测量系统分析(MSA)第三版教员培训教材.ppt

1,测量系统分析M S A(第三版)培 训 教 材 讲师：朱启军,2,MSA课程目的,使参加培训的人员 理解MSA在控制和改进过程中的重要性；具备开展测量系统分析所需要的实用知识；建立测量系统不确定度的量化方法、可测 量指标和接受准则，从而作出专业的、客 观的评价。,3,课程结构图,测量系统分析,定义测量系统,分辨率,计量较准和追溯,偏倚、线性和稳定性,进行GR&R,测量系统比较和分析工具,4,第一章,MSA 与 ISO/TS16949 的 关 系,5,ISO/TS16949:2002与MSA,要求条文要素为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。（如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究。）如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。,6,实施要点说明 对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。SQA手册强调要有证据证明上述要求已达到。PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。,ISO/TS16949:2002与MSA,7,ISO/TS16949:2002与MSA,实施要点说明 标识、监视与测量设备及其校准状态 确定量具准确度和精确度 当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果 作确认 确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放 校准记录应包括个人量具 应用MSA手册中规定的方法,8,概念形成和批准,设计确认,样件,量产,策划,产品开发和设计,过程开发和设计,产品和过程确认,策划,生产Production,评估反馈和改善,测量系统分析策划,试产,项目批准,测量系统分析,如何进行测量系统分析策划,量产过程中，定期策划和实施测量系统分析,测量系统分析的目的,测量系统分析的目的是确定所使用的数据是否可靠测量系统分析还可以：评估新的测量仪器将两种不同的测量方法进行比较对可能存在问题的测量方法进行评估确定并解决测量系统误差问题,9,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“重复性”和“再现性”是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,10,11,优胜者方法,最大限度的减少量具种类 最大限度的减少量具的数量 根据产品族添置量具 只采用符合MSA要求的量具 不允许个人量具 用6过程分布计算结果，而不是规范或公差,12,第二章,测 量 系 统 简 介,13,什么是测量系统,测量过程 数据,测量系统 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设 备、软件及操作人员的集合。,14,测量系统范例,例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：测量项目 人员 测量仪器 进行测量的环境条件 作为测量活动的结果，产生一个数值以表示内径,15,什么是数据的质量,数据的类型 计量型数据 Variable data 计数型数据 Attribute data,16,如何评定数据质量 测量结果与“真”值的差越小越好。数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。计量型数据的质量 均值与真值（基准值）之差。方差大小。计数型数据的质量 对产品特性产生错误分级的概率。,什么是数据的质量,17,数据分析和使用,用测量系统所收集的数据用于：控制过程 评估影响过程结果的变量及其相互关系 利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对过程的影 响的了解 把注意力放在测量系统上，其产生的读数可在每个零件上 获得重复，在每个测量人员间获得再现,18,标准的传递,公司标准,企业的校准实验室,检测设备制造厂,19,追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。,标准的传递,20,测量系统分析（MSA）MSA用于分析测量系统对测量值的影响 强调仪器和人的影响 我们对测量系统作试验，以确定系统的统计特性值 与可接受的标准作比较,什么是测量系统分析,21,测量系统评定的两个阶段,第一阶段（使用前）确定统计特性是否满足需要？确认环境因素是否有影响？第二阶段（使用过程）确定是否持续地具备恰当的统计特性？,22,评价测量系统的基本问题,是否有足够的分辨力？是否具备时间意义的统计稳定？统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制 和分析是否可接受？所有的变差总和是否在一个可接受的量测不确定度的水平?,测量系统的规划（一）,由APQP小组根据被测量特性的重要程度确定测量系统。同时考量：产品规范是什么？预期的过程变差是多少？需要什么样的分辨率？量具需要怎样的操作方式？需要操作者具备哪些技能？怎样培训？如何测量？是否人工测量？在哪里测量？零件的位置和固定是否是可能的变差来源？接触测量还是非接触测量？测量如何被校准？校准频率？谁来校准？