MSA测量系统误差分析Minitab实例

MSA1测量系统分析计量型测量系统稳定性分析位置变差分析宽度变差分析重复性分析再现性分析偏倚分析线性分析稳定性分析MSA2测量系统分析-稳定性稳定性时间1基准值时间2统计稳定性（稳定性、飘移）：测量系统在持续时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值的总变差。它反映测量值的分布规律是否随时间发生变化。当测量值的分布规律不随时间发生变化时，这个测量系统就具有统计稳定性。MSA3测量系统分析-偏倚基准值观测平均值偏倚（B）偏倚：在测量系统具有统计稳定性的前提下，测量值分布的均值与基准值之间的距离。MSA4测量系统分析-线性真值偏倚基准值无偏倚有偏倚线性：在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。线性可以被认为是关于偏倚大小的变化量程较低部位量程较高部位真值偏倚MSA5测量系统分析-重复性重复性第二次测量第一次测量重复性是由一个操作者采用同一种测量仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。表现为“设备差”MSA6测量系统分析-再现性操作者C操作者B操作者A再现性：由不同的操作者，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时，测量平均值的变差。再现性体现“人差”。MSA7测量系统应具备的特性1、处于统计控制状态，即只存在普通原因引起的变差。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。MSA8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偏移时，我们也可以认为是统计控制状态特殊原因区域特殊原因区域MSA9统计稳定性分析指南选取标准样本多次测量样本制作控制图解释控制图应选择一个落在过程产品测量值中程数的产品作为研究的标准样本。具备预期测量的最低值、最高值和中程数的标准样本是比较理想的。建议对上述每个标准样本分别进行测量和作出控制图。MSA10统计稳定性分析指南制作控制图解释控制图多次测量样本选取标准样本周期性(每天或每周等)地对标准样本测量多次,一般为3到5次。子组容量及其采集周期的选择应该取决于测量系统的情况，例如需要进行重新标定或维修的周期是多长、该测量系统使用的频繁程度如何、工作条件的紧张程度如何，等。应该在每天的不同时间测取读数，以反映该测量系统实际使用时的情况，例如预热、环境温度、湿度等的影响。MSA11统计稳定性分析指南解释控制图选取标准样本制作控制图多次测量样本稳定性的均值—极差图6.36.05.7样本均值子组0515202510UCL=6.297Mean=6.021LCL=5.7461.00.50.0样本极差R=0.47792ULC=1.01LCL=0MSA12MinitabXbar–R图计量型控制图XBar-R零件编号：零件名称（产品）：操作（过程）：上下偏差：操作者：量具：测量单位：日期12345678910111213141516171819202122232425时间10:00????????????????????????测量数据(mm)4.995.025.024.995.005.025.025.025.015.005.005.015.015.015.005.004.995.005.005.015.015.005.025.025.005.015.025.025.005.005.005.005.005.005.015.025.025.025.025.015.015.015.005.015.015.005.015.045.035.015.005.015.035.005.005.005.005.005.005.025.025.025.035.035.015.025.025.025.025.025.025.035.025.035.01平均值5.005.025.025.005.005.015.015.015.005.015.015.025.025.025.015.015.015.015.015.015.015.015.035.035.01极差0.020.010.010.010.000.020.020.020.010.020.020.010.020.020.010.020.030.020.020.010.020.030.020.010.01例子：某标准件尺寸要求为5+/-0.05mm，采用千分尺进行测量，为进行该测量系统稳定性分析，取一标准件，每天同一质检员采用同一千分尺对其进行测量，每次测量3个数据，连续测量25组。具体数据见下表：MSA13MinitabXbar–R图1、打开Minitab，建立工作表如图所示：图表的所有观测值均在一列中MSA14MinitabXbar–R图2、选择统计控制图子组的变量控制图Xbar-R。如图示：1、选择：图表的所有观测值均在一列中。2、在子组大小中，输入3。3、双击左侧“检测值”，到右侧空白处。4、根据需要点击其他选项，填充相关内容，如“标签”选项，也可不管；5、点击“确定”。MSA15MinitabXbar–R图3、点击“确认”后生成控制图如图示：1、其中控制图中上半部分为均值图，下半部分为极差图；2、分析控制图，判定是否处于统计稳定性，详细参考SPC相关法则；3、一般至少满足均值、极差图所有点都在控制限内，且平均极差不能超出公差（0.05mm)控制要求.MSA16MinitabXbar–R图若控制图显示失控，应该调查、研究在与失控点相对应的时间内所出现的特殊原因，并予以消除，使其不再出现。然后，再作控制图检验纠正效果，直至控制图受控。一般地，在R图受控的情况下，再检查X图，直至R图以及X图都受控为止。