测量系统分析MSA第三版培训专题

测量系统分析MSA第三版培训专题测量系统分析MSA

第三版

汽车行业质量管理核心工具培训教材计量型测量系统分析重复性和再现性分析方法和接收准则偏倚分析方法和接收准则线性分析方法和接收准则稳定性分析方法和接收准则课程大纲测量系统分析(MSA)计量型测量系统分析重复性和再现性分析方法和接收准则偏倚分析方法和接收准则线性分析方法和接收准则稳定性分析方法和接收准则重复性和再现性分析重复性(Repeatability)定义：重复性是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。也叫(precision精密度)

测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。重复性评价人A评价人B测量123平均极差123平均极差零件1217216216216.31216219220218.34零件2220216218218.04216216220217.34零件3217216216216.31216215216215.71零件4214212212212.72216212212213.34零件5216219220218.34220220220220.00216.3216.9重复性和再现性分析代表什么？重复性和再现性分析ab计算重复性（设备变差EV）：1计算和；2计算；3计算重复性-设备变差（EV）EV=*K1——试验次数K120.886230.5908操作者B操作者C操作者A重复性和再现性分析再现性(Reproducibility)定义：再现性是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

再现性评价人A评价人B测量123平均极差123平均极差零件1217216216216.31216219220218.34零件2220216218218.04216216220217.34零件3217216216216.31216215216215.71零件4214212212212.72216212212213.34零件5216219220218.34220220220220.00216.3216.9重复性和再现性分析代表什么？代表什么？重复性和再现性分析计算再现性（评价人变差AV）：1计算；2计算=MaxX-MinX；3计算重复性-评价人变差（AV）AV=评价人23K20.70710.5231XDIFF_Xa_Xb_Xc_EV2XDIFF*K2n=零件数r=试验次数R&R之分析要求：决定研究主要变差形态的对象.使用极差法或均值极差法和方差法方法对量具进行分析。于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程.选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量,测试人员将操作员所读数据进行记录,研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度.重复性和再现性分析重复性和再现性分析均值极差法分析步骤：1分析人员负责选择和确定代表实际的或期望的过程变差范围的样本零件（n大于5）并对零件编号（号码从1到n）。2分析人员负责从日常使用该量具的人员中选择2-3名评价人员（A，B，C）。评价人员不能看到零件编号。3让评价人A以随机的顺序测量n个零件，将测量结果输入第1行。4让评价人B和C以随机的顺序测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，输入数据到第6行和11行。5用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第2，7，12行，在适当的列记录数据（例如：评价人B第一个测量的是第7号零件，那么将结果记录在标示着零件7的列）。如果需要试验3次，重复循环并输入数据到3，8，13行。取样的代表性不具代表性的取法具代表性的取法重复性和再现性分析如何选择样本？重复性和再现性数据收集表评价人/试验零件均值12345678910A123均值Xa极差RaB123均值Xb极差RbC123均值Xc极差Rc零件均值重复性和再现性分析均值极差法分析步骤：如果零件数量很大或同时多个零件不能同时获得时，测量步骤4、5可能改变：√让评价人A测量第一个零件并在第1行记录读数。让评价人B测量第一个零件并在第6行记录读数。让评价人C测量第一个零件并在第11行记录读数。√让评价人A重复测量第一个零件并记录读数于第2行。让评价人B重复测量第一个零件并记录读数于第7行。让评价人C重复测量第一个零件并记录读数于第12行。如果试验需要进行3次，重复这个循环将数据记录在第3，8，13行。如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让评价人A测量所有的10个零件输入数据于第1行，然后评价人A以不同的顺序读数，记录结果于第2，3行，让评价人B，C同样做。重复性和再现性分析均值极差法分析步骤：6人工计算或使用统计软件（如EXCEL、Minitab）计算重复性EV、再现性AV、重复性和再现性GRR、零件变差PV、总变差TV、%GRR、数据分级数NDC。7根据接收准则判定测量系统重复性和再现性是否接收。8不接收时，分析和改进后再次分析，直至接收为止。重复性和再现性分析注意事项：针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10,(即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者;如:过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m,则测量应选择精确度为0.001m/m),以避免量具的鉴别力不足，一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。重复性和再现性分析重复性和再现性分析重复性和再现性分析接收准则：1%R&R<10%、NDC>5时，测量系统可接收。210%≤%R&R≤30%、NDC>5时，根据应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本，由项目评审小组决定测量系统是否接收。3%R&R>30%或NDC<5时，测量系统不能接收，必须改进。重复性和再现性分析结果分析当重复性大于再现性时，原因可能是：--仪器需要保养；--量具需要重新设计增加刚度；--测量的夹紧或定位方式需要改进；--零件内的变差过大。当再现性大于重复性时，原因可能是：--评价人需要培训如何使用量具及数据读取方式。--量具刻度盘上的刻度不清楚。--需要某些夹具协助评价人来提高使用量具的一致性。评价人A评价人B测量123平均极差123平均极差零件1217216216216.31216219220218.34零件2220216218218.04216216220217.34零件3217216216216.31216215216215.71零件4214212212212.72216212212213.34零件5216219220218.34220220220220.00216.3216.9重复性和再现性分析如何计算重复性EV、再现性AV、重复性和再现性GRR、零件变差PV、总变差TV%、%GRR、NDC？重复性和再现性分析重复性EV=*K1再现性AV重复性和再现性GRR=零件变差PV=Rp*K3总变差TV=%GRR=（GRR/TV）*100%数据分级数NDC=1.41(PV/GRR)EVAVGRRPV零件数K320.707130.523140.446750.403060.374270.353480.337590.3249100.3146—EV2XDIFF*K2重复性和再现性分析案例偏倚定义：测量结果的观测平均值与基准值之间的差异。又称为“准确度”。注：基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取平均值。偏倚分析基准值偏倚基准值观测平均值

