MSA测量系统分析培训讲义(ppt 95页).pptx

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1、第一章第一章测量系统基础测量系统基础7.6.17.6.1测量系统分析测量系统分析为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的 变差，必须进行适当统计研究。变差，必须进行适当统计研究。此要求必须适用于在控制计划提出的测量系统。此要求必须适用于在控制计划提出的测量系统。所用的分析方法及接收准则，必须与顾客关于测量所用的分析方法及接收准则，必须与顾客关于测量 系统分析的参考手册相一致。系统分析的参考手册相一致。如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收 准则。准则。 0.0.MSAMSA分析的对分析的对象象1.

2、测量系统分析的目的测量系统分析的目的 确定所使用的数据是否可靠确定所使用的数据是否可靠: : 测量系统分析还可以：测量系统分析还可以：评估新的测量仪器评估新的测量仪器将两种不同的测量方法进行比较将两种不同的测量方法进行比较对可能存在问题的测量方法进行评估对可能存在问题的测量方法进行评估确定并解决测量系统误差问题确定并解决测量系统误差问题 测量定义为测量定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间赋值（或数）给具体事物以表示它们之间 关于特定性的关系关于特定性的关系。这个定义由。这个定义由EisenhartEisenhart 19631963）首次提出。首次提出。赋值过程定义为测量过程赋值过程定义

3、为测量过程，而，而赋予赋予 的值定义为测量值的值定义为测量值。 量具：任何用来量具：任何用来获得测量结果的装置获得测量结果的装置，经常用来特指，经常用来特指 用在车间的装置；包括通过用在车间的装置；包括通过/ /不通过装置。不通过装置。 测量系统：是用来测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的对被测特性定量测量或定性评价的 仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、 软件、人员、环境和假设的集合软件、人员、环境和假设的集合；用来获；用来获 得测量结果的整个过程。得测量结果的整个过程。2.2.术语术语3.量量测过测过程程：标准标准：零件：零件：仪器仪器：人人/

4、 /程序程序：环环境境S W IPE量量测测数数值值分析分析输入输入输出输出可接受可接受可能可接受可能可接受需需改善改善量量 测测 系系 统统如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。程特性。4.4.数据的质量数据的质量数据的质量数据的质量: :取决于从处于稳定条件下进行操作的测取决于从处于稳定条件下进行操作的测 量系统中，多次测量的统计特性量系统中，多次测量的统计特性. . 如：假设使用某一在稳定条件下操作的

5、测量系统对如：假设使用某一在稳定条件下操作的测量系统对 某一特定特性值进行了几次测量，如果这些测某一特定特性值进行了几次测量，如果这些测 量值均与该特性的参考值（量值均与该特性的参考值（master valuemaster value）“接接 近近”），那么，数据的质量被称为），那么，数据的质量被称为“高高”；同；同样，样， 如果部份或所有的测量值与参考值相差如果部份或所有的测量值与参考值相差“很很 远远”，则数据的质量很，则数据的质量很“低低” ” 。数据质量最通用的统计特性数据质量最通用的统计特性: : 偏倚偏倚: :是指数据相对基准（标准）值的位置。是指数据相对基准（标准）值的位置。 方

6、差方差( (变差变差):):是指数据的分布。是指数据的分布。4.1低质量数据的原因和影响低质量数据的原因和影响低质量数据的普遍原因之一是低质量数据的普遍原因之一是变差太大变差太大一组数据中的变差多是一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境的相由于测量系统及其环境的相 互作用造成的互作用造成的。如果相互作用产生的变差过大，那么数据的质量会如果相互作用产生的变差过大，那么数据的质量会 太低，从而造成测量数据无法利用。如：具有较大太低，从而造成测量数据无法利用。如：具有较大 变差的测量系统可能不适合用于分析制造过程，因变差的测量系统可能不适合用于分析制造过程，因 为测量系统的变差可能掩盖制造过程的变

