測量系統(tǒng)分析（MSA）2
1. 穩(wěn)定性： 1. 定義：穩(wěn)定性——測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準或零件的單一特性 時獲得的測量值總變差。 2. 使用均值和極差控制圖，該控制圖可提供方法以分離影響所有測量結果的 原因產(chǎn)生的變差（普通變差）和特殊條件產(chǎn)生的變差（特殊原因變差） 。凡信號出現(xiàn)在控制值外點均表現(xiàn)“失控”或“不穩(wěn)定”。 3. 研究：繪出標準（樣件）重復讀數(shù)X或R，圖中失控信號即為需核準測量 系統(tǒng)的標志。 4. 操作要領：必須仔細策劃控制圖技術（如取樣時間、環(huán)境等），以防樣本 容量、頻率等導致失誤信號。 5. 穩(wěn)定性改進 1. 從過程中排除特殊原因——由超出的點反應。 2. 減少控制限寬度——排除普通原因造成的變差。 [pic] [pic] 圖2測量系統(tǒng)特性圖 2. 偏倚 1. 定義：偏倚——測量結果的觀察平均值與基準的差值。 2. 操作方式： 1. 對一件樣件進行精密測量。 2. 由同一評價人用被評價單個量具測量同一零件至少十次。 3. 計算讀數(shù)平均值。 4. 偏倚=基準值-平均值 3. 產(chǎn)生較大偏倚的原因 1. 基準誤差 2. 磨損的零件 3. 制造的儀器尺寸不對 4. 測量錯誤的特性 5. 儀表未正確校準 6. 評價人使用儀器不正確。 3. 重復性 1. 定義：重復性——由一個評價人采用一種測量器具，多次測量同一零件的同 一特性時獲得的差值。 2. 測量過程的重復性意味著測量系統(tǒng)自身的變異是一致的。重復性可用極差 圖顯示測量過程的一致性。 3. 重復性或量具變差的估計： σe=5.15×R/d2 d2——常數(shù)（查表得）與零件數(shù)量、試驗次數(shù)有關。 5.15——代表正態(tài)分布的90%的測量結果。 4. 再現(xiàn)性 1. 定義：再現(xiàn)性——由不同評價人采用相同測量器具測量同一零件的同一特性 時測量平均值的變差。 2. 測量過程的再現(xiàn)性表明評價人的差異性是一致的。若評價人變異存在，則 每位評價人所有平均值將會不同，可采用均值圖來顯示。 3. 估計評價人標準偏差 σo=5.15×Ro/d2 d2——常數(shù)（查表得）與零件數(shù)量、試驗次數(shù)有關。 5.15——代表正態(tài)分布的90%的測量結果。 Ro=RMAX-RMIN 由于量具變差影響該估計值，必須通過減去重復性來糾正 校正過的再現(xiàn)值=√〔5.15×Ro/d2〕-〔（5.15σe）2/nr〕 n—零件數(shù)量 r—試驗次數(shù) 5. 線性 1. 定義：線性——在量具預期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。 2. 非線性的原因： 1. 測量系統(tǒng)上限和下限沒有正確校準。 2. 最大和最小值校準量具的誤差 3. 磨損的儀器 4. 儀器固有的設計特性 3. 線性計算 y=b+ax a=〔∑xy-(∑x·∑y/n)〕/〔∑x2—（∑x）2/n〕 b=∑(y/n)—ax〔∑(x/n) 〕 6. 零件間變差 1.在均值圖中可看出零件間的變差 [pic] 圖3重復性極差控制圖 [pic] 圖4零件評價人均值圖 對每一位評價人來說，子組平均值反映出零件間的差異，由于零件平均值的控制 限值 以重復性為基礎，而不是零件間的變差，所以許多子組平均值在限值以外，如果 沒有一個子組平均值在這些限值以外，則零件間變差隱蔽在重復性中，測量變差 支配著過程變差。從上圖中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外 ，本例中的測量系統(tǒng)不足以檢測出零件間變差。 2．測量系統(tǒng)標準偏差估計： σm=√(σe2+σo2) σe——量具標準偏差（重復性） σo——評價人標準偏差（再現(xiàn)性） 零件間標準偏差： σp=√(σt2-σo2) σt——總過程變差標準偏差 σt=√(σp2+σm2) σp=(5.15/d2)RP=2.08RP (假如為5個零件) RP=RMAX-RMIN ——樣品平均值極差 d2=2.48 1. 測量系統(tǒng)研究的準備 1. 計劃和準備 1. 選擇方法：直接觀察或量具研究等 2. 確定評價人、樣件及重復讀數(shù)的數(shù)量 3. 評價人應從日常操作者中挑選 4. 樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍 5. 儀器的分辨力應為特性的預期過程變差的1/10。(或公差1/3)確定操作規(guī) 范。 2. 讀數(shù)統(tǒng)計獨立性的保證 1. 隨機測量 2. 讀數(shù)應取至最小刻度的一半. 3. 應了解研究工作重要性且仔細認真人員操作. 4. 評價人應用相同方法來獲取讀數(shù)。 2. 計量型測量系統(tǒng)研究指南 1. 確定穩(wěn)定性指南 1.對各種樣本單獨測量并作控制圖。 2．定期（天、周）測量基準樣品3～5次。 3．在X-R或X-S控制圖中標繪數(shù)據(jù)。 4．確定每個曲線控制限并按標準曲線圖判定失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。 5．