TS16949五大工具

一般过程
输入 操作 输出
标准 人员 （评价人） 仪器 （量具） 工作件 （零件） 程序 环境
测量过程
测量 数值
分析
决定
二.
为什么要对测量系统进行分析
• 测量数据的质量: 数据的质量取决于多次测量的统计特征：偏倚及变差。 高质量数据--对某一特定特性值进行多次测量的数值 均于该特性的参考值“接近”。 低质量数据--测量数据均与该特性的参考值相差“很远”。 理想的测量系统--零偏倚，零变差。 理想的测量系统不存在，为什么? 由于测量系统变差源：标准，人员(评价人)。仪器(量具)， 工作件(零件)，程序(方法)，环境的作用结果，使得观测 到的过程变差值与实际的过程变差值不相等。
三.对测量系统分析要分析什么
前面我们谈到，数据的质量取决于处于稳定条件下进行操 作的测量系统中，多次测量的统计特征:偏倚和变差。 为此，我们引伸出如下一些术语。 1.位置变差 偏倚:观测到的测量值的平均值与参考值之间的差值。 准确度:与真值(或参考值)―接近”的程度。 稳定性:别名:漂移 随时间变化的偏倚值 线性: 在量具正常工作量程内的偏倚变化量
稳定性 X －R控 制图
UCL 6.627
6.021
LCL 5.746
0
10
20
UCL=1.010
0.4779
控制图分析表明,测量过程 处于稳定状态
n 测量值 100
平均值X 6.021
标准差бr 0.2048
平均值的标准误差бb 0.0458
* =2.334,d2=2.326 参考值=6.01,α=0.05,m=5,g=20, d2 统计的 t 值 测量值 0.2402 显著的t值 df 偏倚 （2-有尾数的） 72. 7 1.993 0.01 1 偏倚95%置信度区 间 下限 0.0299 上限 0.0519
tv, 1-α/2可以利用标准t分布表中查到。
偏倚——范例
一个新测量系统，在测量系统的操作范围内选取一个零件， 通过对该零 件在计量室里测量该零件n≥10次，计算这n个读数的平均值 6.00作为参 考值。然后由评价人测量该零件15次，测得数值如下：
测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 参考值6.00 5.8 5.7 5.9 5.9 6.0 6.1 6.0 6.1 6.4 6.0 6.1 偏倚 -0.2 -0.3 -0.1 -0.1 0 +0.1 0 +0.1 +0.4 0 +0.1 测量次数 12 13 14 15 参考值 6.00 6.3 6.2 5.6 6.0 偏倚 +0.3 +0.2 -0.4 0
бb = бr /
n
8）确定偏倚的t统计值 t = 偏倚/бb
9）确定置信度，一般要Baidu Nhomakorabea为95%（即α=0.05） 偏倚–d2[бb(tv,1 – α/2)]/
*≤0≤偏倚+d2[бb(tv,1 – α/2)]/ d2 * d2
如果0落在偏倚值附近的1—α置信度界限内，则偏倚在α水 准上是可 接受的。 * * 式中：v ,d2, d2 可以在 d2 表中查到。
结果分析—数值法
通过分析 X R控制图，如果测量系统是稳定的，则以上数 值可以用来进行偏倚的评价。 评价步骤： a.从控制图上获取平均值 X 。 b.用平均值 X 减去参考值得到偏倚。 c.用极差的平均值来计算重复性标准差б重复性（即бr） *表得到 * * ，式中：d2 б重复性 = R / d2 根据m，g大小查 d2 d.确定对偏倚的统计t值 m : 子组客量 g g : 子组数量 平均值的标准误差бb=бr /
3.对测量系统的五性分析
位置变差 · 偏倚 · 稳定性 · 线性
宽度变差 · 重复性 · 再现性
对测量系统研究分析可供: --接受新测量设备的标准 --两个测量装置的比较 --测量设备维修前后的比较,计算过程变差及生产过程 可接受 性的水平 --绘制量具性能曲线
四.如何分析测量系统的“五性”
评价一个测量系统需考虑: • 具有足够的分辨力和灵敏度。 10比1规则:测量设备要能分辨出公差或过程变差的 至少十分之一以上。 • 测量系统必须是稳定的,应处于受控状态,即测量系统 中的变差只能由普通原因造成。 • 统计特性在预期的范围内一致,并满足测量目的: *为了产品控制,测量系统中的变差必须小于规范限 值 *为了过程控制,测量系统中的变差应该能小于制造 过程变差,并能证明具有有效的解析度。
• • • •
