測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）2
1. 穩(wěn)定性： 1. 定義：穩(wěn)定性——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。 2. 使用均值和極差控制圖，該控制圖可提供方法以分離影響所有測(cè)量結(jié)果的 原因產(chǎn)生的變差（普通變差）和特殊條件產(chǎn)生的變差（特殊原因變差） 。凡信號(hào)出現(xiàn)在控制值外點(diǎn)均表現(xiàn)“失控”或“不穩(wěn)定”。 3. 研究：繪出標(biāo)準(zhǔn)（樣件）重復(fù)讀數(shù)X或R，圖中失控信號(hào)即為需核準(zhǔn)測(cè)量 系統(tǒng)的標(biāo)志。 4. 操作要領(lǐng)：必須仔細(xì)策劃控制圖技術(shù)（如取樣時(shí)間、環(huán)境等），以防樣本 容量、頻率等導(dǎo)致失誤信號(hào)。 5. 穩(wěn)定性改進(jìn) 1. 從過(guò)程中排除特殊原因——由超出的點(diǎn)反應(yīng)。 2. 減少控制限寬度——排除普通原因造成的變差。 [pic] [pic] 圖2測(cè)量系統(tǒng)特性圖 2. 偏倚 1. 定義：偏倚——測(cè)量結(jié)果的觀察平均值與基準(zhǔn)的差值。 2. 操作方式： 1. 對(duì)一件樣件進(jìn)行精密測(cè)量。 2. 由同一評(píng)價(jià)人用被評(píng)價(jià)單個(gè)量具測(cè)量同一零件至少十次。 3. 計(jì)算讀數(shù)平均值。 4. 偏倚=基準(zhǔn)值-平均值 3. 產(chǎn)生較大偏倚的原因 1. 基準(zhǔn)誤差 2. 磨損的零件 3. 制造的儀器尺寸不對(duì) 4. 測(cè)量錯(cuò)誤的特性 5. 儀表未正確校準(zhǔn) 6. 評(píng)價(jià)人使用儀器不正確。 3. 重復(fù)性 1. 定義：重復(fù)性——由一個(gè)評(píng)價(jià)人采用一種測(cè)量器具，多次測(cè)量同一零件的同 一特性時(shí)獲得的差值。 2. 測(cè)量過(guò)程的重復(fù)性意味著測(cè)量系統(tǒng)自身的變異是一致的。重復(fù)性可用極差 圖顯示測(cè)量過(guò)程的一致性。 3. 重復(fù)性或量具變差的估計(jì)： σe=5.15×R/d2 d2——常數(shù)（查表得）與零件數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)有關(guān)。 5.15——代表正態(tài)分布的90%的測(cè)量結(jié)果。 4. 再現(xiàn)性 1. 定義：再現(xiàn)性——由不同評(píng)價(jià)人采用相同測(cè)量器具測(cè)量同一零件的同一特性 時(shí)測(cè)量平均值的變差。 2. 測(cè)量過(guò)程的再現(xiàn)性表明評(píng)價(jià)人的差異性是一致的。若評(píng)價(jià)人變異存在，則 每位評(píng)價(jià)人所有平均值將會(huì)不同，可采用均值圖來(lái)顯示。 3. 估計(jì)評(píng)價(jià)人標(biāo)準(zhǔn)偏差 σo=5.15×Ro/d2 d2——常數(shù)（查表得）與零件數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)有關(guān)。 5.15——代表正態(tài)分布的90%的測(cè)量結(jié)果。 Ro=RMAX-RMIN 由于量具變差影響該估計(jì)值，必須通過(guò)減去重復(fù)性來(lái)糾正 校正過(guò)的再現(xiàn)值=√〔5.15×Ro/d2〕-〔（5.15σe）2/nr〕 n—零件數(shù)量 r—試驗(yàn)次數(shù) 5. 線性 1. 定義：線性——在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，偏倚值的差值。 2. 非線性的原因： 1. 測(cè)量系統(tǒng)上限和下限沒(méi)有正確校準(zhǔn)。 2. 最大和最小值校準(zhǔn)量具的誤差 3. 磨損的儀器 4. 儀器固有的設(shè)計(jì)特性 3. 線性計(jì)算 y=b+ax a=〔∑xy-(∑x·∑y/n)〕/〔∑x2—（∑x）2/n〕 b=∑(y/n)—ax〔∑(x/n) 〕 6. 零件間變差 1.在均值圖中可看出零件間的變差 [pic] 圖3重復(fù)性極差控制圖 [pic] 圖4零件評(píng)價(jià)人均值圖 對(duì)每一位評(píng)價(jià)人來(lái)說(shuō)，子組平均值反映出零件間的差異，由于零件平均值的控制 限值 以重復(fù)性為基礎(chǔ)，而不是零件間的變差，所以許多子組平均值在限值以外，如果 沒(méi)有一個(gè)子組平均值在這些限值以外，則零件間變差隱蔽在重復(fù)性中，測(cè)量變差 支配著過(guò)程變差。