計算測量結果的標準偏差并與測量過程偏差相比較，確定測量系統(tǒng)重復性 是否適用。 2. 確定偏倚指南 1. 獨立樣本法 1. 選取一個處于中間值的產(chǎn)品作為“基準值” 2. 讓一位評價人以普通方法測量該零件10次 3. 計算10次讀數(shù)的平均值 4. 計算偏倚： 偏倚=觀察平均值-基準值 偏倚%=偏倚/過程變差 過程變差=6σ極差 σ按 2. 圖表法：用X-R控制圖 1. 選取一個處于中間值的產(chǎn)品作為“基準值” 2. 從圖表中計算X值 3. 通過X減去基準值來計算偏倚 偏倚=X-參考值 偏倚%=偏倚/過程變差 過程變差=6δ極差 3. 偏倚較大的原因 1. 基準值偏差 2. 儀器磨損 3. 一起尺寸不對 4. 儀器測量了錯誤的特性 5. 儀器校準不準確 6. 評價人操作設備不當 7. 儀器修正計算不正確 3. 確定重復性和再現(xiàn)性指南 1．極差法：可迅速提供測量變異的近似值，但不能分解重復性和再現(xiàn)性。 2．均值和極差法：X-R是提供測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性的數(shù)學方法。 1. 重復性比再現(xiàn)性大的原因 a. 儀器需要維護 b. 量具應重新設計以提高剛度 c. 夾緊和檢驗點需要改進； d. 零件內(nèi)變差過大。 2. 再現(xiàn)性比重復性大的原因 a. 評價人缺少培訓 b. 量具刻度欠清晰 c. 需要某種夾具幫助評價人提高使用量具的一致性 3. 進行研究（P121；P122表和報告） (“量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表”和“量具重復性和再現(xiàn)性報告”) a. 10個零件組成一個樣本 b. 指定評價人A、B、C，并給10個零件編號 c. 對量具進行校準 d. 讓評價人A、B、C，隨機測量10個零件，并記錄30個數(shù)據(jù) e. 隨機重復d。 |零 件 |評價人A |評價人B |極差R=（A-B） | |1 |0.85 |0.80 |0.05 | |2 |0.75 |0.70 |0.05 | |3 |1.00 |0.95 |0.05 | |4 |0.45 |0.55 |0.10 | |5 |0.50 |0.60 |0.10 | |平均極差（R）=∑Ri/5 =0.35/5=0.07 | |重復性和再現(xiàn)性GR&R=5.15（R）/d2=5.15（R）/1.19 =5.15(0.07)/1.19=0.303 | |過程變差6S =0.4 | |S=√∑（Ri- R）2/(n-1) | | | |%GR&R=GR&R/過程變差×100 =100〔0.033/0.40〕=75.5% | |注： | |過程變差也可用容差代替 . | |接收準則: ＜ 10% 可以接收 | |10%～30% 有條件接收 | |≧30% 不可接收 | 4. 結果分析——圖表分析 a. 將每個評級人/零件組合的極差繪制在極差圖中。將平均值繪制在均值 圖中。 b. 計算并繪出標準控制限 c. 評價圖表 ⑴判定極差圖表是否受控： 受控——評價人是一致的。 不受控——評價人技術、位置誤差或儀器一致性不好。 ⑵檢驗平均值是否在控制限之外： 控制限內(nèi)的代表測量誤差。 如一半或更多平均值落在控制限內(nèi)。則測量系統(tǒng)足以檢查試件變差。 5. 數(shù)值計算： ⑴量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表 ⑵量具重復性和再現(xiàn)性報告 （3）可用容差（上偏差-下偏差）代替過程變差 6. 量具量具重復性和再現(xiàn)性接收準則： ＜ 10% 可以接收 10%～30% 有條件接收（人員培訓、） ≧ ＞ 30≧% 不可接收 3. 計數(shù)型量具研究（小樣法） 計數(shù)型量具——把各個零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件否則拒收 。如：環(huán)規(guī)、塞軌…… 小樣法——通過選取20個零件、兩評價人。然后兩評價人以一種能防止評價人偏倚的方式 （盲測），兩次測量所有零件。如果所有測量結果一致，則接受該量具。否則應改進或 重新評價量具。如不能改進該量具，則不能接受。應找一個可接受的替代測量系統(tǒng)。 注：1. 小樣法不能代替測量系統(tǒng)的檢測。 2. 如20個零件都合格,應有意增加不合格件來做判定。 | |評 價 人 A |評 價 人 B | |零件 |第1次 |第2次 |第1次 |第2次 | |1 |G |G |G |G | |2 |NG |NG |NG |NG | |3 |G |G |G |G | |4 |G |G |G |G | |5 |G |G |G |G | |6 |G |G |G |G | |7 | | | | | |8 | | | | | |9 | | | | | |10 | | | | | |11 | | | | | |12 | | | | | |13 | | | | | |14 | | | | | |15 | | | | | |16 | | | | | |17 | | | | | |18 | | | | | |19 | | | | | |20 | | | | |
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