7、差。为测量系统的变差可能掩盖制造过程的变差。5.5.测量过程测量过程为了有效地控制任何过程变差，需要了解：为了有效地控制任何过程变差，需要了解： 过程应该做什么过程应该做什么? ? 什么能导致错误什么能导致错误? ? 过程在做什么过程在做什么? ? 规范和工程要求规定过程应该做什么。规范和工程要求规定过程应该做什么。? ?过程失效模式及后果分析（过程失效模式及后果分析（PFMEAPFMEA）是用来确定是用来确定与与 潜在过程失效相关的风险，并在这些失效出现前提潜在过程失效相关的风险，并在这些失效出现前提 出纠正措施。出纠正措施。PFMEAPFMEA的结果转移至控制计划。的结果转移至控制计划。通

8、过评价过程结果或参数，可以获得过程正在做什通过评价过程结果或参数，可以获得过程正在做什 么的知识。这种活动，通常称为检验，么的知识。这种活动，通常称为检验，确定或否认过程是以稳定的方式操作并确定或否认过程是以稳定的方式操作并符合符合顾客顾客 规定的目标。这种规定的目标。这种检查行为本身就是过程检查行为本身就是过程。1)1)足够的分辨率和灵敏度足够的分辨率和灵敏度。2)2)是统计受控制的。是统计受控制的。3)3)产品控制，变异性小于产品控制，变异性小于 公差。公差。4)4)过程控制过程控制: :显示有效的分辨率显示有效的分辨率. .变异性小于制造过程变差变异性小于制造过程变差. .6.6.测量系

9、统测量系统的统计特性的统计特性部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.006.16.1测量仪器测量仪器- -分辨率分辨率分辨率分辨率( (分辨力、可读性、分辨率分辨力、可读性、分辨率):): 别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度 或探测度 为测量仪器能够读取的最小测量单位。为测量仪器能够读取的最小测量单位。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力由设计决定的固有特性测量或仪器输出的最小 刻度单位总是以测量单位报告1：10经验法则6.1测量系统的有效分辨率1.1.要求不低于过程变差或允许偏差（要求不低于过程变差或允许偏差（toleranceto

10、lerance）的十分）的十分 之一之一. .2.2.零件之间的差异必须大于最小测量刻度零件之间的差异必须大于最小测量刻度; ;极差控制图可极差控制图可 显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据分级显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据分级 不同数据分级不同数据分级( (ndcndc) )的计算为的计算为: : ndcndc= =零件的标准偏差零件的标准偏差/ / 总的量具偏差总的量具偏差* * 1.41. 1.41. 一般要求它大于一般要求它大于5 5才可接受才可接受6.26.2敏感度（敏感度（SensitivitySensitivity）敏感度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信敏感度

11、是指能产生一个可检测到（有用的）输出信 号的最小输入。号的最小输入。它是测量系统对被测特性变化的回应。它是测量系统对被测特性变化的回应。敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEMOEM）、）、 使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。它通常被表示为一测量单位。它通常被表示为一测量单位。测量系统的测量系统的统计统计特性特性nBias偏倚(Bias)nRepeatability重复性(precision)nReproducibility再现性nLinearity线性nStability稳定性基准值基准值观测观测平均

12、值平均值偏倚偏倚偏倚：偏倚：是测量结果的观测平均是测量结果的观测平均值与基准值的差值值与基准值的差值。真值的取得可以通过采用真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次更高等级的测量设备进行多次测量测量，取其平均值取其平均值。1.偏倚(Bias) 仪器需要校准仪器需要校准 仪器、设备或夹紧装置的仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损 磨损或损坏的基准，基准磨损或损坏的基准，基准出现误差出现误差 校准不当或调整基准的使校准不当或调整基准的使用不当用不当 仪器质量差仪器质量差设计或一致设计或一致性不好性不好 线性误差线性误差 应用错误的量具应用错误的量具 不同的测量方法不同的测量方法设置、设置、安装、

13、夹紧、技术安装、夹紧、技术 测量错误的特性测量错误的特性 量具或零件的变形量具或零件的变形 环境环境温度、湿度、振动、温度、湿度、振动、清洁的影响清洁的影响 违背假定、在应用常量上违背假定、在应用常量上出错出错 应用应用零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察操作者技能、疲劳、观察错误错误1.1造成过份偏倚的可能原因造成过份偏倚的可能原因重复性重复性指由指由同一个同一个操作人员用操作人员用同一同一种量种量具经多次测量具经多次测量同一同一个零件的个零件的同一同一特性时获得的测量值变差特性时获得的测量值变差（四同）（四同）2.重复性(Repeatability) Master Val

