汽车行业测量系统分析培训教材精选PPT.ppt
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1、汽车行业测量系统分析培训教材1第1页,此课件共98页哦课程大纲:n测量系统分析的意义和目的;测量系统分析的意义和目的;n测量系统分析的定义:测量系统分析的定义:测量系统、量具、测量、测量过程;n测量系统分析的基础知识:测量系统分析的基础知识:1)、测量系统的统计特性:偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性、分辨力 2)、理想的测量系统 3)、测量系统的共同特性 4)、测量系统的评定步骤和准备n计量型测量系统的分析方法计量型测量系统的分析方法 1)偏倚 2)稳定性 3)线性 4)重复性和再现性(R&R)计数型测量系统的分析方法计数型测量系统的分析方法 1)小样法 2)大样法2第2页,此课件共98页哦
2、测量的重要性n如果测量出现问题,那么合格的产品可能被判为不合格,不合格的产品可能被判为合格,此时便不能得到真正的产品或过程特性。n因此,要保证测量结果的准确性和可信度。PROCESS原料人机 法环测测量量测测量量结果合格不合格测测量量3第3页,此课件共98页哦测量误差Y=x+n測量值=真值(TrueValue)+測量誤差戴明說沒有真值的存在一致4第4页,此课件共98页哦测量误差的来源:nDiscrimination 分辨能力nPrecision 精密度(Repeatability 重复性)nAccuracy 准确度(Bias偏差)nDamage 损坏nDifferences among ins
3、truments and fixtures(不同仪器和夹具间的差异)nDifference in use by inspector 不同使用人员的差异(Reproducibility再现性)nDifferences among methods of use(使用不同的方法所造成差异)nDifferences due to environment(不同环境所造成的差异)5第5页,此课件共98页哦测量的变异说明 6第6页,此课件共98页哦为什么要进行测量系统分析n即使量具经过检定或校准,由于人、机、料、法、环、测等五方面的原因,会带来测量误差。n检测设备的检定或校准不能满足实际测量的需要。n因此,
4、还需要对测量系统进行评价,分析测量结果的变差,从而确定测量系统的质量,以满足测量的需要。n满足QS9000、ISO/TS16949标准的要求:ISO/TS16949:2002标准7.6.1规定:为分析出现在各种为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变差,必须进行适当的统计测量和试验设备系统测量结果的变差,必须进行适当的统计研究。此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这研究。此要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾
5、客采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。的批准。7第7页,此课件共98页哦测量系统分析的目的n运用统计分析方法,确定测量系统测量结果的变差(测量误差),了解变差的来源。从而确定一个测量系统的质量,并且为测量系统的改进提供信息。n保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。8第8页,此课件共98页哦测量系统的基本知识和概念n术语n测量系统及其统计特性 分辨力、稳定性、偏倚、重复性、再现性、线性n理想的测量系统 n测量系统的共同特性n测量系统的评定步骤和准备9第9页,此课件共98页哦术语n测量:赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。n量具:任何用来获得测量结果的装置,经
6、常用来特指用在车间的装置,包括用来测量合格不合格的装置。n测量系统:用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。10第10页,此课件共98页哦测量系统的组成 测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境11第11页,此课件共98页哦测量系统的统计特性 通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量:通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量:nDiscrimination 分辨力(ability to tell things apart);nBias 偏倚;nRepeatability 重复性;nReproduc
7、ibility再现性;nLinearity 线性;nStability 稳定性。12第12页,此课件共98页哦分辨力(率)n定义:指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。n传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6(标准偏差)的十分之一。T103013第13页,此课件共98页哦偏倚偏倚(Bias)Bias):基准值观测平均值偏倚偏倚偏倚:是测量结果的观测观测平均平均值值与基准基准值值的差值。基准值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量,取其平均值来确定。14第14页,此课件共98页哦重复性(Repeatability)重复性重复性重复性是由是由一个一个评评价人,采用价人
