测量系统分析课件专业知识讲座.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MSA,测量系统分析,*,gb18305,Edited by Mr.jose lee,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MSA,测量系统分析,1,gb18305,Edited by Mr.jose lee,测量系统分析,Measurement System Analysis,误差及能力分析,测量系统分析课件专业知识讲座,第1页,测量系统分析目标,测量系统分析目标是确定所使用数据是否可靠,测量系统分析还能够：,评定新测量仪器,将两种不一样测量方法进行比较,对可能存在问题测量方法进行评定,确定并处理测量系统误差问题,测量系统分析课件专业知识讲座,第2页,数据质量,数据质量取决于从处于稳定条件下进行操作测量系统中，屡次测量统计特征，如：假设使用某一在稳定条件下操作测量系统对某一特定特征值进行了几次测量，假如这些测量值均与该特征参考值（master value）“靠近”），那么，数据质量被称为“高”；一样，假如部份或全部测量值与参考值相差“很远”，则数据质量很“低”,测量系统分析课件专业知识讲座,第3页,描述测量数据质量统计特征,通惯用来描述测量数据质量统计特征是某测量系统偏倚（Bias）和变差（variance）。,被称为偏倚统计特征指是数据值相对于参考（基准）值位置。,被称为变差特征指是数据分布宽度。,测量系统分析课件专业知识讲座,第4页,低质量数据原因和影响,低质量数据普遍原因之一是变差太大,一组数据中变差多是因为测量系统及其环境相互作用造成。,假如相互作用产生变差过大，那么数据质量会太低，从而造成测量数据无法利用。如：含有较大变差测量系统可能不适适用于分析制造过程，因为测量系统变差可能掩盖制造过程变差。,测量系统分析课件专业知识讲座,第5页,相关测量数据常见问题,什么是测量？,将一个未知量与一个已知或已经接收参考值进行比较,为何我们需要测量数据？,我们使用测量数据来判断产品是否合格，制订相关过程管理决议。,我接收这件产品吗？,过程是很好，还是需要进行调整？,我们对测量数据有什么期望？,准确性：数据必须告诉我们真相！,重复性：重复测量必须产生一样结果！,再现性：结果不应该受检验员影响。,什么是测量仪器？,用来进行测量任何仪器。,什么是检验员（或者判定人）？,使用测量仪器进行测量个人或装置,测量系统分析课件专业知识讲座,第6页,相关测量数据常见问题,测量系统：不但指量具。,测量系统包含：人（及其培训）、过程（测量程序）、设备（量具或测量工具）、系统控制点、及全部这些原因相互作用。,测量总偏差：,总观察偏差=过程偏差+测量系统偏差,测量是一个能影响所观察值中心值和偏差过程。,测量系统分析课件专业知识讲座,第7页,相关测量数据常见问题,Gage R&R分析是用来分析测量系统方法，目标是确定测量某种东西时出现波动（误差）大小和类型。,将“测量系统”看作是会给测量数据带来额外误差子过程，其目标就是使用误差尽可能小测量过程。,任何观察数据误差，都是部件实际误差和测量系统误差总和。,测量系统分析课件专业知识讲座,第8页,过程变差剖析,长久,过程变差,短期,抽样产生变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成变差,测量误差,过程变差观察值,“重复性”和“再现性”是测量误差主要起源,再现性,过程变差,测量系统分析课件专业知识讲座,第9页,测量系统规划（一）,由APQP小组依据被测量特征主要程度确定测量系统。同时考量：,产品规范是什么？预期过程变差是多少？需要什么样分辨率？,量具需要怎样操作方式？需要操作者具备哪些技能？怎样培训？,怎样测量？是否人工测量？在哪里测量？零件位置和固定是否是可能变差起源？接触测量还是非接触测量？,测量怎样被校准？校准频率？谁来校准？,测量系统分析课件专业知识讲座,第10页,测量系统规划（二）,测量生命周期考量：伴随时间不一样，对过程了解及过程改进，测量方法可能改变。,如：为了建立稳定和有能力过程，可能开始对一个产品特征测量，透过测量了解直接影响产品特征关键过程特征，这种了解意味着对产品特征信息依赖少了，能够降低抽样计划并简化测量方法。最终，可能只监测极少数零件，只要过程被维护着或测量和监控这维护及工装，也就是必要工作了。,测量程度是依赖着对过程了解程度。