14、ue 零件零件( (样品样品) )内部：形状、位内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品置、表面加工、锥度、样品一致性。一致性。 仪器内部：修理、磨损、设仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。或维护不当。 基准内部：质量、级别、磨基准内部：质量、级别、磨损损 方法内部：在设置、技术、方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差密度的变差 评价人内部：技术、职位、评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。感觉、疲劳。 环境内部：温度、湿度、振环境内部：温度、湿度、振动、

15、亮度、清洁度的短期起动、亮度、清洁度的短期起伏变化。伏变化。 违背假定：稳定、正确操作违背假定：稳定、正确操作 仪器设计或方法缺乏稳健性，仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好一致性不好 应用错误的量具应用错误的量具 量具或零件变形，硬度不足量具或零件变形，硬度不足 应用：零件尺寸、位置、操应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差作者技能、疲劳、观察误差( (易读性、视差易读性、视差) )2.重复重复性性不好的可能原因不好的可能原因由由不同不同操作人员，采用操作人员，采用相同相同的的测量仪器，测量测量仪器，测量同一同一零件的零件的同同一一特性时测量平均值的变差特性时测量平均值的变差（三同

16、一异）（三同一异）再现性再现性3.再现性(Reproducibility)Inspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C 零件零件( (样品样品) )之间：使用同样的仪器、同样的操作者之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件的类型为和方法时，当测量零件的类型为A,B,CA,B,C时的均值差。时的均值差。 仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器器A,B,CA,B,C等的均值差等的均值差 标准之间：测量过程中不同的设定标准的

17、平均影响标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响 方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差点调整、夹持或夹紧方法等导致的均值差3.1再现性不好的可能潜在原因再现性不好的可能潜在原因 评价人评价人( (操作者操作者) )之间：评价人之间：评价人A,B,CA,B,C等的训练、技术、等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。及一台手动测量仪器，推蕮进行此研究。 环境之间：在第环境之间：在第1,2,31,2,3

18、等时间段内测量，由环境循环引等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。中最常见的研究。 违背研究中的假定违背研究中的假定 仪器设计或方法缺乏稳健性仪器设计或方法缺乏稳健性 操作者训练效果操作者训练效果 应用应用零件尺寸、位置、观察误差零件尺寸、位置、观察误差( (易读性、视差易读性、视差) )3.1再现性不好的可能潜在原因再现性不好的可能潜在原因基准值較小的偏倚基準值較大的偏倚量測平均值(低量程)量測平均值(高量程)基準值量測值無偏倚偏倚線性(變化的線性偏倚)在量具正常工作量程内的偏倚变化量在量具

19、正常工作量程内的偏倚变化量多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系是测量系统的系统误差构成是测量系统的系统误差构成4.线性( (Linearity)Linearity) 仪器需要校准，需减少校准时间间隔；仪器需要校准，需减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置磨损；仪器、设备或夹紧装置磨损； 缺乏维护缺乏维护通风、动力、液压、腐蚀、清洁；通风、动力、液压、腐蚀、清洁； 基准磨损或已损坏；基准磨损或已损坏； 校准不当或调整基准使用不当；校准不当或调整基准使用不当； 仪器质量差；仪器质量差；设计或一致性不好；设计或一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳定仪器设计

20、或方法缺乏稳定 性；性； 应用了错误的量具；应用了错误的量具； 不同的测量方法不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 量具或零件随零件尺寸变化、变形；量具或零件随零件尺寸变化、变形； 环境影响环境影响温度、湿度、震动、清洁度；温度、湿度、震动、清洁度； 其它其它零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读错。4.1线性误差的可能原因线性误差的可能原因稳定性稳定性时间时间1 1时间时间2 2是测量系统在是测量系统在某持续时间某持续时间内测内测量量同一基准同一基准或零件的单一特性或零件的单一特性时获得的测量值总变差时获得的测量值总变差。5.稳