,23,测量系统规划（二）,测量生命周期的考量：随着时间的不同，对过程了解及过程的改进，测量方法可能改变。如：为了建立稳定的和有能力的过程，可能开始对一个产品特性测量，透过测量了解直接影响产品特性的关键过程特性，这种了解意味着对产品特性的信息依赖少了，可以减少抽样计划并简化测量方法。最后，可能只监测极少数的零件，只要过程被维护着或测量和监控这维护及工装，也就是必要的工作了。测量的程度是依赖着对过程理解的程度。,24,测量系统开发检查清单的建议要素,本清单应该根据测量系统的情况和类型进行修改。最终检查清单的建立应该是顾客和供方合作的结果。,25,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,被测特性是什么？特性的类别是什么？是机械上的特性吗？是动态的还是静态的？是一项电的特性吗？其零件内部变差大吗？测量过程的结果（输出）将被应用的目的是什么？生产改进、生产监控、实验室研究、过程审核、出货检验、进货检验、对的回应？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。,26,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,变差的原因是否已被识别？透过小组、头脑风暴法、渊博的过程知识、因果图或矩阵图等方法建立一个误差模型（或P.I.S.M.O.E.A).是否展开了测量系统的FMEA？弹性的或专用的测量系统：测量系统可以是固定的、专用的还是弹性的（flexible)，是否有测量不同类型零件的能力：例如爪型量具、夹紧量具、三坐标座标测量仪等。弹性的量具价格较贵，但从长远来看能节约成本。,27,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,接触式或非接触式：可靠性、特性的类型、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、探头的类型、零件的变形、影像处理，以上内容可能由控制计划和测量的频率来确定（全接触式量具在连续抽样时可能会过度磨损）。整个表面接触的探头、探头的类型、空气回流喷嘴、影像处理CMM与光学比较仪等。,28,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,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。实验室、工场、办公室等。在小且严格的公差下以微米为单位的测量系统中，以及在CMM、光学系统、超音波仪器等环境中，环境成为一个关键的问题。对线上自动反馈类型的测量也是一个影响因素。切削油、切削碎屑及极端温度也会成为问题。是否清洁环境的要求？,29,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,测量及固定点：使用几何尺寸与公差（GD&T）清晰地定义固定位置和夹紧点，以及在零件的什么部位进行测量。固定方法：不固定或夹紧零件。零件方位：主体的位置或其它的位置。零件准备：在测量之前，零件是否应该清洁、储油、温度稳定等。感测器的位置：从主定位器或定位系统的取向角度与距离？,30,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,相关问题1备份的量具：在工场内或不同工场之间是否需要备份的（或多个）量具支持？制造的考虑、测量误差的考虑、维修的考虑、标准是哪个的考虑？如何才能使每个考虑问题均符合要求？相关问题2方法差异：在可接受的实施和操作极限内，由不同的测量系统设计对同一产品/过程进行测量的测量误差结果（例如：CMM对手工量具或开放式设定量具的测量结果）。,31,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,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：例如，拉力试验、盐雾试验、电镀/涂装的厚度、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、电特性等。潜在的测量量程：可能的测量尺寸大小和期望的量程。,32,第1类要素：与测量系统设计和开发有关的问题,有效的分辨率：对应用在一特殊的应用场的可接受性，如测量对物理变化是否敏感（探测过程或产品误差的能力）？敏感度：最小输入量的信号能产生一个可探测的输出（可辨别的）信号，测量装置对应用这种情况的可接受性？敏感度是由量具的固有设计和质量（OEM）、使用期间的维护和操作条件所决定。,33,第2类要素：与测量系统制造有关的问题（设备、标准、仪器）,是否已在系统设计中针对变差来源的识别？设计评审；验证和确认。校准和控制系统：推荐的校准计划和设备审核及其文件。频率、内部或外部、参数、生产过程中的验证检查。输入要求：机械的、电子的、液压的、真空的、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、文件和记录、档案、保存、存取、备份。成本：开发、采购、安装、操作和培训的预算要素。,34,第2类要素：与测量系统制造有关的问题（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、服务配件的可取得性、标准零件清单。人机工程学（Ergonomics）：在长时间的装载和操作设备过程中，人员不被伤害的能力。测量装置的读者讨论需要着重在测量系统与操作者之间的相互关系。安全的考虑：人员、操作、环境、切断。贮存及场所：建立对测量设备的贮存及场所的要求。