MSA测量系统培训

测量系统分析MeasurementSystemsAnalysis目的：

简要介绍测量系统分析的基本知识目标：掌握测量系统的概念针对不同形式的测量/试验设备应用MSA方法评价MSA结果测量系统分析目录：1.测量系统分析简介2.相关术语与定义3.测量系统的变差4.相关的统计概念5.测量系统研究准备6.测量系统的评估方法7.计量型测量系统的评估方法稳定性线性量具的重复性和再现性——极差法——均值极差法——方差分析法测量系统分析目录（续）：8.计数型测量系统的评估方法交叉表法解析法9.复杂的和非重复的测量系统分析10.测量系统分析应用流程测量系统分析1.测量系统分析简介测量系统分析理想的测量系统只产生“正确”的测量结果每次测量结果总应该与一个标准相一致具有零变差、零偏倚和对所测的产品错误分类为零概率的统计特性测量系统分析测量与过程的类比将测量过程看作产生数据的生产过程这使我们可以使用统计过程控制中的所有概念、原理和工具测量过程质量特性测量值测量系统分析变差来源观察到的过程变差实际的过程变差测量变差样本内变差样本间变差使用者变差测量仪器变差测量系统分析好的测量系统足够的分辨率和灵敏度—测量分量应该小于相关的过程变差或工程规范统计受控—变差仅来源于普通原因测量系统变异与过程变异相比必须相对较小——用于过程控制测量系统变异与工程规范相比必须相对较小——用于产品控制测量系统分析2.相关术语与定义测量系统分析术语量具：任何用来获得得测量结果的的装置，包括括判断通过/不通过的装置；测量：赋值（或数））给具体事物物以表示它们们之间特定特特性的关系；测量系统：用来获得测量量结果的整个个过程测量系统分析析定义标准：根据普遍认同同的意见使之之作为比较的的基础；是一一个可接受的的模型；由某一权力机机构确定和建建立，可能是是一件人工制制品或总效果果。参考标准：所进行的测量量可追溯的““地方”标准准；可得到的最高高计量质量标标准。测量系统分析析定义基准值：一个人工制品品或总效果值值用作约定的的比较参考真值：零件的“实际际”测量值（（是不知道并并且不可知的的），是测量量过程的目标标；参考值被用作作真值的最佳佳近似值。测量系统分析析定义分辨力：仪器的最小刻刻度值如果测量系统统不能探测变变差，则其不不可接受至少是被测量量范围的十分分之一分级数数（ndc）：将零件件变差差与测测量系系统的的宽度度相比比较建议ndc≥5测量系系统分分析3.测量系系统的的变差差测量系系统分分析测量系系统的的变差差位置变变差：：偏倚稳定性性线性宽度变变差（（分散散）：：重复复性性再现现性性量具具R&R测量量系系统统分分析析偏倚倚测量量结结果果的的平平均均值值与与真真值值/基准准值值的的差差值值对测测量量系系统统的的系系统统性性误误差差的的测测量量可能能的的原原因因包包括括：：校校准准不不当当、、仪仪器器磨磨损损、、基基准准磨磨损损或或损损坏坏测量量系系统统分分析析稳定定性性测量量系系统统在在某某一一阶阶段段时时间间内内，，测测量量同同一一基基准准或或零零件件的的单单一一特特性性时时获获得得的的测测量量变变差差是测测量量随随时时间间的的变变化化可能能的的原原因因包包括括：：仪仪器器老老化化、、仪仪器器需需要要校校准准、、环环境境变变化化测量系统统分析线性在设备的的预期操操作范围围内偏倚倚的变化化可能的原原因包括括：仪器器设计缺缺乏稳健健性、应应用错误误的量具具、仪器器磨损测量系统统分析重复性一个评价价人，使使用同一一个测量量仪器，，多次测测量用一一零件的的同一特特性时获获得的测测量值变变差普通原因因变差（（随机误误差）或或系统内内部变差差可能的原原因包括括：零件件内部变变差、设设备内部部变差、、评价人人内部变变差测量系统统分析重复性性测量系系统分分析再现性性不同的的评价价人，，使用用相同同的测测量仪仪器，，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值值变差差系统之之间的的平均均变差差手动仪仪器受受操作作者技技能影影响通通常是是实际际情况况可能的的原因因包括括：方方法之之间变变差、、评价价人之之间变变差测量系系统分分析再现性性再现性性测量系系统分分析量具R&R评价重重复性性和再再现性性的合合成变变差测量系系统分分析4.