《测量系统分析GRR.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测量系统分析GRR.doc(9页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、測量系統分析 -“量具R&R”第一節概述測量數據的使用比以前更頻繁更廣泛.例如,是否調整製造過程,現在普遍依據測量數據來決定.把測量數據或由它們計算出的一些統計量,與這一過程統計控製限值相比較,如果比較結果表明這一過程在統計控製之外,那麼要做某種調整,否則,這一過程就允許運行而勿須調整.測量數據的另外一個用途是確定兩個或多個變量之間是否存在某種顯著關係.例如,人們可以推測一模製塑膠料件的關鍵尺寸與澆注材料溫度有關系.這種可能的關系可通過采用所謂回歸分析的統計方法進行研究.即比較關鍵尺寸的測量結果與澆注材料溫度的測量結果.應用以數據為基礎的方法的益處,很大程度上決定於所用測量數據的質量.如果測量
2、數據質量低,則這種方法的益處很可能低,類似地,如果測量數據的質量高,這一方法的益處也很可能高.為了確保應用測量數據所得到的益處大於它們所花的費用,就必須把注意力集中在數據的質量上.測量數據的質量 測量數據質量與穩定條件下運行的某一測量系統得到的多次測量結果的統計特性有關. 例如,假定用在穩定條件下運行的某測量系統,得到某一特性的多次測量結果.如果數據的質量會很低,以致這些數據是無用的. ,那麼可以說這些測量數據的質量“高”,類似地,如果一些或全部測量結果“遠離”標準值,那麼可以說這些數據的質量“低”. 低質量數據最普通的原因之一是數據變差太大.例如,測量某容器內的流體的容積,使用的測量系統可能
3、對它周圍的環境溫度敏感,在這種情況下,數據的變差可能由於其體積的變化或周圍溫度的變化,使得解釋這些數據更困難.因些這一測量系統是不太合乎需要的. 一組測量的變差大多是由於測量系統和它的環境之間的交互作用造成的. 如果這種交互作用產生太大的變差,那麼數據的質量會很低,以致這些數據是無用的. 例如,一個具有大量變差的測量系統,用來分析一個製造過程,可能是不恰當的,因為這一測量系統的變差,可能會掩蓋製造過程中的變差. 絕大部分變差是不希望有的,但也有一些重要的例外.例如這一變差是由於被測量特性的小變化而引起的,一般情況下這一變差被認為是有用的.一個測量系統對這種變化越靈敏,這個系統越良好.因為這一系
4、統是一個較敏感的測量系統. 如果數據的質量是不可接受的,則必須改進,通常是通過改進測量系統來完成,而不是改進數據本身.測量過程 術語“測量”定義為“賦值給具體事物以表示它們之間關於特殊特性的關係”. 賦值過程定義為測量過程,而賦予的值定義為測量值. 從這些定義得出,應將一種測量過程看成一個製造過程,它產生數字(數據)作為輸出.方法被測項目測量結果基准操作員測量過程設備 環境術語量具: 任何用來獲得測量結果的裝置;包括用來測量合格/不合格裝置.測量系統: 用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設備、軟件以及操作人員的集合;用來獲得測量結果的整個過程.測量系統的分辨力(或分辯率): 測量系統撿出並
5、如實指示被測特性中極小變化的能力.重複性: 指同一個人使用同一量具,多次測量同一零件上的同一參數所測結果的變差.重复性再現性: 指不同人使用同一量具,測量同一零件上的同一參數所測結果的變差.操作者 B B操作者 A操作者 C再現性 量具精确度: 指測量觀察平均值与真实值(基准值)的差异。真实值由更精确的測量設備设所确定。 真实值(基准值) 精确度(偏差,偏倚) 观 觀察平均值 第二節測量系統的統計特性 理想的測量系統在每次使用時,應只產生“正確”的測量結果遺憾的是,具有這樣理想的統計特性的測量系統幾乎不存在,因此過程管理者必須采用具有不太理想的統計特性的測量系統一個測量系統的質量經常僅僅用其測