隔离、环境、安全、取得性（接近）有关的问题。测量周期时间：测量一个零件或特性需要多长时间？测量周期要与过程和产品控制合并。,35,第2类要素：与测量系统制造有关的问题（设备、标准、仪器）,是否有任何对过程流程、批次完整性、记录、测量和零件回复的干扰？材料搬运：是否需要特殊的支架、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：是否有特殊的环境要求、条件、限制等影响本测量过程或临近的过程？是否要求特殊的排气？是否有必要控制温度或湿度？湿度、振动、噪音、电磁干扰、清洁？是否有任何特别的可靠性要求或考虑？设备是否能够在任何时间下维持其状况？在生产使用之前是否需要进行验证？备用配件：共享清单、适当的供应和订购系统、可取得性、导入期的理解与说明。是否有足够的安全库存（轴承、软管、皮带、开关、插座、阀等）？,36,第2类要素：与测量系统制造有关的问题（设备、标准、仪器）,使用者说明书：夹紧顺序、清洁程度、数据解释、图表、目视辅具、易于理解的。可取得性、适当的陈列。文件：工程图面、诊断分析、使用者手册、语言等。校准：与可接受的标准进行比较；可接受的标准的可取得性和费用。建议的频率、培训要求、停机时间的要求。贮存：是否有与测量装置贮存有关的特别要求或考虑？隔离、环境、防止损坏/窃盗等。防错：已知的测量程度错误是否容易由操作者更正（非常容易？）数据输入、设备误用、防错。,37,第3类要素：与测量系统实施有关的问题（过程）,支持：由谁来支持测量过程？实验室技术人员、工程师、生产、维护保养、与外部签订保养合同？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？与测量过程的实际使用相协调。数据管理：如何管理从本测量过程输出的数据？人工、电脑化、汇总法、汇总频率、评审方法、评审频率、顾客的要求、内部的要求。可取得性、储存、存取、备份、安全。数据的解释。,38,第3类要素：与测量系统实施有关的问题（过程）,人员：是否需要聘请人员以支持这测量系统？成本、时间、可取得性有关的问题。目前的或新的。改进方法：由谁来对测量过程进行经常性的改进？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的改进？长期稳定性：长期性研究的评估方法、形式、频率、需求。漂移、磨损、污染、操作的完整性。长期误差是否能够被测量、控制、理解、预测？特别的考虑：检验人员的特质、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。,39,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？,“精确性”（R&R）（离散性偏差）,OK,OK,OK,OK,40,41,MSA总目标,测量不确定度 一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。,42,优胜者方法,只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述基 本问题的确定变得最有意义。针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差 的百分来表达测量误差是不够的。,43,盲测法 在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。向传统观念挑战 长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。,评价测量系统的关键注意点,44,测量系统的变差,测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差,人员,量具,材料,环境,方法,测量值变差,45,环境如何影响测量结果,温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同 的读数 光线不足防碍正确的读数 刺眼的光导致读数不正确 受时间影响的材料-如铝、塑料及玻璃 湿度影响 污染-如电磁、灰尘等,46,测量仪器如何影响测量结果,测量仪器精度必须小于规范值 测量仪器的咱类，如尺、游标卡尺 测量仪器的准确度和精确度 偏倚和线性 重复性和再现性 稳定性,47,材料、人员如何影响测量结果,材料 人员,48,测量值并不总是精确的,测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作 的判定 测量系统的误差或分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳 定性和线性 必须在使用一个测量系统前知道其测量变差,49,MSA的应用,建立新量具的适用性和可接受性标准 把一个量具和另一个量具作比较 评估可疑的量具 量具维修前后的性能比较 计算测量系统变差 确定制造过程可接受性 管理和改进测量过程,50,从哪里开始,评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确 保量测系统在符合使用它的要求状态下 把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和 测量不确定性上 使用SPC的基本原理,51,第三章,测 量 系 统 统 计 特 征,52,理想的测量系统,每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值一致 有以下统计特性：零变差 