测量系统分析的基础知识.ppt

第片1第片2课程目标到本课程结束时，学员应能：识别测量系统分析是由哪些部分组成的；完成并理解所有类型的测量系统分析。第片第一章第一章测量系统分析的基础知识测量系统分析的基础知识第片测量测量的重要性的重要性如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。因此，要保证测量结果的准确性和可信度。PROCESS原料人机 法环料测量测量结果合格不合格测量测量第片测量误差测量误差Y=x +測量值 =真值(True Value)+測量誤差戴明說沒有真戴明說沒有真值的存在值的存在一一直存在直存在第片6测量系统分析测量系统分析TS16949要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验设备进行测量系统分析。第片7测量系统分析测量系统分析什么是测量系统分析什么是测量系统分析(MSA)?测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。测量系统分析（MSA）是用于确定测量设备与公差相比的误差。第片测量系统的组成测量系统的组成 测量系统人机料法环操作人员量具/测量设备/工装被测的材料/样品/特性操作方法、操作程序工作的环境第片测量系统分析的目的测量系统分析的目的运用统计分析方法，确定测量系统测运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。差的来源。从而确定一个测量系统从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供的质量，并且为测量系统的改进提供信息。信息。保证所用统计分析方法及判定准则的保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。一致性。第片测测量量误误差的来源差的来源 nDiscrimination分辨能力nPrecision精密度(Repeatability重复性)nAccuracy准确度(Bias偏差)nDamage损坏nDifferencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪器和夹具间的差异)nDifferenceinusebyinspector不同使用人员的差异(Reproducibility再现性)nDifferencesamongmethodsofuse(使用不同的方法所造成差异)nDifferencesduetoenvironment(不同环境所造成的差异)第片11测量系统分析测量系统分析测量系统分析(MSA)时机?生产阶段，凡控制计划中规定的或顾客要求的所有检测设备均需进行测量系统分析。同时包括：1）新购和更新的检验、测量和试验设备用于控制计划中的量具。2）用于控制计划中的检验、测量和试验设备的位置移动，并经重新校准3）用于控制计划中的检验、测量和试验设备经周期检定不合格，通过修理并经重新校准合格的量具。第片12测量系统分析测量系统分析测量系统分析(MSA)频率?由实验室根据检测设备的使用频率和其精度来确定进行测量系统分析的频率。（制订分析计划）第片第二章第二章测量系统的分析方法测量系统的分析方法第片14测量系统分析测量系统分析测量系统分析变差类型：计量型：重复性再现性偏倚线性稳定性计数型：风险分析法第片测量系统的分析测量系统的分析 测量系统特性可用下列方式来描述测量系统特性可用下列方式来描述：位置：稳定性、偏倚、线性。位置：稳定性、偏倚、线性。宽度或范围：重复性、再现性。宽度或范围：重复性、再现性。第片位置和宽度位置和宽度 位置宽度位置宽度标准值第片理想的测量系统理想的测量系统 理想的测量系统在每次使用时：应只产生理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有统，应具有零方差、零偏倚零方差、零偏倚和所测的任何产品和所测的任何产品错错误分类为零概率误分类为零概率的统计特性。的统计特性。真值真值第片重复性和再现性分析重复性和再现性分析均值均值-极差法极差法均值极差法(Xbar&R)是一种可提供测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分重复性和再现性。第片19测量系统分析测量系统分析计量型计量型-大样法大样法(均值和极差法)量具双性（量具双性（R&R）是量具）是量具重复性重复性 和和再现性再现性的首字母缩写。的首字母缩写。第片重复性(Repeatability)重复性重复性重复性是由是由一个一个评价人，采用评价人，采用一件一件测量仪器，测量仪器，多次多次测量测量同一同一零件的零件的同一同一特性时获得的测量特性时获得的测量值变值变差。差。重复性设备的变差重复性设备的变差第片再再现现性性(Reproducibility)Reproducibility)再现性再现性是由是由不同不同的评价人，采的评价人，采用用相同相同的测量仪器，测量的测量仪器，测量同一同一零件的零件的同一同一特性时测量平均值特性时测量平均值的的变变差。差。再現性再現性操作者操作者B B操作者操作者C C操作者操作者A再现性再现性=操作员变差操作员变差第片22测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-(均值极差法)第1步在下表中记录所有的初始信息。第片测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第2步选择3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件3次并将结果填入表中。第片24测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第3步计算三个评价人的均值和极差的均值计算零件总均值和零件均值的极差第片25测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第4步计算三个评价人平均极差的平均值，均值的极差：第片26测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第5步计算UCLR并放弃或重复其值大于UCLR的读数。*D4=3.27(兩次試驗)，D4=2.58(三次試驗)，D3=0(不大于7次試驗)。既然极差已没有大于0.0129的值，那么继续进行。测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第片27测量系统分析测量系统分析计量型计量型-大样法大样法(极差法)第6步用以下公式计算设备变差：重复性设备变差（EV）第片28测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第7步用以下公式计算操作员变差：重复性操作员变差（A.V）第片29测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第8步用以下公式计算重复性和再现性及分辨率：重复性和再现性（R&R）分辨率（ndc）ndc=1.41*(PV/RR)=1.41*0.019/0.003=9第片30测量系统分析测量系统分析 计量型计量型-大样法大样法(极差法)第9步对结果进行解释：量具结果10%R&R30，因此验收有条件接受。