测量系统分析—MSA.pptx

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1、南晟德自我介绍自我介绍 Self introduction姓名姓名 罗强罗强职位职位 Title Title 咨询师咨询师 Consultant Consultant 教育教育 Education Education 大学大学(MBA)(MBA)Bachelor Bachelor 注册资格注册资格 Enroll QualificationEnroll QualificationQMSQMS咨询师咨询师 (2003-0-NQ6067)(2003-0-NQ6067)PTTPTT国际职业培训师（国际职业培训师（AITAAITA）经验经验 Experience Experience 六年余，逾九十家成

2、功辅导经验六年余，逾九十家成功辅导经验over 6 years, over 90 successful casesover 6 years, over 90 successful cases南晟德本课程结束时，学员应能：本课程结束时，学员应能：识别测量系统分析组成的基识别测量系统分析组成的基本特性；本特性；完成并理解计量、计数类型完成并理解计量、计数类型的测量系统分析。的测量系统分析。课程目标南晟德过程变差剖析过程变差剖析“重复性重复性” ” 和和 “ “再现性再现性” 是测量误差的主要是测量误差的主要来源来源长期长期过程变差过程变差短期短期抽样产生抽样产生的变差的变差实际过程变差实际过程变差

3、稳定性稳定性线性线性重复性重复性 准确度准确度 量具变差量具变差操作员造操作员造成的变差成的变差测量误差测量误差过程变差观测值过程变差观测值再现性再现性过程变差过程变差测量系统基本概念引言测量系统基本概念引言 南晟德测量系统基本概念引言测量系统基本概念引言 测量：测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。赋值过程定义为之间关于特定性的关系。赋值过程定义为测测量过程量过程，而赋予的值定义为，而赋予的值定义为测量值测量值。量具：量具：任何用来获得测量结果的装置；包括通过任何用来获得测量结果的装置；包括通过/ /不不通过装置。通过装置。测

4、量系统：测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价是用来对被测特性定量测量或定性评价的的仪器或量具、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；用来获得；用来获得测量结果的整个过程。测量结果的整个过程。南晟德测量数据的基本术语测量数据的基本术语: :分辨力分辨力 、参考值、真值、参考值、真值位置变差：位置变差：准确度、偏倚、稳定性、线性准确度、偏倚、稳定性、线性宽度变差：宽度变差：精确度、重复性、再现性、精确度、重复性、再现性、GRRGRR（重复性和再现性）（重复性和再现性）敏感度、一致性、均一性敏感度、一致性、均一性

5、测量系统能力：测量系统变差的测量系统能力：测量系统变差的短期短期估计值；估计值；测量系统性能：测量系统变差的测量系统性能：测量系统变差的长期长期估计值；估计值；系统变差：系统变差：能力、性能、不确定度能力、性能、不确定度测量系统基本概念测量系统基本概念基本统计特性基本统计特性南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念术语 分辨力：仪器可以探测分辨力：仪器可以探测到并如实显示的参考值的到并如实显示的参考值的变化量。它也可以称为可变化量。它也可以称为可读性或分辨率。别名：最读性或分辨率。别名：最小的读数的单位、测量分小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测度辨率、刻度限度或探测度 传统是公差范围的十

6、分传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过之一。建议的要求是总过程程6 6(标准偏差标准偏差) )的十分的十分之一。之一。T1030分辨力分辨力 南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念术语测量数据的基本统计特性测量数据的基本统计特性: :参考值参考值：n某一个物品的可接受数的值；某一个物品的可接受数的值；n需要一个可操作的定义；需要一个可操作的定义；n常被用来替代真值使用。常被用来替代真值使用。真值：真值：n某一物品的真实数值；某一物品的真实数值；n不可知且无法知道的。不可知且无法知道的。南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念测量过程变差 对于大多数测量过程，所有测量变差对于大多数测量过程，

7、所有测量变差（包括位置变（包括位置变差和宽度变差）差和宽度变差）通常被描述为正态分布测量过程变差。通常被描述为正态分布测量过程变差。正态概率是测量系统分析的标准方法的假设。事实上，正态概率是测量系统分析的标准方法的假设。事实上，有一些测量系统并不是正态分布，那么有一些测量系统并不是正态分布，那么MSAMSA方法可能会方法可能会过高估计测量系统误差。测量分析者必须识别并纠正过高估计测量系统误差。测量分析者必须识别并纠正这些非正态测量系统。这些非正态测量系统。位置位置 宽度宽度 测量过程变差的特性测量过程变差的特性 南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念位置变差位置变差偏倚（偏倚（BiasBias