零偏倚 零概率错误分类,53,测量系统特性及变差类型和定义,操作者B,操作者C,操作者A,再现性,基准值,无偏倚,有偏倚,观测的平均值,54,测量系统数据,评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确 保量测系统在符合使用它的要求状态下 把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和 测量不确定性上 使用SPC的基本原理,55,变差数据表达,过程控制中所收集的数据包含二种不同的、相对独立的变 差来源：制造过程变差（MPV）测量系统变差（MSV）总变差（TV）=MPV+MSV,56,测量系统的变差与制造过程变差,测量系统的变差必须小于制造过程变差 MSV MPV,MSV,MPV,总变差（TV）,规范公差,注：测量系统的变差必须尽可能小,57,统计稳定性,测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的 变差不受特殊原因支配 1、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内 时，测量系统便处于统计控制状态 2、如果没有如SPC手册中描述的 数据趋势或漂移时，我们也可 以认为是统计控制状态,58,1、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。2、测量系统的变异性（Variability）小于过程变异性。3、测量系统的变异性小于技术规范界限。4、测量增量（increments）小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。5、当被测项目变化时，测量系统统计特性的最大变差小于 过程变差和规范宽度较小者。,测量系统应具备的特性,59,测 量 系 统 的 分 辨 率,第四章,60,分辨力,了解测量系统的能力，以提供过程变差的信息 当测量系统不能探测过程变差时，不宜作测量系统分析 当测量系统不能探测特殊原因变差时，不宜用用过程控制,61,分辨力,测量一个硬币的厚度 哪个测量系统对三个硬币提供更好的变差信息？分辨力 系统检测和指示被测量特性最小变化的能力，也称为分辨率 范例 用二个系统测量同一组本 建立如下所示的均值和极差图（&R图）观察分辨率分别为0.001和0.01的二个测量系 统之间的差别,62,测量系统的分辨力,（分辨率不足对控制图的影响）,63,分辨力不足,当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨力不足：只有一、二或三个极差值可读 四分之一以上极差为零 选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分 辨力,64,分辨力的决定原则,分辨力应当为（容限）公差或分布的十分之一 在PPAP之前，APQP和测试期间进行量具分辨力的研究 研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页或范例 从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够，MSA建议用6（总的）制造标准偏差的十分之一。,65,测量系统的分辨率,建议的可视分辨率 6 10 过程的标准差(不是公差宽度的1/10),66,第五章,偏 倚、线 性 和 稳 定 性,67,准确度与精确度,量化 准确度以偏倚评估 精确度以重复性和再现性评估,68,准确度与精确度范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值,A 具有最佳准确度B 具有最佳精确度C 的准确度好于B比较A和C的表现,69,偏倚,观测均值与基准值之差。基准值，也称为可接受的基准值或标准值，用作测量值的认可基准。基准值可以通过更高级别的测量设备进行测量而获得测量均值来确定。,Observed Average Value,Bias,ReferenceValue,70,基准值,为了比较的一个一致认可的值，有时也称为：可接受的值 常规值 指定值 最佳估算值 标准测量 测量的标准,71,基准件,具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。,72,测量标准,一个材料测量，测量仪器、基准件或系统准备去定义、实现、保存或复制一个零件、一个或更多的数值，为了将它们去和其他测量仪器比较 这些标准被一些国家专业机构或国际一致认可的国际性服务机构所承认，作为确定其他所有与数量有关的标准件的值的依据 一些例子 1Kg质量标准 氦-氖激光长度标准 标准量块 铯原子频率标准 100欧姆标准电阻 Josephson Array电压标准 solution of cortisol in human serum as a standard of concentration 韦斯登标准电池,73,测量标准,使用一个可追溯的标准以提供：比较的共同点 测量系统有效性 测量系统准确性评价 解决零件间的冲突 最直接的验证指导,74,应用局限性,在破坏性测试中很难使用 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准 有些测试没有行业或国家标准 在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性；事 关管理职责问题,75,选择,校准时，可使用 Golden Units，其他内部实验室内验证 的零件和/或相互认同的标准。