表表4））因为0落在在偏倚置置信区间间（-0.0800，0.1020））内，，过程小小组可以以假设测测量偏倚倚是可以以接受的的，同时时假定实实际使用用不会导导致附加加变差源源。2022/12/28陈瑞泉44控制图法举例例2022/12/28陈瑞泉45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46偏倚研究的分分析如果测量系统统偏倚非0，应该可以以通过硬件、、软件或两项项同时调整再再校准达到0，如果偏倚倚不能调整到到0，也仍然然可以通过改改变程序（如如用偏倚调整整每个读数））使用。由于于存在评价人人较高误差的的风险，应该该在取得顾客客同意后方可可使用这种方方法。2022/12/28陈瑞泉47测量系统研究究—线性2022/12/28陈瑞泉48什么是线性性？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。2022/12/28陈瑞泉50导致线性的的原因导致线性误误差的原因因可能包括括：仪器需要校校准，需要要减少校准准时间间隔隔，仪器、设备备或夹紧装装置的磨损损；缺乏维护（（通风、动动力、液压压、过滤器器、锈蚀、、清洁）磨损或损坏坏的基准，，基准出现现误差；校准不当、、仪器质量量差或应用用错误的量量具；不同的测量量方法—设置、安装装、夹紧、、技术；量具或零件件随零件尺尺寸变化的的变形；违背假定，，在应用常常量上出错错，零件尺寸、、位置、操操作者技能能、疲劳、、观察错误误等。2022/12/28陈瑞泉51线性研究实实例研究实例一名工程师师希望对过过程采用新新测量系统统。作为PPAP的的一部分，，需要评价价测量系统统的线性。。1.基于以以证明的过过程变差，，在测量系系统的全部部工作量程程范围内选选取了g≧≧5个零件件。2.通过对对每个零件件进行全尺尺寸检验从从而确定它它们的参考考值。3.然后由由主要操作作者对每个个零件测量量m≧10次。在分分析中，这这些零件是是随机抽取取的。2022/12/28陈瑞泉52线性研究实实例线性研究数数据2022/12/28陈瑞泉53线性研究实实例4.计算每每次测量的的零件偏倚倚及零件偏偏倚均值。。5.在线性性图上画出出单值偏倚倚和相关基基准值的偏偏倚均值（见图）2022/12/28陈瑞瑞泉泉54线性性研研究究实实例例线性研究数据据的分析2022/12/2855线性研究数据据线性研究作图分析2022/12/2856线性计算6.用下面等等式计算和画画出最佳拟合合线和置信带带：2022/12/28陈瑞泉泉57线性计计算对于给给定的的Xo，水平置置信带带是：：2022/12/2858线性计计算拟合优优度可可用来来推断断偏倚倚与基基准值值之间间的线线性关关系。。我们们可以以从它它得出出它们们之间间是否否有线线性关关系的的结论论，如如果有有，是是否可可接受受。2022/12/28陈瑞泉泉59线性计计算线性是是由最最佳拟拟合直直线的的斜率率而不不是拟拟合优优度（R2）的值值确定定的。。一般般地，，斜率率越低低，量量具线线性越越好；；相反反斜率率越大大，量量具线线性越越差。。2022/12/28陈瑞泉泉60测量系系统研研究—稳定性性2022/12/28陈瑞泉泉61测量系系统研研究—稳定性性稳定性性（或或飘移移）是是指在在一段段长期期时间间下，，用相相同的的测量量系统统对同同一基基准或或零件件的同同一特特性进进行测测量所所获得得的总总变差差。也也就是是说，，稳定定性是是这整整个个时间间的偏偏倚变变化。。2022/12/28陈瑞泉泉62造成不稳定定性的可能能因素仪器需要校校准，缩短短校准周期期，仪器、设备备或夹具的的磨损；正常的老化化或损坏；；维护保养不不好——空气、动力力、过滤器器、尘土、、清洁；基准件的磨磨损或损坏坏，基准件件的误差；；不适当的校校准或使用用基准设定定；仪器质量不不好-设设计或符合合性；不同的测量量方法-作作业准备备、加紧、、加载、技技巧；环境变化-温度、湿湿度、振动动、清洁；；应用-零零件数量、、操作者技技能、疲劳劳、观测误误差等。2022/12/28陈瑞泉63进行研究的的方法取得一样件件并建立其其可追溯到到相关标准准的参考值值。如果无无法取得这这样的样件件，则选择择一件落在在生产测量量范围中间间的生产零零件，指定定它为基准准样件以进进行稳定性性分析。跟跟踪测量系系统稳定性性时，不要要求该已知知的参考值值。以一定的周周期基础（（每天或每每周）测量量基准件3～5次。抽样样的数量和和频率应该该取决于对对测量体系系统的认识识：包括要要求重新校校准或维修修的频率如如何、使用用测量系统统的频率，，以及操作作条件的重重要性等。。