MSA测量系统培训教材【免费下载】.ppt

1、1,第四部分 测量系统分析,( MSA ),6 培训之四,2,1、测量（Measurement) 以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。 包括过程、产品、服务的输入、输出及性能/绩效的定量化信息。,术语及其定义,3,2、Gage任何用以获得测量结果的装置，特别 指基层使用的量具，包括用来测量合格/不合格的装置。,3、测量系统（Measurement System) 用以对被测特性赋值的作业、方法、步骤、量具、设备、软件、人员的集合。 为获得测量结果的完整过程。,术语及其定义,4,测量方法,测量环境,仪器设备,被测量对象的特征,测量人员,计量基准,测量系统,测量系统的要素,5,测量系统的

2、组成,传感器：感受被测物理量/特征量的变化（长度、温度、重量、磁场、均匀性、舒适度等） 转换器：物理量/特征量的转换/放大（磁-电、光-电、热-电等） 读 出：模拟显示、数字显示、磁记录、观测记录等（显示器、记录器、观测人员等） 阻尼器：减少测量系统的高频振荡，有助于测量结果的平稳输出（滤波、磨擦、阻抗等） 校 准：系统验收、周期校验/使用前校验、溯源,6,数据的真实性系统的稳定性结果的精确性,测量系统的基本要求,7,观测值=真值,？,观测值,测量误差,真值,观测值,测量误差,真值,数据的真实性,8,系统的稳定性,不同的时间、环境、人员、仪器设备对测量结果影响如何？ 系统是否处于统计控制状态？

3、,9,反映被测实体/系统微小变化的能力。 测量误差与被测量的变化范围（总变差）相比，是否可以接受？,测量结果的精确性,10,分辨力（Discrimination),概念：指示装置可以有效辨别所指示的紧密相邻量值能力的定量表示。 分辨力的要求：1、最小测量单位/容差10%（用于计量型合格判定）2、最小测量单位/过程变差10%（用于计量型过程控制） 影响分辨力的因素：1、传感器的灵敏度2、读出装置的最小显示单位,11,控 制 只有下列条件下才可用于控制： 1、与规范相比过程变差较小 2、预期过程变差上的损失函数很平缓 3、过程变差的主要原因导致均值偏移,分 析 1、对过程参数及指数估计不可接受。

4、2、只能表明过程是否正在产生合格零件,1、依据过程分布可用半计量控制技术 2、可产生不敏感的计量控制图,1、一般来讲对过程参数及指数的估计不可接受 2、只提供粗劣的估计,1、可用于计量控制图,1、建议使用,不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响,分辨力,12,讨 论,试举一种实际使用的测量仪器，分析其分辨力,13,准确度（Accuracy),表示测量结果（单值或平均值）与真值的接近程度。 数量上，准确度可以用相对误差数表示： 准确度=基准值多次测量平均值,14,精密度（Precision),在相同条件下进行重复测量或试验，其结果相互间的一致程度。 表示测定结果中随机误差大小的程度。

5、精密度常用测量的标准差来表示，标准差越大，精密度越低。,15,Reference Value=.010,.015 xxx .014 xxxxxxx .013 xxxxxx .012 xx .011,.014 x .013 xx .012 xxx .011 xxx .010 xxxxx .009 xxxx .008 xx .007 x,.011 xxx .010 xxxxxxx .009 xxxxxx .008 xx,准确度与精密度,16,观测值=真值,？,总变差,测量误差,过程变差,观测值,测量误差,真值,数据的真实性,17,不合格产品被接收 合格产品被拒收 难以识别过程中发生的变化 控制图失

6、真，不能提供正确信息,测量误差可能导致,18,随机误差-突然发生、不可预测、可通过重复测量避免； 可能源于： 环境因素的波动 测量位置的不同 人员作业的偶然性 仪器、设备的重复特性,随机误差和系统误差,19,系统误差：不可能通过重复测量避免： 可能源于： 不同的时间 不同的环境因素 不同的测量方法（程序） 人员素质的差异 校准错误 仪器设备内在偏差,随机误差和系统误差,20,测量系统误差的类型,1）偏倚（Bias): 测量值或估计量的分布中心（平均值）与真值（基准值）之差。 偏倚属于系统性误差，直接影响测量系统的准确度。,偏倚,21,2）重复性（Repeatability) 相同的测量人员、使

7、用同一设备、在同一次校准期间、同一实验室、采用相同的方法，在较短时间内，对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。,测量系统误差的类型,22,3）再现性（Reproducibility) 不同的测量人员、使用不同设备、在不同实验室、在不同时间，采用相同的方法对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。,测量系统误差的类型,23,4）稳定性Stability 测量系统在某持续时间内测量单一零件单一特性时，测量值的总变差。,测量系统误差的类型,24,5）线性 Linearity量具在预期工作范围内，偏倚值的差值。6）线性度 % Linearity在预期工作范围内线性误差的变化率。,测

8、量系统误差的类型,观测的平均值,基准值,观测的平均值,范围的较低部分,范围的较高部分,无偏倚,25,重复性与再现性,GR&R Gage Repeatability & Reproducibility -对测量系统随机误差的综合评定，目前已成为测量系统分析的主要指标。,26,系统性误差：偏倚、线性、稳定性随机性误差：重复性、再现性、GR&R,测量系统误差的类型,27,计量型测量系统误差的估计,28,选定基准值 重复测量并记录 观测平均值 偏倚量= 偏倚百分比：偏倚量/过程变差100%,确定偏倚Bias,29,产生偏倚的原因,校准环境不符合规定的要求 不合理地延长了校准的周期 测量人员变动、测量程