21、定性(Stability)仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器需要校准，需要减少校准时间间隔仪器、设备或夹紧装置的磨损仪器、设备或夹紧装置的磨损正常老化或退化正常老化或退化缺乏维护缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁洁磨损或损坏的基准，基准出现误差磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差仪器质量差设计或一致性不好设计或一致性不好仪器设计或方法缺乏稳健性仪器设计或方法缺乏稳健性不同的测量方法不同的测量方法装置、安装、夹紧、技术装置、安装、夹紧、技术量具或零件变形量具或零件变形环境变化环

22、境变化温度、湿度、振动、清洁度温度、湿度、振动、清洁度违背假定、在应用常量上出错违背假定、在应用常量上出错应用应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误5.1不稳定的可能原因不稳定的可能原因理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零变零变差、零偏倚差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零产品错误分类为零概率的统计特性。6.理想的测量系统理想的测量系统足够的分辨率和灵敏度足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。通常所

23、有的十进制或10/1法则，表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。测量系统应该是统计受控制的测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最好由图形法评价。7.测量系统测量系统应有的特性应有的特性对产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小于依据特性的公差评价测量系统。对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并与过程变差相比要小。根据6变差和或来自MSA研究的总变差评价测量系统。偏倚、重复性、再现性、线性可接受偏倚、重复性、再现性、线性可接受7.测量系统测量

24、系统应有的特性应有的特性长期过程变差短期抽样产生的变差实际过程变差稳定性线性重复性重复性 准确度 量具变差操作员造成的变差测量误差过程变差观测值再现性再现性过程变差1.测量系统变异性的影响测量系统变异性的影响“重复性重复性” ” 和和 “ “再现性再现性” ” 是测量误差的主要来源是测量误差的主要来源1.1测量系统变异性的影响测量系统变异性的影响测量零件后测量零件后: : 1) 1)确定零件是否可接受（在公差内）或不可接受确定零件是否可接受（在公差内）或不可接受 （在公差外）。（在公差外）。 2) 2)零件进行规定的分类零件进行规定的分类产产品控制原理品控制原理: :测量零件测量零件进行进行分

25、类活动。分类活动。过程控制原理过程控制原理: :零件变差是由过程中的普通原因还零件变差是由过程中的普通原因还 是特殊原因造成的。是特殊原因造成的。 控制原理控制原理驱动兴趣点驱动兴趣点产品控制产品控制零件是否在明确的目录之内？零件是否在明确的目录之内？过程控制过程控制过程是否稳定和可接受？过程是否稳定和可接受？LSLUSL2.对产品决策的影响对产品决策的影响 I I型错误型错误: : 生产者风险误发警报生产者风险误发警报 好零件有时会被判为好零件有时会被判为“坏坏”的的 IIII型错误型错误: : 消费者风险或漏发警报消费者风险或漏发警报 坏零件有时会被判为坏零件有时会被判为“好好”的的LSL

26、USLI I型错误型错误: :II型错误型错误Bad is badLSLUSLIIIIIIIIIBad is badGood is goodConfused areaConfused area2.对产品决策的影响对产品决策的影响错误决定的潜在因素错误决定的潜在因素: :测量系统误差与公差交叉时测量系统误差与公差交叉时产品状况产品状况判定判定: :目标是最大限度地做出正确决定有二种选择：目标是最大限度地做出正确决定有二种选择： 改进生产区域改进生产区域：减少过程变差，没有零件产生在：减少过程变差，没有零件产生在IIII区。区。 改进测量系统改进测量系统：减少测量系统误差从而减小：减少测量系统误差

27、从而减小IIII区域的面区域的面积，积， 这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。这样就可以最小限度地降低做出错误决定的风险。3.对对过程过程决策的影响决策的影响对过程决策的影响如下对过程决策的影响如下: : 1) 1)普通原因报告为特殊原因普通原因报告为特殊原因 2) 2)特殊原因报告为普通原因特殊原因报告为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以 及变差的决定。及变差的决定。4.新过程的接受新过程的接受新过程新过程：如机加工、制造、冲压、材料处理、热新如机加工、制造、冲压、材料处理、热新 过程的接受处理，或采购总成时，作为采购过程的接