这些都是通过高级别测量 设备的评定而得到的最好产品。对精确数据比较分析产生的结果，用于确定校准时需要的 调整。实验室间比较：在预定的条件下，2个或更多的实验室比 较量具对相同或相似的测量项目的表现。,76,测量不确定度,测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可能性 的总和（百分率）。总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和关键 性相一致。根据测量系统分析而作出的决定包括：使用现有的系统，同时考虑它的测量不确定度 改进系统以控制产生变差的因子。考滤其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系 统(这通常会花更多的资金，但您的MSA数据将帮助你 确定并证实适当的资源。),77,测量不确定度与校准,测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产生。校准允许对测量仪器、测量系统或标在尺上的刻度值等的 指示的误差的评价。基准件本身，校准过程和环境以及校验人员也都对测量不 确定度有影响。这就是要经鉴定合格的和/或有资格的实验室以及你应接受 对你的测量、检验和实验设备要做或已做校准的数据的益 处的原因。,78,偏移范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值 为A的偏倚 为B的偏倚 为C的偏倚,79,偏移计算指南,1、获得可接受基准值（标准零件或高等级量具）2、用测量室或完全尺寸检验设备3、由同一评价人对同一零件作至少10次测量4、计算：读数的均值 偏倚=观测值均值 基准值 偏倚=偏倚/过程变差(或公差)100%,80,偏移分析的意义,从比例上讲，不会象R&R那么大，但有助于量化准确度 用于同一量具的稳定性和线性进一步分析 可接受基准值应与其它统计特性评估相同 和以后其他评价作GR&R分析时，作读数比较,81,实例已知：基准值0.8mm 零件过程变差=0.7mm一位评价人对样件测量10次结果(以mm为单位):0.75 0.75 0.80 0.80 0.65 0.80 0.75 0.75 0.75 0.70 X 7.5 X=0.75mm 10 10偏倚=0.75-0.8=-0.05mm偏倚靠占过程变差百分比=0.05/0.70=7.1%,测量系统的偏倚,82,偏倚相对较大的可能原因 基准的误差 元器件磨损 仪器尺寸错误 测量错误的特性 仪器未经正确校准 不正确使用仪器,测量系统的偏倚,83,在量具预期的工作范围内偏倚值的差值,线性,ObservedAverageValue,Reference Value,No Bias,Bias,84,量具的线性,量具的线性可以通过对量具预期的工作范围内的偏倚分析 而确定 至少要作二次分析，在量具量程范围的下限和上限各一次 量具量程范围的中部也应考虑,85,量具线性的分析,量具线性工作指南 1、选择可在测量系统不同工作范围作测量的5-8个零件 2、用完全尺寸检验设备确定每个零件的基准值 3、由一个评价人和同一量具测量所有零件 4、每个零件重复5次或更多次测量 5、计算零件的偏倚 偏倚=观测平均值勤-基准值,86,量具线性的分析,量具线性工作指南（续）6、将计算出的偏倚由小到大排序 7、以偏倚均值（Y-轴）对基准值（X轴）建立散点图 8、线性由这些点的最佳拟合直线的斜率确定。一般说 来，斜率越小表示线性越好。9、计算量具的线性指数 量具的线性指数=斜率过程变差（或公差）线性%=100线性/过程变差（或公差）,87,测量系统的线性,实例:(1)测量数据,试 验 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 9.6010 2.40 4.00 6.30 7.50 9.2011 2.60 4.10 6.00 7.60 9.30 12 2.40 3.80 6.10 7.70 9.40零件平均值 2.49 4.13 6.03 7.71 9.38基准值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差 0.4 1.3 0.7 0.3 0.5,88,(2)线性回归 公式:Y=b+aX X 基准值 Y 偏倚 a 斜率 拟合结果:Y=0.7367 0.1317X 线性=a过程变差=0.13176.00=0.79%线性=a100%=13.17%拟合优度=0.98,测量系统的线性,89,线性图析,90,线性分析,线性回归直线的拟合优度（R2）确定了偏倚和基准值之间 的相关程度 如果拟合性好且呈线性关系，评估回归线的可接受 性（或45）如果不呈线性关系，应当采用其它工具分析测量系 统的可接受性,91,非线性的原因,量具的工作范围的上限和下限未经正确的校准 用于最小和最大量程的标准件有误 量具磨损 量具固有的设计特性,92,稳定性,稳定性(或漂移)是指一个测 量系统在某一持续时间（指 几天而不是几小时）获得的 对同一基准或零件的一个单 一特性的测量值总变差,93,稳定性范例,量具A的第一次均值 量具A的第二次均值 至 为A的稳定性,94,测量系统的稳定性,两种稳定性 一般概念：随着时间变化系统偏倚的总变差。统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差，而没有特殊原因变差。利用控制图评价测量系统稳定性（稳定性分析实例）保持基准件或标准样件 极差图（标准差图）出现失控时，说明存在不稳定 的重复性。均值图出现失控时，说明偏倚不稳定。