8、）：）：是对相同零件是对相同零件上同一特性的上同一特性的观测平均值观测平均值与与参参考值考值的差值。的差值。参考值的取得可以通过采用更高级参考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（至少别的测量设备进行多次测量（至少十次以上），取其平均值来确定十次以上），取其平均值来确定。 参考值参考值测量系统的平均值测量系统的平均值 偏倚偏倚准确度：准确度：指一个或多个测量结果的平均值与真值或参考指一个或多个测量结果的平均值与真值或参考 值值“接近接近”的程度。的程度。注：测量过程必须处于统注：测量过程必须处于统计控制状态，否则过程的准确度就毫无意义。计控制状态，否则过程的准确度就毫无意义。南晟

9、德测量系统基本概念测量系统基本概念位置变差位置变差稳定性稳定性( (Stability)Stability)：稳定性（或漂移）是稳定性（或漂移）是测量系统在某一阶段测量系统在某一阶段时间内，测量时间内，测量同一基同一基准或零件的单一特性准或零件的单一特性时获得的测量总变差。时获得的测量总变差。换句话说，稳定性是换句话说，稳定性是整个时间的偏倚变化。整个时间的偏倚变化。时间时间基准值基准值南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念位置变差位置变差线性（线性（LinearityLinearity） 测量设备的预期工作（测量）量程内，偏倚值的差异。测量设备的预期工作（测量）量程内，偏倚值的差异。线性可以

10、被认为是偏倚对于量程大小不同所发生的变化。线性可以被认为是偏倚对于量程大小不同所发生的变化。数值数值1 1偏倚偏倚数值数值N N偏倚偏倚观测值观测值一致的偏倚一致的偏倚不一致的偏倚不一致的偏倚观测值参考值观测值参考值一致的偏倚一致的偏倚不一致的偏倚不一致的偏倚正向偏倚正向偏倚零偏倚零偏倚负向偏倚负向偏倚参考值参考值参考值参考值南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念宽度变差宽度变差精确度（精确度（PrecisionPrecision） 传统上，精确度描述了测量系统在操作范围（尺寸、范围传统上，精确度描述了测量系统在操作范围（尺寸、范围和时间）内解析度、敏感度和重复性的最终影响。精确度最和时间）内

11、解析度、敏感度和重复性的最终影响。精确度最常用于描述测量范围内重复测量的预期变差。常用于描述测量范围内重复测量的预期变差。重复性重复性(Repeatability):(Repeatability):是由是由一个一个评价人，采用评价人，采用同同一种一种测量仪器，多次测量测量仪器，多次测量同一同一零件的零件的同一同一特性时获特性时获得的测量得的测量值变差。值变差。“评评价人内部变异价人内部变异” ” 参考值参考值重复性重复性南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念宽度变差宽度变差再现性（再现性（ReproducibilityReproducibility） 再现性通常定义为由再现性通常定义为由不同的

12、评价人不同的评价人，采用，采用相同的测量仪器相同的测量仪器，测量测量同一零件同一零件的的同一特性同一特性时测量平均值的变差。时测量平均值的变差。 “评价评价人之间人之间”的变异的变异再现性再现性评价人评价人 A A C B C B南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念宽度变差宽度变差量具量具R&RR&R或或GRRGRR 量具量具R&RR&R是结合了重复性和再现性变差的估计值。是结合了重复性和再现性变差的估计值。GRRGRR值等于值等于系统内部变差和系统之间变差的和。系统内部变差和系统之间变差的和。2 2GRRGRR+ + = =2 2在现性在现性2 2重复性重复性参考值参考值 A C BA C

13、 BGRRGRR南晟德测量系统基本概念测量系统基本概念偏倚偏倚不可接受的不可接受的重复性重复性可接受的可接受的可接受的可接受的不可接受的不可接受的偏倚和重复性的关系偏倚和重复性的关系 南晟德测量系统分析测量系统分析研究步骤研究步骤 第第1 1 阶段阶段试验是一项评定试验是一项评定，用以验证是否按照测量系统，用以验证是否按照测量系统的设计规范，在适当的特性位置测量正确的变量。（若适的设计规范，在适当的特性位置测量正确的变量。（若适用，还要验证夹、治具）另外如果有与测量相互依赖的任用，还要验证夹、治具）另外如果有与测量相互依赖的任何关键的环境因素，也要考虑。何关键的环境因素，也要考虑。 第第1 1