相关的的统计计概念念测量系系统分分析主题平均值值和标标准差差常用分分布区间估估计置信区区间置信水水平假设检检验—临界值值法假设检检验—P-value法方差分分析测量系系统分分析过程模模式变差存存在于于所有有过程程中理解并并减少少变差差是改改进的的关键键测量系系统分分析测量过过程输输出变变差测量系系统分分析过程输输出可可能如如何变变化测量系系统分分析位置测测量平均值：n:数据总数量宽度测测量标准差差：测量系系统分分析一些常常用分分布不同的的概率率分布布用于于模拟拟不同同的数数据类类型，，这使使数据据分析变的的更容容易分布类型参数一般应用正态分布μ，σ大多数数据符合正态分布T分布υ当数据服从正态分布，但总体变差未知并且样本容量较小时使用F分布υ1，υ2当比较2组服从正态分布的数据的变差时使用测量系系统分分析正态分分布测量系系统分分析t分布测量系系统分分析F分布测量系系统分分析使用样样本统统计估估计总总体参参数测量系系统分分析哪一个个样本本均值值是对对总体体均值值的正正确估估计？？测量系系统分分析区间估估计测量系系统分分析置信区区间测量系系统分分析置信水水平测量系系统分分析置信区区间公公式测量系系统分分析假设检检验测量系系统分分析测量系系统分分析假设检检验步步骤—临界值值法测量系系统分分析测量系系统分分析测量系系统分分析测量系系统分分析测量系系统分分析测量系系统分分析测量系系统分分析5.测量系统研研究准备测量系统分分析测量系统分分析测量系统研研究的淮备备先计划将要要使用的方方法。例如如，通过利利用工程决决策，直观观观察或量量具研究决决定，是否否评价人在在校准或使使用仪器中中产生影响响。有些测测量系统的的再现性(不同人之间间)影响可以忽忽略，例如如按按钮，，打印出一一个数字；；评价人的数数量，样品品数量及重重复读数次次数应预先先确定。在在此选择中中应考虑的的因素如下下：尺寸的关键键性：关键尺寸需需要更多的零零件和／或试试验，原因是是量具研究评评价所需的置置信度。零件结构：大或重的零零件可规定较较少样品和较较多试验。测量系统分析析测量系统研究究的淮备由于其目的是是评价整个测测量系统，评评价人的选择择应从日常操作该该仪器的人中中挑选；样品必须从过过程中选取并并代表其整个工工作范围。有时每一天天取一个样本本，持续若干干天。这样做做是有必要的的，因为分析析中这些零件被认为生生产过程中产产品变差的全全部范围。由于每一零零件将被测量量若干次，必必须对每一零零件编号以便便识别；测量系统分析析取样的代表性性1不具代表性的的取法测量系统分析析具代表性的取取法取样的代表性性2测量系统分析析测量系统研究究的淮备仪器的分辨力力应允许至少少直接读取特性的预期过过程变差的十十分之一，例例如特性的变变差为0.001，仪器应能读读取0.0001的变化；确保测量方法法(即评价人和仪仪器)在按照规定的的测量步骤测测量特征尺寸寸。测量系统分析析测量系统分析析执行注意点点测量应按照随机顺序，以确保保整个研究过过程中产生的的任何漂移或或变化将随机机分布。评价价人不应知道正在检查零件件的编号，以以避免可能的的偏倚。但是是进行研究的的人应知道正正在检查那一一零件，并记记下数据；在设备读数中中，读数应估估计到可得到到的最接近的的数字。如果果可能，读数数应取至最小刻度的一一半。例如，如果果最小刻度为为0.0001，则每个读数数的估计应圆圆整为0.00005；研究工作应由知其重要要性且仔细认认真的人员进进行；每一位评价人人应采用相同方方法，包括所有步步骤来获得读读数。6.测量系统的评评估方法测量系统分析析MSA方法分类测量系统分析析MSA计量型计数型破坏型计量型MSA测量系统分析析计量型位置分析宽度分析GR&R稳定性分析偏倚分析线性分析重复性分析再现性分析稳定性分析计数型MSA测量系统分析析计数型交叉表法解析法7.计量型测量系系统的评估方方法测量系统分析析稳定性取一个样本并并建立其基准准值定期（天、周周）测量样本本3~5次将数据画在Xbar/R或Xbar/S控制图上建立控制限并并评价失控或或不稳定状态态当没有出现明明显的特殊原原因时，测量量系统是稳定定的。测量系系统分分析稳定性性-示例测量系系统分分析为了确确定某某一新新测量量仪器器的稳稳定性是是否可可接受受，选选取了了接近近中间值值得一一个零零件。。经测测量该该零件参参考值值为6.01，每班班测量量该零件件5次，共共测了了四周周（共共20个子组组）控制图图表明明没有有出现现明显显的特特殊原原因时时，该该测量量系统统是稳稳定的的。线性选择g≥5个零件件，这这些零零件测测量值值覆盖盖量具具的操操作范范围；；用全尺尺寸检检验测测量每每个零零件以以确定定其基基准值值；由一名名操作作者测测量每每个零零件m≥≥10次（随随机地地）；；计算每每次测测量的的零件件偏倚倚以及及零件件偏倚倚均值值测量系系统分分析线性画出偏偏倚均均值和和相关关基准准值，，并确确定置置信带带测量系系统分分析线性用R2检查置置信带带的可可接受受性。。