2.宽度变差 • 精确度:每个重复读数之间的“接近”程度。 • 重复性(设备变差):E,V 一个评价人，同一种仪器，同一零件的某一特性，在固定的和已定义 的测量条件下，连续(短期内)多次测量中的变差。 • 再现性(评价人变差):A,V 不同评价人，同一种仪器，同一零件的某一特性的测量平均值的变差。 • GRR或量具的重复性和再现性: 是重复性和再现性的联合估计值。 • 测量系统能力:短期评估,是对测量误差合成变差的估计 Б2能力= Б2偏倚(线性) + Б2R&R *短期的一致性和均匀性(重复性误差)被包含在能力评价中 • 测量系统性能:性能量化了合成测量误差的长期评估。 Б2性能= Б2能力+ Б2 稳定性+ Б2一致性 *测量量程内长期的一致性和均匀性包含在性能评价之中。
分析结论：∵–0.0299<0<0.0519 ∴该新测量仪器是可接受的。
3.确定线性的指南 1)由于存在过程变差,选择g≥5个零件,使这测量涵盖这量具 的整个工作量程。 2)对每个零件进行n≥10次测量,从而确定其参考值,并确定 涵盖了这量具的工作量程。 3)让经常使用该量具的操作者测量每个零件m≥10次(盲测 法)。
稳定行－范例
为了确定某一新测量仪器的 稳定性是否可接收,过程小组 6.3 选取了生产过程输出范围中 6.0 接近中间值的一个零件.该零 件在计量测试室经n≥10测 5.7 量,并计算这n个读值的平均 1.0 值为6.01为其参考值。 小组每班测量该零件5次,共 0.5 0 测了四周(20个子组)。 数据收集,计算后,作 X －R控 制图。如:右图
X=
X1+X2+…+Xn n
式中：X1+X2+…为子组内每个测量值；
n 为子组容量；
Xmax与Xmin为子组内的最大值与最小值
R=Xmax-Xmin b.计算平均极差 R及过程均值 X R1+R2+…+RK R= K X 1+X 2+…+ X K = X K c.计算控制限
式中：K为子组数量
R1和 X 1为第一个子组的极差和均值， 以此类推
• • • •
一. 何谓测量系统
定义:是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评 估，其所使用的仪器或量具，标准，操作，方法，夹 具，软件，人员，环境及假设的集合。也就是说，用 来获得测量结果的整个过程。
由这一定义可以将测量过程看作一个制造过程，其 产生的输出就是数值(数据)。这样看待一个测量系统 是很有用的，因为这样让我们明白己经说明的所有概 念，原理，工具，这在统计过程控制中早已被证实它 们的作用。 检验本身就是一个过程。
结果分析—图示法
4)计算每个零件每次测量的偏倚,以及每个零件的偏倚平均 值。 偏倚ij= Xij –Xi
偏倚i =
Σ 偏倚ij j=1
m
m
式中: Xi —第i个零件的参考值 Xij —第i个零件的第j次测量值
5)在线性图上画出相对于参考值的每个偏倚值及偏倚平均值 6)应用以下公式,计算并画出最适合的线及该线的置信度区间。 对最适合的线,用公式: Yi=aXi+b 式中: Xi —第i个零件的参考值 Yi—第i个零件的偏倚平均值 7)计算斜率a
2．确定稳定性的指南
1) 取得一样件并建立其可追溯到相关标准的参考值。如 果无法取 得这样件，则选择一件落在生产测量范围中 间的生产零件，作为基准样件以进行稳定性分析。希 望拥有位于预期测量结果的下限，上限和中限位置的 三个基准件。要求对每种基准件单独的进行测量和画 控制图。 2) 以一定的周期基础（每天/每周）测量基准件3~5次， 抽样的数量和频率考虑因素包括重新校准或维修的频 次，使用频率，操作条件等。 3) 将数据按时间顺序画在 X R控制图上。 4) 在画 XR控制图前，要进行如下计算： a. 计算每个子组的均值 X 和极差R
t=偏倚/бb
e.确定置信度，一般要求为95%（即α=0.05）。
偏倚–d2〔бb(tv,1–α/2)〕/ ≤0≤ 偏倚+d2〔бb(tv,1–α/2)〕/ d * 2
d* 2
式中：d2, d2* ,v可在 d* 2 表中查到。 tv,1–α/2可在标准t分布表中查到。 若0落在偏倚附近的1–α置信区间内，则偏倚在这α水准上是 可接受的。
MSA
测量系统分析 Measurement Systems Analysis
前
言
测量系统分析(MSA)是汽车行业在采用质量管 理体系标准ISO/TS16949:2002时所涉及的五 种核心工具之一。
本教材简单阐述了五个问题: 何谓测量系统? 为何要对测量系统进行分析? 对测量系统进行分析要分析什么? 如何分析测量系统的“五性”? 对测量系统进行研究分析了怎么办?
