不可重复测量系统实战案例

不可重复系统实战案例1/12量具能力指数Cg/Cgk对于汽车行业，特别是欧系和美系的整车供应商，对于测量系统分析（MSA）的方法应该分为两步走。方法一：量具能力指数阶段。•在量具设计验收阶段，此时还不知道过程波动的实际情况，也就是无法获得过程变差。•只对标准件或固定件做测量分析，只考虑测量系统本身的误差（主要是重复性和偏倚）。注意：方法一合格，则进入方法二；反之不需要再浪费时间进入方法二。方法二：重复性再现性分析阶段。•考虑过程变差的评价阶段。•传统型二交叉因子方法：结果软件会全部自动给出（极差法、ANOVA法），见之前章节的介绍。不可重复系统实战案例2/12量具能力指数Cg/Cgk量具能力指数𝐶𝑔/𝐶𝑔𝑘的计算步骤。•选择1件标准件（或固定件）做为分析的样件。•在高一级的检测设备上重复测量多次，取平均值作为参考值（相对真值）。•在检测设备上对标准件测量50次（要求测量完毕后将标准件取下再重新测量），测量50次要尽可能在短期内完成。•计算𝐶𝑔/𝐶𝑔k，要求：𝐶𝑔k≥1.33。•注意：只要条件允许，至少应该选择公差上限和公差下限的各一个标准件，分别测试𝐶𝑔/𝐶𝑔k。不可重复系统实战案例3/12量具能力指数Cg/CgkMinitab的计算公式如下：𝐶𝑔=𝜆𝑇𝑘𝑠；𝐶𝑔𝑘=𝑇𝑘𝑠𝜆−𝑋−参考值𝑇2=𝐶𝑔−𝑋−参考值𝑘𝑠2•𝑋为测量数据的均值，𝑆为测量数据的标准差。•𝑇=𝑈𝑆𝐿−𝐿𝑆𝐿，𝜆称为“折算系数”，𝜆一般取0.1~0.2，Minitab默认取0.2。量具能力指数必须是双侧公差。•𝑘一般取6（Bosch取6），也有取4（Q-DAS软件推荐），Minitab默认取6。注意：𝐶𝑔/𝐶𝑔k的公式还没有统一，不同公司和软件的计算方法有些差别，要事先和客户取得沟通。不可重复系统实战案例4/12量具能力指数Cg/Cgk𝐶𝑔𝑘是一个非常实用的考核指标，同时关注了偏倚和重复性。这个指标可以用于以下方面：1.新量具预验收。2.量具的日常定期分析评估。3.不可重复测量系统的评估。𝐶𝑔𝑘需要公差带宽才能计算，理论上双侧公差才能计算𝐶𝑔𝑘。对于单上限公差，如果存在自然下限0，则可以直接用公差上限作为公差带宽。比如位置度0.2，自然下限是0，则在MSA分析中，可以认为公差是双侧的，公差带是0.2。如果是单下限公差（比如强度），或者没有自然下限的单上限公差，则不能计算𝐶𝑔𝑘。不可重复系统实战案例5/12不可重复测量系统评价策略问题：塞规之类的检具，是否算不可重复测量系统？算哪一类的不可重复系统？对于（计量型）不可重复测量系统，通常有一些推荐的方法。但是常常会遇到一些情况，所有的推荐方法都无法使用。即使能用嵌套方式分析，分析精度也无法达到预期。那么，最终的策略是：问题：拿到校准报告之后，是否意味着完事大吉了？校准报告不可重复系统实战案例6/12不可重复测量系统评价策略校准和检定的对比区别校准检定法律效力不具有法制性，企业自愿的行为，自下而上的量值溯源具有法制性，计量管理范畴的政府执法行为，自上而下的量值传递目的确定测量仪器的示值误差对计量特性及技术要求全面评定依据校准规范、校准方法，国家、地区、部门、企业均可制定检定规程，国家、地区、部门可制定，企业无权制定证书校准证书，给出示值误差和不确定度，通常不判断测量仪器是否合格合格，检定证书不合格，检定结果通知书不可重复系统实战案例7/12不可重复测量系统评价策略获得校准报告之后，还需要进一步进行分析偏倚、线性、重复性或是短期的稳定性（量具能力指数𝐶𝑔𝑘）等等事宜。