,测量系统分析课件专业知识讲座,第11页,测量系统开发检验清单提议要素,本清单应该依据测量系统情况和类型进行修改。最终检验清单建立应该是用户和供方合作结果。,测量系统分析课件专业知识讲座,第12页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,被测特征是什么？特征类别是什么？是机械上特征吗？是动态还是静态？是一项电特征吗？其零件内部变差大吗？,测量过程结果（输出）将被应用目标是什么？生产改进、生产监控、试验室研究、过程审核、出货检验、进货检验、对D.O.E回应？,谁将使用该过程？操作者、工程师、技术员、检验员、审核员？,培训要求：操作者、维修人员、工程师；教室、应用实习、在职训练、学徒期间。,测量系统分析课件专业知识讲座,第13页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,变差原因是否已被识别？透过小组、头脑风暴法、渊博过程知识、因果图或矩阵图等方法建立一个误差模型（S.W.I.P.E或P.I.S.M.O.E.A).,是否展开了测量系统FMEA？,弹性或专用测量系统：测量系统能够是固定、专用还是弹性（flexible)，是否有测量不一样类型零件能力：比如爪型量具、夹紧量具、三坐标座标测量仪等。弹性量具价格较贵，但从久远来看能节约成本。,测量系统分析课件专业知识讲座,第14页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,接触式或非接触式：可靠性、特征类型、抽样计划、成本、维护保养、校准、人员技能要求、兼容性、环境、速度、探头类型、零件变形、影像处理，以上内容可能由控制计划和测量频率来确定（全接触式量具在连续抽样时可能会过分磨损）。整个表面接触探头、探头类型、空气回流喷嘴、影像处理CMM与光学比较仪等。,测量系统分析课件专业知识讲座,第15页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,环境：灰尘、水分、湿度、温度、振动、噪音、电磁干扰（electro-magnetic interference,EMI）、大气流动、空气杂质等。试验室、工场、办公室等。在小且严格公差下以微米为单位测量系统中，以及在CMM、光学系统、超音波仪器等环境中，环境成为一个关键问题。对线上自动反馈类型测量也是一个影响原因。切削油、切削碎屑及极端温度也会成为问题。是否清洁环境要求？,测量系统分析课件专业知识讲座,第16页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,测量及固定点：使用几何尺寸与公差（GD&T）清楚地定义固定位置和夹紧点，以及在零件什么部位进行测量。,固定方法：不固定或夹紧零件。,零件方位：主体位置或其它位置。,零件准备：在测量之前，零件是否应该清洁、储油、温度稳定等。,感测器位置：从主定位器或定位系统取向角度与距离？,测量系统分析课件专业知识讲座,第17页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,相关问题1备份量具：在工场内或不一样工场之间是否需要备份（或多个）量具支持？制造考虑、测量误差考虑、维修考虑、标准是哪个考虑？怎样才能使每个考虑问题均符合要求？,相关问题2方法差异：在可接收实施和操作极限内，由不一样测量系统设计对同一产品/过程进行测量测量误差结果（比如：CMM对手工量具或开放式设定量具测量结果）。,测量系统分析课件专业知识讲座,第18页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,自动或手动：线上、线外、操作者依赖性。,破坏性和非破坏性（Nondestructive,NDT）测量：比如，拉力试验、盐雾试验、电镀/涂装厚度、硬度、尺寸测量、影像处理、化学分析、应力、耐久性、冲击、扭力、扭矩、焊接强度、电特征等。,潜在测量量程：可能测量尺寸大小和期望量程。,测量系统分析课件专业知识讲座,第19页,第1类要素：与测量系统设计和开发相关问题,有效分辨率：对应用在一特殊应用场可接收性，如测量对物理改变是否敏感（探测过程或产品误差能力）？,敏感度：最小输入量信号能产生一个可探测输出（可区分）信号，测量装置对应用这种情况可接收性？敏感度是由量具固有设计和质量（OEM）、使用期间维护和操作条件所决定。,测量系统分析课件专业知识讲座,第20页,第2类要素：与测量系统制造相关问题 （设备、标准、仪器）,是否已在系统设计中针对变差起源识别？