测量系统分析常用

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测量系统分析MSA培训导师:胡建国2023/5/16目前一页\总数四十六页\编于十五点2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！2023/5/16目前二页\总数四十六页\编于十五点3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2023/5/16目前三页\总数四十六页\编于十五点4一、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。

2023/5/16目前四页\总数四十六页\编于十五点5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

2023/5/16目前五页\总数四十六页\编于十五点6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2023/5/16目前六页\总数四十六页\编于十五点7

线性

量具预期工作范围内,偏移值的差值

2023/5/16目前七页\总数四十六页\编于十五点8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2023/5/16目前八页\总数四十六页\编于十五点9

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2023/5/16目前九页\总数四十六页\编于十五点10

量具双性GRRorGageR＆R量具重复性及再现性测量系统能力，取决于使用方法，可能包括或不包括时间的影响。基准值ABCGRR2023/5/16目前十页\总数四十六页\编于十五点11测量数据的质量稳定条件下运行某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性。统计特性偏移和方差。偏差太大或变差太大都将直接导致低质量的测量数据。

测量数据的质量2023/5/16目前十一页\总数四十六页\编于十五点12

测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。若不能测定出过程的变差，这种分辨率用于分析是不可接受的。若不能测定出特殊原因的变差，这种分辨率用于控制是不可接受的。不可接受的分辨率可通过极差图最好的显示出来。

分辨率2023/5/16目前十二页\总数四十六页\编于十五点13二、测量过程测量过程

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2023/5/16目前十三页\总数四十六页\编于十五点14足够的分辨率（10：1原则）。具有统计稳定性，亦即测量系统的变差只能是普通原因而非特殊原因造成的。测量系统的变异须小于规格公差或制程变异。测量系统的统计特性可能随统计特性的变化而变化，若果真如此，测量系统变差应小于制程变差及公差带两者中较小者。测量系统统计特性2023/5/16目前十四页\总数四十六页\编于十五点15

测量系统变差的产生原因标准S环境E人/程序P仪器I工件W（如零件）测量系统变差2023/5/16目前十五页\总数四十六页\编于十五点16

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2023/5/16目前十六页\总数四十六页\编于十五点17测量系统变差的影响所有变异源的总影响通常称为测量系统变差。2023/5/16目前十七页\总数四十六页\编于十五点18第一类错误(生产者风险/假判率):

一个好的零件有时被误判为“不合格”对产品决策的影响第二类错误(消费者风险/漏判率):

一个不合格的零件有时被误判为“合格”2023/5/16目前十八页\总数四十六页\编于十五点19

对过程决策的影响

将普通原因判断为特殊原因将特殊原因判断为普通原因2023/5/16目前十九页\总数四十六页\编于十五点20

测量系统变差的可能原因偏移基准的误差磨损的量具仪器测量非代表性的特性制造的仪器尺寸不对仪器没有正确校准测评人使用仪器不正确稳定性（是偏倚随时间的变化）仪器需要校正，减小校正周期正常的老化仪器维护不足仪器设计或方法问题2023/5/16目前二十页\总数四十六页\编于十五点21重复性仪器需要维护；量具应重新设计以提高刚度；夹紧及检验点需要改进；存在过大的零件内变差。再现性测评人需要更好的培训如何使用量具仪器及读数；量具刻度盘上的读数不清楚；需要某种夹具帮助测评人提高使用量具的一致性；某些测量系统没有测评人，若所有的部件均由同一设备处理、固定及测量，那么再现性就为零；当使用了不同的工装，那么再现性就表现为工装间变差。2023/5/16目前二十一页\总数四十六页\编于十五点22量具双性/GRR线性(量具预期工作范围内,偏移值的差值)工作范围上限/下限内仪器没有正确校准磨损或损坏的基准，基准出现误差--最小或最大磨损的仪器或夹紧装置仪器质量差—设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性应用错误的量具环境—温度、湿度、震动、清洁度2023/5/16目前二十二页\总数四十六页\编于十五点23