对于不可重复测量系统，由于获得标准样品的难度较大，即使获得了一组标准样品进行嵌套分析，这样的分析过程也难以长期实施。因此通常在程序文件中可以规定定期进行各个测量点的量具能力指数𝐶𝑔𝑘的分析。对于不可重复测量的情况，通常都是一些非常复杂的检测仪器测量员之间的再现性。这类仪器的测量员需要经过第三方培训后才获得该测量仪器的上岗资质。持证上岗是保证再现性的一个有力的措施。对于线性，通常简便的方法是，在仪器的整个量程范围内多评价几个点，对每个点进行偏倚估计。不可重复系统实战案例8/12不可重复测量系统评价策略那么对于不可重复测量系统，我们可以拆解为：不可重复测量系统偏倚重复性线性评价多个点的偏倚再现性专业资质凭证上岗稳定性定期评价𝑪𝒈𝒌不可重复系统实战案例9/12不可重复测量系统评价策略如何根据校准报告来评估量具能力指数𝐶𝑔𝑘？𝐶𝑔𝑘计算需要两个输入：偏倚量bias和多次重复测量值的标准差S。校准报告一般会给出两部分内容：1.示值误差（或示值误差百分比），和偏倚量bias等价。2.扩展不确定度置信区间（或重复性百分比或允差）。对于扩展不确定度置信区间（或重复性百分比或允差），可以通过一定的变换得到多次重复测量值的标准差𝑆。通常，校准机构给出两种类型的区间，针对平均值和针对单次测量值。需要先确认是哪种情况。不可重复系统实战案例10/12不可重复测量系统评价策略扩展不确定度置信区间主要针对平均值，重复性或允差主要针对单次测量值。可以参考JJF1059.1-2012，如理解方面有疑问，建议在分析之前先向校准机构咨询。平均值的半宽：𝑘𝑆𝑛；单次值的半宽：𝑘𝑆。注：𝑘为系数（JJF标准中，系数符号𝒌，容易与𝑪𝒈𝒌公式中的符号𝒌混淆，注意是两个概念），𝑛为重复测量次数。对于扩展不确定度置信区间和重复性，以正态分布描述为主，除非特别说明，一般默认𝑘=2。对于允差，如果没有给定分布，则可以根据经验来选择：1.正态分布，默认𝑘=2。2.均匀分布，𝑘=1.732。注：校准机构没有特别说明情况的下，可以根据经验选择较为保守的均匀分布。不可重复系统实战案例11/12不可重复测量系统评价策略关键特性1.85Mpa~2.26Mpa，标准面积0.33cm2。校准机构给出的是力的校准，因此需要变换。1MPa=10公斤力/平方厘米≈100N/平方厘米公差上限=2.26*0.33*100=74.58N公差下限=1.85*0.33*100=61.05N我们取（最保守的）公差上限75N进行插值计算标准值N测量平均值N允差5050.031%100100.061%………………标准值N插值平均值N允差7575.0451%不可重复系统实战案例12/12不可重复测量系统评价策略JJF1059.1-2012定义，允差半宽除以系数即为B类不确定度（单次测量值之间的标准差），允差半宽75*1%/2=0.375N根据经验（也可咨询校准机构）允差选均匀分布，𝑘=1.732。𝑆=0.3751.732=0.2165𝑁公差带宽𝑇=13.53𝑁，𝐶𝑔𝑘的系数𝑘取6（Bosch取6，一般也可以取4），𝜆取0.2。𝐶𝑔𝑘=𝑇𝑘𝑠𝜆−𝑋−参考值𝑇2=13.53×0.2−75.045−7513.5326×0.2165=𝟐.𝟎𝟏𝟏.𝟑𝟑满足要求，测量系统对于1.85Mpa~2.26Mpa可以被接受。但是需要有良好的人员培训，持证上岗。