MSA测量系统分析作业指导书三性样本.doc

有限公司作业文献
文献编号：JT/C－7.6J－003　　　　　　　　版号：A/0

（MSA）测量系统分析
稳定性、偏移和线性研究
作业指引书

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11月15日发布　　　　　　　11月15日实行

量具稳定性、偏移、线性研究作业指引书 JT/C－7.6J－003　

1目
　　为了配备并使用与规定测量能力相一致测量仪器，通过恰当记录技术，对测量系统五个特性进行分析，使测量成果不拟定度已知，为精确评估产品提高质量保证。
2合用范畴
合用于公司使用所有测量仪器稳定性、偏移和线性测量分析。
3职责
3.1检查科负责拟定过程所需要测量仪器，并定期校准和检定，对使用测量系统分析，对存在异常状况及时采用纠正防止办法。
3.2HR负责依照需要组织和安排测量系统技术应用培训。
3.3生产科配合对测量仪器进行测量系统分析。
4术语
4.1偏倚
偏倚是测量成果观测平均值与基准值（原则值）差值。
4.2稳定性（飘移）
稳定性是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件单一特性时获得测量值总变差。
4.3线性
线性是在量具预期工作量程内，偏倚值变差。
4.4重复性
重复性是由一种评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件同一特性获得测量值变差。
4.5再现性
再现性是由不同评价人，采用相似测量仪器，测量同一零件同一特性测量平均值变差。
5测量系统分析作业准备
5.1拟定测量过程需要使用测量仪器以及测量系统分析范畴。
a)控制筹划有规定工序所使用测量仪器；
b)有SPC控制规定过程，特别是有核心/特殊特性产品及过程；
　　c)新产品、新过程；
　　d)新增测量仪器；
　　e)已经作过测量系统分析，重新修理后。
5.2公司按GB/T10012原则规定，建立公司计量管理体系，保证建立测
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量系统可靠性。
6分析研究过程
6.1稳定性分析研究
1）取同样件，并建立其可追溯到有关原则参照值。如果无法获得这样样件，则选取一种落在产品测量范畴中间生产零件，指定它为基准样件进行稳定性分析。对于追踪测量系统稳定性，不规定已知参照值。

建议对每个原则样件分别进行测量和画控制图。
2）以一定周期基本（每天、每周）测量基准件三到五次，抽样数量和频率应取决于对测量系统结识。也许考虑因素可以涉及规定重新校准和维修频率如何、使用测量系统频率，以及操作条件重要性等。应当在不同步间下获得多次读值，以代表测量系统实际使用状况，以便阐明在一天中预热、周边环境和 其她因素发
生变化。
3）将数据准时间顺序画在&R控制图上
4）建立控制限并用原则化控制图分析评价失控或不稳定状态。
范例－稳定性
为了拟定某一新测量仪器稳定性与否可接受，过程小组选用了生产过程
输出范畴中接近中间值一种零件。该零件被送到了测量实验室，经测量其参照
值拟定为6.01.。小组每班测量该零件5次，共测量了4周（20个子组）；收集
所有数据后来，画出了X&R图（见图1）
0 10 20
样本均值
UCL=6.297

6.021

LCL=5.746
6.3
6.2
6.1
6.0
5.9
5.8
5.7

用于分析稳定性均值-极差图

样本极差
1.0

0.5

0.0
UCL=1.010

0.4779

LCL=0

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5）从以上控制图分析显示，测量过程是稳定，由于没有浮现明显可见特殊因素影响。
6.2偏移分析研究
6.2.1进行研究－控制图法
1）如果均值-极差图用于测量稳定性，其
偏倚 据可以用来进行偏倚评价。在偏倚被评价之前，控制图分析应当表白测量系统处在稳定状态。
2）获得一种样件，并且建立其与可追溯到有关原则参照值。如果不能得到这个参照值，选取一种落在生产测量范畴中间生产件，
测量系统平均值 基准值 并将它指定为偏倚分析基准件。在工具室测量这个零件n≥10次，并计算这n个数据平均值。把将平均值视为“参照值”。
3）从控制图上获取平均值
4）用平均值减去参照值，计算得到偏倚

偏倚 = – 基准值

5）用极差平均值来计算重复性原则差
R
d2*

σ重复性 =

公式中d*2取决于子组容量(m)多少和控制图中子组数量(g)。(见附录一)
6）拟定对偏倚记录t值：

σ b = σ r /
偏倚
σb

t =

7）如果0落在偏倚值附近1-a置信区间内，则偏倚在这a水准上可被接受。

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偏倚 —[σ b（t v，1-a/2）]≤0≤偏倚 + [σ b（t v，1-a/2）]