28、受处理，或采购总成时，作为采购活动的一部分，经常要完成一系列步骤。活动的一部分，经常要完成一系列步骤。供应商处对设备的研究以及随后在顾供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的客处对设备的 研究。研究。如果生产用量具不具备资格却被使用。如果不知道是如果生产用量具不具备资格却被使用。如果不知道是 仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。仪器问题，而在寻找制程问题，就会白费努力了。测量系统的设计开发测量系统的设计开发测量系统的制造测量系统的制造测量系统实施（定期校准、统计分析）测量系统实施（定期校准、统计分析）1.MSA策划策划典型的进展典型的进展2.测量系统的规划（一）由由APQPAPQP

29、小组根据被测量特性的重要程度确定测量系小组根据被测量特性的重要程度确定测量系统。统。同时考量：同时考量：1)1)谁应该包括在谁应该包括在“需要需要”分析中？流程图和最初的讨论将有助于确分析中？流程图和最初的讨论将有助于确 定关键人员。定关键人员。2)2)为什么进行测量并且如何使用？数据用于控制、分类、资格判为什么进行测量并且如何使用？数据用于控制、分类、资格判 定吗？将使用的测量方式可以改变测量系统的灵敏度水平。定吗？将使用的测量方式可以改变测量系统的灵敏度水平。3)3)要求的灵敏度水平是什么？产品规范是什么？期望的过程变异要求的灵敏度水平是什么？产品规范是什么？期望的过程变异 是什么？需要量

30、具检测的零件间的差异是怎样的？是什么？需要量具检测的零件间的差异是怎样的？4)4)量具所提供的信息类型是什么（例如，手册量具所提供的信息类型是什么（例如，手册- -操作维护等），操作维护等）， 要求的操作员的基本技能是什么？谁进行培训？要求的操作员的基本技能是什么？谁进行培训？5)5)测量怎样进行？手动，在传送带上，线下的，自动的，等等？测量怎样进行？手动，在传送带上，线下的，自动的，等等？ 零件定位和固定可能是变差源？接触或不接触？零件定位和固定可能是变差源？接触或不接触？6)6)测量怎样校准？与其它测量过程比较吗？谁将对校准标准负责？测量怎样校准？与其它测量过程比较吗？谁将对校准标准负责？

31、7)7)何时、何地进行测量？零件是干净的，有油，热的？何时、何地进行测量？零件是干净的，有油，热的？2.测量系统规划（二）测量生命周期的考量测量生命周期的考量：随着时间的不同，对过程了：随着时间的不同，对过程了 解及过程的改进，测量方法可能改变。解及过程的改进，测量方法可能改变。测量的程度是依赖着对过程理解的程度。测量的程度是依赖着对过程理解的程度。如：为了建立稳定的和有能力的过程，可能开始如：为了建立稳定的和有能力的过程，可能开始对一个产品特性测量，透过测量了解直接影响产对一个产品特性测量，透过测量了解直接影响产品特性的关键过程特性，这种了解意味着对产品品特性的关键过程特性，这种了解意味着对

32、产品特性的信息依赖少了，可以减少抽样计划并简化特性的信息依赖少了，可以减少抽样计划并简化测量方法。最后，可能只监测极少数的零件，只测量方法。最后，可能只监测极少数的零件，只要过程被维护着或测量和监控这维护及工装，也要过程被维护着或测量和监控这维护及工装，也就是必要的工作了。就是必要的工作了。3.测量系统开发检查清单的建议要素测量系统开发检查清单的建议要素本清单应该根据测量系统的情况和类型进行本清单应该根据测量系统的情况和类型进行 修改。修改。最终检查清单的建立应该是顾客和供方合作最终检查清单的建立应该是顾客和供方合作 的结果。的结果。3.13.1测量系统设计和开发测量系统设计和开发p要测量什么

