測(cè)量系統(tǒng)分析——MSA

1、2022-3-61常州盛士達(dá)Changzhou Senstar2022-3-62l評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的程序，廣泛用于整個(gè)汽車(chē)工業(yè)。 2022-3-63l用來(lái)對(duì)被測(cè)特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合，用來(lái)獲得l測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。 2022-3-64lM-Measurement 測(cè)量lS-Systems 系統(tǒng)lA-Analysis 分析MSA-測(cè)量系統(tǒng)分析2022-3-65關(guān)鍵詞 測(cè)量對(duì)某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù) 值） 以表示他們對(duì)特定特性之間的關(guān)系。測(cè)量過(guò)程賦予數(shù)值的過(guò)程，定義為測(cè)量過(guò)程。測(cè)量值 數(shù)值的指定定義為測(cè)量值。 測(cè)量的本質(zhì)是對(duì)被測(cè)對(duì)象賦值，所賦的值稱(chēng)為結(jié)果。 測(cè)量結(jié)果可

2、以是定量的,也可以是定性的（止通規(guī)）。 測(cè)量是一個(gè)制造過(guò)程，其輸出是測(cè)量值（數(shù)據(jù)）。2022-3-66l 測(cè)量系統(tǒng)的“分辨能力分辨能力”，也稱(chēng)“分分辨率辨率”：l定義：即測(cè)量系統(tǒng)檢出并如實(shí)批示被測(cè)特性中極小變化變化的能力。l 若沒(méi)有足夠的分辨力，應(yīng)應(yīng)使用更好的測(cè)量技術(shù)；l 若不能測(cè)定出“過(guò)程的變差”，這種分辨力用于“分析分析”是不可接受的；l 若不能測(cè)定出“特殊原因的變差”，它用于“控制控制”也是不可接受的。2022-3-67l 變差：相相鄰再次測(cè)量值的差異。l1）變差是由于普通原因和特殊原因造 成的。l2)控制測(cè)量系統(tǒng)的變差：a.識(shí)別潛在的變差來(lái)源，b.消除（如有可能的話(huà)）或監(jiān)控這些變差的來(lái)

3、源。 2022-3-68l 均值法和極差法：是一種提供測(cè) 量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估計(jì)的數(shù)學(xué)方法。l他允許把測(cè)量系統(tǒng)分解成兩部分：重復(fù)性和再現(xiàn)性，而不是他們的交互作用。 2022-3-69l 樣本容量（數(shù)量）：指一個(gè)樣本所取的零件數(shù)量，一般取10個(gè)零件l在現(xiàn)場(chǎng)抽取，代表過(guò)程變差的實(shí)際、或預(yù)期范圍（手冊(cè)57頁(yè)表7的量具R&R數(shù)據(jù)表，表8量具重復(fù)性） 2022-3-610 過(guò)程受控：Cpk1.33或Cpk1.67 分析的目的：鑒別測(cè)量系統(tǒng)的精度能否足 夠地滿(mǎn)足零件(試樣)精度的測(cè)量需要. 測(cè)量數(shù)值時(shí): 1 盡可能地避開(kāi)因零件的橢圓度、錐度、不 圓柱度等的于擾；2.對(duì)已編號(hào)的零件確定測(cè)量點(diǎn)（可用

4、彩色筆按120均分標(biāo)注），最好測(cè)量頭（腳）能靠在零件的某肩夾處，減少軸向移動(dòng)。 2022-3-611設(shè)備（量具：制造誤差） 人員（熟練程度 ，認(rèn)真 程度，讀數(shù)誤差等差別） 環(huán)境（溫度，濕度，灰塵，振動(dòng)等） 原材料（被測(cè)對(duì)象內(nèi)部差別） 操作規(guī)程 共同作用 輸出測(cè)量值 顧客 2022-3-612l可看出在測(cè)量過(guò)程中存在大量的隨機(jī)因素的影響，使得過(guò)程的輸出測(cè)量值也是隨機(jī)變量。從圖1.1看出測(cè)量過(guò)程與一般工業(yè)制造過(guò)程本質(zhì)上是相同的，所以對(duì)測(cè)量系統(tǒng)分析可以應(yīng)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制概念，原理，方法在測(cè)量系統(tǒng)分析中占有重要地位。 2022-3-613用以評(píng)價(jià)用于生產(chǎn)環(huán)境中的測(cè)量系特別是用于評(píng)定下列統(tǒng)計(jì)特性： 202

5、2-3-614有資格的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)研究部門(mén)的課題 控制計(jì)劃 有 資 格 的 專(zhuān) 門(mén)機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 鑒定常用 采用均值極差分析法 常用 采用小樣分析法 2022-3-615l 由一個(gè)評(píng)價(jià)人（檢驗(yàn)員），采用一種測(cè)量?jī)x器多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量值變差。 l定義本主題中要使用的詞匯重復(fù)性2022-3-616l 由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差。評(píng)價(jià)人B 評(píng)價(jià)人C評(píng)價(jià)人A 再現(xiàn)性2022-3-617再現(xiàn)性GRR2022-3-618l1 是測(cè)量結(jié)果的觀(guān)測(cè)平均值與基準(zhǔn)值的差值。l 偏倚是從測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成的 偏倚 觀(guān)測(cè)的平均值 基準(zhǔn)值2022-3-