9、序未形成文件 测量时间规定不严、条件变动 疏忽与失误,30,测量前仪器/量具未校零 忽略了多次测量取平均值的要求 测量位置不正确,常见的疏忽与失误,31,(1) 小样法 Short Method (2) 大样法 Long Method (3) 图 法 Graphical Analysis,GR&R的研究方法,32,GR&R研究中的主要因素,应根据测量系统不同的实际使用情况，确定GR&R研究相应的测量条件。,33,GR&R研究的准备,确定（方法、人员、被测零件数、重复测量次数）。 被测零件应为生产线上的产品，变差范围能代表允差范围，最好由不同日期的产品中每天选一件，并予以编号标识。 由日常从事该

10、测量活动的人员进行并事先进行培训。,34,测量注意事项,盲测随机抽取 估读最小刻度的1/2 记录防止混淆,35,小样法实例,36,计算平均极差:,=1.4,量具综合误差（GRR）=,注：,d,2,查表,-,-,*,容差百分率（设容差为20） % GR&R= GR&R/容差=6.1/20100=30.5%,小样法实例,37,大样法,至少2名测量人员 至少10个零件 每人对每个零件至少重复测2遍,38,步骤： 10个零件逐一编号 量具校准 人员A对零件进行测量（随机顺序），记录员记录读数 人员B、C对零件进行测量（随机顺序），记录员记录读数。 上述循环重复3遍，测量顺序打乱。,大样法,39,确定重

11、复性 Repeatability,选取样件（n)和评价人（r) 确定测量次数（m） 重复测量并记录（xijk)I=1,r j=1,n k=1,m,40,子组极差： 平均极差： 标准差： 重复性变差： （概率99%）,重复性计算,41,确定再现性 Reproducibility,选取样件（n）和评价人（r） 确定测量次数（m） 重复测量并记录（xijk）I=1,r j=1,n k=1,m,42,再现性计算,i=1,r,再现性变差：,（概率99%）,校正后的再现性：,43,评价人标准差：,测量系统标准偏差：,测量系统（重复性与再现性）变差：,GR&R=5.15m(概率99%）,GR&R,44,容差

12、百分率过程变差百分率,%GR&R,判断测量系统可否接受的量度,在MINITAB统计工具软件处理结果中以（%SV）表示。,45,测量系统可接受条件,容差百分率10% 过程变差百分率10%,46,容差百分率30% 或 过程变差百分率30%,测量系统拒绝条件,47,需考虑: 被测特性的重要程度 测量系统的复杂程度 成本因素,10% 30%,测量系统有条件接受,48,小样法: 简单、快捷、综合反映测量系统重复性与再现性（GR&R）误差大样法：数据量大、更具可信性、可区分重复性与再现性误差（GR&R）的比重，有助于寻找原因，制订改进措施。,两种方法比较,49,当重复性误差比重较大时，可能表明：,测量设备

13、需要保养 测量设备刚性不足 测量过程中零件的定位方式有待改进 零件内变差影响过大,当再现性误差比重较大时，可能表明：,需对测量人员进行操作培训 应更明确规定校准测量的方法和要求,经验分析,50,（1）小样法 Short Method（2）重复性与再现性 GR&R,计数型测量系统分析,51,小样法研究,确定基准零件（n=20) 确定评价人r 确定重复测量次数m=2 判定准则： 所有测量结果一致接受 否则 不接受,52,设计试验：,30个零件事先经权威判断作出结论 选择3个检验员，每人对每个零件检查2次（顺序打乱）并给出接收/据收判断结果 计算： 3人判断结果的一致率（R&R） 3人判断结果一致且

14、正确率（总体有效性）,计数型测量系统R&R研究实例,53,产品：缓冲器,质量特性：喷漆表面质量,计数型测量系统R&R研究实例,54,案例：胶印机零件测量系统分析,Gage R&R %Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 4.87E-06 44.31 Repeatability 1.07E-06 9.74 Reproducibility 3.80E-06 34.57 C1 3.54E-06 32.25 C1*C2 2.54E-07 2.32 Part-To-Part 6.12E-06 55.69 Total Variati

15、on 1.10E-05 100.00,55,StdDev Study Var %Study Var Source (SD) (5.15*SD) (%SV) Total Gage R&R 2.21E-03 1.14E-02 66.57 Repeatability 1.03E-03 5.33E-03 31.21 Reproducibility 1.95E-03 1.00E-02 58.80 C1 1.88E-03 9.69E-03 56.79 C1*C2 5.04E-04 2.60E-03 15.22 Part-To-Part 2.47E-03 1.27E-02 74.63 Total Variation 3.31E-03 1.71E-02 100.00,案例：胶印机零件测量系统分析,56,案例：胶印机零件测量系统分析,57,应 用,产品质量改进时，可以进行MSA分析； 对测量系统有所怀疑时，可以进行MSA分析； 对检验人员进行评价时，可以进行MSA分析；,58,小 结,测量