6、量數據的統計特性來確定.盡管每一個測量系統可能需要有不同的統計特性,但有一些特性是所有測量系統必須共有的,它們包括:) 測量系統必須處於統計控製中,這意味著測量系統中的變差只能是由於普通原因而不是由於特殊原因造成的這可稱為統計穩定性;) 測量系統的變異必須比製造過程的變異小;) 變異應小於公差帶;) 測量精度應高於過程變異和公差帶兩者中精度較高者,一般來說,測量精度是過程變異和公差帶兩者中精度較高者的十分之一;) 測量系統統計特性可能隨被測項目的改變而變化.若真的如此,則測量系統最大的(最壞)變差應小於過程變差和公差帶兩者中的較小者.第三節測量系統分析通用指南評定一個測量系統的第一步是驗證該系
7、統一直在測量正確的變量. 評定一個測量系統的第二步是確定該測量系統必須具有什麼樣可接受的統計特性. 測量系統的評定通常分為兩個階段,稱為第一階段和第二階段.在第一階段,我們要明白該測量過程並確定該測量系統能否滿足我們的需要. 第二階段試驗的目的是驗證一個測量系統一旦被認為是可行的,應持續具有恰當的統計特性.常見的被稱為“量具R&R”的這種研究是第二階段試驗的一種形式第四節評定測量系統的程序測量系統研究的準備實施測量系統研究之前應先進行充分的計劃和準備.實施研究之前的典型準備如下:1).先計劃將要使用的方法.例如,通過利用工程決策,直觀觀察或量具研究決定,是否評價人在校準或者使用儀器中產生影響.
8、有些測量系統的再現性影響可以忽略,例如按按鈕,打印出一個數字;2).評價人的數量,樣品數量及重複計數次數應預先確定,在這些選擇中因考慮的因素如下:(a) 尺寸的關鍵性 關鍵尺寸需要更多的零件和/試驗.原因是量具研究評價所需的置信度;(b) 零件結構 大或重的零件可規定較少樣品和較多試驗.3).由於其目的是評價整個測量系統,評價人的選擇應從日常操作該儀器的人中挑選;4).樣品必須從過程中選取並代表其整個工作範圍.有時每一天取一個樣本,持續若干天.由於每一零件將被測量若干次,必須對每一零件編號以便於識別;5)儀器的分辯力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一.例如,如果特性的變差為0.00
9、1,儀器應能讀取0.0001的變化;6)確保測量方法(即評價人和儀器)在按照規定的測量步驟測量特徵尺寸.為最大限度地減少誤導結果的可能性,應采取下列步驟:1) 測量應按照隨機順序,以確保整個研究過程中產生的任何漂移或變化將隨機分布.評價人不應知道正在檢查零件的編號,以避免可能的偏倚.但是進行研究的人應知道正在檢查哪一零件,並相應記下數據.2) 在設備讀數中,讀數慶估計到可得到的最接近的數字.如果可能,讀數應取至最小刻度的一半.例如,如果最小刻度為0.0001,則每個讀數的估計應圓整為0.00005;3) 研究工作應由知其重要性且仔細認真的人員進行;4) 每一位評價人應採用相同方法 包括所有步驟
10、 來獲得讀數.量具R&R數據表,詳細程序如下:1) 取得包含10個零件的一個樣本,代表過程差的實際或預期範圍;2) 指定評價人A.B和C,並按1到10給零件編號,使評價人不能看到這些數字;3) 如果校準是正常程序中的一部分,則對量具進行校準.4) 讓評價人A以隨機的順序測量10個零件,並讓另一個觀測人將結果記錄在第1行.讓測試人B和C測量這10個零件並互相不看對方的數據.然後將結果分別填入第6行和第11行.5) 使用不同的隨機測量順序重複上述操作過程.把數據填入第2.7和12行.在適當的列記錄數據.例如,第一個測量的零件是零件7,則將結果記錄在標有第7號零件的列內,如果需要試驗3次,重複上述操