设计评审；验证和确认。,校准和控制系统：推荐校准计划和设备审核及其文件。频率、内部或外部、参数、生产过程中验证检验。,输入要求：机械、电子、液压、真空、波动抑制器、干燥器、滤清器、作业准备和操作问题、隔离、解析度和灵敏度。,输出要求：类比或数位、文件和统计、档案、保留、存取、备份。,成本：开发、采购、安装、操作和培训预算要素。,测量系统分析课件专业知识讲座,第21页,第2类要素：与测量系统制造相关问题 （设备、标准、仪器）,预防性维护：形式、计划、成本、人员、培训、文件。,可维修性：内部和外部、场所、支持程度、回应时间、服务配件可取得性、标准零件清单。,人机工程学（Ergonomics）：在长时间装载和操作设备过程中，人员不被伤害能力。测量装置读者讨论需要着重在测量系统与操作者之间相互关系。,安全考虑：人员、操作、环境、切断。,贮存及场所：建立对测量设备贮存及场所要求。隔离、环境、安全、取得性（靠近）相关问题。,测量周期时间：测量一个零件或特征需要多长时间？测量周期要与过程和产品控制合并。,测量系统分析课件专业知识讲座,第22页,第2类要素：与测量系统制造相关问题 （设备、标准、仪器）,是否有任何对过程流程、批次完整性、统计、测量和零件回复干扰？,材料搬运：是否需要特殊支架、支撑夹具、搬运设备或其它物料搬运设备来放置被测零件或对测量系统本身？,环境问题：是否有特殊环境要求、条件、限制等影响本测量过程或临近过程？是否要求特殊排气？是否有必要控制温度或湿度？湿度、振动、噪音、电磁干扰、清洁？,是否有任何尤其可靠性要求或考虑？设备是否能够在任何时间下维持其情况？在生产使用之前是否需要进行验证？,备用配件：共享清单、适当供给和订购系统、可取得性、导入期了解与说明。是否有足够安全库存（轴承、软管、皮带、开关、插座、阀等）？,测量系统分析课件专业知识讲座,第23页,第2类要素：与测量系统制造相关问题 （设备、标准、仪器）,使用者说明书：夹紧次序、清洁程度、数据解释、图表、目视辅具、易于了解。可取得性、适当陈列。,文件：工程图面、诊疗分析、使用者手册、语言等。,校准：与可接收标准进行比较；可接收标准可取得性和费用。提议频率、培训要求、停机时间要求。,贮存：是否有与测量装置贮存相关尤其要求或考虑？隔离、环境、预防损坏/窃盗等。,防错：已知测量程度错误是否轻易由操作者更正（非常轻易？）数据输入、设备误用、防错。,测量系统分析课件专业知识讲座,第24页,第3类要素：与测量系统实施相关问题（过程）,支持：由谁来支持测量过程？试验室技术人员、工程师、生产、维护保养、与外部签署保养协议？,培训：为了使用和维护本测量过程，需要为操作者/检验人员/技术人员/工程师提供哪些培训？时间、资源和费用。谁来培训？在哪时行培训？导入期要求？与测量过程实际使用相协调。,数据管理：怎样管理从本测量过程输出数据？人工、电脑化、汇总法、汇总频率、评审方法、评审频率、用户要求、内部要求。可取得性、储存、存取、备份、安全。数据解释。,测量系统分析课件专业知识讲座,第25页,第3类要素：与测量系统实施相关问题（过程）,人员：是否需要聘请人员以支持这测量系统？成本、时间、可取得性相关问题。当前或新。,改进方法：由谁来对测量过程进行经常性改进？工程师、生产人员、维护保养人员？使用什么评价方法？是否有一系统以识别需要改进？,长久稳定性：长久性研究评定方法、形式、频率、需求。漂移、磨损、污染、操作完整性。长久误差是否能够被测量、控制、了解、预测？,尤其考虑：检验人员特质、体能限制或健康问题：色盲、视力、身体强度、疲劳、耐力、人机工程。,测量系统分析课件专业知识讲座,第26页,连续变量测量系统分析,分辨率,偏移？“准确性”,（居中性均值）,线 性？,稳定性？,校准？,“准确性”（R&R）,（离散性偏差）,OK,OK,OK,OK,测量系统分析课件专业知识讲座,第27页,测量仪器分辨率,（测量仪器分辨率必须小于或等于规范或过程误差10%）,测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取最小测量单位。,看看下面部件A和部件B，它们长度非常相同。测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件测量值之间差异能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0,B=2.0,A=2.25,B=2.00,因为上面刻度分辨率比两个部件之间,差异要大，两个部件将出现相同测,量结果。