,95,稳定性,稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间的偏 倚的总变差 当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统被认 为是“稳定”的系统,96,量具稳定性,一般没有R&R问题大 有助于确定校准周期 当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有显著变差 时，有助于确定最稳定的测量系统 应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记录实际读 数和其它相关数据）,97,对量具稳定性的影响,长时间的不用或间歇使用 二次稳定性试验的测量数据很大或很小 环境或系统变化，例如：湿度、气压 与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效应、磨 损度、缺乏维护、作业员或实验人员缺乏培训等,98,稳定性不好的影响,校准频度不够或太过频繁 缺乏气压调节或过滤 电子或其它量具的预热期 缺少维护 不易观察的磨损和损坏 氧化（生锈）,99,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南 1、使用在偏倚和线性分析中作为样件的基准/标准件 在保护环境下恰当地保存它们(产品的生命期内)给它们标上名称和号码以便于追溯和进一步研究，包括低、中、高极差值的样本 2、对标准件在一天朱同时间作3-5次测量（根据测量系统的具体情况而定）,100,量具稳定性分析,量具稳定性工作指南（续）3、把数据在均值和极差图或均值和标准差图标出 注:要求对每个标准件按过程或规范容限做一个图 4、根据通常的SPC要求作评估 5、将测量标准差与过程变差相比较，以确定适用性,101,稳定性图析,如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制 状态 均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不正 确，检查：a、偏倚改变了 确定原因并改正 b、如果原因是磨损 重复校准、维修 不必计算测量系统稳定性数值 通过减少系统变 差来改善稳定性,102,测量系统的稳定性 案例,103,第六章,量 具 重 复 性 与 再 现 性,104,量具R&R,目的 理解用EXCEL计算方法所作的GR&R 注意 重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或 分布 偏倚、稳定性和线性用于测量系统变差作定位,105,重复性,同一评鉴人用同一测量仪器 多次测量同一零件的同一特 性所获得的测量变差,106,重复性范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值,107,再现性,不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量平均值的变差,108,再现性范例,量具A量具B量具C量具A的均值量具B的均值量具C的均值 为A和B的再现性 为A和C的再现性 为B和C的再现性,109,量具R&R分析,量具R&R工作指南 1、在测量系统使用者中选出2-3个评价人 2、抽取10个零件，以此代表实际或期望的过程变差 3、把零件从1至10编号，但号码不为被评价人所见 4、如果测量程序文件中有规定，则对量具作校准 5、由评价员A随机地对10个零件作测量，由一个观察 员记录测量结果,110,量具R&R分析,量具R&R工作指南（续）6、由其他评价员重复第5步，隐藏其他评鉴员所获得 的读数 7、重复第5和第6步，用不同的随机组合测量 8、对每个评鉴员的读数计算均值和极差 9、用所附GR&R报告表，记录零件均值和极差均值 10、计算表示设备变差的重复性,111,量具R&R分析,量具R&R工作指南（续）11、计算表示评鉴人员变差的再现性 12、计算GR&R并转换为百分比 13、计算零件变差并转换为百分比 14、计算总变差,112,测量系统的重复性与再现性,(1)测量数据,113,测量系统的重复性与再现性,(2)重复性分析,绘极差图 计算控制限 UCLR=RD4=2.52.575=6.4mm UCLR=RD3=0.00mm 分析控制图 计算重复性（量具变差）R 2.5 EV=5.15e=5.15=5.15=7.5mm d2*1.72,114,控 制 常 数 图,测量系统的重复性与再现性,115,测量系统的重复性与再现性(平均极差分布的d2值）,（d2*值 g15的）,1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18 3.27 3.35 3.42 3.49 3.55 1.28 1.81 2.15 2.40 2.60 2.77 2.91 3.02 3.13 3.22 3.30 3.38 3.45 3.51 1.23 1.77 2.12 2.38 2.58 2.75 2.89 3.01 3.11 3.21 3.29 3.37 3.43 3.50 1.21 1.75 2.11 2.37 2.57 2.74 2.88 3.00 3.10 3.20 3.28 3.36 3.43 3.49 1.19 1.74 2.10 2.36 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.28 3.35 3.42 3.49 1.18 1.73 