应该在不不同条件下下取得多次次读值，以以代表测量量系统的实实际使用情情况。将数据按时时间顺序画画在均值极极差或均值值标准差图图上。2022/12/28陈瑞泉64进行研究究的方法法结果分析析-图示示法建立控制制限，使使用控制制图分析析法来评评价是否否有不受受控或不不稳定的的情况。。结果分析析-数值值法除了通常常的控制制图分析析法外，，没有用用于稳定定性分析析的特定定数值分分析或指指数。2022/12/28陈瑞泉65进行研究究的范例例为了确定定某一新新测量仪仪器的稳稳定性是是否可为为接受，，研究小小组选取取了生产产过程输输出范围围中接近近中间值值的一个个零件。。该零件件被送到到了测量量试验室室，经测测量参考考值确定定为6.01。。小组每每班次测测量该零零件5次次，共测测量了四四周（20个子子组）；；收集到到所有数数据后，，画出了了均值极极差图。。2022/12/28陈瑞泉66进行研究究的范例例2022/12/28陈瑞泉67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。2022/12/28陈瑞泉68测量系统统重复性性和再现现性分析析（R&R）2022/12/28陈瑞泉69什么是重重复性？？传统上把把重复性性看作“评价人内内变异性性”。重复性性是由一个评价价人，采采用同一一种测量量仪器，，多次测测量同一一零件的的同一特特性时获获得的测测量变差差。它是设备备本身固有的的变差或或性能。。重复性一一般指仪仪器的变变差（EV）。。事实上，，重复性性是从规规定的测测量条件件下连续续试验得得到的普普通原因因（随机机误差））变差。。当测量量环境是是固定的的，并并且被规规定了—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。2022/12/28陈瑞泉70什么是重复性性？重复性是由一一个评价人，，采用同一种种测量仪器，，多次测量同一一零件的同一一特性时获得得的测量变差差。2022/12/28陈瑞泉71重复性不好的的可能原因是是什么？重复性不好的的可能原因包包括：·零件内部：形形状、位置、、表面加工、、锥度、样品品的一致性问问题；·仪器内部：磨磨损、设备和和夹紧装置故故障、质量差差或维护不当当；·基准内部：质质量、级别、、磨损；·方法内部：：在设置、技技术、零位调调整、夹紧、、点密度的变变差；·评价人内部：：技术、缺乏乏经验、操作作技能、培训训、疲劳、感感觉；·环境内部：温温度、湿度、、振动、亮度度、清洁度的的短期起伏变变化；·违背假定：在在稳定、正确确操作方面；；·仪器设计或方方法缺乏稳健健性，一致性性不好；·应用错误的量量具；·（量具或零件件）变形，硬硬度不足；·应用-零件尺尺寸、位置、、操作者技能能、疲劳、观观察误差（易易读性、视差差）。72什么么是是再再现现性性？？传统统上上把把再再现现性性看看作作“评价价人人之之间间”的变变异异。。再再现现性性通通常常定定义义为为由由不不同同的的评评价价人人，，采采用用相相同同的的测测量量仪仪器器，，测测量量同同一一零零件件的的同同一一特特性性时时测测量量平平均均值值的的变变差差。。ASTM（（美美国国实实验验及及材材料料协协会会））的的定定义义超超出出上上述述定定义义范范围围，，它它不不仅仅包包括括评评价价人人不不同同，，而而且且量量具具、、实实验验室室和和环环境境（（温温度度、、湿湿度度））也也不不同同，，同同时时再再现现性性计计算算中中还还包包括括重重复复性性。。2022/12/28陈瑞泉73再现性错错误的潜潜在原因因再现性错错误的潜潜在原因因包括：：零件（样样品）之之间：：使用相相同的仪仪器、操操作者和和方法，，测量零零件为A、B、、C时所所造成的的均值差差；仪器之间间：同样样的零件件、操作作者和环环境，使使用仪器器为A、B、、C时所所造成的的均值差差；标准之间间：测量量过程中中不同的的设定标标准的平平均影响响；方法之间间：改变变点密度度，手动动与自动动系统相相比，零零点调整整，夹持持或加紧紧方法等等导致的的的均值值差；评价人之之间：：不同评评价人A、B、、C在培培训、技技术、技技能和经经验方面面的不同同所造成成的均值值差。对对于产品品及过程程中使用用一台手手动测量量仪器的的情况，，常进行行这种研研究。2022/12/28陈瑞泉泉74再现性性错误误的潜潜在原原因环境之之间：：在A、B、C不同同的时时间段段内测测量，，由于于环境境变化化引起起的均值值差。。