偏倚分析偏倚分析步骤：1、分析人员负责选择一个落在生产测量中的中程数的生产零件作为偏倚分析的标准样本。2、在工具室测量这个零件n≥10次，并计算这n个读数的均值。把均值作为“基准值”。3、让一个评价人，以通常方法测量样本10次以上。4、相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。5、计算n个读数的均值。偏倚分析偏倚分析步骤：6、计算重复性标准偏差(d2*可以从附录C中查到，g=1,m=n)：7、确定确定偏倚的t统计量：偏倚=观测测量平均值-基准值8、根据偏倚分析接收准则判定测量系统是否可以接收，如果不接收，分析原因并采取措施。偏倚2345678910111213141511.411.912.242.482.672.832.963.083.183.273.353.423.493.5521.281.812.152.402.602.772.913.023.133.223.303.383.453.5131.231.772.122.382.582.752.893.013.113.213.293.373.433.5041.211.752.112.372.572.742.883.003.103.203.283.363.433.5051.191.742.102.362.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4961.181.732.092.352.562.732.872.993.103.193.273.353.423.4971.171.732.092.352.552.722.872.993.103.193.273.353.423.4881.171.722.082.352.552.722.872.983.093.193.273.353.423.4891.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48101.161.722.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48111.161.712.082.342.552.722.862.983.093.183.273.353.413.48121.151.712.072.342.552.722.862.983.093.183.273.353.423.48131.151.712.072.342.552.712.852.983.093.183.273.353.423.48141.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.353.423.48151.151.712.072.342.542.712.852.983.083.183.273.353.423.48>151.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9073.0783.1733.2583.3363.4073.472子组数（g）子组容量（m)d2*附录C：偏倚分析偏倚分析接收准则：如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内，偏倚在α水平是可接受的。d2，d2*和v可以在附录C中查到，g=1，m=n,在标准t表中可查到。α水平是不是用默认值0.05（95﹪置信度）时必须得到顾客的同意。举例-偏倚分析一个制造工程师在评价一个用来监控生产过程的新的测量系统。测量装置分析表明没有线性问题，所以工程师只评价了测量系统的偏倚。在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件作为偏倚分析的标准样本。这个零件经全尺寸检验测量确定了其基准值。而后这个零件由现场领班测量15次，数据如下。偏倚分析偏倚研究数据非曲直基准值=6.0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偏倚分析用电子表格或统计软件，可获得直方图和数据分析：

测量值偏倚分析n(m)均值X标准偏差σr均值的标准偏差σb测量值156.00670.225140.05813基准值=6.00，α=0.05，g=1，d2*=3.55t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0.115310.82.2060.0067-0.11850.1319偏倚分析分析结论：因为0落在偏倚置信区间（-0.1185，0.1319)内，工程师判定测量系统的偏倚可以接收。偏倚分析案例偏倚分析结果分析如果偏倚从统计上非0，寻找以下可能的原因：--标准或基准值误差；--仪器磨损，建议按计划维护或修整；--仪器制造尺寸有误；--仪器测量了错误的特性；--仪器未得到完善的校准，评审校准程序；--评价人设备操作不当，评审测量说明书等。量程基准值观测平均值

