测量系统分析(修订稿)20061230-2157

2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition1测量系统分析参考手册第三版MeasurementSystemAnalysis2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition2课程目标到本课程结束时，参加者应能：1.熟练掌握MSA常用的术语和概念;2.能独立进行常用的计量型MSA的方法;3.能独立进行常用的计数型MSA的方法;4.能掌握复杂系统的MSA的分析方法;5.具备一定的MSA独立学习提高的基础和能力.2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition3MSA第三版快速指南ThirdEditionFastGuide测量系统类型MSA方法章基本计量型极差、均值和极差、方差分析（ANOVA)、偏倚、线性、控制图三基本计数型信号探测、假设试验分析四不可重复（如破坏试验）控制图三、四复杂计量型极差、均值和极差、ANOVA、偏倚、线性、控制图三、四多重系统、量具或试验台控制图、ANOVA分析、回归分析三、四连续过程控制图三其他情况替代法五其它Whitepapers可在课程目录第一章通用测量系统指南第一章第一节引言、目的和术语第二节测量过程第三节测量战略和策划第四节测量资源的开发第五节测量问题第六节测量不确定度第七节测量问题分析第二章测量系统评定的通用概念第一节引言第二节选择/制定试验程序第三节测量系统研究的准备第四节结果分析第三章简单测量系统推荐的实践第一节试验程序实例第二节计量型测量系统研究第三节计数型测量系统研究第四章复杂测量系统实践第一节复杂的或非重复的测量系统的实践第二节稳定性研究第三节变异性研究第五章其他测量概念第一节量化过渡的零件内变差的影响第二节均值极差－附加处理第三节量具性能曲线第四节通过多次读数减少变差第五节GRR的合并标准偏差法2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition5第一章通用测量系统指南第一节引言、目的和术语Catalog一、目的二、引言三、测量数据的质量四、术语五、术语总结六、标准和可溯源2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition6一、目的（主要关注的是每个零件能重复读数的测量系统）；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第一节引言、目的和术语第一章通用测量系统指南2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition7二、引言1、测量数据的作用：过程调整的依据；可用来研究多个变量之间的相互关系；2、数据发挥作用的前提：数据的质量。三、测量数据的质量1、测量数据的质量取决于处于稳定条件下进行的测量系统中，多次测量的统计特性，如：可利用结果和真值之间的距离统计特性确定，判断数据质量的好坏：第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition82、表征数据质量的最通用的统计特征是测量系统的偏倚和变差。偏倚指数据值相对于真值的位置；变差指数据的分布宽度。3、数据的低质量通常是由测量系统内多因素交互作用产生的变差太大引起。故测量系统的管理重点在监视和控制变差。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition9四、术语什么是测量？赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系，赋值过程定义为测量过程；所赋的值称为测量值；为什么我们需要测量数据？我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。我接受这件产品吗？过程是很好，还是需要进行调整？我们对测量数据有什么期望？准确性：数据必须告诉我们真相！重复性：重复测量必须产生同样的结果！再现性：结果不应该受检验员的影响。2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition10什么是测量仪器？任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括通过/不通过的装置；什么是检验员（或者鉴定人）？使用测量仪器进行测量的个人或装置测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估其所用的仪器、量具、标准、操作方法、夹具、软件人员、环境和假设的集合；也就是说用来获得测量结果的整个过程。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition11一个测量过程可以看作一个制造过程，它产生数据作为输出，这样可以利用SPC中所有概念、原理和工具。五、术语总结：（省略，见第一章第五节）1、标准：接收的准则；用于比较可接收的值；参考值。2、基本设备：分辨力、可读性、分辨率（一个仪器测量或输出的最小刻度单位）有效分辨率（通常被描述为一种测量单元）基准值（某一物品可接收数的值，常用来替代真值使用第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition123、位置变差：准确度偏倚稳定性（漂移）线性4、宽度变差：精密度重复性再现性GRR或量具R&R第一章第一节目的、引言和术语测量系统能力测量系统性能灵敏度一致性均一性（重复性的同义词）5、系统变差：测量系统可具特征能力性能不确定度2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition13准确度(Accuracy)准确度(Accuracy)—测量的平均值是否与真值吻合?