,第二个刻度分辨率比两个部件之间,差异要小，部件将产生不一样测量结果。,测量系统分析课件专业知识讲座,第28页,测量系统有效分辨率（,discrimination）,要求不低于过程变差或允许偏差（tolerance）十分之一,零件之间差异必须大于最小测量刻度,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,不一样数据分级(ndc)计算为,零件标准偏差/总量具偏差*1.41.普通要求它大于5才可接收,直尺,卡尺,千分尺,.28,.279,.2794,.28,.282,.2822,.28,.282,.2819,.28,.279,.2791,测量系统分析课件专业知识讲座,第29页,分辨率不足表现,在过程变差SPC极差图上可看出：,当极差图中只有一、二或三种可能极差值在控制界限内时。,假如及差图显示有四种可能极差值在控制界限内，且超出1/4以上极差值为零。,测量系统分析课件专业知识讲座,第30页,敏感度（Sensitivity）,敏感度是指能产生一个可检测到（有用）输出信号最小输入。它是测量系统对被测特征改变回应。敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、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。,影响敏感度原因包含：,一个仪器衰减能力,操作者技能,测量装置重复性,对于电子或气动量具，提供无漂移操作能力,仪器使用所处条件，比如：大气条件、尘土、湿度,测量系统分析课件专业知识讲座,第31页,准确度(Accuracy),准确度(Accuracy)测量平均值是否与真值吻合?,真值(True Value):,理论上正确值,国际度量衡标准,偏倚（Bias),测量值均值与真值距离,测量系统连续地偏离目标,系统错误,测量系统分析课件专业知识讲座,第32页,BIAS 测量结果平均值与参考值差异,.参考值（reference-value）是一个预先认定参考标准.该标准可用更高一级测量系统测量平均值来确定(比如：高一级计量室),观察平均值,参考值,偏倚BIAS,测量系统分析课件专业知识讲座,第33页,X1=0.75mmX6=0.8mm,X2=0.75mmX7=0.75mm,X3=0.8mmX8=0.75mm,X4=0.8mmX9=0.75mm,X5=0.65mmX10=0.7mm,同一操作者对同一工件测量10次,假如参考标准是 0.80mm.过程变差为0.70mm,=0.75,Bias=0.75-0.8=-0.05,%Bias=1000.05/0.70=7.1%,表明 7.1%过程变差是偏倚 BIAS,偏倚BIAS 实例:,测量系统分析课件专业知识讲座,第34页,准确度问题能够经过校准来探测.,偏倚也能够与过程容差相比较,判断准确度简单标准为.,小于过程变差或容差 1%,可认为是准确.,小于过程变差或容差 1%则需要研究和调整测量系统,或者暂时用赔偿值来修正以后测量值,偏倚研究还能够经过作图方式来进行,即作出直方图,然后依据经验判断是否能够接收.,偏倚研究还能够经过计算置信区间来判断是否能够接收,测量平均值 参考值,x(100),容差宽度,测量系统分析课件专业知识讲座,第35页,作图分析,测量系统分析课件专业知识讲座,第36页,偏倚研究分析,假如偏倚在统计上不等于0，检验是否存在以下原因：,基准件或参考值有误检验确定标准件程序,仪器磨损维修,仪器所测量特征有误,仪器没有经过适当校准对校准程序进行评审,评价者使用仪器方法不正确对测量指导书进行评审,测量系统分析课件专业知识讲座,第37页,偏倚调整,假如偏倚不等于零，应采取硬体修正法和软体修正法对量具进行重新校准以到达零偏倚；假如偏倚不能调整为零，经过变更程序（每个读值依据偏倚进行修正）还可继续使用该测量系统。因为存在评价误差这一高度风险，所以这种方法只能在取得用户同意后方可使用。