11、作,將數據記錄在3.8和13行;6) 當零件量過大或無法獲得所需零件時,第4和第5步可以改成下述步驟之後:(a) 讓評價人A測量第1個零件,並在第1行記錄讀數,讓評價人B測量第1個零件並在第6行記錄讀數,讓評價人C測量第1個零件並在第11行記錄讀數;(b) 讓評價人A重複讀取第1個零件的讀數,記錄在第2行,評價人B在第7行記錄重複讀數,評價人C在第12行記錄重複讀數.如果需要測量3次,則重複上述操作並在第3.8和13行記錄數據.7) 如果評價人在不同的班次,可以使用一個替換的方法.讓評價人A測量10個零件,並將讀數記錄在第1行.然後,讓評價人A按照不同的順序重新測量,並把結果記錄在第2和第3行
12、.評價人B和C也同樣做.數值計算量具的重複性和再現性的計算如表1和表2所示.表1是數據表格,記錄了所有研究結果.表2是報告表格,記錄了所有識別信息和按規定公式進行的所有計算;注:樣表一節中提供了可複製的空白表格.收集數據後的計算程序如下:1) 從第1.2.3行中的最大值減去它們中的最小值;把結果記入第5行.在第6.7.和8行,11.12.和13行重複這一步驟,並將結果記錄在第10和15行(表1);2) 把填入第5.10和15行的數據變為正數;3) 將第5行的數據相加並除以零件數量,得到第一個評價人的測量平均極差Ra.同樣對第10和15行的數據進行處理得到Rb 和Rc(表1);4) 將第5.10
13、和15行的數據(RaRbRc)轉記到第17行,將它們相加並除以評價人數,將結果記為R(所有極差的平均值)(表1);5) 將R(平均值)記入第19行和20行並與D3和D4相乘得到控製下限和上限.注意:如果進行2次試驗則,D3為零,D4為3.27.單個極差的上限值(UCLR)填入第19行.少於7次測量的控製下限極差(LCLR)等於0.6) 使用原來的評價人和零件重複讀取任何極差大於計算的UCLR的讀數,或剔除那些值並重新算平均值.根據修改過的樣本容量重新計算R及限值UCLR.糾正造成失控狀態的特殊原因.如果數據的繪製和分析是使用控製圖法,那麼這種狀態應早已被糾正了,且在這裡不會出現;7) 將行(第
14、1236781112和13行)中的值相加.把每行的和除以零件數並將結果填入表(表1)中最右邊標有“平均值”的列內;8) 將第12第3行的平均值相加除以試驗次數.結果填入第4行的Xa格內.對第6,7和8;第11,12和13行重複這個過程,將結果分別填入第9和14行的Xb,Xc格(表1);9) 將第4,9和14行的平均值中最大和最小值填入第18行中適當的空格處.並確定它們的差值,將差值填入第18行標有X Diff處的空格內(表1);10) 將每個零件每次測量值相加並除以總的測量次數(試驗次數乘以評價人數).將結果填入第16行零件平均值的櫚中(表1);11) 從最大的零件平均值減去最小的零件平均值,
15、將結果填入第16行標有Rp的空格內. Rp是零件平均值的極差(表1);12) 將R,XDIFF和Rp的計算值轉填入報告表格的欄中(表 8);13) 有表格左邊標有“測量系統分析”的欄下進行計算;14) 在表格右邊標有“總變差”的欄下進行計算;15) 檢查結果確認沒有產生錯誤.評價人/試驗次數零 件平均值123456789101. A 10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.600.832 20.601.000.800.950.451.000.950.801.000.700.8253 34 均值0.6251.0000.8250.9000.5001.0000.