操作员变差较小，设备变差为主要变差，要达到可接受的量具R&R，必须把重点放在设备上。第片31测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 重复性再现性重复性再现性(GR&R)判定原则为判定原则为:%RR10%，测量系量系统可以可以接受！接受！10%RR30%，测量系量系统尚可接受！尚可接受！%RR30%，测量系量系统不可以接受！不可以接受！此外，此外，ndc(有效分辨率有效分辨率)取整整，且应该大于取整整，且应该大于等于等于5。第片双性比较重复性比再现性大时原因可能：1设备需要维护2量具需重新设计3测量的夹紧定位需改进4零件变差过大再现性比重复性大时原因可能：1评价人要更好的进行培训2量具刻度不请晰第片33测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚的定义偏倚的定义测量值的平均值测量值的平均值与实际值实际值之间的差值。第片34测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确的”。第片35第片36第片偏倚计算方法计算方法Bias=-Bias观测平均值与基准值的差判定：偏倚分析小于判定：偏倚分析小于10%,判为接受判为接受.第片存在较大偏倚的原因存在较大偏倚的原因:它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行测量时，总是趋向于使所有它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行测量时，总是趋向于使所有的测量结果发生持续及可预测的偏移的测量结果发生持续及可预测的偏移仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好应用错误的量具不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性（量具或零件）变形环境温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）第片39稳定性稳定性稳定性定义稳定性定义稳定性被定义为在某时间段内稳定性被定义为在某时间段内过程变差的差值。过程变差的差值。第片40测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性用以下步骤计算稳定性：第1步 取一个标准样品并确定其基准值。取一个标准样品并确定其基准值。第2步 按固定周期对标准样品进行按固定周期对标准样品进行5次测量。次测量。第片41测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性第3步 在在 R图上标绘数据。图上标绘数据。第4步 计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。况。第5步 如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。统不稳定。第片42测量系统分析测量系统分析 线性线性线性的定义线性的定义线性被定义为线性被定义为在量具预期的工作范围内，在量具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。量具偏倚值间的差值。第片43测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例线性示例:一位工程师很想确定某测量系统的线一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是性。量具的工作范围是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。第片44测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第1步选择至少5个零件用于进行测量，每个零件至少测量10次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件测量12次。参阅下一页中的数据。第片45测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第片46测量系统分析测量系统分析 线性线性第2步计算零件平均值零件平均值偏倚偏倚极差极差请参阅下一页。请参阅下一页。第片47测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第片48测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第3步对照基准值描绘偏倚。对照基准值描绘偏倚。参阅下一页。参阅下一页。第片49测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第片50测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例第4步用以下公式计算线性。第片拟和优度：如果R2 0.6,线性方程成立线性方程成立线线 性性置信区间置信区间低值：低值：b+ax0-tn-2,1-a/21/n+(X0-)/(Xi-)21/2s高值：高值：b+ax0-tn-2,1-a/2 1/n+(X0-)/(Xi-)21/2s如如”偏倚偏倚=0”线完全在拟合置信带内则线性可接受线完全在拟合置信带内则线性可接受第片52测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究（风险分析法）计数型量具研究（风险分析法）任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的。计数型量具研究无法对量具有多“好”作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。第片53测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究（风险分析法）计数型量具研究（风险分析法）方法-第1步选择50个零件。选择这些零件时应选1/3合格，1/3不合格，1/3边缘产品边缘产品：又可细分为，合格边缘和不合格边缘产品。第2步给这些零件编上号码。如果可能的话，最好是在操作员不会注意到的部位。第片54测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究（风险分析法）计数型量具研究（风险分析法）第3步由三位操作员对零件进行三次测量。第4步记录结果。第5步分析评定。第片55测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究（风险分析法）计数型量具研究（风险分析法）验收标准验收标准有效性评价大于90%漏发警报比率小于2%误发警报比率小于5%请参阅下一页的示例。第片56测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究-示例示例判定标准：决定测量系统有效性漏发警报比率 误发警报比率评价人不可接受的条件-需要改进90%80%5%5%10%10%评价人可接受的条件评价人可接受的条件-可能需要改进*只要评价人有效性，漏发警报比率、误发警报比率有一项不可接受，则此评价人判定不可接受。,.