测量系统分析（MSA）2

1一．稳定性：1．定义：稳定性——测量系统在某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总变差。2．使用均值和极差控制图，该控制图可提供方法以分离影响所有测量结果的原因产生的变差（普通变差）和特殊条件产生的变差（特殊原因变差）。凡信号出现在控制值外点均表现“失控”或“不稳定”。3．研究：绘出标准（样件）重复读数X或R，图中失控信号即为需核准测量系统的标志。4．操作要领：必须仔细策划控制图技术（如取样时间、环境等），以防样本容量、频率等导致失误信号。5．稳定性改进①从过程中排除特殊原因——由超出的点反应。②减少控制限宽度——排除普通原因造成的变差。图2测量系统特性图2二．偏倚1．定义：偏倚——测量结果的观察平均值与基准的差值。2．操作方式：①对一件样件进行精密测量。②由同一评价人用被评价单个量具测量同一零件至少十次。③计算读数平均值。④偏倚=基准值-平均值3．产生较大偏倚的原因①基准误差②磨损的零件③制造的仪器尺寸不对④测量错误的特性⑤仪表未正确校准⑥评价人使用仪器不正确。三．重复性1．定义：重复性——由一个评价人采用一种测量器具，多次测量同一零件的同一特性时获得的差值。2．测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。重复性可用极差图显示测量过程的一致性。3．重复性或量具变差的估计：σe=5.15×R/d2d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。5.15——代表正态分布的90%的测量结果。3四．再现性1．定义：再现性——由不同评价人采用相同测量器具测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。2．测量过程的再现性表明评价人的差异性是一致的。若评价人变异存在，则每位评价人所有平均值将会不同，可采用均值图来显示。3．估计评价人标准偏差σo=5.15×Ro/d2d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。5.15——代表正态分布的90%的测量结果。Ro=RMAX-RMIN由于量具变差影响该估计值，必须通过减去重复性来纠正校正过的再现值=√〔5.15×Ro/d2〕-〔（5.15σe）2/nr〕n—零件数量r—试验次数五．线性1．定义：线性——在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。2．非线性的原因：①测量系统上限和下限没有正确校准。②最大和最小值校准量具的误差③磨损的仪器④仪器固有的设计特性3．线性计算4y=b+axa=〔∑xy-(∑x·∑y/n)〕/〔∑x2—（∑x）2/n〕b=∑(y/n)—ax〔∑(x/n)〕六．零件间变差1.在均值图中可看出零件间的变差图3重复性极差控制图图4零件评价人均值图对每一位评价人来说，子组平均值反映出零件间的差异，由于零件平均值的控制限值以重复性为基础，而不是零件间的变差，所以许多子组平均值在限值以外，如果没有一个子组平均值在这些限值以外，则零件间变差隐蔽在重5复性中，测量变差支配着过程变差。从上图中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外，本例中的测量系统不足以检测出零件间变差。2．测量系统标准偏差估计：σm=√(σe2+σo2)σe——量具标准偏差（重复性）σo——评价人标准偏差（再现性）零件间标准偏差：σp=√(σt2-σo2)σt——总过程变差标准偏差σt=√(σp2+σm2)σp=(5.15/d2)RP=2.08RP(假如为5个零件)RP=RMAX-RMIN——样品平均值极差d2=2.48第二节测量系统研究的准备一．计划和准备1．选择方法：直接观察或量具研究等2．确定评价人、样件及重复读数的数量3．评价人应从日常操作者中挑选4．样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围5．仪器的分辨力应为特性的预期过程变差的1/10。(或公差1/3)确定操作规范。二．读数统计独立性的保证1．随机测量62．读数应取至最小刻度的一半.3．应了解研究工作重要性且仔细认真人员操作.4．评价人应用相同方法来获取读数。第三节计量型测量系统研究指南一．确定稳定性指南1.对各种样本单独测量并作控制图。2．定期（天、周）测量基准样品3～5次。3．在X-R或X-S控制图中标绘数据。4．确定每个曲线控制限并按标准曲线图判定失控或不稳定状态。5．计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统重复性是否适用。二．确定偏倚指南1．独立样本法①选取一个处于中间值的产品作为“基准值”②让一位评价人以普通方法测量该零件10次③计算10次读数的平均值④计算偏倚：偏倚=观察平均值-基准值偏倚%=偏倚/过程变差过程变差=6σ极差σ按2．图表法：用X-R控制图①选取一个处于中间值的产品作为“基准值”②从图表中计算X值7③通过X减去基准值来计算偏倚偏倚=X-参考值偏倚%=偏倚/过程变差过程变差=6δ极差3．偏倚较大的原因①基准值偏差②仪器磨损③一起尺寸不对④仪器测量了错误的特性⑤仪器校准不准确⑥评价人操作设备不当⑦仪器修正计算不正确三．确定重复性和再现性指南1．极差法：可迅速提供测量变异的近似值，但不能分解重复性和再现性。2．均值和极差法：X-R是提供测量系统重复性和再现性的数学方法。①重复性比再现性大的原因a．仪器需要维护b．量具应重新设计以提高刚度c．夹紧和检验点需要改进；d．零件内变差过大。②再现性比重复性大的原因a．评价人缺少培训b．量具刻度欠清晰c．需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性③进行研究（P121；P122表和报告）(“量具重复性和再现性数据表”和“量具重复性和再现性报告”)8a．10个零件组成一个样本b．指定评价人A、B、C，并给10个零件编号c．对量具进行校准d．让评价人A、B、C，随机测量10个零件，并记录30个数据e．随机重复d。零件评价人A评价人B极差R=（A-B）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均极差（R）=∑Ri/5=0.35/5=0.07重复性和再现性GR&R=5.15（R）/d2=5.15（R）/1.19=5.15(0.07)/1.19=0.303过程变差6S=0.4S=√∑（Ri-R）2/(n-1)%GR&R=GR&R/过程变差×100=100〔0.033/0.40〕=75.5%注：1.过程变差也可用容差代替.2.接收准则:＜10%可以接收10%～30%有条件接收≧30%不可接收9④结果分析——图表分析a．将每个评级人/零件组合的极差绘制在极差图中。将平均值绘制在均值图中。b．计算并绘出标准控制限c．评价图表⑴判定极差图表是否受控：受控——评价人是一致的。不受控——评价人技术、位置误差或仪器一致性不好。⑵检验平均值是否在控制限之外：控制限内的代表测量误差。如一半或更多平均值落在控制限内。则测量系统足以检查试件变差。⑤数值计算：⑴量具重复性和再现性数据表⑵量具重复性和再现性报告（3）可用容差（上偏差-下偏差）代替过程变差⑥量具量具重复性和再现性接收准则：＜10%可以接收10%～30%有条件接收（人员培训、）≧＞30≧%不可接收10第四节计数型量具研究（小样法）计数型量具——把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限值则接受该零件否则拒收。如：环规、塞轨……小样法——通过选取20个零件、两评价人。然后两评价人以一种能防止评价人偏倚的方式（盲测），两次测量所有零件。如果所有测量结果一致，则接受该量具。否则应改进或重新评价量具。如不能改进该量具，则不能接受。应找一个可接受的替代测量系统。注：1.小样法不能代替测量系统的检测。2.如20个零件都合格,应有意增加不合格件来做判定。评价人A评价人B零件第1次第2次第1次第2次1GGGG2NGNGNGNG3GGGG4GGGG5GGGG6GGGG7891011121314151617181920