一般般的准准则是是：测量系系统分分析线性进行有有关线线性的的假设设检验验：测量系系统分分析线性进行有有关偏偏倚的的假设设检验验：测量系系统分分析线性—示例在测量量系统统操作作量程程内选选择5个零件件，并并且已已经确确定其其基准准值；由领班班分别别测量量每个个零件件12次，并并且计计算它它们的的偏倚倚测量系系统分分析线性—示例测量系系统分分析线性—示例测量系系统分分析线性—示例测量系系统分分析线性—示例测量系系统分分析量具重重复性性和再再现性性极差法法快速提提供测测量变变异的的近似似值，，但是是不能能分解解为重重复性性和再再现性性均值极极差法法提供测测量系系统的的重复复性和和再现现性两两个特特性，，但不不是它它们的的交互互作用用方差分析法法测量系统分分析量具重复性性和再现性性GRR应依据过程程的应用范范围来进行行测量系统统分析极差法要求：1、评价人人数m≥2（典型的的是2）；2、零件数数g≥2（典型的的是5）；3、测量次次数=1；4、标记每每个零件件，评价价人按随随机顺序序测量零零件；5、清楚地地显示测测量结果果是如何何得到的的。测量系统分析析极差法程序：1、将测量结果果记录在一表表格中；2、计算每一零零件测量结果果的极差；3、将极差求和和得到总极差差；4、将总极差除除以零件数得得到平均极差差；测量系统分析析极差法程序：5、计算GRR；6、计算%GRR；测量系统分析析接受准则（指指南）测量系统分析析极差法—举例测量系统分析析均值极差法评价人数、测测量次数和零零件数可能改改变，但分析析应按如下步骤进进行。步骤1到4参见表11、指定评价人人A、B和C，将零件按1至10编号，评价人不能看到到编号；2、分析之前校校准量具；3、让评价人A以随机的顺序序测量10个零件，并将将结果记录在第1行。让评价人人B和C重复相同的过过程，并互相相不看对方的的数据，然后后将结果分别别记录在第6行和第11行；4、用不同的随随机测量顺序序重复该循环环，将数据记记录在第2、7和12行；测量系统分析析均值极差法测量系统分析析表1测量系统分析析表1测量系统分析析均值极差法表格样式实际例子方差分析法（（ANOVA）这种方法的原原理与前面介介绍的单因子子ANOVA类似；将总变差分解解成4部分：零件、、评价人、零零件与评价人人之间的交互互作用以及设设备的重复误误差；因为涉及两个个因素：零件件和评价人，，所以需要使使用双因子ANOVA；较之均值极差差法，它的优优点是：具有处理任何何实验室装置置的能力可以更精确的的估计方差评价了料件和和人的交互作作用影响在应用计算机机的情况下，，推荐使用测量系统分析析方差分析法（（ANOVA）测量系统分析析收集数据：选选取10个零件，3个评价人；实验以随机机的顺序使评评价人和每个个零件结合3次（与均值极差差法相似）。。（即测量后，，共产生90个数据）表格样式实际例子GRR分析测量系统分析析GRR分析（接受标标准）测量系统分析析%GRR<10%：测量系统可接接受10%<%GRR<30%；测量系统可接接受或不接受受,决定于该量具具系统之重要要性,修理所需之之费用等因因素.%GRR>30%；测量系统不不能接受,须予以改进进.必要时更换换量具或对对量具重新新进行调整整,并对以前所所测量的库库存品再抽抽查检验,如发现库存存品已超出出规格应立立即追踪出出货通知客客户,协调处理对对策.Ndc≥≥58.计数型测量量系统的评评估方法测量系统分分析计数型测量量系统测量系统分分析交叉表法测量系统分分析程序：从过程中收收集至少五十个零件件来进行；根据其基准准值将每一一零件分为为“接受‘‘或”拒绝绝“。方针针—45%””接受“，45%’拒绝”，10%在边缘；选取三位评价人人以一种能防防止评价人人偏倚的方方式三次测量所有零件；；每一个评价价人随机地地测量所有有的样本，，并记录结结果交叉表法测量系统分分析一个典型的的用于计数数型量具研研究风险分分析法的表表格如下：：表格样式实际例子交叉表法测量系统分分析系统评定指指南：1、Kappa系数≥75%2、满足下表表测量系统评定匹配率（有效性）漏报比例误报比例评价人可以接受≥90％≤2％≤5％处于可接受的边缘，可能需改进≥80％≤5％≤10％评价人不可接受＜80％＞5％＞10％解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法测量系统分分析解析法