14、阶段可以利用从统计角度设计的实验来了解测量过程，阶段可以利用从统计角度设计的实验来了解测量过程，评价操作环境对测量系统参数的影响（例如偏倚、线性、评价操作环境对测量系统参数的影响（例如偏倚、线性、重复性和再现性）。重复性和再现性）。测量系统研究的二个阶段：测量系统研究的二个阶段： 第第2 2阶段阶段试验试验是对变差的主要原因提供持续的监控，从而是对变差的主要原因提供持续的监控，从而说明测量系统是持续可信（以及所产生的数据）和说明测量系统是持续可信（以及所产生的数据）和/ /或随着或随着时间的推移，测量系统是否出现变坏的信号。时间的推移，测量系统是否出现变坏的信号。南晟德测量系统分析测量系统分析

15、实施方法（计量值）实施方法（计量值）确定重复性和再现性的指南：确定重复性和再现性的指南：均值均值- -极差法极差法均值均值极差法极差法: :长期方法，将变差分解为重复性长期方法，将变差分解为重复性和再现性、但不确定两者的相互和再现性、但不确定两者的相互作用。作用。注：本节中所有分析技术都是以过程处于统计的稳定状注：本节中所有分析技术都是以过程处于统计的稳定状态为前提。态为前提。 南晟德范例范例 量具重复性和再现性数据表量具重复性和再现性数据表均值均值- -极差法极差法南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）均值均值- -极差法极差法1 1）获取一个样本零件数）获取一个

16、样本零件数n5n5，应代表实际的或期望的过程变差，应代表实际的或期望的过程变差范围。范围。2 2）选择评价人）选择评价人A A、B B、C C等。零件的号码从等。零件的号码从1 1到到n n，评价人不能看，评价人不能看到零件编号。到零件编号。3 3）应校准量具，如果是正常测量系统程序的一部分。让评价）应校准量具，如果是正常测量系统程序的一部分。让评价人人A A以随机顺序测量以随机顺序测量n n个零件，并将测量结果输入第一行个零件，并将测量结果输入第一行4 4）让评价人）让评价人B B和和C C测量同样的测量同样的n n个零件，而且他们之间不能看到个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，输入数据

17、到第彼此的结果，输入数据到第6 6行和行和1111行。行。5 5）用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第）用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第2 2、7 7、1212行，在适当的列记录数据，如果需要试验行，在适当的列记录数据，如果需要试验3 3次，重复循环次，重复循环并输入数据到并输入数据到3 3、8 8、1313行。行。南晟德6 6）当零件数量很大或同时多个零件不可同时获得时，测量步）当零件数量很大或同时多个零件不可同时获得时，测量步骤骤4 4，5 5可能改变如下是需要的：可能改变如下是需要的： 让评价人让评价人A A测量第一个零件并在第测量第一个零件并在第1 1行记录读数。让

18、评价人行记录读数。让评价人B B测量第一个零件并在第测量第一个零件并在第6 6行记录读数。让评价人行记录读数。让评价人C C测量第一测量第一个零件并在第个零件并在第1111行记录读数。行记录读数。让评价人让评价人A A重复测量第一个零件并记录读数于第重复测量第一个零件并记录读数于第2 2行，让评行，让评价人价人B B重复测量第一个零件并记录读数于第重复测量第一个零件并记录读数于第7 7行，让评价人行，让评价人C C重复测量第一个零件并记录读数于第重复测量第一个零件并记录读数于第1212行，如果试验需要行，如果试验需要进行进行3 3次，重复这个循环将数据记录在第次，重复这个循环将数据记录在第3

19、3、8 8、1313行。行。7 7）如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让）如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让评价人评价人A A测量所有的测量所有的1010个零件输入数据于第个零件输入数据于第1 1行，然后评价行，然后评价人人A A以不同的顺序测量，记录结果于第以不同的顺序测量，记录结果于第2 2、3 3行，让评价人行，让评价人B B、C C同样做。同样做。测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）结果分析结果分析- - 作图法作图法 从测量系统分析得到的数据可以用控制图显示出来。通

20、过极从测量系统分析得到的数据可以用控制图显示出来。通过极差差- -均值确定的全部均值和控制限可以画出。均值图结果提供了均值确定的全部均值和控制限可以画出。均值图结果提供了测量系统的测量系统的“实用性实用性”指示。可以帮助我们确定评价人之间的指示。可以帮助我们确定评价人之间的一致性。一致性。 控制限内部区域表示的是测量敏感性（干扰）。因为研究中使控制限内部区域表示的是测量敏感性（干扰）。因为研究中使用的零件子组代表过程变差，大约用的零件子组代表过程变差，大约一半或更多一半或更多的均值应落在的均值应落在控制控制限以外限以外。如果数据显示出这种图形，那么测量系统应该能够充分。如果数据显示出这种图形，