8、,采用一种一种测测量量仪仪器,多次器,多次测测量量同一同一零件的零件的同一同一特性特性时获时获得的得的测测量量值变差。值变差。15第15页,此课件共98页哦再现性(Reproducibility):再再现现性性是由是由不同不同的的评评价人,采价人,采用用相同相同的的测测量量仪仪器,器,测测量量同一同一零件的零件的同一同一特性特性时测时测量平均量平均值值的变差。的变差。再現性操作者操作者B B操作者操作者C C操作者操作者A16第16页,此课件共98页哦稳定性(Stability):稳定性时间1时间2稳定性:是测量系统在某持续持续时间时间内测量同一同一基准或零件的相同相同特性时获得的测量值的总变
9、差。17第17页,此课件共98页哦线性(Linearity):量程量程基准值观测平均值基准值线性是在量具预期的工作范围内,偏倚值的差值线性是在量具预期的工作范围内,偏倚值的差值 18第18页,此课件共98页哦线性(Linearity):观测的平均值基准值无偏倚有偏倚19第19页,此课件共98页哦测量系统的分析 n测量系统的变差类型:测量系统的变差类型:n 偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性n测测量系量系统统特性可用下列方式来描述特性可用下列方式来描述:n位置:位置:稳稳定性、偏倚、定性、偏倚、线线性。性。n宽宽度或范度或范围围:重复性、再:重复性、再现现性。性。20第20页,此课件共98页哦位
10、置和宽度 位置寬度位置寬度标准值21第21页,此课件共98页哦理想的测量系统 n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,应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。22第22页,此课件共98页哦IDEAL MEASUREMENT SYSTEM真值真值23第23页,此课件共98页哦测量系统所应具有的特性:n测测量系量系统统必必须处须处于于统计统计控制中控制中,这这意味着意味着测测量系量系统统中的中的变变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的
11、。这这可可称称为统计稳为统计稳定性定性;n测测量系量系统统的的变变异必异必须须比制造比制造过过程的程的变变异小异小;n变变异异应应小于公差小于公差带带;n测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者,一测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者,一般来说,般来说,测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一;的十分之一;n测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真的如此,的如此,则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。带
12、两者中的较小者。24第24页,此课件共98页哦测量系统的评定n第一第一阶阶段段:n明白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:1)、确定该测量系统是否具有所需要的统计特性,此项必须在使用前进行。n2)、发现那种环境因素对测量系统显著的影响,例如温度、湿度等,以决定其使用的环境要求。n第二第二阶阶段段:n目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的,应持续具有恰当的统计特性。n常见的量具R&R分析是其中的一种试验型式。n25第25页,此课件共98页哦 计量型测量系统研究计量型测量系统研究 -指南指南26第26页,此课件共98页哦确定稳定性的指南确定稳定性的指南n进行研究进行研
13、究n1)取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果该样品不可获得,选择一个落在产品测量中程数据生产零件,指定其为稳定性分析的标准样本。对于追踪测量系统稳定性,不需要一个已知基准值。n具备预期测量的最低值,最高值和中程数的标准样本是较理想的。建议对每个标准样本分别做测量与控制图。n2)定期(天,周)测量标准样本35次,样本容量和频率应该基于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、要求的修理,测量系统的使用频率,作业条件的好坏。应在不同的时间读数以代表测量系统的实际使用情况,以便说明在一天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。n3)将数据按时间顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上。
14、27第27页,此课件共98页哦n结果分析结果分析作图法作图法n4)建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态。n结果分析结果分析数据法数据法n除了正态控制图分析法,对稳定性没有特别的数据分析或指数。n如果测量过程是稳定的,数据可以用于确定测量系统的偏倚。n同样,测量的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值。这可以与(生产)过程的标准偏差进行比较以决定测量系统的重复性是否适于应用。n可能需要实验设计或其他分析解决问题的技术以确定测量系统稳定性不足的主要原因。28第28页,此课件共98页哦n举例举例稳定性稳定性n为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受,工艺小组在生产工艺中程数附近选择了一