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究究；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采采用的的定义义与MSA手手册的的定定义有有不同同之处处。按照ASTM标标准，，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，，小段时时间内内），，重复复性就就会是是好的的，而而再现现性则则体现现更典典型的的，有有多种来来源的的变差差的操操作环环境。。2022/12/28陈瑞泉75量具R&R或GRR量具R&R是重复性性和再现性性合成变差差的一个估估计。换句句话说，GRR等于于系统内部部和系统之之间的方差差的总和。。2022/12/28陈瑞泉76测量系统分析析—R&R对量具重复性性和再现性的的分析方法有有多种，此处处规定均值和和极差法的分分析方法。值值得注意的是是，均值和极极差分析方法法忽略了被测测量的对象零零件的内变差差（如零件的的圆度、锥度度、平面度等等）。均值和极差法法（X＆R））是一种提供供测量系统重重复性和再现现性估计的数数学方法。不不象极差法，，它允许把测测量系统分成成两部分，重重复性和再现现性，而不是是它们的交互互作用。2022/12/28陈瑞泉77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。。2022/12/28陈瑞泉78测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R））请评价人A以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的测量量结果分别按按《量具重复复性和再现性性数据表》的的对应关系填填写记录数据据。2022/12/28陈瑞泉79测量系统分析析—R&R均值和极差法法2022/12/28陈瑞泉80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行中中的最大值减减去它们中的的最小值，把把结果记记入入第第5行行。。用用第第6、、7、、8行行中中的的最最大大值值减减去去它它们们中中的最最小小值值，，把把结结果果记记入入第第10行行。。用用第第11、、12、、13行行中中的最最大大值值减减去去它它们们中中的的最最小小值值，，把把结结果果记记入入第第15行行；；b））把把填填入入5、、10、、15行行的的数数据据变变为为正正数数；；c））把把第第5行行的的数数据据相相加加并并除除以以零零件件数数量量，，得得到到评评价价人人A的的测量量平平均均极极差差Ra。同同样样对对第第10行行、、第第15行行的的数数据据进进行行处理理得得到到Rb和Rc；2022/12/28陈瑞泉81测量系统统分析—R&R均值和极极差法（（X＆R）d）将第第5、10、15行的的测量平平均极差差（Ra、Rb、Rc）转记记到第17行，，将它们们相加并并除以评评价人数数，将结结果记为为R（所所有极差差的平均均值）；；e）将R（所有有极差的的平均值值）记入入第19行、20行并并与D3和D4（控制图图常数））相乘，，得到极极差图的的控制下下限和上上限。如如果进行行2次实实验则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）填入第第19行行。少于于7次测测量的控控制下限限极差值值（LCLR）等于零零。2022/12/28陈瑞泉82测量系统统分析—R&R均值和极极差法（（X＆R）f）以计计算出的的极差上上限值（（UCLR）为对照照，对那那些大于于计算极极差的数数据进行行分析并并采用原原来的量量具、零零件和评评价人重重新进行行实验，，或剔除除那些数数据并重重新计算算平均值值；根据据修改过过的样本本容量重重新计算算所有极极差的平平均值R及极差差的上限限值（UCLR）；这样样做的目目的是纠纠正造成成失控状状态的特特殊原因。g）将1、2、、3/6、7、、8/11、12、13行中中数值相相加。把把每行数数值之和和除以零零件数并并将结果果填入《《量具重重复性和和再现性性数据表表》中最最右边“平均值”栏内。2022/12/28陈瑞泉泉83测量系系统分分析—R&R均值和和极差差法（（X＆＆R））h）将将第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，，将差值值填入入第18行行中标标有XDiff的栏内内。