21、那么测量系统应该能够充分探测零件探测零件- -零件之间的变差并且测量系统能够提供过程分析和过程零件之间的变差并且测量系统能够提供过程分析和过程控制有用的信息。如果少于控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外边一半的均值落在控制限外边，则测量，则测量系统系统缺乏足够的分辨率缺乏足够的分辨率或或样本不能代表期望的过程变差样本不能代表期望的过程变差。均值图：均值图： 南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值） 从图中可分析：测量系统有足够的解析度来测量样本零件所从图中可分析：测量系统有足够的解析度来测量样本零件所代表的过程变差。没有明显的评价人代表的过程变差。没有明显的

22、评价人- -评价人之间的差别。评价人之间的差别。 南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）极差图：极差控制图用于确定过程是否受控。极差图：极差控制图用于确定过程是否受控。 如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同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。的。 如果某个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同。如果某个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同。 如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善以获得有效的数据。敏感，需要改善以获得有效的数据。 极差图可以帮助我们确定：极差

23、图可以帮助我们确定：与重复性有关的统计控制；与重复性有关的统计控制；评价人之间对每个零件测量过程的一致性。评价人之间对每个零件测量过程的一致性。南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）评审以上图形显示，评价人的变差之间存在差异。评审以上图形显示，评价人的变差之间存在差异。 极差图极差图- -重叠画出重叠画出南晟德范例范例 完成的量具重复性和再现性数据表完成的量具重复性和再现性数据表南晟德范例范例 量具重复性和再现性报告量具重复性和再现性报告南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）Gage R&R Gage R&R 判断原则判断原则% GR&R

24、% GR&RResultsResults5% 30% 30%测量系统需要改进测量系统需要改进ndc5ndc5仪器分辨率符合仪器分辨率符合ndc5ndc5仪器分辨率不符合，需要调整仪器仪器分辨率不符合，需要调整仪器南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值） 如果重复性大于再现性，如果重复性大于再现性，原因可能是：原因可能是：仪器需要维修；仪器需要维修；可能需要对量具进行重新设可能需要对量具进行重新设计，以获得更好的严格度；计，以获得更好的严格度；需要对量具的夹紧或固定装需要对量具的夹紧或固定装置进行改进；置进行改进；零件内变差太大。零件内变差太大。 如果再现性大于重复性，

25、如果再现性大于重复性，原因可能是：原因可能是：需要更好的对评价人进行如何需要更好的对评价人进行如何使用和判读该量具仪器的培训；使用和判读该量具仪器的培训；量具校准，刻度不清晰；量具校准，刻度不清晰；某种夹具帮助评价人更一致地某种夹具帮助评价人更一致地使用量具。使用量具。南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）GR&R GR&R 对过程变差计算的影响对过程变差计算的影响观测到的过程变差观测到的过程变差实际的过程变差实际的过程变差测量系统的变差测量系统的变差南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计量值）实施方法（计量值）GR&R GR&R 对过程能力计算的影响对过程能力

26、计算的影响70%70%60%60%50%50%40%40%30%30%10%10%南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）NO-GOGOErrorOperator 2Operator 1Operator 3南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）对于以对于以“是是”和和“不是不是”为计数基础的定性数据，为计数基础的定性数据，其其 GR&RGR&R考察的概念是与定量数据一样的。但方法考察的概念是与定量数据一样的。但方法上完全不同。上完全不同。定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有效性，即将效性，即将

27、“合格合格”判断成合格，将判断成合格，将“不合格不合格”判断成不合格的程度。判断成不合格的程度。计数型测量系统能力分析方法计数型测量系统能力分析方法南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）小样法分析：小样法分析：选取二十个零件来进行，其中应有一些零件稍许选取二十个零件来进行，其中应有一些零件稍许高或低于规范限值。高或低于规范限值。 选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。式两次测量所有零件。所有的测量结果所有的测量结果( (每个零件测四次每个零件测四次) )必须一致则接必须一致则接受该量具，否则应改进或重

28、新评价，或找到一个受该量具，否则应改进或重新评价，或找到一个可接受的替代测量系统。可接受的替代测量系统。南晟德测量系统分析测量系统分析实施方法（计数值）实施方法（计数值）A 評價人B 評價人12121GGGG2GGGG3NGGGG4NGNGNGNG5GGGG6GGGG7NGNGNGNG8NGNGGG9GGGG10GGGG11GGGG12GGGG13GNGGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGGG20GGGG南晟德练习 请依照上课内容，参考控制计划中的重请依照上课内容，参考控制计划中的重要特性所使用的仪器编制要特性所使用的仪器编制MSAMSA分析计划及分析计划及进行进行MSAMSA分析。分析。HomeworkHomeworkMSAMSA练习练习南晟德