测量系统分析MSA(理论与实操完美结合)

分辨力？
OK
偏 倚？
OK
评估测量过程 …
线性？
OK
稳定性？
OK
校准？
OK
“精确性” (R&R)
测量仪器分辨率
测量仪器分辨力：可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。 看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率 描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。
部件A 部件B
A=1.0 B=1.0
离散数据测量系统分析
Appraiser vs Standard
100
Date of study: Reported by: Name of product: Misc:
Within Appraiser
100
[ , ] 95.0% CI Percent
Percent
90
Percent
liu lv y uan
工程师能力提升
测量系统分析 MSA
1
课程大纲
一、测量系统分析的基础知识
二、计量型测量系统的分析方法
及Minitab演示 三、计数型测量系统的分析方法 及Minitab演示
课程目的
知识：了解测量系统分析的基础知识，包括误差的来 源和构成、测量系统分析的意义等。
技能：学会实际应用Minitab软件进行测量系统分析， 并做出判断。
测量误差
Y = x +ε
测量值=真值(True Value)+测量误差
戴明说没有真 值的存在
一致性
案例：如何测量一个花盆的直径?
直径￠？
小组
结果
均值
极差
为什么有差异? 难道我们测量的不是同样的物体吗？
测量误差的来源
Discrimination 分辨能力 Precision 精密度 (Repeatability 重复性) Accuracy 准确度 (Bias偏差) Damage 损坏 Differences among instruments and fixtures 不同仪器和夹具间的差异 Difference in use by inspector 不同使用人员的差异(Reproducibility再现性) Differences among methods of use 使用不同的方法所造成差异 Differences due to environment 不同环境所造成的差异
真实值 参考标准 平均值 真实值 偏倚
观察的平均值
真值的取得可以通过采用更 高一级的测量设备进行多次 测量，取其平均值来确定。
偏倚BIAS 实例:
同一操作者对同一工件 测量10次
X1=0.75mm X2=0.75mm X3=0.8mm X4=0.8mm X5=0.65mm X6=0.8mm X7=0.75mm X8=0.75mm X9=0.75mm X10=0.7mm
仪器需要校准，缩短校准周期
仪器、设备或夹具的磨损 维护保养不好—空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁 基准的磨损或损坏，基准的误差—最小/最大
分辨力？
OK
稳 定 性
时间-2
偏 倚？
OK
稳定性
线性？
OK
稳定性？
OK
时间-1
时 间
校准？
OK
“精确性” (R&R)
稳定性(Stability): 是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。
不一定合适，可以说明一下，只要能够保证测量数据可靠即可，
而不要求一定符合接受标准。 3、当NDC<5时，可以尝试用离散型的数据进行GRR分析，比如 下案例，如果用高度规(槽规)等辅助工具来取代数显高度尺来检验， 既经济又能通过计数型的GRR分析。
TRY OUR BEST TO BE BETTER!
部件A 部件B
3
A=1.25 B=1.00
1
2
1
2
3
因为上面刻度的分辨力比两个部件 之间的差异要大，两个部件将出现 相同的测量结果。
第二个刻度的分辨力比两个部件之 间的差异要小，部件将产生不同的 测量结果。
测量仪器的分辨力必须小于或等于规范或过程误差的10%!
案例:
电动工具出货，请运输公司托运，假设50Kg以内30元，每增 加10Kg加收费，你会采用哪种测量仪器？
分辨力？
OK
偏 倚？
OK
线性？
OK
现在我们的量具有足够的分辨力,下 一步要考虑什么? …
稳定性？
OK
校准？
OK
“精确性” (R&R)
偏 倚 (Bias)
偏倚(Bias)通常被称为“准确度”。由于“准确度”有多种意思，建 议不要用准确度来代替偏倚。
偏倚是指对相同零件上同一特性的观测平均值与真值(参考值)的差异， 是测量系统的系统误差的测量。
否需要调整？
测量系统的基本知识和概念
术语 测量系统及其统计特性 分辨力、稳定性、偏倚 、重复性、再现性、线性 理想的测量系统 测量系统的共同特性 测量系统的评定步骤和准备