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。分辨力对控制和分析活动的影响：一个数据分级2-4个数据分级5个或更多数据分级2023/5/16目前二十三页\总数四十六页\编于十五点24三测量系统分析的准备2023/5/16目前二十四页\总数四十六页\编于十五点251.计划将要使用的方法例如通过工程决策，直接观察或量具研究决定，是否测评人在校准或使用仪器时产生影响；有些测量系统的再现性可能忽略，例如按键.2.测评人数量、样品数量、及重复读数应预先确定：尺寸的关键性-关键尺寸需要更多的样品和/或试验.零件规格-大而重的零件可规定较少样品及较多试验.3.测评人的选择应从日常操作该仪器的人中选出。2023/5/16目前二十五页\总数四十六页\编于十五点264.样品选择对于适当的研究非常重要，且取决于测量系统研究的设计.5.对于产品的控制，“符合/不符合产品特定规格”，样品的选择无需覆盖整个规格范围。6.对于制程控制，“过程稳定性，方向及自然变差的符合情况”，样品必须从过程中选取并代表整个工作范围。7.仪器分辨率应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一。8.确保测量方法在按规定的测量步骤测量特征尺寸。2023/5/16目前二十六页\总数四十六页\编于十五点27

分析的方式非常重要：测量应按随机顺序，以确保研究过程中生产的任何漂移或变化将随机分布。使用盲测方式。设备读数应估计到可得到的最接近的数字，模拟设备应读取最小刻度的一半。研究工作应由知其重要性且仔细认真的人进行。每一位测评人应采取相同的方法/步骤来获取数据。2023/5/16目前二十七页\总数四十六页\编于十五点28确定分析结果的允许误差：

允许标准-位置误差偏移和线性重新校正或偏移修正以最小化误差

允许标准-幅度误差低于10%-接受；在10%与30%之间-根据应用的重要性、量具成本、维修的费用等，可能是接受的；高于30%-不接受，测量系统必须改善；明显的分类数量(ndc)应大于或等于5。2023/5/16目前二十八页\总数四十六页\编于十五点29四、计量型GageR＆R研究方法2023/5/16目前二十九页\总数四十六页\编于十五点30平均值极差法：分解成重复性及再现性,但是两者无交互作用推荐的方法如下:取多于5个样品(例如,n=10)代表了实际或预期的过程变差范围；选取3个测评人,给样品编号,该编号测评人并不知道；让测评人A随机测量N个样品并做好记录；让测评人B和C测量N个样品并做好记录,彼此之间不知另一个人的测量结果；打乱样品的顺序,再次分别由三位测评人测量并记录；2023/5/16目前三十页\总数四十六页\编于十五点31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测量数据收集表2023/5/16目前三十一页\总数四十六页\编于十五点32样件(零件)平均值

x

Rp

R

GRR测量数据收集表(续)2023/5/16目前三十二页\总数四十六页\编于十五点33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：2023/5/16目前三十三页\总数四十六页\编于十五点34C10。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)XRp2023/5/16目前三十四页\总数四十六页\编于十五点35

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)2023/5/16目前三十五页\总数四十六页\编于十五点36

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)2023/5/16目前三十六页\总数四十六页\编于十五点37测量系统有效分辨率：

ndc=1.41（PV/GRR）

ndc=>5

，可接受。2023/5/16目前三十七页\总数四十六页\编于十五点38绘制极差图分析：

1.如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同的。

2.如果一个评价人不受控,说明他的方法与其他人不同，应识别并去除特殊原因.3.如果所有的评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感,需要改善以获得有用的数据。

注:极差控制图用于确定过程是否受控.2023/5/16目前三十八页\总数四十六页\编于十五点39绘制均值控制图分析：

---计算均值控制限

UCLx=X+A2R=0.001+1.023※0.342=0.351（试验三次）

LCLx=X-A2R=0.001-1.023※0.342=-0.349---分析控制图：均值图均值图：一半的均值（每个评价人对每个零件多个读数的均值）以上点应在控制限外，说明测量系统能够探测零件与零件之间的变差，并且能够提供对过程分析和过程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外，则测量系统缺乏足够的分辨率或样本不能代表期望的过程变差。2023/5/16目前三十九页\总数四十六页\编于十五点40GRR研究结果分析：若重复性>再现性仪器需要维护量具应重新设计以提高刚度夹紧及检验点需要改进存在过大的零件内变差若重复性<再现性测评人需要更好的培训如何使用量具仪器及读数量具刻度盘上的读数不清楚需要某种夹具来帮助测评人提高使用量具的一致性

%

R&R＜10%可接受，10%≤%R&R≤30%时应依据量具重要性、成本及维修费用等决定是否接受，%R&R＞30%不能接受，必须改进。2023/5/16目前四十页\总数四十六页\编于十五点41五、计数型测量系统分析2023/5/16目前四十一页\总数四十六页\编于十五点42小样法计数型测量系统是把零件与某些指定限值相比较，不能得到实际数值，只能指示该零件被接收还是拒收。此类测量系统可采用小