式中：D 4,D 3,A 2 随子组容量不 同而变化，可查表得到。
UCLR=D4 • R ， LCLR=D3 • R UCL X = X + A2 • R ，LCL X = X - A2 • R
注：对于子组容量n<7时，LCLR可能技术上为一个负值，所以没有极差R的下控制限。
5）分析控制图，如没有明显可见的特殊原因结果发生，则 表明该测量过程处于稳定状态，可接受。
(CP ) -2观= (CP ) *-2实+ (CP ) -2测 事实上,由于测量系统变差源的作用结果， ∴CP观< CP实
例如: CP测为2, CP实必须大于或等于1.79时，才得到CP观 为1.33
只有在测量过程没有任何变差源作用时, CP观= CP测,这是 不可能的。
再比如:当R&R为10%时，CP实为2, CP观为1.96 R&R为30%时，CP实为2, CP观为1.71 R&R为60%时，CP实为2, CP观为1.28 可以看出， CP观由1.96到1.28之间的区别就是由于测 量系统的不同所造成。 为此，我们要对测量系统进行分析，要识别测量系统 的普通原因和特殊原因，以便采取决策措施，使测量 系统的变差减小到最小程度，使得测量系统观测到的 过程变差值尽可能接近和真实地反映过程的变差值。 这就要求，测量系统的最大(最坏)的变差必须小于过 程变差或规范公差。
实际过程的变差 观测到的 过程变差
生产用量具的变差
Б2 观 =Б2实 +Б2测
由于变差源的作用结果,因此:
Б2 观 >Б2实
式中: Б2 观 ：观测到的过程标 准差 Б2实：实际的过程(零件) 标准差 Б2测: 测量系统标准差
从另一角度能力指数CP看: ∵CP=
USL-LSL 6б R/
d2
，将此式转换后得:
结果分析——数值法
4）计算n个读值的平均值 X
n
X =
i=1
Xi/n
5）计算重复性标准差（б重复性或称бr ）
б重复性=
max(xi) – min(xi)
d* 2
* 可从d2 * 表中查到，此时，g=1,m=n d2 式中： 6）计算偏倚 偏倚=观测到的平均测量值（x）– 参考值 7）计算平均值的标准误差бb
4 3
频
率
2
1
d*2
0 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4
测量的数值
偏倚研究值的直方图
n(m) 测量 值 15
平均值 X 6.0067
标准差бr 0.22514
平均值的标准误差бb 0.05813
参考值=6.00, α=0.05，g=1，n(m)=15， d*2 =3.55，d2=3.4719 统计的t 值 测量值 0.1153 df （2-有尾数的） 10.8 2 .206 0.0067 显著的t值 偏倚 偏倚95%置信度区 间 下限 0.121 5 上限 0.1319
计量型测量系统研究——指南
1．确定偏倚的指南——独立样件法 1). 取得一个样件，并且建立其与可追溯到相关标准的参考值。如 果不能得到这个参考值，选择一件落在生产测量范围中间的生产 件，并将它指定为偏倚分析的基准件。在计量实验室里测量该 零件n≥10次，并计算这n个读值的平均值作为“参考值”。 2).让一个评价者以正常方式测量样件≥10次。 3). 结果分析——图示法 画出这些数据相对于参考值的直方图并评审，用专业知识确定 是否出现异常，分析特殊原因，找出异常点。如正常，可继续 分析。当n<30时，对任何的解释或分析，要特别注意。