真值(TrueValue):理论上正确的值国际度量衡标准偏倚（Bias)测量值的均值与真值的距离测量系统持续地偏离目标系统错误2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition14六、标准和可溯源性1、NIST:国家标准和技术研究院；是美国的主要国家测量研究院NMI；在美国商务部领导下提供服务；NIST的前称是国际标准局NSB是美国最高水平权力机构；NIST的主要责任是提供测量服务和负责测量标准，帮助美国工业进行可溯源的测量，主要是精密测量工业。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition152、测量研究院：大多工业化国家都有自己的NMI和与NIST相近的机构，美国NIST和其他国家NMI通过多边认可协议MRAs进行实验室的对比，确保他们的测量相同；但这些NMI能力不同，并不是所有测量都是定期进行对比，故存在差异；所以了解不同国家的测量是否是溯源的或是怎样溯源的是很重要的。3、溯源性：在商品和服务的贸易中是很重要的，有溯源性的结果更易被接受，可以减少重复试验、拒收好产品接受坏产品。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition16溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语VIM中的解释是：测量的特性或标准值，此标准是规定的标准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。典型的溯源性是可返回到NMI，但在工业界通常可能是返回到一致同意的基准值或供需双方认同的标准，故最终测量可溯源到满足顾客需求是很关键的，且随着技术的发展和工业中精密测量系统的使用，在哪里溯源以及怎样溯源的定义是一个不断发展的概念。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition17第一章第一节目的、引言和术语国家标准应用标准工作标准生产量具波长标准干涉比测仪激光干涉仪引用量具量块/比测CMM量块夹量具千分尺图：长度测量溯源性链的实例2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition18NMI与不同的国家实验室、量具供应商、精密制造公司等紧密合作，以确保他们的参考标准正确校准，并溯源到由NMI用有的标准；上述机构可为其服务对象提供校准和测量服务，这种连接或比较最终达到工厂，通过这种不间断的测量链又连接返回到NMI的测量称为可溯源到NIST。使用认可的商业/独立的实验室进行校准和测量是可以被接受的，但要求其提供认可的资格和业务范围的证明。第一章第一节目的、引言和术语2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition19第一章通用测量系统指南第二节测量过程Catalog一、测量过程模式二、测量系统的统计特性三、变差源四、测量系统变异性的影响五、对决策的影响六、对产品的影响七、对过程的影响八、新过程的接受九、过程设定/控制（漏斗试验）2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition20为了有效控制任何过程变差，需要了解：过程应该做什么？什么能导致错误？过程在做什么？往往要达到上述目的，应用FMEA、ControlPlan等技术，并通过对过程参数和产品特性的监测过程来实现。下面介绍测量过程的原理模型：第一章第二节测量过程2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition21输入操作通用过程输出需要控制的过程测量分析决定测量过程图：测量过程模式所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。一、测量过程模式第一章第二节测量过程测量值2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition22第一章第二节测量过程上述模型告诉我们：提供好的测量设备、清楚定义操作方法和标准、正确使用操作测量设备、正确分析解释测量结果、提供培训和支持、合理地使用适当的测量系统分析技术都是非常重要的事情。2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition23第一章第二节测量过程二、测量系统的统计特性：1、理想的测量系统是只产生真值的结果，它应具有零方差、零偏倚和错误分类零概率的统计特性，但这种理想的测量系统几乎是不存在的；2、一个测量系统的质量经常用多次测量数据的统计特性来确定。3、在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中不一定是最重要的。如CMM最重要的统计特性是小的偏倚和方差，它用来分析制造过程十分有用，但用它来区分好的和坏的产品时是不能够被接受的。故测量系统的其它因素会产生额外的变差来源。2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition244、管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的统计特性，也有责任确保用哪些统计特性作为选择一个测量系统的依据。为达到以上目的，需要有关统计特性的可操作的定义，第一章第二节测量过程2020/1/19MeasurementSystemAnalysis--thirdEdition25第一章第二节测量过程以及测量他们的可接受方法，尽管每一个测量系统可能被要求有不同的统计特性，但有一些基本特性用于定义“好的”测量系统，他们包括：足够的分辨率和灵敏度：十进位或10－1法则，表明仪器的分辨率应把公差或过程变差分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低点；测量系统应是统计受控的：即只存在普通原因的统计稳定状态，且最好由图形法评价；对于产品控制，测量系统的变异性必须小于公差，依据特性