15、个零件.这个零件被送到测量实验室,确定基准值为6.01。小组每班测量这个零件5次,共测量4周(20个子组)。收集所有数据以后,Xbar&R图就可以做出来了(见图示)。n控制图分析显示,测量过程是稳定的,因为没有出现明显可见的特殊原因影响。29第29页,此课件共98页哦稳定性的均值-极差图30第30页,此课件共98页哦确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法n进行研究进行研究n1)获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果得不到,选择一个落在生产测量的中程数的生产零件,指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室测量这个零件n10次,并计算这n个读数的均值。把均值作为“基准值”。n可能需要具备
16、预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样本是理想的。完成此步后,用线性研究分析数据。基准值测量系统的平均值偏偏倚倚31第31页,此课件共98页哦n2)让一个评价人,以通常方法测量样本10次以上。n结果分析结果分析作图法作图法n3)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。如果没有,继续分析,对于n30时的解释或分析,应当特别谨慎。n结果分析结果分析数据法数据法n4)计算n个读数的均值。32第32页,此课件共98页哦n5)计算可重复性标准偏差(参考量具研究,极差法,如下):这里d2*可以从附录C中查到,g=1,m=nn如果GRR研究可用(且有效),重复
17、性标准偏差计算应该以研究结果为基础。33第33页,此课件共98页哦n6)确定偏倚的t统计量:n偏倚=观测测量平均值-基准值34第34页,此课件共98页哦n7)如果0落在围绕偏倚值1-置信区间以内,偏倚在水平是可接受的。n这里d2,d2*和v可以在可以从附录C中查到,g=1,m=n,在标准t中可查到。n所取的 水平依赖于敏感度水平,而敏感度水平被用来评价/控制该(生产)过程的并且与产品/(生产)过程的损失函数(敏感度曲线)有关。如果 水平不是用默认值.05(95置信度)则必须得到顾客的同意。35第35页,此课件共98页哦n举例-偏倚n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
18、置分析表明没有线性问题,所以工程师只评价了测量系统偏倚。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。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而后这个零件由领班测量15次。36第36页,此课件共98页哦表表2:2:偏倚研究数据偏倚研究数据 基准值=6.0 偏倚1 5.8 -0.22 5.7 -0.33 5.9 -0.14 5.9 -0.15 6.0 0.06 6.1 0.17 6.0 0.08 6.1 0.19 6.4 0.410 6.3 0.311 6.0 0.012 6.1 0.113 6.2 0.214 5.6 -0.415 6.0 0.037第37页,此课件共98页哦n用电子
19、表格和统计软件,可获得直方图和数据分析(见图10和表3)。测量值38第38页,此课件共98页哦表表3 3:偏倚研究:偏倚研究偏倚研究分析偏倚研究分析n(m)均值 X标准偏差r均值的标准偏差b测量值156.0067.22514.05813基准值=6.00,=.05,g=1,d2*=3.35t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.115310.82.206.0067-1.1185.131939第39页,此课件共98页哦n因为0落在偏倚置信区间(-0.1185,0.1319)内,工程师可以假设测量偏倚是可以接受的,同时假定实际使用不会导致附加变差源。n偏倚研究的分析偏倚研究的
20、分析:n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。这在稳定性分析可以表现出,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;40第40页,此课件共98页哦确定线性指南确定线性指南n进行研究进行研究n线性按以下指南评价:1)选择g5 个零件,由于过程变差,这些零件测量值覆盖量具的操作范围。2)用全尺寸检验测量每个零件以确定其基准值并确认了包括量具的操作范围。3)通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m10次。随机的选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化。41第41页,此课
21、件共98页哦n确定每一零件的观察平均值,基准值与观察平均值之间的差值为偏倚,要确定各个被选零件的偏倚。线性图就是在整个工作范围内的这些偏倚与基准值之间描绘的。如果线性图显示可用一根直线表示这些标绘点,则偏倚与基准值之间的最佳线性回归直线表示两个参数之间的线性。线性回归直线的拟合优度R2确定偏倚与基准值是否有良好的线性关系。42第42页,此课件共98页哦n计算偏倚:偏倚=观测平均值 基准值n过程变差=6 n画图:nX軸=基准值nY軸=偏倚n其方程式为:y=b+axn再分別计算其:n截距,斜率,拟合度,线性,线性%等43第43页,此课件共98页哦公式44第44页,此课件共98页哦n 系统的线性及线
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