公式中，V可以在附录1中查到
T v，1-a/2在原则t分布表中查到。

8）所使用a水准取决于敏感度水准，而敏感度水平是用来评价/控制一过程是必要，并且与产品/过程损失函数（敏感度曲线）关于。如果a置信度水准不是用预设值0.05（95%置信度），则必要得到顾客批准。
范例－偏倚
参见图1、图2，对一种参照值6.01零件进行稳定性研究，所有样本(20
个组)整体平均值为6.021；因而偏倚值计算值为0.011。
使用了散布图和记录软件，质检员得到了数据分析成果，见表1。

9）由于0落在偏倚置信度区间内（-0.0299,0.0519）,该过程小组可以假设这测量系统偏倚是可以接受,即在实际使用中不会带来额外变差来源。

n（m）
平均值,
原则差,σr
平均值原则误差σb
测量值
100
6.021
0.2048
0.0458

参照值= 6.01，a=0 .05 ，m=5 ，g = 20，d2* = 2.334，d2 = 2.326
记录
t值
df
明显t值
(2-含尾数)
偏倚
偏倚95%置信度区间
上限
下限
测量值
0.5371
72.7
1.993
0.011
-0.0299
0.0519
表1：偏倚研究-偏倚稳定性研究分析
6.2.2偏倚研究分析：
1）如果偏倚从记录上不等于零，检查与否存在如下因素：
★ 基准件或参照值有误差，检查拟定原则件程序。
★ 仪器磨损。这问题会在稳定性分析中呈现出来，建议进行维修或重新整修筹划。
★ 仪器产生尺寸误差。
★ 仪器测量特性有误。
★ 仪器没有通过恰当校准。对校准程序进行评审。

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★ 评价人使用仪器办法不对的。对测量指引书进行评审。
★ 仪器纠正指令错误。
2）如果测量系统偏倚不等于0，若有也许，应当采用硬件修正法、软件修正法或同步使用两种办法来对量具进行重新校准已达到零偏移。如果偏倚不能调节到零，通过改更程序（如对每个读值依照偏倚进行修正），还可以继续使用该测量系统。由于存在评价人误差这一高度风险，因而这种办法只能在获得顾客批准后方能使用。
6.3线性分析研究
6.3.1进行研究
可以用如下指南进行线性评价：
偏移 偏移 1）由于存在过程变差，选取g ≥ 5个零件，
使这些测量涵盖这量具整个工作量程。
数值1 数值n 2）对每一种零件进行全尺寸测量，从而
线性 拟定其参照值，并且涵盖了这量具工作量程。
3）让经常使用该量具操作者中测量每个零件m≥ 10次。
√ 要随机地选取零件，从而减少评价人对测量中偏倚“记忆”。
6.3.2成果分析- 图示法
1）计算零件每次测量偏倚，以及每隔零件偏倚平均值。

偏倚I，j = x I，j—（基准值）I
m
∑偏倚I，j
j=1

偏倚I =
m

2）在线性图上画出相对于参照值每一种偏倚及偏倚平均值（见图2）。
3）应用如下公式，计算并画出最最适合线和该线自信度区间置信间。
对最适合线，用公式：i = ax i + b

式中
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x i = 参照值
i = 偏倚平均值

并且

∑xy– { ∑x∑y}
1
gm
∑x2– （∑x）2
1
gm

公式： a = = 斜率（siope）

b= — a = 中心（intercept）

对于一种已知x0，a置信度区间为：

∑yi2 —b∑yi —a∑xi yi
gm — 2
式中 s =√

1
gm
（x0—x）2

∑（xi—x）2
1/2
上限：b + ax0 — [t gm— 2，1—a/2{ + } s]

1
gm
（x0—x）2

∑（xi—x）2
1/2
下限：b + ax0 — [t gm— 2，1—a/2{ + } s]

4）画出“偏倚=0”线，并对该图进行评审，以观测与否存在特殊因素和线性与否可接受（见图3）
5）如果 “偏倚=0”整个直线完全都在置信度区间以内，则该测量系统线性是可接受。
6.3.3成果分析（数值法）
1）如果图示法分析表达该测量系统线性是可接受，则如下假设就应改为真：
JT/C－7.6J－003

