测量系统分析方案研究.docx

测量系统分析

测量系统是指由测量仪器(设备)、测量软件、测量操作人员和被测量物所组成的一个整体。
MSA(Measurement System Analysis)是指检测测量系统以便更好地了解影响测量地变异来源及其分布地一种方法。通过测量系统分析可把握当前所用测量系统有无问题和主要问题出在哪里，以便及时纠正偏差，使测量精度满足要求。]
GageR＆R=5.15σm=√(EV2+AV2)
σm=测量系统地标准偏差(Measurement system standard deviation)
EV=设备(仪器)的变异(Equipment variation),即重复性(Repeatability).重复性是指同一测量仪器，同一检验者，对同一零部件进行数次测量，再对测量结果进行评价。
AV=评价变差(Appraisal Variation),即再现性(Reproducibility).再现性是指同一测量仪器，不同的检验者，对同一零部件进行多次测量，再对测量结果进行评价。
一、 GageR＆R评价方法
1. 首先界定此测量系统用于何处，如产品检验或工序控制
2. 选处10个可代表覆盖整个工序变化范围的样品
3. 从测试人员中选择2-3人对每个样品进行2-3次随机测量
4. 记录测量结果并用重复性和再现性表进行计算

5. 用判别标准进行判断，确定此系统是否合格
6. 对不合格之测量系统进行适当处理
二、 测量系统分析标准
1. 测量系统的精度(分辩率)需比被测量体要求精度高一个数量级，即如要求测量精度是0.001，测量仪器的精度要求须是0.0001.
2. 如果GageR＆R小于所测零件公差的10%，则此系统物问题。
3. 如果GageR＆R大于所测零件公差的10%而小于20%，那么此测量系统是可以接受的。
4. 如果GageR＆R大于所测零件公差的20%而小于30%，则接受的依据是数据测量系统的重要程度和商业成本。
5. 如果GageR＆R大于所测零件公差的30%，那么此测量系统是不可以接受的，而且需要进行改善。
三、 应用事例
例1. 某公司在加工一个新产品是，拟作测量系统分析，随机抽取10个样本，用光标卡尺进行测量，由3个人测试，每个零件测3次，其测试结果如下表(1)，其GageR＆R分析结果列于表(2)。
结论：其结果GageR＆R=12.7%<20%﹔故该测量系统合格，可继续使用。
说明：%EV.%AV.%PV分别表明了测量仪器变异，测量人差异及被测样品变异在总变异中所占比例，可据此把现有测量系统所存主要问题。本例中，超龄仪器变异占总变异的89.17%，是主要变异点，须分析原因。依此类推，如测量系统不合要求，可从各因素所占比例中找处主要问题予以解决。
例2.两个QC测试5部机进行评价功能测试的GageR＆R，其中各参数规格分别为：
VSS=5.0±0.5v Vdisp=13.25±1.25v
VRELAY=28.25±2.25v R88OF=2661.40±18 R35OF=1654.85±9.95
重复性再现性研究数据表(GageR＆R)
3个操作者3次实验10个样本
部品名＆部品号
工件
评估特性
长度
测量单位
mm
实验
次数
3
零件数
10
测量人
3(AB.C)
日期
2004.2.13
实验次数
评价人
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均值
1A1
4.95
5.00
5.03
4.95
5.03
4.97
4.97
5.04
4.98
5.02
4.99
2 2
4.97
4.97
5.02
4.97
5.04
4.98
4.98
5.03
4.97
4.98
4.99
3 3
4.98
4.98
4.99
4.98
5.05
4.96
5.04
4.95
5.03
4.99
5.00
4平均值
4.97
4.98
5.01
4.97
5.04
4.97
5.00
5.01
4.99
5.00
4.99
5全距
0.03
0.03
0.04
0.03
0.02
0.02
0.07
0.09
0.06
0.04
0.043
6 B 1
5.04
5.05
4.98
4.97
5.02
4.97
5.03
4.96
4.97
5.03
5.00
7 2
5.03
5.04
4.97
4.98
5.03
4.98
5.01
4.98
4.99
5.01
5.00
8 3
4.98
503
4.96
5.01
5.04
4.99
4.97
4.99
5.04
4.97
5.00
9平均值
5.02
5.04
4.97
4.99
5.03
4.98
5.00
4.98
5.00
5.00
5.00
10全距
0.06
0.02
0.02
0.04
0.02
0.02
0.06
0.03
0.07
0.06
0.40
11 C 1
4.96
4.98
5.01
4.97
4.96
5.01
5.03
4.97
5.03
4.97
4.99
12 2
4.97
4.96
5.02
4.98
4.97
4.98
4.96
4.98
5.01
4.98
4.98
13 3
4.99
4.95
5.03
4.96
4.98
5.04
4.97
5.04
5.04
5.04
5.00
14平均值
4.97
4.96
5.02
4.97
4.97
5.01
4.99
5.00
5.03
5.00
4.99
15全距
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.06
0.07
0.07
0.03
0.07
0.042
16样本平均值XP
4.99
5.00
5.00
4.97
5.01
4.99
5.00
4.99
5.01
5.00
5.00
17样本极差平均值RP