從上圖中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外 ，本例中的測(cè)量系統(tǒng)不足以檢測(cè)出零件間變差。 2．測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)： σm=√(σe2+σo2) σe——量具標(biāo)準(zhǔn)偏差（重復(fù)性） σo——評(píng)價(jià)人標(biāo)準(zhǔn)偏差（再現(xiàn)性） 零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差： σp=√(σt2-σo2) σt——總過(guò)程變差標(biāo)準(zhǔn)偏差 σt=√(σp2+σm2) σp=(5.15/d2)RP=2.08RP (假如為5個(gè)零件) RP=RMAX-RMIN ——樣品平均值極差 d2=2.48 1. 測(cè)量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備 1. 計(jì)劃和準(zhǔn)備 1. 選擇方法：直接觀察或量具研究等 2. 確定評(píng)價(jià)人、樣件及重復(fù)讀數(shù)的數(shù)量 3. 評(píng)價(jià)人應(yīng)從日常操作者中挑選 4. 樣品必須從過(guò)程中選取并代表其整個(gè)工作范圍 5. 儀器的分辨力應(yīng)為特性的預(yù)期過(guò)程變差的1/10。(或公差1/3)確定操作規(guī) 范。 2. 讀數(shù)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性的保證 1. 隨機(jī)測(cè)量 2. 讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半. 3. 應(yīng)了解研究工作重要性且仔細(xì)認(rèn)真人員操作. 4. 評(píng)價(jià)人應(yīng)用相同方法來(lái)獲取讀數(shù)。 2. 計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究指南 1. 確定穩(wěn)定性指南 1.對(duì)各種樣本單獨(dú)測(cè)量并作控制圖。 2．定期（天、周）測(cè)量基準(zhǔn)樣品3～5次。 3．在X-R或X-S控制圖中標(biāo)繪數(shù)據(jù)。 4．確定每個(gè)曲線控制限并按標(biāo)準(zhǔn)曲線圖判定失控或不穩(wěn)定狀態(tài)。 5．計(jì)算測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差并與測(cè)量過(guò)程偏差相比較，確定測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性 是否適用。 2. 確定偏倚指南 1. 獨(dú)立樣本法 1. 選取一個(gè)處于中間值的產(chǎn)品作為“基準(zhǔn)值” 2. 讓一位評(píng)價(jià)人以普通方法測(cè)量該零件10次 3. 計(jì)算10次讀數(shù)的平均值 4. 計(jì)算偏倚： 偏倚=觀察平均值-基準(zhǔn)值 偏倚%=偏倚/過(guò)程變差 過(guò)程變差=6σ極差 σ按 2. 圖表法：用X-R控制圖 1. 選取一個(gè)處于中間值的產(chǎn)品作為“基準(zhǔn)值” 2. 從圖表中計(jì)算X值 3. 通過(guò)X減去基準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算偏倚 偏倚=X-參考值 偏倚%=偏倚/過(guò)程變差 過(guò)程變差=6δ極差 3. 偏倚較大的原因 1. 基準(zhǔn)值偏差 2. 儀器磨損 3. 一起尺寸不對(duì) 4. 儀器測(cè)量了錯(cuò)誤的特性 5. 儀器校準(zhǔn)不準(zhǔn)確 6. 評(píng)價(jià)人操作設(shè)備不當(dāng) 7. 儀器修正計(jì)算不正確 3. 確定重復(fù)性和再現(xiàn)性指南 1．極差法：可迅速提供測(cè)量變異的近似值，但不能分解重復(fù)性和再現(xiàn)性。 2．均值和極差法：X-R是提供測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)學(xué)方法。 1. 重復(fù)性比再現(xiàn)性大的原因 a. 儀器需要維護(hù) b. 量具應(yīng)重新設(shè)計(jì)以提高剛度 c. 夾緊和檢驗(yàn)點(diǎn)需要改進(jìn)； d. 零件內(nèi)變差過(guò)大。 2. 再現(xiàn)性比重復(fù)性大的原因 a. 評(píng)價(jià)人缺少培訓(xùn) b. 