,测量系统分析课件专业知识讲座,第38页,线性,在量具正常工作量程内偏倚改变量,多个独立偏倚误差在量具工作量程内关系,是测量系统系统误差组成,测量系统分析课件专业知识讲座,第39页,线性探测能够在校按时进行,线性好坏能够经过作图来显示,线性研究也能够经过数据分析来进行,即用最小二乘法来计算最正确拟合直线,再用假设检验来验证其线性是否能够接收.,测量系统分析课件专业知识讲座,第40页,线性误差原因,造成线性误差可能原因以下：,仪器需要校准，缩短校准周期,仪器、设备或夹具磨损,维护保养不好空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁,基准磨损或损坏，基准误差最小/最大,测量系统分析课件专业知识讲座,第41页,在一段时间内，测量结果分布不论是均值还是标准偏差都保持不变和可预测,经过较长时间内，用被监视量具对相同标准或 标准件同一特征进行测量总变异来监视,可用时间走势图进行分析,稳定性（Stability）,时间-1,时间-2,时间,稳定性,量值,测量系统分析课件专业知识讲座,第42页,稳定性判定,确定参考值,长久抽样：比如每班5件抽20个班,做出稳定性均值极差,控制图,如测量过程处于稳定状态，没有显著特殊原因结果发生，则判定稳定性合格。,测量系统分析课件专业知识讲座,第43页,造成不稳定可能原因（一）,仪器需要校准，缩短校准周期,仪器、设备或夹具磨损,正常老化或损坏,维护保养不好：空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁,基准磨损或损坏，基准误差,不适当校准或使用基准设定,测量系统分析课件专业知识讲座,第44页,造成不稳定可能原因（二）,仪器质量不好设计或符合性,仪器缺乏稳健设计或方法,不一样测量方法作业准备、载入、夹紧、技巧,变形（量具或零件）,环境改变温度、湿度、振动、清洁,错误假设，应用常数不对,应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）,测量系统分析课件专业知识讲座,第45页,校 准,对比一个已知真实值检验测量系统或相对于一个已知标准调整量具以至读数正确。,全部测量系统需要校准：,校按时可参考量具制造者提议。,定时对操作员培训考评。,相关软件。,测量系统分析课件专业知识讲座,第46页,准确性,（重复性和再现性）,准确性描述了测量系统偏差,可重复性偏差由量具本身造成；（测量系统内部变差）,可再现性偏差由测量者技巧造成；（测量系统之间或条件之间变差）,测量系统=重复性+再现性,测量系统分析课件专业知识讲座,第47页,测量系统内在变异性,基于重复测量数据，用分组后组内标准偏差来估算,小于测量系统总变差,重复性,指同,一,人使用同一测量工具对同一对象（产品）同一特征进行屡次测量中产生变差，用于预计短期变差,Master Value,准确度：重复性,测量系统分析课件专业知识讲座,第48页,造成重复性可能原因,零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本一致性,仪器内部：维修、磨损、设备或夹具失效、质量或保养不好,标准内部：质量、等级、磨损,方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度变差,评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、疲劳,测量系统分析课件专业知识讲座,第49页,造成重复性可能原因（续）,环境内部：对温度、湿度、振动、清洁小幅度波动,错误假设稳定，适当操作,缺乏稳健仪器设计或方法，一致性不好,量具误用,失真（量具或零件）、缺乏坚固性,应用零件数量、位置、观察误差（易读性、视差）,测量系统分析课件专业知识讲座,第50页,准确度：再现性,测量系统中操作员产生变异,基于不一样操作者测量数据，按操作员分组，经过组平均值差来估。,应扣除量具原因（组内变差）,比测量系统总变差小,Inspector A,Master Value,Inspector B,Inspector C,Inspector A,Inspector B,Inspector C,再现性,指不一样人在对同种特征进行测量时产生变差,测量系统分析课件专业知识讲座,第51页,造成再现性误差潜在原因,零件之间（抽样样本）：使用相同仪器、操作者和方法测量A、B、C零件类型时平均差异,仪器之间：在相同零件、操作者和环境下使用A、B、C仪器测量平均值差异。注意：在这种情况下，再现性误差通常还混有方法和/或操作者误差。,标准之间：在测量过程中，不一样设定标准平均影响。,测量系统分析课件专业知识讲座,第52页,造成再现性误差潜在原因（续）,方法之间：因为改变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或夹紧方法等所造成平均值差异。,评价人（操作者）之间：评价人A、B、C之间因为培训、技巧、技能和经验所造成平均值差异。