H0：a=0 斜率=0

[√ ]
Σ（xi —x）2
a
s
如果下式成立，则不能被否定

t = ≤t gm——2，1——a/2

2）如果以上假设为真，则测量系统对所有参照值有相似偏倚。这个偏倚必要为0，该线性才可被接受。

H0：b=0 截距（偏倚）=0

[√ ]s
1 x2
gm Σ（xi—x）2

+
如果下式成立，则不能被否定
b

t = ≤t gm——2，1——a/2

范例－线性

某工厂质检员对某过程引进了一套新测量系统。作为PPAP一某些，需要对测量系统线性进行评价。依照已文献化过程变差描述，在测量系统所有工作量程范畴内选取了5个零件。通过对每个零件进行全尺寸检查，从而拟定它们参照值。然后由重要操作者对每个零件测量12次。在分析零件是随机抽取。
见表2线性研究数据表

JT/C－7.6J－003

零件
参照值
1
2
3
4
5
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00

测量次数
1
2.70
5.10
5.80
7.60
9.10
2
2.50
3.90
5.70
7.70
9.30
3
2.40
4.20
5.90
7.80
9.50
4
2.50
5.00
5.90
7.70
9.30
5
2.70
3.80
6.00
7.80
9.40
6
2.30
3.90
6.10
7.80
9.50
7
2.50
3.90
6.00
7.80
9.50
8
2.50
3.90
6.10
7.70
9.50
9
2.40
3.90
6.40
7.80
9.60
10
2.40
4.00
6.30
7.50
9.20
11
2.60
4.10
6.00
7.60
9.30
12
2.40
3.80
6.10
7.70
9.40

见表3线性研究－半途成果

零件
参照值
1
2
3
4
5
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00

偏
倚
1
0.70
1.1
-0.2
-0.4
-0.9
2
0.50
-0.1
-0.3
-0.3
-0.7
3
0.40
0.2
-0.1
-0.2
-0.5
4
0.50
1
-0.1
-0.3
-0.7
5
0.70
-0.2
0.0
-0.2
-0.6
6
0.30
-0.1
0.1
-0.2
-0.5
7
0.50
-0.1
0.0
-0.2
-0.5
8
0.50
-0.1
0.1
-0.3
-0.5
9
0.40
-0.1
0.4
-0.2
-0.4
10
0.40
0.0
0.3
-0.5
-0.8
11
0.60
0.1
0.0
-0.4
-0.7
12
0.40
-0.2
0.1
-0.3
-0.6

偏倚
平均值
0.491667
0.125
0.025
-0.29167
-0.61667

线性例子
Y=0.736667 – 0.131667X
R-Sq = 71.4%

JT/C－7.6J－003

使用散布图和记录软件，质检员画出了线性图，进行作图分析（见图2）

*
*
*
*
* *
* * *
* *
* *
* * *
* *
* * *
* *
* *
*
*

1

偏移0 偏移0

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

回归 95％置信区间 ＊ 偏移平均值

★以上图示法分析指出特殊因素也许会影响这测量系统。参照值4数据呈现两种记录模式（也许是双峰）。
★虽然不考虑参照值为4数据，图示分析也明显地表达该测量系统存有某些线性问题。R2值指出有某些线性模型不是这些数据恰当模型。虽然该线性模式是可接受，这“偏倚=0”直线置信度区间相交，而不是包括在置信度区间内。
★此时，这位质检员要开始分析并解决测量系统存在问题，由于数据分析不能提供任何进一步有价值线索和方向。然而，为保证不能半途而废，质检员对斜率和中心(截距)计算记录t值（t-statistic）：
公式：
t a =-12.043
t b =-10.158

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取预设a =0 .05，t-分布表，取（gm –2）=58个自由度，并取概率为0.975，该督导者得出核心值：

t58,..975 =2.00172

由于 t a > t58,..975 ，从图示法分析获得到结论通过数值法分析得到证明－本测量系统存在一线性问题。
★如果测量系统存在一线性问题，需要通过硬体修正、软件修正或对两者同步修正办法，对该测量系统进行重新校准，使其达到零偏倚。
★如果不能将整个测量系统范畴内偏倚调节到零偏移，它还是被用为产品/过程控制，只要这测量系统仍旧稳定，可以不加分析。
★但是，由于评价人误差较高风险，该测量系统应当仅在得到顾客批准状况下使用。
7测量体统分析中软件使用
7.1对于稳定性、偏移、线性分析，应当在完毕该项分析所需数据采集后，采用相应记录软件进行分析。
7.2分析所用软件应采用最新版本，并通过培训后使用。
7.3分析过程形成资料，由进行记录分析部门妥善保管。