术语
测量：将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进 行的比较。赋予的值定义为测量值。 量具：任何用来获得测量结果的装臵，经常用来特指用在 车间的装臵，包括用来测量合格／不合格的装臵。 测量系统：用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、 设备、软件以及操作人员的集合。
如果参考标准是 0.80mm. 过程变差为0.70mm
X
X
10
Bias = 0.75-0.8= -0.05 = 0.75 % Bias=100 %[0.05/0.70]=7.1%
表明 7.1% 的过程变差是偏倚 BIAS导致的!
偏倚也可以与过程的容差相比较。
测量平均值 – 参考值 容差宽度
测量系统的组成
人 操作人员 量具/测量设备/工装 被测的材料/样品/特性 操作方法、操作程序 工作的环境
测量
系统
机 料 法 环
以及上述因子之间可能存在的交互作用
切记：测量系统，不仅仅指量具。
测量总偏差
2 = 2 + 总的观察偏差 过程偏差 2 测量系统偏差
收集数据 的能力
测量是一个能影响所观察值的中心值和偏差的过程
测量系统分析的目的
运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量 误差），了解变差的来源。
确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信 息。 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
在实际工作生产中，测量系统分析的主要目的就是确定项目
中所使用的数据是否可靠，为我们的正确决策提供依据。 比如：产品是否合格，我接受这件产品吗？过程好不好，是
偏倚研究的分析
造成过大的偏倚的可能原因有：
仪器需要校准 仪器、设备或夹具磨损 基准的磨损或损坏，基准偏差 不适当的校准或使用基准设定 仪器质量不良—设计或符合性 线性误差 使用了错误的量具 不同的测量方法—作业准备、载入、夹紧、 技巧 测量的特性不对 变形(量具或零件) 环境—温度、温度、振动、清洁 ……
分析天平 .01 g
台秤 1 Kg
卡车过磅秤 100 Kg
测量系统的有效分辨率 （ discrimination）
要求不低于过程变差6σ或允许偏差(tolerance)的十分之一 零件之间的差异必须大于最小测量刻度 极差控制图可显示分辨率是否足够----看控制限内有多少 个数据分级 不同数据分级(ndc)的计算为： 零件的标准偏差/总的量具偏差* 1.41 一般要求它大于5才可接受
分辨力？
OK
校准
对比一个已知的真实值检查测 量系统或相对于一个已知的标准调 整量具以至读数正确。
偏 倚？
OK
线性？
OK 所有的测量系统需要校准： 校准时可参考量具制造者的建议； 定期对操作员培训考核； 相关软件。
稳定性？
OK
校准？
OK
“精确性” (R&R)
分辨力？
OK
精 确 性
重复性和再现性
偏 倚？
操作者A
操作者B
再现性

2 Re producibility

2 Operator

2 Operator *Part Interaction
再现性也有两个组成部分
理想的测量系统
理想的测量系统在每次使用时：
应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该 与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统， 应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概 率的统计特性。
重复性(Repeatability)
在相同条件下，重复检查同一物体，产生相同结果的量具 的能力。
或者...
在相同条件下，对同一物体进行重复测量所得的偏差。 同一测量者； 同样的测量设备； 同样的工件； 同样的环境的条件。
再现性(Reproducibility)
操作者C 在不同的条件下测量同一物体得到相 同结果的能力。 不同条件下测量结果的偏差。 不同的测量者或者不同的测量 设备(两者只能有一样不同 )； 同样的工件； 同样的环境的条件。
90
80
80
liu
lv
y uan
Appraiser
Appraiser
重复性偏差(评估检验者自身的误差） --- 一致性在95%臵信度下的臵信区间
每个检验员的检验结果与真值的比较 --- 准确率在95%臵信度下的臵信区间
小 结
1、测量系统分析是测量阶段中最关键的内容之一，必不可少。测 量系统分析的主要目的是确定项目中所使用的数据是否可靠。 2、但需要说明的是，某些情况下用上述方法对测量系统进行分析