测量系统MSAHJG常用

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测量系统分析MSA培训导师:胡建国2023/1/82大家好！

前面我们已经学习了质量管理体系需运用的部分质量管理方法和工具；本讲我们将开始学习测量系统分析MSA。祝大家学习成功！2023/1/83目录一相关术语名词二测量过程三测量系统分析的准备四计量型GageR＆R研究方法五、计数型测量系统分析2023/1/84一、相关术语名词标准接受的用于比较的基准用于判定接受与否的数据测量赋值给具体事物以表示他们之间关于特殊特性的关系量具任何用来获取测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格/不合格装置测量系统是用来对定量测量或定性评价的的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。

2023/1/85位置变差准确度与真实值或接受的基准值之间的接近程度偏移测量结果的观测平均值与基准值的差值

2023/1/86稳定性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

位置变差2023/1/87

线性

量具预期工作范围内,偏移值的差值

2023/1/88幅度变差

重复性同一测评人,采用同一种仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差在既定的条件下连续的试验测量结果间的变差通常指设备变差(EV)仪器(量具)的能力或性能系统内变差重复性2023/1/89

再现性不同的测评人,采用相同的仪器,测量同一零件同一特性时测量平均值的变差用以产品/制程资格认定,误差可能来自测评人、设备、时间或方法通常指测评人变差AV系统间变差2023/1/810量具双双性GRRorGageR＆R量具重重复性性及再再现性性测量系系统能能力，，取决决于使使用方方法，，可能能包括括或不不包括括时间间的影影响。。基准值ABCGRR2022/12/2911测量数据的的质量稳定条件下下运行某一一测量系统统得到的多多次测量结结果的统计计特性。统计特性偏移和方差差。偏差太大或或变差太大大都将直接接导致低质质量的测量量数据。测量数据的的质量2022/12/2912测量系统检检出并如实实指示被测测特性中极极小变化的的能力。若不能测定定出过程的的变差，这这种分辨率率用于分析析是不可接接受的。若不能测定定出特殊原原因的变差差，这种分分辨率用于于控制是不不可接受的的。不可接受的的分辨率可可通过极差差图最好的的显示出来来。分辨率2022/12/2913二、测测量过程程测量过程程

一般过程输入输出操作需要控制的过程测量系统分析

测量过程决策2022/12/2914足够的分辨率率（10：1原则）。具有统计稳定定性，亦即测测量系统的变变差只能是普普通原因而非非特殊原因造造成的。测量系统的变变异须小于规规格公差或制制程变异。测量系统的统统计特性可能能随统计特性性的变化而变变化，若果真真如此，测量量系统变差应应小于制程变变差及公差带带两者中较小小者。测量系统统计计特性2022/12/2915测量系统变差差的产生原因因标准S环境E人/程序P仪器I工件W（如零件）测量系统变差2022/12/2916变异构成准确度(偏移)测量值变差重复性稳定性线性测评人变差(再现性)量具变差测量系统变差产品/制程变差2022/12/2917测量系统变变差的影响响所有变异源源的总影响响通常称为为测量系统统变差。2022/12/2918第一类错误误(生产者风险险/假判率):一个好的零零件有时被被误判为“不合格”对产品决策策的影响第二类错误误(消费者风险险/漏判率):一个不合格格的零件有有时被误判判为“合格”2022/12/2919对过过程程决决策策的的影影响响将普普通通原原因因判判断断为为特特殊殊原原因因将特特殊殊原原因因判判断断为为普普通通原原因因2022/12/2920测量量系系统统变变差差的的可可能能原原因因偏移移基准准的的误误差差磨损损的的量量具具仪器器测测量量非非代代表表性性的的特特性性制造造的的仪仪器器尺尺寸寸不不对对仪器器没没有有正正确确校校准准测评评人人使使用用仪仪器器不不正正确确稳定定性性（（是偏偏倚倚随随时时间间的的变变化化）仪器器需需要要校校正正，，减减小小校校正正周周期期正常常的的老老化化仪器器维维护护不不足足仪器器设设计计或或方方法法问问题题2022/12/2921重复复性性仪器器需需要要维维护护；；量具具应应重重新新设设计计以以提提高高刚刚度度；；夹紧紧及及检检验验点点需需要要改改进进；；存在在过过大大的的零零件件内内变变差差。。再现现性性测评评人人需需要要更更好好的的培培训训如如何何使使用用量量具具仪仪器器及及读读数数；；量具具刻刻度度盘盘上上的的读读数数不不清清楚楚；；需要要某某种种夹夹具具帮帮助助测测评评人人提提高高使使用用量量具具的的一一致致性性；；某些些测测量量系系统统没没有有测测评评人人，，若若所所有有的的部部件件均均由由同同一一设设备备处处理理、、固固定定及及测测量量，，那那么么再再现现性性就就为为零零；；当当使使用用了了不不同同的的工工装装，，那那么么再再现现性性就就表表现现为为工工装装间间变变差差。。2022/12/2922量具双双性/GRR线性(量具预预期工工作范范围内内,偏移值值的差值值)工作范范围上上限/下限内内仪器器没有正正确校校准磨损或或损坏坏的基基准，，基准准出现现误差差--最小或或最大大磨损的的仪器器或夹夹紧装装置仪器质质量差差—设计或或一致致性不不好仪器设设计或或方法法缺乏乏稳健健性应用错错误的的量具具环境—温度、、湿度度、震震动、、清洁洁度2022/12/2923