2.09 2.35 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.49 1.17 1.73 2.09 2.35 2.55 2.72 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.488 1.17 1.72 2.08 2.35 2.55 2.72 2.87 2.98 3.09 3.19 3.27 3.35 3.42 3.48 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.35 3.42 3.48 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.42 3.48 1.16 1.71 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.72 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.71 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.27 3.34 3.41 3.48 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.26 3.34 3.41 3.48 1.128 2.059 2.534 2.847 3.078 3.258 3.407 1.639 2.326 2.704 2.907 3.173 3.336 3.472,g,15,116,测量系统的重复性与再现性,117,测量系统的重复性与再现性,118,（3）再现性分析 评价人均值极差 R0=X2-X1=216.9-216.3=0.6 计算再现性 R0 e 2 AV=5.15()2 _ d2*nr 0.6 1.452=5.15()2-1.41 53=1.0mm,测量系统的重复性与再现性,119,(4)零件间变差分析 计算均值控制限 UCLX=X+A2R=216.6+1.0232.5=219.2mm UCLX=X-A2R=216.6-1.0232.5=214.1mm 分析控制图(一半以上点应在控制限外)计算零件间变差 RP 6.2 PV=5.15=5.15=12.8mm d2*2.48,测量系统的重复性与再现性,120,(5)计算双性R&R R&R=(EV)2+(AV)2=7.52+1.02=7.6 mm计算过程总变差 TV=(PV)2+(R&R)2=12.82+7.62=14.9mm,测量系统的重复性与再现性,121,测量系统的重复性与再现性,122,量具R&R,重复性 同一评鉴人员用同一测量仪器多次测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做极差图,再现性 不同评价人员用同一测量仪器测量同一零件的同一特性所获得的测量变差。做均值图,123,极差图解析,对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此，评价 人没有区别 如果其中一个评价人的测量值超出控制限制，那么结论是 他的方法与另外一个不同 如果两个评价人都有一些点超出控制限制，那么结论是测 量系统对评价人的技术敏感，需要改进以获得有用的数据,124,均值图范例,2名评价人，4次试验，5个零件,125,均值图解析,在这次分析中，10个点中的4个超出控制限制 因为这少于总点数的一半，结论是测量系统不足以检查出 零件间变差,126,R&R之分析要求：决定研究主要变差形态的对象.使用极差法或均值极差法和方差法方法对量具进行分析。于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程.选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量,测试人员将操作员所读数据进行记录,研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序,避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度.,重复性和再现性分析,127,重复性和再现性分析注意事项：针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10,(即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者;如:过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m,则测量应选择精确度为0.001m/m),以避免量具的鉴别力不足，一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。,重复性和再现性分析,128,重复性和再现性分析,129,分析:-重复性比再现性大 1)仪器需要维护。2)量具刚度不足。3)夹紧和检测点需改进。4)零件内变差(失圆锥度等)过大。-再现性比重复性大 1)评价人培训不足。2)刻度不清晰。3)需要某种辅助器具。,计量型-均值极差法,短期与长期方法的比较,短期模式用生产设备 用生产操作员快速-只需几个样品(5)无反复（replicates）估计总的变差(Total Gage R&R)不能区分 AV 和EV不能指导改进的方向可用于破坏性测试,长期模式用生产设备 用生产操作员较多样品(5)要求反复 Replicates(3)估计总的变差(