推荐在为产品和过程判定和使用手动测量仪器时使用这种研究方法。,测量系统分析课件专业知识讲座,第53页,造成再现性误差潜在原因（续）,环境之间：在经过1、2、3等时段所进行测量，因为环境周期所造成平均值差异。这种研究惯用在使用高度自动化测量系统对产品和过程判定。,研究中假设有误,缺乏稳健仪器设计或方法。,操作者培训有效性。,应用零件数量、位置、观察误差（易读性、视差）,测量系统分析课件专业知识讲座,第54页,测量系统分析准备工作,确定要测量对象,确定评价人人数，抽样零件数量,重复测量次数,评价人选择,样件选择,仪器有足够分辨率,确定测量程度,测量系统分析课件专业知识讲座,第55页,测量系统分析两个阶段,阶段一：了解测量过程，确定它是否满足要求？,第一阶段是验证测量系统是否满足其设计规范要求。另外验证是否存在任何与测量相互依赖主要环境问题。,第一阶段验证结果可能说明操作环境不会对整个测量系统变差产生重大影响。另外，与重复性和再现性要素相比较，测量装置偏倚和线性影响应该较小。,测量系统分析课件专业知识讲座,第56页,测量系统分析两个阶段（续）,阶段二：伴随时间推移，测量系统是否能连续满足要求？,从阶段一所得到知识应该被用于改进第二阶段测量。比如，假如在整个测量系统变差中，重复性和再现性影响很大，那么在第二阶段中可能要周期性简单地进行这两个原因统计试验。,第二阶段是对变差主要原因提供连续监控，从而说明测量系统是连续可信，或伴随时间推移，测量系统是否出现变坏信号。,测量系统分析课件专业知识讲座,第57页,连续变理测量系统分析,极差法：短期方法，快速近似值,均值极差法：长久方法，将变差分解为重复性和再现性、但不确定二者相互作用。,ANOVA分析法：标准统计技术，可将变差分为四类：零件、评价人、零件与评价人之间相互作用，以及量具造成重复误差。,测量系统分析课件专业知识讲座,第58页,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Gage Error/允差Tolerance=6.1/20*100%=30.5%,快速GR&R（极差法/短期模式）,d常数表,允差Tolerance=20,=最大值-最小值,R,R,R,R,R,测量系统分析课件专业知识讲座,第59页,短期模式练习,Average range=R=(+)/_=_ /_,Gage Error=5.15/d*R=5.15/_*R=_*R=_*_=_,%Gage R&R=Gage Error/Tolerance=_/_*100%)=_%,Spec range=185-215,测量系统分析课件专业知识讲座,第60页,计量型数据 均值-极差法,均值-极差（X-R）法是确定测量系统重复性和再现性数学方法，步骤以下：,1 选择三个测量人（A,B,C）和10个测量样品。,测量人应有代表性，代表经常从事此项测量工作QC,人员或生产线人员,10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程变差，不然会严重影响研究结果。,2 校准量具,3 测量，让三个测量人对10个样品某项特征进行测试，每个样品每人测量,三次，将数据填入表中。试验时遵照以下标准：,盲测标准1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其它人对这10个样品进行随机重新编号后再测，防止主观偏向。,盲测标准2：三个人之间都相互不知道其它人测量结果。,4 计算,测量系统分析课件专业知识讲座,第61页,计算A,测全部样品,总平均值X,A,。,一样方法计算,R,B,X,B,R,C,Xc,对每个样品由三个人所测得,9个测试值求平均值，,计算这些均值极差Rp,计算A对每个样品三次,测试结果极差，,然后计算10 个样品,极差均值R,A,测量系统分析课件专业知识讲座,第62页,测量系统分析,R=(R,A,+R,B,+R,C,)/3,X,DIFF,=MaxX,A,X,B,X,C,-MinX,A,X,B,X,C,重复性-设备变差 EV=R,K,1,再现性-测验人变差 AV=(X,DIFF,K,2,),2,-(EV,2,/nr),过程变差 PV=R,P,K,3,R&R=(EV,2,+AV,2,),总变差 