分级数目(ndc)

控制

分析只有下列条件下才可用于控制：与规范相比，过程变差较小；预期过程变差上的损失函数很平缓；过程变差主要原因导致均值偏移不能用于估算过程参数及指数；只能表明过程是否正在生产合格零件。依据过程分布可用半计量控制技术；可产生不敏感的计量控制图一般不用于估算过程参数及指数，因为它只提供粗略的估计。可用于计量控制图建议使用。分辨力力对控控制和和分析析活动动的影影响：：一个数据分级2-4个数据据分级级5个或更更多数数据分分级2022/12/2924三测量量系统分析析的准备2022/12/29251.计划将要使使用的方法法例如通过工工程决策，，直接观察察或量具研研究决定，，是否测评评人在校准准或使用仪仪器时产生生影响；有有些测量系系统的再现现性可能忽忽略，例如如按键.2.测评人数量量、样品数数量、及重重复读数应应预先确定定：尺寸的关键键性-关键尺寸需需要更多的的样品和/或试验.零件规格-大而重的零零件可规定定较少样品品及较多试试验.3.测评人的选选择应从日日常操作该该仪器的人人中选出。。2022/12/29264.样品选择对对于适当的的研究非常常重要，且且取决于测测量系统研研究的设计计.5.对于产品的的控制，“符合/不符合产品品特定规格格”，样品的选选择无需覆覆盖整个规规格范围。。6.对于制程控控制，“过程稳定性性，方向及及自然变差差的符合情情况”，样品必须须从过程中中选取并代代表整个工工作范围。。7.仪器分辨率率应允许至至少直接读读取特性的的预期过程程变差的十十分之一。。8.确保测量方方法在按规规定的测量量步骤测量量特征尺寸寸。2022/12/2927分析析的的方方式式非非常常重重要要：：测量量应应按按随随机机顺顺序序，，以以确确保保研研究究过过程程中中生生产产的的任任何何漂漂移移或或变变化化将将随随机机分分布布。。使使用用盲盲测测方方式式。。设备备读读数数应应估估计计到到可可得得到到的的最最接接近近的的数数字字，，模模拟拟设设备备应应读读取取最最小小刻刻度度的的一一半半。。研究究工工作作应应由由知知其其重重要要性性且且仔仔细细认认真真的的人人进进行行。。每一一位位测测评评人人应应采采取取相相同同的的方方法法/步骤骤来来获获取取数数据据。。2022/12/2928确定定分分析析结结果果的的允允许许误误差差：：允许许标标准准-位置置误误差差偏移移和和线线性性重新新校校正正或或偏偏移移修修正正以以最最小小化化误误差差允许许标标准准-幅度度误误差差低于于10%-接受受；；在10%与30%之间间-根据据应应用用的的重重要要性性、、量量具具成成本本、、维维修修的费费用用等等，，可可能能是是接接受受的的；；高于于30%-不接受，测量量系统必须改改善；明显的分类数数量(ndc)应大于或等于于5。2022/12/2929四、、计量量型型GageR＆R研究究方方法法2022/12/2930平均值极极差法：：分解成重重复性及及再现性性,但是两者者无交互作作用推荐的方方法如下下:取多于5个样品(例如,n=10)代表了实实际或预预期的过过程变差差范围；；选取3个测评人人,给样品编编号,该编号测测评人并并不知道道；让测评人人A随机测量量N个样品并并做好记记录；让测评人人B和C测量N个样品并并做好记记录,彼此之间间不知另另一个人人的测量量结果；；打乱样品品的顺序序,再次分别别由三位位测评人人测量并并记录；；2022/12/2931测评人系列#样件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