MSA17测量系统的线性与偏倚分析选取标准样本确定基准值测量样件计算、作图判断随机抽取基准值不同的五个零件（包括量具的全程）。用全尺寸检验测量每个零件以确定其准值并确认了包括量具的操作范围。通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m≥10次。MSA18测量系统的线性与偏倚分析测量样件计算、作图判断确定基准值选取标准样本把5个样件送到一个比待分析的测量系统更高级别的测量系统上，对每一个样件分别进行多次测量（≥10），分别取其平均值，得到5个基准值。MSA19测量系统的线性与偏倚分析计算、作图判断选取标准样本测量样件确定基准值使用待分析的测量系统对5个样件分别进行多次重复测量（≥10），记录测量结果；MSA20测量系统的线性与偏倚分析判断选取标准样本确定基准值计算、作图测量样件计算零件每次测量的偏倚，以及每个零件的偏倚平均值用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带。对于最佳拟合直线，用公式：yi=axi+bxi=基准值yi=偏倚平均值这里xi是基准值，yi是偏倚均值，用下列公式求出a、b和s。a=(∑xy-∑x∑y/gm)/[∑x2-(∑x)2/gm]b=y-axs=[(∑yi2-b∑yi-a∑xiyi)/(gm-2)]1/2MSA21测量系统的线性与偏倚分析判断选取标准样本确定基准值计算、作图测量样件对于给定的x0，画出a水平的置信带低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/√n高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/√n其中1/√n=[1/gm+(x0-x)2/∑(xi-x)2]1/2画出“偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线性的可接受性。判断“偏倚=0”线必须完全在拟合线置信带以内。MSA22测量系统的线性与偏倚分析实例:(1)测量数据零件12345基准值2.004.006.008.0010.00试验次数12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40零件平均值2.494.136.037.719.38基准值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.5MSA23测量系统的线性与偏倚分析1、打开Minitab，建立工作表。如图示：1、部件号：输入包含部件名或部件号的列。2、参考值：输入包含参考值的列。3、测量数据：输入包含实测测量值的列。4、过程变异（可选）：输入过程标准差。您可以从“量具R&R研究-方差分析”方法的输出中“6*SD”列的“总变异”行获得过程标准差，也可以输入已知值（6*历史标准差）。MSA24测量系统的线性与偏倚分析2、选择统计-质量工具-量具研究-量具线性和偏移研究。如图示：1、在部件号中，输入部件（零件号）；2、在参考值中，输入主要参考值（基准值）；3、在测量数据中，输入响应(测量值）；4、在过程变异中，输入过程变异值（可使用方差分析法从量具R&R研究中获得，可空白）；MSA25测量系统的线性与偏倚分析3、在上图对话框中，根据需要点击其他选项，如“量具信息”。如图示：1、量具名称：键入量具的名称；2、研究日期：键入日期；3、报表人：键入报告研究信息的人员的姓名；4、量具公差：键入量具公差；5、其他：键入任何其他注释；6、点击“确定”。MSA26测量系统的线性与偏倚分析4、在上图对话框中，根据需要点击其他选项，如“选项”。如图示：1、重复性标准差的估计方法样本极差：选择此项可使用样本极差来估计重复性标准差。样本标准差：选择此项可使用样本标准差来估计重复性标准差。2、标题：输入替换图形输出中默认标题的新标题。3、点击“确定”。MSA27测量系统的线性与偏倚分析5、相关信息填充完毕后，回到对话框量具线性和偏移研究，点击“确定”。如图示：1、线性百分率（斜率*100的绝对值）是13.2，这表示量具线性占整个过程变异的13%。2、参考值的偏倚百分率是0.3，这表示量具偏倚占整个过程变异的比率小于0.3%。MSA28重复性与再现性分析选择交叉或嵌套分析法的原因：量具重复性和再现性研究确定观测到的过程变异中有多少是因测量系统变异所致。使用Minitab可以执行交叉或嵌套量具R&R研究。①当每个部件由每个操作员多次测量时，请使用量具R&R研究（交叉）。②当每个部件只由一名操作员测量（如在破坏性试验中）时，请使用量具R&R研究（嵌套）。在破坏性试验中，测量特征在测量过程后与其在开始时不同。撞击试验即是破坏性试验的一个例子。选择交叉或嵌套如果需要使用破坏性试验，必须能够假定一批中所有部件的相同程度足够高，以致于可以把它们当作是同一部件。如果无法做该假定，则一批中部件之间的变异将掩盖测量系统变异。如果可以做该假定，那么，是选择交叉量具R&R研究还是嵌套量具R&R研究进行破坏性试验取决于测量过程的设置方式。如果所有操作员都测量每一批部件，则使用量具R&R研究（交叉）。如果每个批次只由一名操作员测量，则必须使用量具R&R研究（嵌套）。实际上，只要操作员测量独特的部件，就属于嵌套设计。MSA29重复性与再现性分析-判定准则•如果%研究变异列（%公差、%过程）中的合计量具R&R贡献：•·小于10%-则测量系统可接受。•·在10%到30%之间-则测量系统是否可接受取决于具体应用、测量设备成本、维修成本或其他因素。•·大于30%-则测量系统不可接受，并应予以改进。•如果查看%贡献列，则相应的标准为：•·小于1%-测量系统可接受。•·在1%到9%之间-测量系统是否可接受取决于具体应用、测量设备成本、维修