TV=(R&R,2,+PV,2,),%EV=EV/TV,%AV=AV/TV,%R&R=R&R/TV,%PV=PV/TV,P/T=R&R/Tolerance,n=,样品个数,r=每个人对每个样品试验次数,r,K,1,2,3,4.56,3.05,K,2,2,3,3.65,2.70,测试人数,n,K,3,7,8,9,10,1.82,1.74,1.67,1.62,K,1,=5.15/d*,2,*AV,计算中，如根号下出现负值，AV取值0,测量系统分析课件专业知识讲座,第63页,EV=Equipment Variation(Repeatability),AV=Appraiser Variation(Reproducibility),R&R=Repeatability&Reproducibility,PV=Part Variation,TV=Total Variation of R&R and PV,K1-Trial,K2-Operator,&K3-Part Constants,GR&R,研究中名词,测量系统分析课件专业知识讲座,第64页,卡尺R&R,研究,Excel 运算,测量系统分析课件专业知识讲座,第65页,StdDev Study Var%Study Var%Tolerance,Source (SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler),Total Gage R&R 1.85E-02 0.095449 18.87 19.09,Repeatability 1.42E-02 0.073006 14.44 14.60,Reproducibility 1.19E-02 0.061486 12.16 12.30,Part-to-Part 9.64E-02 0.496646 98.20 99.33,Total Variation 9.82E-02 0.505735 100.00 101.15,Number of distinct categories=7,Minitab,计算GR&R,Xbar-R 均值极差法,注：使用同组数据,Discrim,98.2,18.9,=,s,s,p,ms,=,=,*,*,.,2,2,7.3,测量系统分析课件专业知识讲座,第66页,%Contribution,Source VarComp (of VarComp),Total Gage R&R 0.000459 4.53,Repeatability 0.000231 2.28,Reproducibility 0.000228 2.25,Operator 0.000117 1.16,Operator*Part No 0.000111 1.09,Part-To-Part 0.009670 95.47,Total Variation 0.010129 100.00,StdDev Study Var%Study Var%Tolerance,Source (SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler),Total Gage R&R 0.021430 0.110366 21.29 22.07,Repeatability 0.015202 0.078292 15.11 15.66,Reproducibility 0.015105 0.077789 15.01 15.56,Operator 0.010834 0.055793 10.76 11.16,Operator*Part No 0.010525 0.054205 10.46 10.84,Part-To-Part 0.098336 0.506430 97.71 101.29,Total Variation 0.100644 0.518317 100.00 103.66,Number of Distinct Categories=6,Minitab,计算GR&R-ANOVA 法,测量系统分析课件专业知识讲座,第67页,%R&R,Results,30%测量系统需要改进,Gage R&R 判断标准,测量系统分析课件专业知识讲座,第68页,假如重复性大于再现性，原因可能是：,仪器需要维修,可能需要对量具进行重新设计，以取得更加好严格度,需要对量具夹紧或固定装置进行改进,零件内变差太大,测量系统分析课件专业知识讲座,第69页,假如再现性大于重复性，原因可能是：,需要更加好对评价人进行怎样使用和判读该量具仪器培训,量具校准，刻度不清楚,某种夹具帮助评价人更一致地使用量具。