33、？要测量什么？特性的类型是什么？是机械特性吗？是动 态的还是静态的？是电性能吗？有重要的零件内变差吗？p测量过程的结果（输出）用作什么目的？测量过程的结果（输出）用作什么目的？生产改进、生产 监控、实验室研究、过程审核、装运检查、进货检查、对 D.O.E的反馈吗？p谁将使用过程谁将使用过程? ?操作者、工程师、技师、检查者、审核员？p要求的培训：要求的培训：操作者、维护人员、工程师、教室、实际应 用、在职培训、学徒期间。p开发测量系统的潜在失效模式及后果分析了吗开发测量系统的潜在失效模式及后果分析了吗? ?p确定变差来源了吗？确定变差来源了吗？使用小组、头脑风暴、渊博的过程知 识，因果图或矩阵

34、建立误差模型p柔性测量系统或专用的测量系统柔性测量系统或专用的测量系统：测量系统可以是永久 的和专用的，或者也可以是柔性的且有可以测量不同类 型零件的能力；如：仪器车量具、夹具量具、三坐标测 量机等。柔性的量具会更昂贵，但长期运行可以省钱。p接触或不接触接触或不接触：可靠性、特性类型、样件计划、成本、 维护、校准、人员技能、兼容性、环境、速度、传感器 类型、零件偏差和图像处理。这可以由控制计划要求和 测量（在连续抽样期间全面接触量具可能有额外磨损） 频次确定。全表面接触传感、传感器类型、空气反馈喷 射、图像处理，CMM或光学比较仪等。p测量和定位点测量和定位点：合作GDT清楚地确定固定和夹紧点

35、以 及在零件的何处进行测量。3.13.1测量系统设计和开发测量系统设计和开发p环境环境：污垢、潮湿、湿度、温度、振动、噪声、电磁干 扰（EMI）、周围空气移动、空气污染物等。实验室、车 间、办公室等？以微米水平计算的紧密公差使环境成为 关键的问题。同时，还有CMM、显示系统及超声波等。这 可能是过程内自动反馈类型测量的一个因素。切削油、 切削碎片和超高温也可能成为问题。需要干净房间吗？p零件方向：零件方向：主要部分位置与其它部分。p零件准备：零件准备：测量前零件应该干净、无油、温度稳定吗？p传感器定位传感器定位：角度方向，到最初定位器或网络的距离。p相互关系问题相互关系问题#1#1 在车间内或

36、在车间之间需要加倍（或 更多）的量具支持要求吗？制造的考虑、测量误差的考 虑、维修考虑。哪个被认定是标准？3.13.1测量系统设计和开发测量系统设计和开发p相互关系问题相互关系问题#2#2 方法分歧：从不同测量系统设计但应用 于可接受的实践和操作限制下相同零件和过程的测量变差 结果。（例如，CMM对应手动或开放调整测量结果）p自动或手动自动或手动：线上、线下操作者信任。p破坏性的与非破坏性（破坏性的与非破坏性（NDTNDT）的测量：的测量：示例：拉伸试验、盐 雾试验、电镀/油漆涂层厚度、硬度、尺寸测量、图像处 理、化学分析、压力、耐久性、冲击、转矩、焊接强度、 电性能等。p潜在测量范围潜在测量

37、范围：可能测量尺寸和预期范围。p有效方分辨率：有效方分辨率：使用时特殊应用的测量对物理变化（探测 过程或产品变差的能力）敏感情况可接受吗？3.13.1测量系统设计和开发测量系统设计和开发p灵敏度灵敏度：最小的输入信号形成测量设备可探测的（可辨别 的）输出信号对应用这种测量装置可接受吗？灵敏度由固 有的量具设计和质量（OEM）及使用中的维护和操作条件确 定。3.13.1测量系统设计和开发测量系统设计和开发3.23.2测量系统制造测量系统制造（设备、标准、仪器）（设备、标准、仪器）p在系统设计中提出的变差源识别了吗在系统设计中提出的变差源识别了吗？设计评审、验证 和确认。p校准和控制系统：校准和控

38、制系统：建议的校准计划及设备和文件的审 核。频率、内部的或外部的、参数、过程中验证检查。p输入要求：输入要求：机械的、电的、液压的、气动的、浪涌抑制 器、干燥器、过滤器、滤清器，准备和操作问题、绝 缘、分辨率和灵敏度。p输出要求：输出要求：模拟或数字、文件和记录、档案、存放、检 索、文件备份。p成本：成本：开发、采购、安装、操作和培训的预算因素。p预防性维护：预防性维护：类型、进度表、成本、人员培训、文件。p服务性服务性：内部的和外部的、位置、支持水平、反应时 间、备件的可提供性、标准零件清单。p人机工程学：人机工程学：经过长时间装载和操作机器不带来伤害的能 力。测量设备讨论需要聚焦于测量系统