j）将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，，求出出零件平均均值的的极差差Rp，也填填入表表格16行行最右右边的的“平均值值”栏内。。2022/12/28陈瑞泉泉84测量系系统分分析—R&R均值和和极差差法（（X＆＆R））k）将将所有有极差差的平平均值值R，，平均均值中中的最最大值值和最最小值值之差差Xdiff和零件件平均均值的的极差差Rp的计算算结果果转填填入《《量具具重复复性和和再再现性性报告告》表表格。。l）填填写表表格《《量具具重复复性和和再现现性报报告》》文头头所要要求的的内容容。m）在在表格格左边边标有有“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）在表格格右边标有有“总变差%”的栏内，依依据给定的的公式进行行计算。o）检查计计算结果，，确认没有有计算和其其它错误。。2022/12/28陈瑞泉85三个重要要的数值值“R”将第5、、10、、15行的测量量平均极极差（Ra、Rb、Rc）转记到第第17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”（所有极极差的平平均值））；“XDIFF”将第4行行、第9行、第第14行的平均均值中的的最大值值和最小值相相减，将将差值填填入第18行中标有有XDIFF的栏内。。“Rp”用16行中最大大的零件件平均值值减去最最小的零零件平均均值，求出零件件平均值值的极差差Rp。2022/12/28陈瑞泉86测量系统统分析—R&R均值和极极差法（（X＆R）结果—数值分析析根据《量量具重复复性和再再现性报报告》的的计算结结果，对对设备变变差、评评价人变变差、重重复性和和再现性性变差、、零件变差差占整个个测量系系统的过过程变差差的百分分比进行行评价，以以确定测测量系统统是否被被允许用用于预期期的测量量用途。87测量系统统分析—R&R均值和极极差法2022/12/28陈瑞泉88测量系统统分析—R&R均值和极极差法（（X＆R）量具重复复性和再再现性（（R＆R）的可可接受性性准则是是：a．低于于10%的误差差——测量系统统可接受受；b．10%至30%的的误差——根据应用用的重要要性，量量具成本，维维修的费费用等考考虑，可可能是可可接受的的；c．大于于30%的误差差——测量系统统需要改改进；进进行各种努力力发现问问题并改改正。2022/12/28陈瑞泉89测量系统统分析（（MSA）计数型测测量系统统研究2022/12/28陈瑞泉90计数型测量系系统研究计数型测量系系统属于测量量系统中的一一类，是一种测量数值为为有限的分类类数量的测量量系统，它与与测量结果是连续续值的计量型型测量系统不不同。最常见见的是通过/不通通过量具，只只可能有两个个结果；其它它的计数型测量系统统，如目视标标准，可能产产生5～7个分级，如非常好好、好、一般般、差、非常常差等。MSA前面所介绍的分分析方法不能能被用来评价价这样的系统统。2022/12/28陈瑞泉91计数型测量系系统研究计数型量具的的特点是，把把每一个零件件同一个特定定的限定值进进行比较。。如果满足限限定值就接受受这个零件，，反之拒绝零零件（如通过过/不通过量量具）。多数数这种类型的的量具以一套套标准零件为为基础进行设设定接受与拒拒绝。与计量型量具具不同的是，，这个计数型型量具不能指指出一个零件件有多好或多多坏，只能指指出零件可接接受或拒绝。。2022/12/28陈瑞泉92计数型测量系系统研究-范范例2022/12/28陈瑞泉泉93计数型型测量量系统统研究究-范范例表格中中的“1”指定为为可可接受受判断断，“0”指定为为不可可接受受判断断。表表格中中的基基准判判断和和计量量基准准值不不预先先确定定。表表格中中的“代码”列还用用“-”、“+”、“x”显示了了零件件是否否在第第Ⅲ，，Ⅱ，，Ⅰ，，区域域。2022/12/28陈瑞泉泉94计数型型测量量系统统研究究-范范例假设检检验分分析-交叉叉表方方法由于研研究人人员不不知道道零件件的基基准判判断值值，他他们开开发了了交叉表比比较每每个评评价人人之间间的差差异。。2022/12/28陈瑞泉泉952022/12/28陈瑞泉泉96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=34.32022/12/28陈瑞泉972022/12/28陈瑞泉98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