6、619l穩(wěn)定性（或飄移），是測(cè)量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測(cè)量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量值總變差。 時(shí)間1 時(shí)間2 穩(wěn)定性 2022-3-620l是在量具預(yù)測(cè)的工作范圍內(nèi)，偏移值的差值。 偏倚較小 偏倚較大 基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)值 觀(guān)測(cè)的平均值 觀(guān)測(cè)的平均值 范圍的較低部分范圍的較高部分圖5a線(xiàn)性 2022-3-621有偏倚無(wú)偏倚有偏倚圖5b線(xiàn)性(變化的線(xiàn)性偏倚)觀(guān)測(cè)的平均值 基準(zhǔn)值 2022-3-622 通常這些方法便于在生產(chǎn)環(huán)境中使用。但不允許用來(lái)研究其他要素的影響，如溫度及光線(xiàn)等對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的變差的影響，需要用其他統(tǒng)計(jì)方法完成某一階段試驗(yàn)。 2022-3-623l首先，這種測(cè)量系統(tǒng)有足夠的分辨力

7、？l其次，這種測(cè)量系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)是否在統(tǒng)計(jì)上保持一致？l最后，這些統(tǒng)計(jì)性能在預(yù)期范圍內(nèi)是否一致，并且用于過(guò)程分析或控制是否可接受？2022-3-6242022-3-625l 是獲得測(cè)量系統(tǒng)與環(huán)境交互作時(shí)，該系統(tǒng)有關(guān)測(cè)量變差量和類(lèi)型的信息。ll 此信息的價(jià)值，在于對(duì)一般的生產(chǎn)過(guò)程，確認(rèn)重復(fù)性和校準(zhǔn)偏倚，以及為它們合理的極限，比提供具有非常高重復(fù)性、特別準(zhǔn)確的量具更實(shí)際。2022-3-626l（1） 接受新測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)則；l（2） 一種測(cè)量設(shè)備與另一種的比較；l（3） 評(píng)價(jià)懷疑有缺陷的量具的根據(jù)；l（4） 維修前后測(cè)量設(shè)備的比較；l（5） 計(jì)算過(guò)程變差，以及生產(chǎn)過(guò)程的 可 接受性水平；l（6）

8、作出量具特性曲線(xiàn)（GPC）的必要信息。 (GPC指示接受某一真值零件的概率)。2022-3-627l被測(cè)參數(shù)：24.70.06 公差帶:0.12l 量 具； 游標(biāo)卡尺:0150mm/0.02 2022-3-6282022-3-6292022-3-6302022-3-6312022-3-6322022-3-6332022-3-6342022-3-6352022-3-636l1. 選取5個(gè)不同尺寸的零件，要求覆蓋被分析量具的量程；l2. 采用盲測(cè)方法，由檢驗(yàn)員隨機(jī)對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量12次，并由評(píng)價(jià)人記錄檢查結(jié)果；l3. 電腦自動(dòng)計(jì)算得到相應(yīng)分析報(bào)告。l分析要求：l1. 線(xiàn)性分析圖黑色X點(diǎn)（每個(gè)零件

9、的測(cè)量平均偏倚）應(yīng)處于兩條紅色；l2. t值應(yīng)小于tgm-2,1-/2；l如有任意一條不滿(mǎn)足，線(xiàn)性不符合要求。2022-3-637l一、量具重復(fù)性和再現(xiàn)性的“數(shù)據(jù)表”和“報(bào)告 表”的功能1、提供了數(shù) 據(jù)的數(shù)值的分析方法， 1 評(píng)定變差及各種變差占整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的過(guò)程變差 2.重復(fù)性變差3.再現(xiàn)性變差 4.零件間變差 2、上述變差與圖表分析結(jié)果作比較，并對(duì)此作補(bǔ)充。2022-3-638 1、重復(fù)性或設(shè)備變差（EV或e） EV=RK1 2、再現(xiàn)性或評(píng)價(jià)人變差（AV或O） AV= xdiffk22-（EV）（nr） 基于：占正態(tài)分布曲線(xiàn)以下面積的99%的 5.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差，為各變差分量的計(jì)算結(jié)果。