平均值

极差

B1

2

3

平均值

极差

C1

2

3

平均值

极差

GRR测量数据据收集表表2022/12/2932样件(零件)平均值

x

Rp

R

GRR测量数据收集集表(续)2022/12/2933测评人系列#样件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

0。194

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

0。166

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

0。211

平均值0。447

0。6071。260

0。537

-0。853-0。1000。667-0。227

2。087-1。307

0。190

极差0。350。12

0。17

0。17

0。12

0。23

0。16

0。14

0。27

0。11

0。184B10。08

-0。47

1。19

0。01

-0。56

-0。20

0。47

-0。63

1。80

-1。68

0。001

20。25

-1。22

0。94

1。03

-1。20

0。22

0。55

0。08

2。12

-1。62

0。115

30。07

-0。68

1。34

0。20

-1。28

0。06

0。83

-0。34

2。19

-1。50

0。089

平均值0。133

-0。790

1。157

0。413

-1。013

0。027

0。617

-0。297

2。037

-1。600

0。068

极差0。18

0。75

0。40

1。02

0。72

0。42

0。36

0。71

0。39

0。18

0。513数字计算：2022/12/2934C10。04

-1。38

0。88

0。14

-1。46

-0。29

0。02

-0，46

1。77

-1。49

（0。223）

2-0。11

-1。13

1。09

0。20

-1。07

-0。67

0。01

-0。56

1。45

-1。77

（0。256）

3-0。15

-0。96

0。67

0。11

-1。45

-0。49

0。21

-0。49

1。87

-2。16

（0。284）

平均值（0。073）（1。157）0。880

0。150

（1。327）（0。483）0。080

（0。503）1。697

（1。807）

-0。254

极差0。19

0。42

0。42

0。09

0。39

0。38

0。20

0。10

0。42

0。67

0。328样件(零件)平均值

0。169-0。851

1。099

0。367

-1。064

-0。1860。454

-0。3421。940

-1。571

0。001

3。511

0。342

0.4446

0.8816数字计算(续)XRp2022/12/2935

0.52313n=样件

r=测量次数

0.70712

k2人0.2297

=

SQRT｛(Xdiff*K2)^2-(E.V.^2/nr)｝A.V.=

%A.V.=100(AV/TV)=20.%再现性—测评人偏差(A.V.)

0.59083

0.886220.2019

=

k1系列R*K1

E.V.=

%EV=100(EV/TV)=17.61%

重复性—设备偏差(E.V.)*SQRT表示可开平方，^2表示平方，K1/2/3为可查表的系数数字计算(续)2022/12/2936

1.1461

＝

T.V.=SQRT｛ＧＲＲ＾２＋ＰＶ＾２｝

0.314610总偏差(T.V.)