16、9500.8251.0000.650Xa=0.8255 極差0.050.000.050.100.100.000.000.050.000.10Ra=0.0456 B 10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.550.7857 20.550.950.750.750.401.050.900.700.950.500.758 39 均值0.5501.0000.7750.7750.4001.0250.9250.7250.9750.525Xb=0.767510 極差0.000.100.050.050.000.050.050.050.050.05Rb=0.04511 C 1
17、0.501.050.800.800.451.000.950.801.050.850.82512 20.551.000.800.800.501.050.950.801.050.800.8313 314 均值0.5251.0250.8000.8000.7451.0250.9500.8001.0500.825Xc=0.827515 極差0.050.050.000.000.050.050.000.000.000.05Rc=0.03016 零件均值(Xp)0.5671.0080.8000.8250.4581.0170.9420.7831.00810.667X=0.8075 Rp=0.55917. Ra=
18、0.045 + Rb=0.045 + Rc =0.03 / # 評價人數=3 R=10.0418. MaxX=0.8275 MinX=0.7675 = XDIFF0.0619 R=0.04 D4*=3.27=UCLR0.1320 R=0.04 D3*=0.00=LCLR0.00注:*2次試驗時D4=3.27,3次試驗時D42.58。次試驗以內D3=0;UCLR代表單個R的極限圈出那些超出極限的值查明原因並糾正同一評價人采用最初的儀器重複這些讀數或剔除這些值並由其餘觀測值再次平均並計算R的極限值表1量具重複性和再現性數據表零件編號和名稱:墊片 量具名稱: 厚度儀 日期:4/12/88特性 厚度
19、量具編號: X-2934 執行人尺寸規格:10.6-1.0mm 量具類型 0.0-10.1 來自數據表:R=0.044 XDIFF=0.06 Rp=0.559 測量系統分析%總變差(TV)重複性-設備變差(EV)%EV=100EV/TV=1000.18/0.93=18.7%EV=RK1 =10.0444.56 =0.18試驗次數K1234.563.05再現性-評價人變差(AV) AV= (XDIFF x K2) (EV /nr) = (0.06x2.70)-(0.18/(10x2)=0.16 %AV =100AV/TV =1000.16/0.93 =16.8%n= 零件數量r =試驗次數評價人
20、數量23K23.652.70重複性和再現性(R&R)%R&R=100R&R/TV=1000.24/.093=25.2%R&R = (EV +AV ) = (0.18 +0.16 ) =0.24零件數量K323456789103.652.702.302.081.931.821.741.671.62%PV =100PV/TV =1000.90/0.93 96.8%零件變差(PV) PV=RpK3=0.561.62=0.90總變差(TV) TV= (R&R +PV ) = (0.24 +0.90 ) =0.93 所有計算都基於預期5.15(在正態分布曲線之下99.0%的面積).K1為5.15/d2,
21、d2取決於試驗次數(m)和零件數與評價人數的承積(g),AV-如果計算中根號下出現負值,評價人變差人缺省為0.K25.15 d2*取決於評價人數(m)和(g),g為1,因為只有單極差計算. K3為5.15 d2*,式中d2*取決於零件數(m)和(g), g為1,因為只有單極D2來自表D3,質量控製和工業統計A.J .Duncan並假設該值大於15. d2數值來自數值表.差計算表2 量具重複性和再現性分析報告表如果分析是以公差而不是以過程變差為基礎,則量具重複性和再現性報告表格(表2)可將右側的%總變差可以改變為%公差.因此,%EV%AV%R&R和PV的計算式中的分母總變差(TV)應替換成公差值
22、,根據測量系統或顧客的要求可以采用任何一種或兩種方法.量具重複性和再現性(R&R)的可接受性準則是:低於10%的誤差測量系統可接受;10%到30%的誤差根據應用的重要性,量具成本,維修的費用等可能是可接受的.;大於30%的誤差測量系統需要改進.進行各種努力發現問題並改正.改進方法如果重複性比再現性大,原因可能是:1) 儀器需要維護;2) 量具應重新設計來提高剛度;3) 夾緊和檢驗點需要改進;4) 存在過大的零件內變差;.如果再現性比重複性大,那麼可能的原因有:1) 評價人需要更好的培訓如何使用量具儀器和讀數;2) 量具刻度盤上的刻度不清楚;3) 需要某種夾具幫助評價人提高使用量具的一致性; 第
23、五節 計數型量具研究計數型量具研究(小樣法)所謂計數型量具就是把各個零件與某些指定限值相比較,如果滿足限值則接受該零件否則拒收.絕大多數這樣的計數型量具用來接受或拒收一套基準件.不象計量型量具,計數型量具不能指示一個零件多麼好或多麼壞,它只指示該零件被接受還是拒收.小樣研究是通過選取20個零件來進行的.然後兩位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件.在選取20個零件中,一些零件會稍許低於或高於規範限值.如果所有的測量結果(每個零件四次)一致則接受該量具,否則應改進或重新評價該量具.如果不能改進該量具,則不能被接受並且應找到一個可接受的替代測量系統.一個典型的用於計數型量具研究小樣的表格見表3:A評價人B評價人12121234567891011121314151617181920GGNGNGGGNGNGGGGGGGG GGGGGGGGNGGGNGNGGGGGNGGGGGGGGGGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGGGGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGGGG表3 計數型量具研究(小樣法)
限制150内