10、式式中：xdiff評(píng)價(jià)人的最大均值差 K2購(gòu)見(jiàn)表2 n零件數(shù)； r試驗(yàn)次數(shù) 注：如果根號(hào)下計(jì)算值為負(fù)數(shù)，則評(píng)價(jià)人變差（AV）缺省為零。 二、對(duì)變差數(shù)值的分析2022-3-639l3、重復(fù)性和再現(xiàn)性變差（R&R或m）l R&R= （EV）2+（AV）2 l4、零件間變差（PV或p） PV=RpK3式中：Rp零件平均值的極差l5、總變差（TV或t） TV= （R&R）2+（PV）2 若過(guò)程變差已知并且它的值以6為基礎(chǔ)，則它可以代替量具研究數(shù)據(jù)中計(jì)算出的總變差（TV），通過(guò)以下兩項(xiàng)計(jì)算完成： l（1） TV=5.15過(guò)程變差/6.00l(2) PV= （TV）2+（R&

11、;R）2 2022-3-640l6、各變差與總變差（TV）的比較。l 一旦研究中每個(gè)因素的變異確定后，便可與總變差進(jìn)行比較。l1） 設(shè)備變差占總變差的百分率（%EV）l %EV=100EV/TVl2）評(píng)價(jià)人變差占總變差的百分率（%AV）l %AV=100AV/TVl3）重復(fù)性和再現(xiàn)性變差占總變差的百分率（% R&R）l % R&R=100R&R/TV （CL置信水平） l4）零件間變差占總變差的百分率（%PV）l %PV=100PV/TV2022-3-641ll（1） 應(yīng)對(duì)總變差的百分?jǐn)?shù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確定測(cè)量系統(tǒng)是否被允許用于預(yù)期的用途。l（2） 如果分析是以公差而不

12、是以過(guò)程變差為基礎(chǔ)，則量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告表格（表8）可將右側(cè)的%總變差改變?yōu)?公差。因此，%EV、%AV、% R&R和%PV的計(jì)算式中的分母總變差（TV）替換成公差值。 l 根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)或顧客的要求可以采用任何一種或兩種方法。 2022-3-642l1、低于10%的誤差測(cè)量系統(tǒng)可接受（或稱(chēng)l 良好）；l2、10%至30%的誤差根據(jù)應(yīng)用的重要性，l 量具成本，維修費(fèi)用等可能是可接受的； （或稱(chēng)勉強(qiáng)接受）l3、大于30%的誤差測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn)。l 進(jìn)行各種努力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改正。2022-3-643l1 研究、了解測(cè)試系統(tǒng)的變差源，對(duì)測(cè)量的應(yīng)用非常重要；l2 找出哪有顯著的零件變差更是關(guān)鍵

13、所在；2022-3-644l3 零件內(nèi)變差：例如錐度、失圓等。l 1）它將給測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)價(jià)帶來(lái)錯(cuò)誤的結(jié)果。l 2）不計(jì)零件內(nèi)變差會(huì)影響對(duì)重復(fù)性、再現(xiàn)性或兩者的估計(jì)。l 3）零件內(nèi)變差可以成為測(cè)量系統(tǒng)變差的顯著分量。l 因此，了解生產(chǎn)中出現(xiàn)的零件內(nèi)變差，將對(duì)了解因此，了解生產(chǎn)中出現(xiàn)的零件內(nèi)變差，將對(duì)了解測(cè)量系統(tǒng)對(duì)止前任務(wù)的適用性有更大的意義測(cè)量系統(tǒng)對(duì)止前任務(wù)的適用性有更大的意義。2022-3-645l4 一個(gè)加入了零件內(nèi)變差測(cè)量系統(tǒng)分析的均值和極差法，其程序與標(biāo)準(zhǔn)的均值和極差法是相同的。l5 每個(gè)零件由每位評(píng)價(jià)人至少重復(fù)以下這個(gè)過(guò)程兩次，此法將零件內(nèi)變差以量具重復(fù)性變差中分離出來(lái)，以便更好地進(jìn)行

14、量具評(píng)價(jià)。l 1）零件旋轉(zhuǎn)360或徹底檢測(cè)以估計(jì)每個(gè)零件變差的全范圍將每個(gè)零件的最大（最高）和最小（最低）的讀數(shù)記錄在適當(dāng)?shù)母駜?nèi)；l 2）最大讀數(shù)減去最小讀數(shù)記錄在極差格內(nèi)。l 圖18和19中運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)均值和極差法對(duì)五個(gè)正好相同的零件進(jìn)行了評(píng)價(jià)。可容易地看出。量具重復(fù)性變差所占總變差的百分比以17%降到4.5%（見(jiàn)表10）2022-3-646l6 所有變差分量也可以容易地表達(dá)成公差的百分比和總變差的百分比兩者都應(yīng)進(jìn)行。 ISO/TS16949 TS技術(shù)規(guī)范 TR10012 TR技術(shù)報(bào)告 GB/T19000 T推行2022-3-647l選擇均值極差“控制圖的刻線(xiàn)”：l1 1、 x圖：l 縱座標(biāo)；座標(biāo)上的刻度值的最大值與最小值之差,應(yīng)至少為子組均值(x)的最大值與最小值之差的2倍,橫座標(biāo):即為子