39、与操作者是怎样相 互依赖的问题上。p安全考虑安全考虑：人员操作、环境、锁止。p存储和定位存储和定位：建立关于测量设备存储和定位要求。罩、环 境、安全、可提供性（接近）问题。p测量周期时间测量周期时间：测量一个零件或特性要花多少时间？测量 周期与过程和产品控制相结合。p过程流程、批量完整性、记录、测量和返回零件有中断过程流程、批量完整性、记录、测量和返回零件有中断 吗？吗？p材料处理材料处理：需要特殊架子、支撑夹具、运输设备或其它材 料处理设备处理被测量的零件或测量系统本身吗？3.23.2测量系统制造测量系统制造（设备、标准、仪器）（设备、标准、仪器）p环境问题：环境问题：不管是影响该测量过程或

40、相邻过程，有任何特 殊环境要求、条件、限制吗？有特殊的排放要求吗？有温 度和湿度控制的必要吗？湿度、振动、噪声、EMI、清洁 度。p有特殊的可靠性要求或考虑吗？有特殊的可靠性要求或考虑吗？过了一段时间设备能支持 吗？在生产使用前有必要验证吗？p备件：备件：一般清单、适当的供应和定货系统。可提供理解提 前期并准备。有充分的和安全存储吗？（轴承、软管、皮 带、开头、螺线管、阀门等。）p用户说明用户说明：夹紧顺序、清洁程序、数据解释、图表、目视 帮助、全面、可得到、适当显示。p文件：文件：工程图样、诊断树、用户手册、语言等。3.23.2测量系统制造测量系统制造（设备、标准、仪器）（设备、标准、仪器）

41、p校准：校准：与可接受标准的比较。可接受标准的可提供性和 成本。建议频率、培训要求。要求下次的时间吗？p存储：存储：有关测量设备的存储有特殊的要求或考虑吗？ 罩、环境、防止损坏/偷盗的安全性等。p防错防错：使用者能很容易地（太容易？）改正已知测量程 序的错误吗？数据登录、设备的误用、防错、错误预防。3.23.2测量系统制造测量系统制造（设备、标准、仪器）（设备、标准、仪器）3.33.3测量系统实施测量系统实施有关的问题（过程）有关的问题（过程）p支持支持：谁支持测量过程？实验室技师、工程师、生产、 维修、外包服务？p培训：培训：需要对使用和维修测量过程的操作者/检验者/技 师/工程师培训什么？

42、时间进度、资源和成本问题。谁 将培训？在哪进行培训？提前期的要求？与测量过程的 实际使用互相配合。p数据管理：数据管理：怎样管理测量过程输出的数据？人工、用计 算机处理、汇总方法、汇总频率、评审方法、评审频 率、顾客要求、内部要求。可提供性、存储、检索、备 份、安全、数据解释。p人员：人员：需要雇用人员支持这一测量过程吗？成本、时间 进度、可提供性。当前的或新的。3.33.3测量系统实施测量系统实施有关的问题（过程）有关的问题（过程）p改进方法：改进方法：经过一段时间谁将改进测量过程？工程师、 生产、维护、质量人员？使用什么样的评估方法？是否 有一个系统来确定改进？p长期稳定性长期稳定性：评定

43、方法、形式、频率及长期研究的需 要。漂移、磨损、污染、操作完整性。这种长期误差能 测量、控制、理解和预见吗？ p特殊考虑特殊考虑：检查者的素质、身体限制或健康问题：色 盲、视力、力量、疲劳、持久力、人机工程学。 1.测量系统的评定测量系统的评定第一阶段：了解该测量过程并确定该测量系统是否第一阶段：了解该测量过程并确定该测量系统是否 满足我们的需要。主要有二个目的满足我们的需要。主要有二个目的: : 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此 项必须项必须在使用前在使用前进行进行 发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响，例发现哪种环境因素对测量系统有显著