基准值线性(Linearity)定义：线性是在测量设备正常操作范围内，偏倚值的差值。观测平均值

线性分析观测平均值

基准值线性分析无偏倚有偏倚线性分析线性分析步骤：1分析人员负责选择5个测量值覆盖量具的操作范围的零件作为线形分析的样本。2用全尺寸检验设备测量每个零件以确定其基准值，并确认包括了量具的操作范围。3让正常使用这个量具的操作者中的一人以通常方法测量每个零件m≥10次（随机的选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化）。4计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚均值：线性分析线性分析步骤：5用下面公式计算和画出最佳拟合线和置信带。6画出”偏倚=0”线。对于最佳拟合直线，用公式：yi=axi+bXi=基准值

yi=偏倚平均值斜率——线性分析低值高值α水平下的置信带计算公式是：—线性分析线性分析接收准则：如果“偏倚=0”线完全在拟合线置信带以内，测量系统的线性可被接受，否则不接收。线性分析-举例一名工厂主管希望对过程采用新测量系统。作为PPAP的一部份，需要评价测量系统的线性。基于已证明的过程变差，在测量系统操作量程内选择了五个零件。每个零件经过全尺寸检测测量确定了基准值。然后由领班分别测量每个零件12次（测量中零件是随机选择的）。线性分析零件12345基准值2.04.06.08.010.0测量次数和数据12.75.15.87.69.122.53.95.77.79.332.44.25.97.89.542.55.05.97.79.352.73.86.07.89.462.33.96.17.89.572.53.96.07.89.582.53.96.17.79.592.43.96.47.89.6102.44.06.37.59.2112.64.16.07.69.3122.43.86.17.79.4线性分析线性分析数据零件基准值123452.004.006.008.0010.00偏倚10.71.1-0.2-0.4-0.920.5-0.1-0.3-0.3-0.730.40.2-0.1-0.2-0.540.51-0.1-0.3-0.750.7-0.20.0-0.2-0.660.3-0.10.1-0.2-0.570.5-0.10.0-0.2-0.580.5-0.10.1-0.3-0.590.4-0.10.4-0.2-0.4100.40.00.3-0.5-0.8110.60.10.0-0.4-0.7120.4-0.20.1-0.3-0.6偏倚均值0.4916670.1250.025-0.29167-0.61667线性分析线性分析-中间结果线性分析线性分析图分析结论：因为“偏倚=0”线没有完全在拟合线置信带以内，测量系统的线性不能接收。线性分析如何使用minitab进行线性分析？1打开Minitab数据表，输入测量结果：--在C1列中输入“零件编号”；--在C2列中输入“零件基准值”；--在C3列中输入“测量结果”。2在“统计”菜单中选择：质量工具>量具研究>量具线性及偏倚研究，出现“内部对话框”。C1C2C3PartMasterResponse112.002.70212.002.50312.002.40412.002.50512.002.70612.002.30712.002.50812.002.50912.002.401012.002.401112.002.60…………Minitab数据表线性分析线性分析如何使用minitab进行线性分析？3在“内部对话框”中：在“零件编号”栏中,输入C1；在“

参考值”栏中,输入C2；在“

测量数据”栏中,输入C3；在“量具信息”按钮中，可输入包含量具名称、分析日期、分析人员等信息。4最后点OK，出现分析图形和数据。5根据接收准则判定测量系统的线性是否可以接收。线性分析输入C1输入C2输入C3最后点OK分析结论：因为“偏倚=0”线没有完全在拟合线置信带以内，测量系统的线性不能接收。造成线性误差的可能原因有:仪器需要校准，缩短校准周期仪器，设备或夹具的磨损维护保养不好—空气，动力，液体，过滤器，腐蚀，尘土，清洁基准的磨损或损坏，基准的误差—最小/最大不适当的校准(没有涵盖操作范围)仪器质量不好─设计或符合性造成线性误差的可能原因有:应用了错误的量具不同的测量方法—作业准备，夹紧，技巧随着测量尺寸不同，(量具或零件)变形量不同环境─温度，湿度，振动，清洁应用—零件数量，位置，操作者技能，疲劳，观测误差(易读性，视差)时间1时间3稳定性(Stability)定义：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。稳定性分析