0.039
18 R=(RA+ RB+ RC)/测量人数=0.042
19 MaxX-MinX=Xdif=0.01
结论：表(3)可看出，GageR＆R Tole(GageR＆R /Tolerance)值中，Vss,VRELAY,350F,880F项均小于10%，无问题﹔但VDISP,之% GageR＆R值为131.56%，超过30%的标准，此测量系统不满足要求，须进行调查。
纠正行动：经查证发现有2部被测试机之温敏电阻值发生漂移使两检查员所测之VDISP,值差别过大，更换电阻后重测，测量系统满足要求。
樣本值
d2值
操作者人數
d2系数表(4)
*
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
1.41
1.28
1.23
1.21
1.19
1.18
1.17
1.17
1.16
1.16
3
1.91
1.81
1.77
1.75
1.74
1.73
1.73
1.72
1.72
1.72
4
2.24
2.15
2.12
2.11
2.1

2.09
2.09
2.08
2.08
2.08
5
2.48
2.4
2.38
2.37
2.36
2.35
2.35
2.35
2.34
2.34
*
重复性再现性研究分析表(GageR＆R)
部品名＆部品号
工件
评估特性
长度
规格
5±0.5mm
测量系统名
卡尺
编号
No.1302
型号
TMX-01
测量人
A.B.C
日期
13.2.04
Tolerance
1.0
查数据表得： R=0.042 Xdiff=0.01 Rp=0.039
测量设备分析
%总变差
重复性-设备变差(EV)

%EV=100%(EV/TV)=89.17%
EV=R*K1
=12.71%
实验次数
K1
2
3
4.56
3.05
再现性-评价人变差(AV)
AV=√{(Xdiff* K2)2-EV2/nr}=1.38%

%AV=100%(AV/TV)=9.69%

评价人
2
3
n=样本
10

K2
3.65
2.7
r=实验次数
3
重复性＆再现性(R＆R)
(R＆R)=√[EV2+ AV2]

% R＆R=100%( R＆R/TV)=89.68%
=12.78%
零件
2
3
4
5
6
7
8
9
10
K3
3.65
2.70
2.30
2.08
1.93
1.82
1.74
1.67
1.62
零件变差(PV)
PV=Rp* K3
=6.30%

%PV=100%(PV/TV)=44.21%
总变差(TV)
TV=√[R＆R2+ PV2]
=14.25%

% GageR＆R=R＆R/Tolerance=12.78%
所有得计算都是根据预先假设得5.15σ(99%的区域在正态分布内)
K1=5.15/d2 d2取决于试验次数(m)和样本舆操作者数量之积(g)。
K2=5.15/d2 d2取决于评价人数(m)和g=1(只有一个全距)。
K3=5.15/d2 d2取决于评价人数(m)和g=1(只有一个全距)。
AV-如果平方根内出现负值时，评价人变异(AV)缺省为零(0)
GageR＆R评价表
No
Vss
Vss
VRELAY
VRELAY
VDISP
VDISP
350F
350F
880F
880F

QC1
QC2
QC1
QC2
QC1
QC2
QC1
QC2
QC1
QC2
1
5.0
5.0
2.84
2.84
13.5
13.4
1653.9
1654.0
2658.5
2658.8
2
5.0
5.0
2.84
2.84
14.8
13.4
1654.4
1654.6
2656.3
2656.0
3
5.0
5.0
2.84
2.83
13.5
13.4
1652.9
1652.6
2657.4
2657.9
4
5.0
5.0
2.82
2.83
15.6
13.4
1253.7
1653.7
2660.0
2660.4
5
5.0
5.0
2.83
2.83
13.4
13.4
1652.4
1652.8
2658.3
2657.3
本表转下页。

续表
No
Vss
VRELAY
VDISP
350F
880F
Standard
5.0
28.25
13.25
1654.85
2661.4
Tolerance
1.0
4.5
2.5
18.9
36.0
σm
0.0
0.034
0.639
0.168
0.420
GageR＆R
0.000
0.732
3.289
8.330
2.165
GageR＆R Tole
0.00%
3.80%
131.56%
4.60%
6.00%
R(平均值)=(∣X1- X´1∣+∣X2- X´2∣+……+∣X5- X´5∣)/5; X1到X5为QC1所测值，X´2到X´5为
QC2所测值﹔GageR＆R=5.15σm﹔d2为系数，由操作员人数和样本数决定，详见表(4)，
GageR＆R= GR＆R /Tolerance