0.32499

0.33758

0.35347P.V.=Rp*k3=1.1046

%PV=100(PV/TV)=96.38%

0.37426样件偏差(P.V.)

0.4035

k3样件0.3058=

SQRT｛E.V.^2+A.V.^2｝

GRR=%GRR=100(GRR/TV)=26.68%

R&R(GRR)2022/12/2937测量量系系统统有有效效分分辨辨率率：：ndc=1.41（PV/GRR）ndc=>5，可接接受受。。2022/12/2938绘制制极极差差图图分分析析：1.如果果所所有有的的极极差差都都受受控控，，则则所所有有评评价价人人的的工工作作状状态态是是相相同同的的。。2.如果果一一个个评评价价人人不不受受控控,说明明他他的的方方法法与与其其他他人人不不同同，，应应识识别别并并去去除除特特殊殊原原因因.3.如果果所所有有的的评评价价人人都都不不受受控控，，则则测测量量系系统统对对评评价价人人的的技技术术很很敏敏感感,需要要改改善善以以获获得得有有用用的的数数据据。。注:极差差控控制制图图用用于于确确定定过过程程是是否否受受控控.2022/12/2939绘制制均均值值控控制制图图分分析析：：---计算算均均值值控控制制限限UCLx=X+A2R=0.001+1.023※※0.342=0.351（试试验验三三次次））LCLx=X-A2R=0.001-1.023※※0.342=-0.349---分析析控控制制图图：：均均值值图图均值值图图：：一一半半的的均均值值（每每个个评评价价人人对对每每个个零零件件多多个个读读数数的的均均值值））以上上点点应应在在控控制制限限外外，，说说明明测测量量系系统统能能够够探探测测零零件件与与零零件件之之间间的的变变差差，，并并且且能能够够提提供供对对过过程程分分析析和和过过程程控控制制有有用用的的信信息息。。如如果果少少于于一一半半的的均均值值落落在在控控制制限限外外，，则则测测量量系系统统缺缺乏乏足足够够的的分分辨辨率率或或样样本本不不能能代代表表期期望望的的过过程程变变差差。。2022/12/2940GRR研究结结果分分析：：若重复复性>再现性性仪器需需要维维护量具应应重新新设计计以提提高刚刚度夹紧及及检验验点需需要改改进存在过过大的的零件件内变变差若重复复性<再现性性测评人人需要要更好好的培培训如如何使使用量量具仪仪器及及读数数量具刻刻度盘盘上的的读数数不清清楚需要某某种夹夹具来来帮助助测评评人提提高使使用量量具的的一致致性%R&R＜10%可接受受，10%≤%R&R≤≤30%时应依依据量量具重重要性性、成成本及及维修修费用用等决决定是是否接接受，，%R&R＞30%不能接接受，，必须须改进进。2022/12/2941五、计计数型型测量量系统统分析析2022/12/2942小样样法法计数数型型测测量量系系统统是是把把零零件件与与某某些些指指定定限限值值相相比比较较，，不不能能得得到到实实际际数数值值，，只只能能指指示示该该零零件件被被接接收收还还是是拒拒收收。。此此类类测测量量系系统统可可采采用用小小样样法法进进行行分分析析.其具具体体方方法法是是通通过过取取20个零零件件来来进进行行。。由由两两位位评评价价人人以以一一种种能能防防止止评评价价人人偏偏倚倚的的方方式式两两次次测测量量所所有有零零件件，，在在选选取取20个零零件件中中，，一一些些零零件件会会稍稍许许低低于于或或高高于于规规范范限限值值。。分析析:如果果所所有有的的测测量量结结果果（（每每个个零零件件四四次次））一一致致则则接接受受该该量量具具，，否否则则应应改改进进或或重重新新评评价价该该量量具具。。如如