,测量系统分析课件专业知识讲座,第70页,短期与长久方法比较,短期模式,用生产设备,用生产操作员,快速-只需几个样品(5),无重复（replicates）,预计总变差(Total Gage R&R),不能区分 AV 和EV,不能指导改进方向,可用于破坏性测试,长久模式,用生产设备,用生产操作员,较多样品(5),要求重复 Replicates(3),预计总变差(Total Gage R&R),能够区分 AV 和EV,为测量系统改进提供指导,测量系统分析课件专业知识讲座,第71页,R&R,对产品决议影响,下限,上限,上限,下限,或,或,第II型错误：漏判，将不合格判断成合格,第I型错误：误判，将合格判断成不合格,测量系统分析课件专业知识讲座,第72页,R&R,对过程变差计算影响,观察到过程变差,实际过程变差,测量系统变差,测量系统分析课件专业知识讲座,第73页,R&R,对过程能力计算影响,70%,60%,50%,40%,30%,10%,测量系统分析课件专业知识讲座,第74页,P/T 与%R&R,将测量系统变差与产品容差比较是最惯用方法:,P/T 能够表示与产品规范比较时好坏程度.,产品规范制订有时会太紧，有时又太松。,普通来说，当测量系统只是用来检验生产线样品是否合格时，P/T 是很有效。因为这时候，即使过程能力(Cpk)不足，P/T 也能够给你足够信心来判断产品好坏,测量系统变差与过程变差比较（%R&R）更适合于研究过程能力与过程改进。,P,T,Tolerance（容差）,测量系统,/,.,*,=,5,15,s,Tolerance=USL-LSL,%,&,R,R,测量系统,总过程变差,=,s,s,100,测量系统分析课件专业知识讲座,第75页,%R&R=20%,%R&R=50%,过程实际变差,%R&R=100%,产品容差,LSL,USL,测量系统变差,P/T=20%,P/T=50%,P/T=100%,测量系统分析课件专业知识讲座,第76页,%R&R=25%,%R&R=50%,过程实际变差,%R&R=100%,产品容差（Tolerance）,LSL,USL,测量系统变差,P/T=50%,P/T=100%,P/T=200%,测量系统分析课件专业知识讲座,第77页,%R&R=20%,%R&R=40%,%R&R=100%,产品容差（Tolerance）,LSL,USL,测量系统变差,P/T=10%,P/T=20%,P/T=50%,过程实际变差,测量系统分析课件专业知识讲座,第78页,重复性和再现性在时间和量程上稳定性,一致性:重复性随时间改变,均匀性:重复性和再现性在整个量程上改变,测量系统分析课件专业知识讲座,第79页,NO-GO,GO,Error,Operator 2,Operator 1,定性数据(Attribute Data)R&R,测量系统分析课件专业知识讲座,第80页,Go-No Go,数据模式,人为原因主导，情况复杂,统计模型各种多样,统计学上各家争鸣，尚无定论,实践中采取何种形式，取决于实例与统计模型靠近程度,测量系统分析课件专业知识讲座,第81页,对于以“是”和“不是”为计数基础定性数据，其 GR&R考查概念是与定量数据一样。但方法上完全不一样.,定性数据测量系统能力取决于操作员判断有效性，即将“合格”判断成合格，将“不合格”判断成不合格程度.,计数型测量系统能力分析方法示例,测量系统分析课件专业知识讲座,第82页,以下为判断所用指标,有效性 Effectiveness(E),-即判断“合格”与“不合格”准确性,E=实际判断正确次数/可能判断正确机会次数,.,漏判几率 Probability of miss(P-miss),-将“不合格”判为合格机会,P(miss)=实际漏判次数/漏判总机会数,.,误判几率 Probability of false alarm(P-FA),-将“合格”判为不合格机会.,P(false alarm)=实际误判次数/误判总机会数,.,测量系统分析课件专业知识讲座,第83页,样品大小要求,样品选择,由教授或可作标准人员选定样品,1/3 合格,1/3 不合格,1/3 含糊(50%靠近合格，50%靠近不合格),随机地给操作员检验.,测量系统分析课件专业知识讲座,第84页,实例,:,数据表见MSA手册,统计中1=接收（accept），0=拒收（reject）,测量系统分析课件专业知识讲座,第85页,测量系统分析课件专业知识讲座,第86页,测量系统分析课件专业知识讲座,第87页,怎样计算kappa值,Kappa =0.776,Po=(43+92)/150=0.9,Pe=(17+66)/150=0.55,Po-Pe,1-0.55,Po,Pe,0.9-0.55,1-Pe,测量系统分析课件专业知识讲座,第88页,试验结果判定,测量系统分析课件专业知识讲座,第89页,