44、的影响，例 如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。第二阶段的评定第二阶段的评定: : 目的目的: :验证一个测量系统一旦被认为是可行时，应验证一个测量系统一旦被认为是可行时，应持持 续续具有恰当的统计特性。具有恰当的统计特性。 方法方法: :稳定性分析、偏倚分析、稳定性分析、偏倚分析、R&RR&R分析等分析等A)A)先计划将要使用的方法。先计划将要使用的方法。 例如，通过利用工程决策，直观观察或量具研究决 定，是否评价人在校准或使用仪器中产生影响。 有些测量系统的再现性(不同人之间)影响可以忽略， 例如按按钮，打印出一个数字。B)B)评价人的数量，

45、样品数量及重复读数次数应预先确定。评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。 在此选择中应考虑的因素如下： 尺寸的关键性：关键尺寸需要更多的零件和或 试验，原因是量具研究评价所需的置信度。 零件结构：大或重的零件可规定较少样品和较多 试验。2.测量系统的准备测量系统的准备 由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择 应从日常操作该仪器的人中挑选。 样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。 有时每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有 必要的，因为分析中这些零件被认为生产过程中产 品变差的全部范围。由于每一零件将被测量若干 次，必须对每一零件编号以便识别。不具代表性具代表性2.测量系统的

46、准备测量系统的准备C)C)仪器的分辨力仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过 程变差的十分之一。 例如:特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001 的变化。D)D)确保测量方法确保测量方法(即评价人和仪器)在按照规定的测 量步骤测量特征尺寸。2.测量系统的准备测量系统的准备3.3.测量系统分析执行注意点测量系统分析执行注意点a)测量应按照随机顺序，以确保整个研究过程中产生 的任何漂移或变化将随机分布.b)评价人不应知道正在检查零件的编号，以避免可能 的偏倚。但是进行研究的人应知道正在检查那一零 件，并记下数据。c)在设备读数中，读数应估计到可得到的最接近的数 字。如果可能，读数应取至

47、最小刻度的一半。 例如:如果最小刻度为0.0001，则每个读数的估计应 圆整为0.00005。d)研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行。 每一位评价人应采用相同方法，包括所有步骤来获 得读数。4.结果分析a) 位置误差位置误差位置误差通常是通过分析偏倚和线性来确定。一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若 是与零误差差别较明显或是超出量具校准程序 确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系统重新进行校准或 偏差校正以尽可能地减少该误差。b)b)宽度误差宽度误差: :测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测 量系统变差所掩盖掉的生产制造过程变异性的百 分比或零件公差

48、的百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系 统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经 验来确定测量系统的可接受性的规则如下：4.结果分析误差误差Gage Linearity Study 3.3.线性示范：线性示范：( (续续) )零件操作员1操作员2范围(R)14222341367145725981范围之和7平均范围1.4平均范围 = = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4量具误差 = 5.15 * /d =5.15 / 1.19 * = 4.33 * = 4.33 * 1.4 = 6.1% Gage R&R = 量具误差Ga

49、ge Error / 允差Tolerance = 6.1 / 20 * 100 % = 30.5%零件个数2个操作员3个操作员4个操作员11.411.912.2421.281.812.1531.231.772.1241.211.752.1151.191.742.161.181.732.0971.171.732.0981.171.722.0891.161.722.08101.161.722.084.快速快速GR&R（极差法（极差法/短期模式）短期模式）d常数表常数表允差Tolerance = 20= 最大值-最小值RRRRR5.5.计量型数据的计量型数据的 均值均值- -极差法极差法1.1.选择

50、三个测量人（选择三个测量人（A, B,CA, B,C）和）和1010个测量样品。个测量样品。 测量人应有代表性，代表常从事此项测量工作的QC人员或生产线人员 10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则会严重 影响研究结果。2.2.校准量具校准量具3.3.测量，测量，让三个测量人对10个样品的某项特性进行测试，每个样品每人测 量三次，将数据填入表中。试验时遵循以下原则： 盲测原则1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。 盲测原则2：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。4.4.计算计算: : 示范：示范：MSAMSA