量具刻度欠清晰 c. 需要某種夾具幫助評(píng)價(jià)人提高使用量具的一致性 3. 進(jìn)行研究（P121；P122表和報(bào)告） (“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表”和“量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告”) a. 10個(gè)零件組成一個(gè)樣本 b. 指定評(píng)價(jià)人A、B、C，并給10個(gè)零件編號(hào) c. 對(duì)量具進(jìn)行校準(zhǔn) d. 讓評(píng)價(jià)人A、B、C，隨機(jī)測(cè)量10個(gè)零件，并記錄30個(gè)數(shù)據(jù) e. 隨機(jī)重復(fù)d。 |零 件 |評(píng)價(jià)人A |評(píng)價(jià)人B |極差R=（A-B） | |1 |0.85 |0.80 |0.05 | |2 |0.75 |0.70 |0.05 | |3 |1.00 |0.95 |0.05 | |4 |0.45 |0.55 |0.10 | |5 |0.50 |0.60 |0.10 | |平均極差（R）=∑Ri/5 =0.35/5=0.07 | |重復(fù)性和再現(xiàn)性GR&R=5.15（R）/d2=5.15（R）/1.19 =5.15(0.07)/1.19=0.303 | |過(guò)程變差6S =0.4 | |S=√∑（Ri- R）2/(n-1) | | | |%GR&R=GR&R/過(guò)程變差×100 =100〔0.033/0.40〕=75.5% | |注： | |過(guò)程變差也可用容差代替 . | |接收準(zhǔn)則: ＜ 10% 可以接收 | |10%～30% 有條件接收 | |≧30% 不可接收 | 4. 結(jié)果分析——圖表分析 a. 將每個(gè)評(píng)級(jí)人/零件組合的極差繪制在極差圖中。將平均值繪制在均值 圖中。 b. 計(jì)算并繪出標(biāo)準(zhǔn)控制限 c. 評(píng)價(jià)圖表 ⑴判定極差圖表是否受控： 受控——評(píng)價(jià)人是一致的。 不受控——評(píng)價(jià)人技術(shù)、位置誤差或儀器一致性不好。 ⑵檢驗(yàn)平均值是否在控制限之外： 控制限內(nèi)的代表測(cè)量誤差。 如一半或更多平均值落在控制限內(nèi)。則測(cè)量系統(tǒng)足以檢查試件變差。 5. 數(shù)值計(jì)算： ⑴量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表 ⑵量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告 （3）可用容差（上偏差-下偏差）代替過(guò)程變差 6. 量具量具重復(fù)性和再現(xiàn)性接收準(zhǔn)則： ＜ 10% 可以接收 10%～30% 有條件接收（人員培訓(xùn)、） ≧ ＞ 30≧% 不可接收 3. 計(jì)數(shù)型量具研究（小樣法） 計(jì)數(shù)型量具——把各個(gè)零件與某些指定限值相比較，如果滿足限值則接受該零件否則拒收 。如：環(huán)規(guī)、塞軌…… 小樣法——通過(guò)選取20個(gè)零件、兩評(píng)價(jià)人。然后兩評(píng)價(jià)人以一種能防止評(píng)價(jià)人偏倚的方式 （盲測(cè)），兩次測(cè)量所有零件。如果所有測(cè)量結(jié)果一致，則接受該量具。否則應(yīng)改進(jìn)或 重新評(píng)價(jià)量具。如不能改進(jìn)該量具，則不能接受。應(yīng)找一個(gè)可接受的替代測(cè)量系統(tǒng)。 注：1. 小樣法不能代替測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)。 2. 如20個(gè)零件都合格,應(yīng)有意增加不合格件來(lái)做判定。 | |評(píng) 價(jià) 人 A |評(píng) 價(jià) 人 B | |零件 |第1次 |第2次 |第1次 |第2次 | |1 |G |G |G |G | |2 |NG |NG |NG |NG | |3 |G |G |G |G | |4 |G |G |G |G | |5 |G |G |G |G | |6 |G |G |G |G | |7 | | | | | |8 | | | | | |9 | | | | | |10 | | | | | |11 | | | | | |12 | | | | | |13 | | | | | |14 | | | | | |15 | | | | | |16 | | | | | |17 | | | | | |18 | | | | | |19 | | | | | |20 | | | | |
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